CN104844082B - 掺入工业废渣的透水性混凝土及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了掺入工业废渣的透水性混凝土及其生产方法，属于混凝土技术领域。掺入工业废渣的透水性混凝土的各组份按质量比配合的组成比例为：粉煤灰:硅灰:电石渣:水泥:间断级配骨料:水:减水剂＝20～30:5～12:10～15:25～35:270～290:23～28:0.8～1.2，上述原料在经过搅拌、振动、压制等一系列操作后最终得到透水性混凝土。本发明生产的透水性混凝土透水、抗冻性能优良，抗压强度高，耐久性好、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种掺入工业废渣的透水性混凝土及其生产方法。
背景技术
随着我国经济的发展和城市建设步伐的加快，现代城市的地表逐步被混凝土路面覆盖，混凝土路面在给人们出行带来方便的同时，也造成了一定的不良影响。传统混凝土铺筑的路面：(1)缺乏透水性，表现为雨水不能渗入地下造成地表植物严重缺水而难以正常生长，道路表面易积水，从而降低道路的舒适性和安全性，加重排水设施的负担；(2)缺乏透气性，不透气的路面很难与空气进行热量、水分的交换，缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力，产生所谓的“热岛现象”。
基于传统混凝土铺筑的路面的不足，由透水性混凝土铺设的透水性路面则很好地解决了这些问题。透水性混凝土是由粗骨料表面包覆一薄层胶凝材料相互粘结而形成孔穴均匀分布的连通蜂窝状结构，具有孔隙率高、透气和透水性好等特点，在改善城市区域热环境、吸声降噪、减少城市大气PM2.5含量、减少雨天径流、水资源治理等方面的巨大优势。
一般来说，人们往往会从骨料和水泥角度方面对透水性混凝土的制备方法进行改进，制备时通过选择不同的骨料和高强度等级水泥以得到透水性能良好的透水性混凝土，但是骨料间关键的胶结性能及耐久性没有良好体现，对于透水性混凝土来说，良好的透水性和高强度、高耐久性很难兼得，尤其工业废渣掺合料组分较多时，此情况尤为显著。硬化的透水性混凝土结构主要包括水泥石、界面过渡区和集料，其中界面过渡区的性质对混凝土的性质起着决定性的作用，但是界面过渡区的性质又往往受胶凝材料、掺合料和骨料性质的影响。
工业废渣指的是在工业生产中，排放的有毒、易燃、有化学反应性的以及其他有害的固体废物，工业废渣的长期堆放会对环境造成严重的污染和危害。合理利用工业废渣，将工业废渣变废为宝，不但可以降低环境污染，而且还会实现资源的再利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种透水、抗冻性能优良，抗压强度高，耐久性好、成本低的掺入工业废渣的透水性混凝土及其生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
掺入工业废渣的透水性混凝土，各组份按质量比配合的组成比例为：粉煤灰:硅灰:电石渣:水泥:间断级配骨料:水:减水剂＝20～30:5～12:10～15:25～35:270～290:23～28:0.8～1.2。
本发明进一步改进在于：间断级配骨料包括粒径为2.5～5.0mm和10～15mm的两种碎石，粒径2.5～5.0mm与粒径10～15mm的碎石的质量比为1:4～1:1。
本发明进一步改进在于：减水剂是聚羧酸系高性能减水剂。
本发明进一步改进在于：一种透水性混凝土的生产方法，包括以下步骤：
(1)按质量配比分别称取粉煤灰、硅灰、电石渣、水泥、间断级配骨料、水和减水剂相应的质量；
(2)用球磨机先将步骤(1)称取的粉煤灰、硅灰、电石渣、水泥球磨30～60min进行预拌，预拌均匀后再加入步骤(1)称取的水、减水剂进行搅拌，搅拌1～2min后，分级加入间断级配骨料进行包裹式搅拌，得到透水性混凝土的拌合物；
(3)将透水性混凝土拌合物振动、压制，最终得到透水性混凝土。
本发明进一步改进在于：间断级配骨料的分级加入为先加入粒径为2.5～5.0mm的碎石搅拌1.5～3min，再加入粒径为10～15mm的碎石搅拌2～3min。
本发明进一步改进在于：振动时间为10～30s，压制时所用压强为2.5～10MPa。
由于采用上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：
本发明的掺入工业废渣的透水性混凝土，选用工业废渣作为胶凝材料的活性掺合组份，粉煤灰的掺入能够为透水性混凝土拌合物提供较好的流动性和耐久性，有利于透水性混凝土拌合物的均匀性，硅灰的掺入可有效提高透水性混凝土的抗压强度，电石渣的掺入可以作为粉煤灰潜在水化活性的碱激发材料，粉煤灰、硅灰以及电石渣的成比例掺入，可以降低骨料界面过渡区无用孔隙的存在，协同增强界面过渡区性能，在有效提高透水性混凝土的强度和耐久性的同时，也做到了废物再利用，节约了成本，降低了环境污染，绿色环保。
所用减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，该减水剂减水率高、稳定性好且适应性优良。骨料选用间断级配，可以提供良好的贯通孔道，提高透水性混凝土的透水效果，且骨料为分级加入进行包裹式搅拌，可以形成逐级包裹模式，此时胶凝材料净浆或加入少量细骨料的砂浆层包裹在粗骨料表面作为骨料之间的胶凝材料层，形成骨架-孔隙结构，能够在保证良好透水性能的情况下提供较高的强度；对透水性混凝土的拌合物的压制和振动复合进行，在保证混凝土具有良好透水性的前提下，整体提高混凝土制品的强度。
本发明的掺入工业废渣的透水性混凝土的生产方法，操作简单，成本低，且所生产出的透水性混凝土连续孔隙率大，透水、抗冻性能优良，抗压强度高，耐久性好。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明：
本发明的掺入工业废渣的透水性混凝土的原料组份为活性掺合胶凝材料、间断级配骨料、水和减水剂，活性掺合胶凝材料包括水泥和工业废渣，工业废渣为粉煤灰、硅灰和电石渣，透水性混凝土的各组份按质量比配合的组成比例为：粉煤灰:硅灰:电石渣:水泥:间断级配骨料:水:减水剂＝(20～30):(5～12):(10～15):(25～35):(270～290):(23～28):(0.8～1.2)，其中，间断级配骨料包括两种碎石，碎石的粒径分别为2.5～5.0mm和10～15mm，且粒径2.5～5.0mm与粒径10～15mm的碎石的质量比为1:4～1:1；所用减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。
掺入工业废渣的透水性混凝土的生产方法包括以下步骤：
(1)按质量配比粉煤灰:硅灰:电石渣:水泥:间断级配骨料:水:聚羧酸系高性能减水剂＝(20～30):(5～12):(10～15):(25～35):(270～290):(23～28):(0.8～1.2)分别称取粉煤灰、硅灰、电石渣、水泥、间断级配骨料、水和聚羧酸系高性能减水剂相应的质量；
(2)用球磨机先将步骤(1)称取的粉煤灰、硅灰、电石渣、水泥球磨30～60min进行预拌，预拌均匀后再加入步骤(1)称取的水、聚羧酸系高性能减水剂进行搅拌，搅拌1～2min后，分级加入间断级配骨料，具体为先加入粒径为2.5～5.0mm的碎石搅拌1.5～3min，再加入粒径为10～15mm的碎石搅拌2～3min以进行包裹式搅拌，然后就得到透水性混凝土的拌合物；
(3)将透水性混凝土拌合物振动10～30s后在压强为2.5～10MPa下进行压制，即可得到透水性混凝土。
实施例1：
掺入工业废渣的透水性混凝土的制备步骤：
(1)按质量比为粉煤灰:硅灰:电石渣:水泥:间断级配骨料:水:聚羧酸系高性能减水剂＝25:10:10:30:280:25:1.0来称取相应组份的各原料；
(2)用球磨机先将步骤(1)称取的粉煤灰、硅灰、电石渣、水泥球磨30min进行预拌，预拌均匀后加入步骤(1)称取的水、聚羧酸系高性能减水剂搅拌2min，然后依次加入粒径为2.5～5.0mm的碎石搅拌2min、粒径为10～15mm的碎石搅拌2min以进行逐级包裹式搅拌，随后即可得到透水性混凝土的拌合物；
(3)将透水性混凝土拌合物振动30s后在压强为2.5MPa下进行压制，即可得到透水性混凝土。
在混凝土标准养护条件(温度20℃±2℃、相对湿度95％以上)下，对得到的透水性混凝土进行养护24h，然后覆盖塑料薄膜进行标准养护28d，最终得到透水性混凝土试件，以用来对透水性混凝土进行抗压强度、孔隙率、透水系数和抗冻性方面的性能测试。
抗压强度测试、孔隙率测试、透水系数测试参照《透水水泥混凝土路面技术规程》CJJ/T 135-2009，抗冻性测试参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082-2009。
实施例2：
掺入工业废渣的透水性混凝土的制备步骤：
(1)按质量比为粉煤灰:硅灰:电石渣:水泥:间断级配骨料:水:聚羧酸系高性能减水剂＝20:5:13:25:270:23:0.8来称取相应组份的各原料；
(2)用球磨机先将步骤(1)称取的粉煤灰、硅灰、电石渣、水泥球磨40min进行预拌，预拌均匀后加入步骤(1)称取的水、聚羧酸系高性能减水剂搅拌1.5min，然后依次加入粒径为2.5～5.0mm的碎石搅拌1.5min、粒径为10～15mm的碎石搅拌3min以进行逐级包裹式搅拌，随后即可得到透水性混凝土的拌合物；
(3)将透水性混凝土拌合物振动20s后在压强为5MPa下进行压制，即可得到透水性混凝土。
对所得透水性混凝土进行抗压强度、孔隙率、透水系数和抗冻性方面的性能测试，透水性混凝土试件的制备方法和性能测试参照标准同实施例1。
实施例3：
掺入工业废渣的透水性混凝土的制备步骤：
(1)按质量比为粉煤灰:硅灰:电石渣:水泥:间断级配骨料:水:聚羧酸系高性能减水剂＝30:12:15:35:290:28:1.2来称取相应组份的各原料；
(2)用球磨机先将步骤(1)称取的粉煤灰、硅灰、电石渣、水泥球磨60min进行预拌，预拌均匀后加入步骤(1)称取的水、聚羧酸系高性能减水剂搅拌1min，然后依次加入粒径为2.5～5.0mm的碎石搅拌3min、粒径为10～15mm的碎石搅拌2min以进行逐级包裹式搅拌，随后即可得到透水性混凝土的拌合物；
(3)将透水性混凝土拌合物振动10s后在压强为10MPa下进行压制，即可得到透水性混凝土。
对所得透水性混凝土进行抗压强度、孔隙率、透水系数和抗冻性方面的性能测试，透水性混凝土试件的制备方法和性能测试参照标准同实施例1。
实施例4：
掺入工业废渣的透水性混凝土的制备步骤：
(1)按质量比为粉煤灰:硅灰:电石渣:水泥:间断级配骨料:水:聚羧酸系高性能减水剂＝23:7:12:28:275:24:0.9来称取相应组份的各原料；
(2)用球磨机先将步骤(1)称取的粉煤灰、硅灰、电石渣、水泥球磨35min进行预拌，预拌均匀后加入步骤(1)称取的水、聚羧酸系高性能减水剂搅拌1min，然后依次加入粒径为2.5～5.0mm的碎石搅拌2.5min、粒径为10～15mm的碎石搅拌2.5min以进行逐级包裹式搅拌，随后即可得到透水性混凝土的拌合物；
(3)将透水性混凝土拌合物振动15s后在压强为4MPa下进行压制，即可得到透水性混凝土。
对所得透水性混凝土进行抗压强度、孔隙率、透水系数和抗冻性方面的性能测试，透水性混凝土试件的制备方法和性能测试参照标准同实施例1。
实施例5：
掺入工业废渣的透水性混凝土的制备步骤：
(1)按质量比为粉煤灰:硅灰:电石渣:水泥:间断级配骨料:水:聚羧酸系高性能减水剂＝28:11:14:32:285:27:1.1来称取相应组份的各原料；
(2)用球磨机先将步骤(1)称取的粉煤灰、硅灰、电石渣、水泥球磨50min进行预拌，预拌均匀后加入步骤(1)称取的水、聚羧酸系高性能减水剂搅拌2min，然后依次加入粒径为2.5～5.0mm的碎石搅拌1.5min、粒径为10～15mm的碎石搅拌3min以进行逐级包裹式搅拌，随后即可得到透水性混凝土的拌合物；
(3)将透水性混凝土拌合物振动25s后在压强为8MPa下进行压制，即可得到透水性混凝土。
对所得透水性混凝土进行抗压强度、孔隙率、透水系数和抗冻性方面的性能测试，透水性混凝土试件的制备方法和性能测试参照标准同实施例1。
上述实施例对透水性混凝土的相关性能测试结果见下表：
表1 透水性混凝土的性能测试结果
由上表可以看出，本发明的掺入工业废渣的透水性混凝土连续孔隙率大，透水、抗冻性能优良，抗压强度高，耐久性好。
需要说明的是，本发明的上述实施例仅是一些优选的实施方式，根据本发明的基本构思，本领域普通技术人员可以根据上述实施例进行拓展到其它比例和数值，也能实现本发明的目的。
Claims (5)
1.掺入工业废渣的透水性混凝土，其特征在于：各组份按质量比配合的组成比例为：粉煤灰:硅灰:电石渣:水泥:间断级配骨料:水:减水剂=20～30:5～12:10～15:25～35:270～290:23～28:0.8～1.2；所述间断级配骨料包括粒径为2.5～5.0mm和10～15mm的两种碎石，粒径2.5～5.0mm与粒径10～15mm的碎石的质量比为1:4～1:1。
2.根据权利要求1所述的掺入工业废渣的透水性混凝土，其特征在于：减水剂是聚羧酸系高性能减水剂。
3.一种权利要求1所述的透水性混凝土的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按质量配比分别称取粉煤灰、硅灰、电石渣、水泥、间断级配骨料、水和减水剂相应的质量；
（2）用球磨机先将步骤（1）称取的粉煤灰、硅灰、电石渣、水泥球磨30～60min进行预拌，预拌均匀后再加入步骤（1）称取的水、减水剂进行搅拌，搅拌1～2min后，分级加入间断级配骨料进行包裹式搅拌，得到透水性混凝土的拌合物；
（3）将透水性混凝土拌合物振动、压制，最终得到透水性混凝土。
4.根据权利要求3所述的透水性混凝土的生产方法，其特征在于：间断级配骨料的分级加入为先加入粒径为2.5～5.0mm的碎石搅拌1.5～3min，再加入粒径为10～15mm的碎石搅拌2～3min。
5.根据权利要求3所述的透水性混凝土的生产方法，其特征在于：振动时间为10～30s，压制时所用压强为2.5～10MPa。
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