本发明涉及一种材料技术领域，具体是一种耐磨防水纳米改性公路桥梁材料及其制备方法。
背景技术：
当前，公路桥梁材料主要采用以水泥为主体的复合材料，这种特定的复合材料构成了土木建筑工程的骨架，用于承受各种荷载并在发挥防渗、隔热保温等功能的同时抵御气候环境的侵蚀，但长期处于潮湿条件下，尤其是在干湿交替循环下，再加之长时间的承重，当前大部分的公路桥梁出现不能程度的腐蚀或磨损，而现有技术中的常规公路桥梁材料已经不能满足市场需求。如何制备耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，同时降低其制备成本，这始终是耐磨防水纳米改性公路桥梁材料推广应用的技术难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种耐磨防水纳米改性公路桥梁材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，按照重量份的主要原料包括：水泥25-35份、耐磨防水助剂15-20份、聚氨酯15-20份、石膏粉10-15份、纳米改性硅藻土8-15份、硅油5-8份、增稠剂1-3份；所述耐磨防水助剂，按照重量份的主要原料包括：硫化橡胶颗粒25-30份、秸秆纤维10-20份、聚乙烯蜡12-18份、炭黑8-10份、偏硅酸钠5-10份；所述纳米改性硅藻土的制备方法：首先将过氧化二异丙苯、聚乙二醇、碳酸钠、二甲基亚砜与聚苯醚混合并进行高压均质处理得到混合物，接着将高温煅烧后的陶瓷颗粒、硅藻土与混合物在真空下进行熔炼即得到纳米改性硅藻土。
作为本发明进一步的方案：按照重量份的主要原料包括：水泥28-32份、耐磨防水助剂16-19份、聚氨酯17-18份、石膏粉12-13份、纳米改性硅藻土10-13份、硅油6-7份、增稠剂1-3份；所述耐磨防水助剂，按照重量份的主要原料包括：硫化橡胶颗粒27-28份、秸秆纤维13-27份、聚乙烯蜡14-16份、炭黑8-10份、偏硅酸钠6-9份；所述纳米改性硅藻土的制备方法：首先将过氧化二异丙苯、聚乙二醇、碳酸钠、二甲基亚砜与聚苯醚混合并进行高压均质处理得到混合物，接着将高温煅烧后的陶瓷颗粒、硅藻土与混合物在真空下进行熔炼即得到纳米改性硅藻土。
作为本发明进一步的方案：按照重量份的主要原料包括：水泥30份、耐磨防水助剂18份、聚氨酯18份、石膏粉13份、纳米改性硅藻土12份、硅油7份、增稠剂2份；所述耐磨防水助剂，按照重量份的主要原料包括：硫化橡胶颗粒28份、秸秆纤维15份、聚乙烯蜡15份、炭黑9份、偏硅酸钠8份；所述纳米改性硅藻土的制备方法：首先将过氧化二异丙苯、聚乙二醇、碳酸钠、二甲基亚砜与聚苯醚混合并进行高压均质处理得到混合物，接着将高温煅烧后的陶瓷颗粒、硅藻土与混合物在真空下进行熔炼即得到纳米改性硅藻土。
作为本发明进一步的方案：所述石膏粉的粒径为50-100μm。
作为本发明进一步的方案：所述耐磨防水助剂中硫化橡胶颗粒的粒径为800-900μm。
作为本发明进一步的方案：所述耐磨防水助剂中秸秆纤维的长度为200-300μm。
所述的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先将水泥、聚氨酯、纳米改性硅藻土混合湿拌5-10分钟，随后在搅拌的条件下对其进行微波-超声波联合改性处理，所述微波-超声波联合改性处理的处理温度为120℃-140℃，处理时间为50-60分钟，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与耐磨防水助剂、石膏粉一起在砂浆搅拌容器中搅拌15-20分钟，每隔2分钟添加一种原料，即可得到耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品；
(3)将耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品与硅油、增稠剂在恒温水浴85℃下减压搅拌，随后在高剪切胶体磨中高速剪切30分钟，高速剪切后进行纳米微胶囊化处理，得到混合物II；
(4)将混合物II装入模具内，覆盖一层塑料膜密封，20±2℃条件下带模养护3天后拆模；再经标准养护90天或85℃蒸养5天，可得到抗压强度300Pa以上、抗折强度60MPa以上的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料。
作为本发明进一步的方案：具体步骤(1)中所述微波-超声波联合改性处理的处理温度为130℃，处理时间为55分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料具备了良好的防渗水性能，耐磨性能好，保证了道路的连接牢固度，不易损坏，增加了使用寿命，同时更加安全可靠。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，按照重量份的主要原料包括：水泥25份、耐磨防水助剂15份、聚氨酯15份、石膏粉10份、纳米改性硅藻土8份、硅油5份、增稠剂1份；所述耐磨防水助剂，按照重量份的主要原料包括：硫化橡胶颗粒25份、秸秆纤维10份、聚乙烯蜡12份、炭黑8份、偏硅酸钠5份；所述纳米改性硅藻土的制备方法：首先将过氧化二异丙苯、聚乙二醇、碳酸钠、二甲基亚砜与聚苯醚混合并进行高压均质处理得到混合物，接着将高温煅烧后的陶瓷颗粒、硅藻土与混合物在真空下进行熔炼即得到纳米改性硅藻土；所述石膏粉的粒径为50μm；所述耐磨防水助剂中硫化橡胶颗粒的粒径为800μm；所述耐磨防水助剂中秸秆纤维的长度为200μm。
所述的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先将水泥、聚氨酯、纳米改性硅藻土混合湿拌5分钟，随后在搅拌的条件下对其进行微波-超声波联合改性处理，所述微波-超声波联合改性处理的处理温度为120℃，处理时间为50分钟，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与耐磨防水助剂、石膏粉一起在砂浆搅拌容器中搅拌15分钟，每隔2分钟添加一种原料，即可得到耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品；
(3)将耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品与硅油、增稠剂在恒温水浴85℃下减压搅拌，随后在高剪切胶体磨中高速剪切30分钟，高速剪切后进行纳米微胶囊化处理，得到混合物II；
(4)将混合物II装入模具内，覆盖一层塑料膜密封，20±2℃条件下带模养护3天后拆模；再经标准养护90天，可得到抗压强度320MPa、抗折强度65MPa的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料。
上述工艺制备得到的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，测得其耐磨性能及防水性能符合道路工程施工与质量验收规范(CJJ1-2008)，耐磨度(按照混凝土及其制品耐磨性试验方法(GB/T 16925-1997))6.78，抗渗等级(按照混凝土质量控制标准(GB 50164-2011))P10。
实施例2
一种耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，按照重量份的主要原料包括：水泥28份、耐磨防水助剂16份、聚氨酯17份、石膏粉12份、纳米改性硅藻土10份、硅油6份、增稠剂1份；所述耐磨防水助剂，按照重量份的主要原料包括：硫化橡胶颗粒27份、秸秆纤维13份、聚乙烯蜡14份、炭黑8份、偏硅酸钠6份；所述纳米改性硅藻土的制备方法：首先将过氧化二异丙苯、聚乙二醇、碳酸钠、二甲基亚砜与聚苯醚混合并进行高压均质处理得到混合物，接着将高温煅烧后的陶瓷颗粒、硅藻土与混合物在真空下进行熔炼即得到纳米改性硅藻土；所述石膏粉的粒径为50μm；所述耐磨防水助剂中硫化橡胶颗粒的粒径为800μm；所述耐磨防水助剂中秸秆纤维的长度为200μm。
所述的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先将水泥、聚氨酯、纳米改性硅藻土混合湿拌5分钟，随后在搅拌的条件下对其进行微波-超声波联合改性处理，所述微波-超声波联合改性处理的处理温度为120℃，处理时间为50分钟，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与耐磨防水助剂、石膏粉一起在砂浆搅拌容器中搅拌15分钟，每隔2分钟添加一种原料，即可得到耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品；
(3)将耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品与硅油、增稠剂在恒温水浴85℃下减压搅拌，随后在高剪切胶体磨中高速剪切30分钟，高速剪切后进行纳米微胶囊化处理，得到混合物II；
(4)将混合物II装入模具内，覆盖一层塑料膜密封，20±2℃条件下带模养护3天后拆模；再经85℃蒸养5天，可得到抗压强度345Pa、抗折强度72MPa的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料。
上述工艺制备得到的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，测得其耐磨性能及防水性能符合道路工程施工与质量验收规范(CJJ1-2008)，耐磨度(按照混凝土及其制品耐磨性试验方法(GB/T 16925-1997))6.96，抗渗等级(按照混凝土质量控制标准(GB 50164-2011))P10。
实施例3
一种耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，按照重量份的主要原料包括：水泥30份、耐磨防水助剂18份、聚氨酯18份、石膏粉13份、纳米改性硅藻土12份、硅油7份、增稠剂2份；所述耐磨防水助剂，按照重量份的主要原料包括：硫化橡胶颗粒28份、秸秆纤维15份、聚乙烯蜡15份、炭黑9份、偏硅酸钠8份；所述纳米改性硅藻土的制备方法：首先将过氧化二异丙苯、聚乙二醇、碳酸钠、二甲基亚砜与聚苯醚混合并进行高压均质处理得到混合物，接着将高温煅烧后的陶瓷颗粒、硅藻土与混合物在真空下进行熔炼即得到纳米改性硅藻土；所述石膏粉的粒径为70μm；所述耐磨防水助剂中硫化橡胶颗粒的粒径为847μm；所述耐磨防水助剂中秸秆纤维的长度为245μm。
所述的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先将水泥、聚氨酯、纳米改性硅藻土混合湿拌8分钟，随后在搅拌的条件下对其进行微波-超声波联合改性处理，所述微波-超声波联合改性处理的处理温度为130℃，处理时间为55分钟，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与耐磨防水助剂、石膏粉一起在砂浆搅拌容器中搅拌18分钟，每隔2分钟添加一种原料，即可得到耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品；
(3)将耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品与硅油、增稠剂在恒温水浴85℃下减压搅拌，随后在高剪切胶体磨中高速剪切30分钟，高速剪切后进行纳米微胶囊化处理，得到混合物II；
(4)将混合物II装入模具内，覆盖一层塑料膜密封，20±2℃条件下带模养护3天后拆模；再经标准养护90天，可得到抗压强度376MPa、抗折强度81MPa的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料。
上述工艺制备得到的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，测得其耐磨性能及防水性能符合道路工程施工与质量验收规范(CJJ1-2008)，耐磨度(按照混凝土及其制品耐磨性试验方法(GB/T 16925-1997))7.52，抗渗等级(按照混凝土质量控制标准(GB 50164-2011))P12。
实施例4
一种耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，按照重量份的主要原料包括：水泥32份、耐磨防水助剂19份、聚氨酯18份、石膏粉13份、纳米改性硅藻土13份、硅油7份、增稠剂3份；所述耐磨防水助剂，按照重量份的主要原料包括：硫化橡胶颗粒28份、秸秆纤维27份、聚乙烯蜡16份、炭黑10份、偏硅酸钠9份；所述纳米改性硅藻土的制备方法：首先将过氧化二异丙苯、聚乙二醇、碳酸钠、二甲基亚砜与聚苯醚混合并进行高压均质处理得到混合物，接着将高温煅烧后的陶瓷颗粒、硅藻土与混合物在真空下进行熔炼即得到纳米改性硅藻土；所述石膏粉的粒径为87μm；所述耐磨防水助剂中硫化橡胶颗粒的粒径为858μm；所述耐磨防水助剂中秸秆纤维的长度为272μm。
所述的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先将水泥、聚氨酯、纳米改性硅藻土混合湿拌10分钟，随后在搅拌的条件下对其进行微波-超声波联合改性处理，所述微波-超声波联合改性处理的处理温度为140℃，处理时间为60分钟，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与耐磨防水助剂、石膏粉一起在砂浆搅拌容器中搅拌20分钟，每隔2分钟添加一种原料，即可得到耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品；
(3)将耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品与硅油、增稠剂在恒温水浴85℃下减压搅拌，随后在高剪切胶体磨中高速剪切30分钟，高速剪切后进行纳米微胶囊化处理，得到混合物II；
(4)将混合物II装入模具内，覆盖一层塑料膜密封，20±2℃条件下带模养护3天后拆模；再经85℃蒸养5天，可得到抗压强度368MPa、抗折强度77MPa的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料。
上述工艺制备得到的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，测得其耐磨性能及防水性能符合道路工程施工与质量验收规范(CJJ1-2008)，耐磨度(按照混凝土及其制品耐磨性试验方法(GB/T 16925-1997))7.34，抗渗等级(按照混凝土质量控制标准(GB 50164-2011))P12。
实施例5
一种耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，按照重量份的主要原料包括：水泥35份、耐磨防水助剂20份、聚氨酯20份、石膏粉15份、纳米改性硅藻土15份、硅油8份、增稠剂3份；所述耐磨防水助剂，按照重量份的主要原料包括：硫化橡胶颗粒30份、秸秆纤维20份、聚乙烯蜡18份、炭黑10份、偏硅酸钠10份；所述纳米改性硅藻土的制备方法：首先将过氧化二异丙苯、聚乙二醇、碳酸钠、二甲基亚砜与聚苯醚混合并进行高压均质处理得到混合物，接着将高温煅烧后的陶瓷颗粒、硅藻土与混合物在真空下进行熔炼即得到纳米改性硅藻土；所述石膏粉的粒径为100μm；所述耐磨防水助剂中硫化橡胶颗粒的粒径为900μm；所述耐磨防水助剂中秸秆纤维的长度为300μm。
所述的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先将水泥、聚氨酯、纳米改性硅藻土混合湿拌10分钟，随后在搅拌的条件下对其进行微波-超声波联合改性处理，所述微波-超声波联合改性处理的处理温度为140℃，处理时间为60分钟，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与耐磨防水助剂、石膏粉一起在砂浆搅拌容器中搅拌20分钟，每隔2分钟添加一种原料，即可得到耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品；
(3)将耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品与硅油、增稠剂在恒温水浴85℃下减压搅拌，随后在高剪切胶体磨中高速剪切30分钟，高速剪切后进行纳米微胶囊化处理，得到混合物II；
(4)将混合物II装入模具内，覆盖一层塑料膜密封，20±2℃条件下带模养护3天后拆模；再经标准养护90天，可得到抗压强度357MPa、抗折强度74MPa的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料。
上述工艺制备得到的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，测得其耐磨性能及防水性能符合道路工程施工与质量验收规范(CJJ1-2008)，耐磨度(按照混凝土及其制品耐磨性试验方法(GB/T 16925-1997))7.17，抗渗等级(按照混凝土质量控制标准(GB 50164-2011))P10。
对比例1
一种耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，按照重量份的主要原料包括：水泥30份、耐磨防水助剂18份、聚氨酯18份、石膏粉13份、硅藻土12份、硅油7份、增稠剂2份；所述耐磨防水助剂，按照重量份的主要原料包括：硫化橡胶颗粒28份、秸秆纤维15份、聚乙烯蜡15份、炭黑9份、偏硅酸钠8份；所述石膏粉的粒径为70μm；所述耐磨防水助剂中硫化橡胶颗粒的粒径为847μm；所述耐磨防水助剂中秸秆纤维的长度为245μm。
所述的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先将水泥、聚氨酯、硅藻土混合湿拌8分钟，随后在搅拌的条件下对其进行微波-超声波联合改性处理，所述微波-超声波联合改性处理的处理温度为130℃，处理时间为55分钟，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与耐磨防水助剂、石膏粉一起在砂浆搅拌容器中搅拌18分钟，每隔2分钟添加一种原料，即可得到耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品；
(3)将耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品与硅油、增稠剂在恒温水浴85℃下减压搅拌，随后在高剪切胶体磨中高速剪切30分钟，高速剪切后进行纳米微胶囊化处理，得到混合物II；
(4)将混合物II装入模具内，覆盖一层塑料膜密封，20±2℃条件下带模养护3天后拆模；再经标准养护90天，可得到抗压强度376MPa、抗折强度81MPa的公路桥梁材料。
上述工艺制备得到的公路桥梁材料，测得其耐磨性能及防水性能符合道路工程施工与质量验收规范(CJJ1-2008)，耐磨度(按照混凝土及其制品耐磨性试验方法(GB/T16925-1997))4.7，抗渗等级(按照混凝土质量控制标准(GB 50164-2011))P4。
对比例2
一种耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，按照重量份的主要原料包括：水泥30份、聚氨酯18份、石膏粉13份、硅藻土12份、硅油7份、增稠剂2份；所述石膏粉的粒径为70μm。
所述的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先将水泥、聚氨酯、硅藻土混合湿拌8分钟，随后在搅拌的条件下对其进行微波-超声波联合改性处理，所述微波-超声波联合改性处理的处理温度为130℃，处理时间为55分钟，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与石膏粉一起在砂浆搅拌容器中搅拌18分钟，每隔2分钟添加一种原料，即可得到耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品；
(3)将耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品与硅油、增稠剂在恒温水浴85℃下减压搅拌，随后在高剪切胶体磨中高速剪切30分钟，高速剪切后进行纳米微胶囊化处理，得到混合物II；
(4)将混合物II装入模具内，覆盖一层塑料膜密封，20±2℃条件下带模养护3天后拆模；再经标准养护90天，可得到抗压强度110MPa、抗折强度15MPa的公路桥梁材料。
上述工艺制备得到的公路桥梁材料，测得其耐磨性能及防水性能符合道路工程施工与质量验收规范(CJJ1-2008)，耐磨度(按照混凝土及其制品耐磨性试验方法(GB/T16925-1997))4.7，抗渗等级(按照混凝土质量控制标准(GB 50164-2011))P4。
对比例3
一种耐磨防水纳米改性公路桥梁材料，按照重量份的主要原料包括：水泥30份、耐磨防水助剂18份、聚氨酯18份、石膏粉13份、纳米改性硅藻土12份、硅油7份、增稠剂2份；所述耐磨防水助剂，按照重量份的主要原料包括：硫化橡胶颗粒28份、秸秆纤维15份、聚乙烯蜡15份、炭黑9份、偏硅酸钠8份；所述纳米改性硅藻土的制备方法：首先将过氧化二异丙苯、聚乙二醇、碳酸钠、二甲基亚砜与聚苯醚混合并进行高压均质处理得到混合物，接着将高温煅烧后的陶瓷颗粒、硅藻土与混合物在真空下进行熔炼即得到纳米改性硅藻土；所述石膏粉的粒径为70μm；所述耐磨防水助剂中硫化橡胶颗粒的粒径为847μm；所述耐磨防水助剂中秸秆纤维的长度为245μm。
所述的耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先将水泥、聚氨酯、纳米改性硅藻土混合湿拌8分钟，随后在搅拌的条件下对其进行微波-超声波联合改性处理，所述微波-超声波联合改性处理的处理温度为130℃，处理时间为55分钟，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与耐磨防水助剂、石膏粉一起在砂浆搅拌容器中搅拌18分钟，每隔2分钟添加一种原料，即可得到耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品；
(3)将耐磨防水纳米改性公路桥梁材料的半成品与硅油、增稠剂在室温下搅拌，得到混合物II；
(4)将混合物II装入模具内，覆盖一层塑料膜密封，20±2℃条件下带模养护3天后拆模；再经标准养护90天，可得到抗压强度241MPa、抗折强度42MPa的公路桥梁材料。
上述工艺制备得到的公路桥梁材料，测得其耐磨性能及防水性能符合道路工程施工与质量验收规范(CJJ1-2008)，耐磨度(按照混凝土及其制品耐磨性试验方法(GB/T16925-1997))6.11，抗渗等级(按照混凝土质量控制标准(GB 50164-2011))P6。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。