CN104030640B - 一种再生骨料透水性混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种再生骨料透水性混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种再生骨料透水性混凝土及其制备方法，属于再生骨料透水性混凝土技术领域，包括以下质量百分比的各组分：粗骨料用量占71.77%～73.16%，水泥用量占18.88%～19.04%，水用量占6.58%～8.14%，硅灰用量占1.21%～1.22%。其中再生骨料和天然骨料均须符合Ⅱ类用石标准，再生骨料掺量可根据实际性能指标自定。水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。硅灰的掺量为胶凝材料用量的6%。制备方法：搅拌、振捣成型、抹平。采用体积法设计配合比，按照预定的制备流程制备混凝土。这种再生骨料透水性混凝土，一方面可以解决废弃混凝土的循环再生利用问题，另一方面可以有效补给地下水，收集、净化以及重复利用水资源，缓解“热岛效应”。

Description

一种再生骨料透水性混凝土及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及再生骨料透水性混凝土领域，具体是用部分或全部取代天然粗骨料的再生粗骨料、水泥、硅灰和水设计配合比，按预定的制备工艺，制备出一种既能满足力学性能又能满足透水性能的再生骨料透水性混凝土。
背景技术
一方面，“水”是生命之源，是人类生存的根基，但如今水资源短缺以及水环境污染已经成为威胁人类发展的全球性问题。近年来，随着我国经济的快速发展，地下水严重过采，一些地区出现地陷的现象。同时，城镇化进程加快，越来越多的不透水硬质路面阻断了雨水回流，地下水得不到有效补给，加剧了水资源的危机，甚至导致气候反常，破坏了生态的平衡。
另一方面，建筑废弃物的再生资源化利用能够使建筑业实现可持续发展，这也是建设循环经济和构件节约型社会的一个重要组成部分。近年来，随着我国经济的快速发展，城镇化进程加快，天然集料的需求量日益增加，与此同时，建筑废弃物的排放量也越来越大，引起严重的环境和社会问题。如何平衡好这两者之间的矛盾，是人们目前亟需解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种再生骨料透水性混凝土及其制备方法，该混凝土具有15MPa左右的抗压强度，15%~25%的有效孔隙率以及3mm/s左右的透水系数；良好的性能指标保证了再生骨料透水性混凝土路面能够部分取代传统硬质不透水路面，广泛应用于类似人行道、步行街以及停车场等轻载路基路面工程；有效解决雨水回渗问题、防止地表沉降、保护生物多样性、改善道路视听环境以及缓解“热岛效应”，而且循环利用废弃混凝土，使得经济发展和生态环境保护趋于统一，实现了可持续发展的目标。本发明节约了自然资源，保护了生态环境，具有良好的经济效应和社会效应。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种再生骨料透水性混凝土，包括以下质量百分比的各组分：71.77%～73.16%的粗骨料，18.88%～19.04%的水泥，6.58%～8.14%的水，1.21%～1.22%的硅灰，所述粗骨料包括再生骨料和天然骨料。
进一步地，所述再生骨料和天然骨料均为16-19mm单粒级配，均须符合Ⅱ类用石标准。
进一步地，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
进一步地，所述硅灰掺量为胶凝材料水泥和硅灰质量之和的6%。
再生骨料透水性混凝土的制备方法为：
（1）HJW-30型混凝土搅拌机中投入所述粗集料和50%的拌合用水，搅拌30s；之后投入所述水泥和硅灰，搅拌60s；之后投入剩余的50%拌合用水，搅拌60s，出料；
（2）再生骨料透水性混凝土成型时，采用插捣成型方式，利用插捣棒分两层振捣，振捣面上的间距和力度均匀分布，并保持插捣棒垂直上下；最后用ZB5平板振动抹光机将表面抹平，时长30s，覆稻草洒水养护。
进一步地，所述粗骨料先用水冲洗干净，将水滤干，风干后待用，测定粗集料含水率，考虑附加水的因素，调整透水混凝土配合比中的用水量。
本发明思路清晰，操作方便，对于再生骨料透水性混凝土的研究应用借鉴指导作用。该再生骨料透水性混凝土具有如下优点：
（1）使用再生骨料部分或全部代替天然骨料，经济性显而易见，一旦形成批量生产，不仅可以减少企业的生产成本，还可解决建筑垃圾的循环利用问题；
（2）配合比是在大量试验研究的基础上建立起来的，再生骨料掺量经历了从0%～100%中的若干个掺量水平，经过数据对比分析，各材料用量随掺量增加有明显的递增和递减规律，因此，在控制碎石级配、设计孔隙率以及水灰比不变的情况下，该配合比范围已经包括了再生骨料掺量的所有情况，具有普适性；
（3）混凝土制备流程简单易懂，一般的研究人员只要按照上述描述的程序进行操作，均可配制出在给定性能指标范围内的再生骨料透水性混凝土；
（4）该产品不仅可以用于透水路面，还可以用于生态护堤、花卉种植以及其它需要使用透水性和强度兼顾型混凝土的地方，具有良好的发展前景；
（5）再生骨料透水性混凝土的研制，综合考虑了以上两个方面的问题。其透水透气性可以使雨水下渗，收集、净化和重复利用水资源，创造舒适的交通环境，保护生物种群，缓解“热岛效应”；其掺入部分或全部再生骨料，在一定程度上可以解决废弃混凝土的处理问题，实现循环再生，而且缓解了天然集料日趋匮乏的压力，保护环境，实现可持续发展。
附图说明
图1是本发明再生骨料透水性混凝土的搅拌工艺流程图。
具体实施方式
再生骨料透水性混凝土的配合比特征为粗骨料用量占71.77%～73.16%，水泥用量占18.88%～19.04%，水用量占6.58%～8.14%，硅灰用量占1.21%～1.22%。
再生骨料和天然骨料为16～19mm单粒级配，均须符合Ⅱ类用石标准，再生骨料掺量可根据实际指标自定。水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。硅灰掺量为胶凝材料水泥和硅灰用量的6%。
制备再生骨料透水性混凝土的步骤如下：
（1）按照图1所示搅拌工艺制备混凝土：将全部粗集料和50%的拌合用水搅拌，搅拌时间30s；之后投入所述水泥和硅灰，搅拌60s；之后投入剩余的50%拌合用水，搅拌60s；
（2）采用插捣成型，最后用平板振动器抹平表面，覆稻草洒水养护。
本发明通过正交试验，按照不同比例（0%、25%、50%、75%和100%）再生骨料掺量，采用创新的制备方法，研制出一种形似“沙琪玛”的再生骨料透水性混凝土。该混凝土具有15MPa左右的抗压强度，15%~25%的有效孔隙率以及3mm/s左右的透水系数。良好的性能指标保证了再生骨料透水性混凝土路面能够部分取代传统硬质不透水路面，广泛应用于类似人行道、步行街以及停车场等轻载路基路面工程。有效解决雨水回渗问题、防止地表沉降、保护生物多样性、改善道路视听环境以及缓解“热岛效应”，而且循环利用废弃混凝土，使得经济发展和生态环境保护趋于统一，实现了可持续发展的目标。
本发明研制的再生骨料透水性混凝土材料将会用于路基路面工程，以部分取代目前硬质不透水路面。在国家政策扶持下，透水混凝土按比例掺入再生骨料，保证产品质量的前提下可以节省生产成本，有利于市场推广。因此，将再生和透水这两个因素相结合，不仅具有可观的经济效益，而且具有良好的社会效益，这对于产品的实际应用是至关重要的。
实施例1：以再生骨料掺量为50%的情况为例制备再生骨料透水性混凝土。
（1）准备原材料：强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥；普通二氧化硅微粉，掺量为水泥质量的6%；普通饮用水；单粒级配为16～19mm的天然碎石和再生碎石，两者性能指标基本满足Ⅱ类用石标准，经人工筛分后用水冲洗干净，分别堆放，自然风干。
（2）测定粗骨料基本物理性能数据如表1所示：
表1粗骨料基本物理性能数据
碎石类别 单粒级配(mm) 含泥量（%） 压碎指标（%） 含水率(%) 吸水率(%) 空隙率(%) 自然堆积密度(kg/m3) 振实密度(kg/m3) 表观密度(kg/m3)
天然 16～19 1.2 14.2 1.0 0.7 42.1 1500 1675 2895
再生 16～19 2.4 20.4 1.7 2.9 40.5 1430 1561 2622
（3）设计配合比：再生骨料透水性混凝土采用体积法设计配合比，首先根据粗集料紧密堆积密度计算出单位体积粗集料用量，然后根据粗集料紧密堆积孔隙率和设计孔隙率计算出胶结料浆体体积，最后根据设计水灰比和硅灰水泥掺量比，依次算出单位体积水的用量、单位体积水泥的用量和单位体积硅灰的用量。以50%再生骨料掺量为例，设计孔隙率15%，水灰比0.30，1立方米混凝土设计配合比如下：粗集料质量：水泥质量：水质量：硅灰质量=1585.64kg：414.89kg：160.66kg:16.48kg。
（4）浇筑混凝土：透水混凝土大多数以低频平板振动器和专用工具滚压，或平板压实机压实成型，振动能量小。因此采用插捣成型方式，最终使用低频平板振动器抹平表面，以避免振动太大造成水泥浆体沉底，阻塞孔隙，影响透水性。本制备方法使用到的仪器主要有：HJW-30型混凝土搅拌机、ZB5平板振动抹光机以及插捣棒等。主要步骤如下：将粗集料用水冲洗干净，将水滤干，风干后待用；测定粗集料含水率，考虑附加水的因素，调整透水混凝土配合比中的用水量；根据调整后的配合比计算各材料用量，按图1所示工艺搅拌透水混凝土拌合物；混凝土成型时，分两层振捣，在振捣面上的间距和力度尽量均匀分布，并保持捣棒垂直上下；最后用平板振动抹光机将表面抹平，时长30s，洒水养护。
（5）性能测试：包含力学性能、孔隙率以及透水性能。
①抗压强度和抗折强度的测定参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）；
②孔隙率的测定参照《透水混凝土路面技术规程》（DB11/T775-2010）；
③透水系数的测定参照《透水水泥混凝土路面技术规程》（CJJ/T135-2009）。
实施例2：以再生骨料掺量为0%的情况为例制备再生骨料透水性混凝土。
除了配合比外，其他都和实例1相同。1立方米混凝土设计配合比如下：粗集料质量：水泥质量：水质量：硅灰质量=1641.50kg：427.24kg：147.74kg:27.27kg。
实施例3：以再生骨料掺量为100%的情况为例制备再生骨料透水性混凝土。
除了配合比外，其他都和实例1相同。1立方米混凝土设计配合比如下：粗集料质量：水泥质量：水质量：硅灰质量=1529.78kg：402.54kg：173.58kg:25.69kg。

Claims (3)

1.一种再生骨料透水性混凝土，包括水泥、水、粗骨料，其特征是，所述混凝土还包括硅灰，各组分的质量百分比分别为：71.77%～73.16%的粗骨料，18.88%～19.04%的水泥，6.58%～8.14%的水，1.21%～1.22%的硅灰；所述粗骨料包括再生骨料和天然骨料，再生骨料和天然骨料均为16-19mm单粒级配的碎石，均须符合Ⅱ类用石标准；所述硅灰掺量为胶凝材料水泥和硅灰质量之和的6%；
所述再生骨料透水性混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）HJW-30型混凝土搅拌机中投入所述粗骨料和50%的拌合用水，搅拌30s；之后投入所述水泥和硅灰，搅拌60s；之后投入剩余的50%拌合用水，搅拌60s，出料；
（2）再生骨料透水性混凝土成型时，采用插捣成型方式，利用插捣棒分两层振捣，振捣面上的间距和力度均匀分布，并保持插捣棒垂直上下；最后用ZB5平板振动抹光机将表面抹平，时长30s，覆稻草洒水养护。
2.根据权利要求1所述的再生骨料透水性混凝土，其特征是，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的再生骨料透水性混凝土，其特征是，所述粗骨料先用水冲洗干净，将水滤干，风干后待用，测定粗骨料含水率，考虑附加水的因素，调整透水混凝土配合比中的用水量。
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