CN106242439A - 高抗冻透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高抗冻透水混凝土及其制备方法，所述高抗冻透水混凝土由下述重量份的原料制备而成：水泥95‑105份、石灰岩碎石440‑540份、聚乙烯醇纤维1‑10份、减水剂1‑10份、纳米复合填料10‑30份、水28‑38份。本发明提供的高抗冻透水混凝土，通过合理的配比，优选出适合高抗冻透水混凝土的减水剂、纳米复合填料种类及用量，该透水混凝土具有优异的抗冻性能、抗压强度和透水系数，能够满足各种对于混凝土有透水要求的工程需要，有利于维护生态平衡和实现可持续发展。

Description

高抗冻透水混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种高抗冻透水混凝土及其制备方法。
背景技术
在城市化建设中，现代化城市的地表逐步被建筑物和混凝土等阻水材料硬化覆盖，形成了生态学上的“人造沙漠”，便捷的交通设施，铺设平整的道路在给人们的出行带来极大方便的同时，这些不透水的路面也给城市的生态环境带来极大的负面影响。首先，传统的地面铺装强调的是地面的坚固耐用及使用性，但此种路面铺装的不透水性却将宝贵的自然降水完全与下层土壤及地下水阻断，降水大部分通过城市排水系统管网排入江河湖海等地表水源中，加之城市地下水的过量抽取，导致城市地下水位越来越低，形成了地质学上的“漏斗型”地下水位，引发地面下降，沿海地区还会导致海水倒灌，这就严重影响了雨水的有效利用，同时不透水地面铺装降雨时雨水是先通过地面的排水坡度或地表明沟排入下水道，雨水在进入下水道前要经过较长距离的地表径流才能进入城市地下排水系统。该过程使最初相对清洁的雨水溶入大量的城市地表污染物，这种径流过程中产生的二次污染，通过城市排水系统进入周围地表自然水体，加重了自然水体的污染程度，影响了城市地表植物的生长，破坏了城市地表生态平衡；其次这种表面致密的地面铺装不利于缓解城市的噪音污染，主要是来自路面交通产生的噪音；在雨天由于不能及时排水，造成路面积水，使雨天行车产生“漂滑”、“飞溅”、“夜间眩光”等现象，给行人出行和车辆行驶带来不便；另外这种不透水的铺装与周围城市建筑共同作用，会增加城市的“热岛效应”；还有由于它的色彩灰暗，缺乏生气，现代的城市也被称为“灰色的热岛”。
现在需要一种能满足路用性能，同时又能与自然环境协调共生，为人类构造舒适生活环境的路面铺装材料。透水性混凝土是一种生态型环保混凝土。它是一种经过特殊工艺制成的具有连续空隙的混凝土。它既有一定的强度，又具有一定的透气透水性，可以很好的缓解不透水铺装对环境造成的影响。
透水混凝土又称多孔混凝土，无砂混凝土，透水地坪。是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点。
透水混凝土由欧美、日本等国家针对原城市道路的路面的缺陷，开发使用的一种能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题。并能有效的消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害；同时，是保护地下水、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应的优良的铺装材料；其有利于人类生存环境的良性发展及城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有特殊的重要意义。
透水混凝土系统拥有系列色彩配方，配合设计的创意，针对不同环境和个性要求的装饰风格进行铺设施工。这是传统铺装和一般透水砖不能实现的特殊铺装材料。
透水混凝土在美国从上世纪七、八十年代就开始研究和应用，不少国家都在大量推广，如德国预期要在短期内将90％的道路改造成透水混凝土，改变过去破坏城市生态的地面铺设，使透水混凝土路面取决得广泛的社会效益。
纳米材料由于尺寸小，使其在结构、物理和化学性质方面具有特殊的性能，是当今材料学领域研究的热点，被科学家们誉为“世纪最有前途的材料”。本发明提供了高抗冻透水混凝土，具有优异的物理机械性能。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高抗冻透水混凝土及其制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种高抗冻透水混凝土，由下述重量份的原料制备而成：水泥95-105份、石灰岩碎石440-540份、聚乙烯醇纤维1-10份、减水剂1-10份、纳米复合填料10-30份、水28-38份。
优选地，所述的水泥为PⅡ42.5R水泥。
优选地，所述的石灰岩碎石的粒径5-10mm。
优选地，所述的聚乙烯醇纤维的纤度为5-50D，长度为3-13cm。
优选地，所述的减水剂为三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠中一种或多种的混合物。
更优选地，所述的减水剂由三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠混合而成，所述三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
优选地，所述的纳米复合填料为磷酸钛、钨酸铜、草酸铜中一种或多种的混合物。
更优选地，所述的纳米复合填料由磷酸钛、钨酸铜、草酸铜混合而成，所述磷酸钛、钨酸铜、草酸铜的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
本发明还提供了上述高抗冻透水混凝土的制备方法：将减水剂、聚乙烯醇纤维加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、纳米复合填料加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
本发明提供的高抗冻透水混凝土，通过合理的配比，优选出适合高抗冻透水混凝土的减水剂、纳米复合填料种类及用量，该透水混凝土具有优异的抗冻性能、抗压强度和透水系数，能够满足各种对于混凝土有透水要求的工程需要，有利于维护生态平衡和实现可持续发展。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例中各原料介绍：
三(1-甲基乙基)萘磺酸钠，CAS号：1323-19-9。
6-羟基-2-萘磺酸钠，CAS号：135-76-2。
2,6-二叔丁基萘磺酸钠，CAS号：14992-59-7。
磷酸钛，CAS号：15578-51-5，粒径30nm。
钨酸铜，又称：氧化钨铜，CAS号：13587-35-4，粒径30nm。
草酸铜，CAS号：814-91-5，粒径30nm。
水泥，采用南京江南水泥有限公司生产的金宁羊牌PⅡ42.5R(C1)硅酸盐水泥。
石灰岩碎石，粒径7mm。
聚乙烯醇纤维，采用专利申请号：201310170606.5中实施例1的方法制备，纤度为30D，长度为8cm。
实施例1
高抗冻透水混凝土原料(重量份)：PⅡ42.5R水泥100份、石灰岩碎石500份、聚乙烯醇纤维8份、减水剂5.4份、纳米复合填料18份、水33份。
所述的减水剂由三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠按质量比为1：1：1搅拌混合均匀得到。
所述的纳米复合填料由磷酸钛、钨酸铜、草酸铜按质量比为1：1：1搅拌混合均匀得到。
高抗冻透水混凝土的制备：将减水剂、聚乙烯醇纤维加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将PⅡ42.5R水泥、石灰岩碎石、纳米复合填料加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
实施例2
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的减水剂由6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例2的高抗冻透水混凝土。
实施例3
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的减水剂由三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例3的高抗冻透水混凝土。
实施例4
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的减水剂由三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例4的高抗冻透水混凝土。
实施例5
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的纳米复合填料由钨酸铜、草酸铜按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例5的高抗冻透水混凝土。
实施例6
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的纳米复合填料由磷酸钛、草酸铜按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例6的高抗冻透水混凝土。
实施例7
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的纳米复合填料由磷酸钛、钨酸铜按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例7的高抗冻透水混凝土。
测试例1
对实施例1-7制备得到的高抗冻透水混凝土常规指标抗压强度、透水性、抗氯离子渗透性能进行测试。抗压强度、透水性测试参照甘冰清的硕士论文《透水混凝土的配合比设计及其性能研究》中2.3节中的方法进行；抗氯离子渗透试验测试方法参照徐庆磊的硕士论文《纳米二氧化硅对水泥基材料性能的影响及作用机理研究》中2.2.5抗氯离子渗透试验进行，具体测试结果见表1。
表1：常规指标测试结果表
比较实施例1与实施例2-4，实施例1(三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠复配)常规指标抗压强度、透水性、抗氯离子渗透性能明显优于实施例2-4(三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠中任意二者复配)。比较实施例1与实施例5-7，实施例1(磷酸钛、钨酸铜、草酸铜复配)常规指标抗压强度、透水性、抗氯离子渗透性能明显优于实施例5-7(磷酸钛、钨酸铜、草酸铜中任意二者复配)。
测试例2
对实施例1-7制备得到的高抗冻透水混凝土的抗冻性能进行测试。抗冻性试验参照建材行业标准《混凝土路面砖》JC446－2000规定的抗冻性试验方法进行。具体测试结果见表2。
表2：抗冻性能测试结果表
25次冻融循环强度损失，％
实施例1 10.8
实施例2 12.6
实施例3 12.1
实施例4 12.4
实施例5 12.8
实施例6 13.1
实施例7 13.0
比较实施例1与实施例2-4，实施例1(三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠复配)抗冻性能明显优于实施例2-4(三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠中任意二者复配)。比较实施例1与实施例5-7，实施例1(磷酸钛、钨酸铜、草酸铜复配)抗冻性能明显优于实施例5-7(磷酸钛、钨酸铜、草酸铜中任意二者复配)。

Claims (9)

1.一种高抗冻透水混凝土，其特征在于，由下述重量份的原料制备而成：水泥95-105份、石灰岩碎石440-540份、聚乙烯醇纤维1-10份、减水剂1-10份、纳米复合填料10-30份、水28-38份。
2.如权利要求1所述的高抗冻透水混凝土，其特征在于：所述的水泥为PⅡ42.5R水泥。
3.如权利要求1所述的高抗冻透水混凝土，其特征在于：所述的石灰岩碎石的粒径为5-10mm。
4.如权利要求1所述的高抗冻透水混凝土，其特征在于：聚乙烯醇纤维的纤度为5-50D，长度为3-13cm。
5.如权利要求1所述的高抗冻透水混凝土，其特征在于：所述的减水剂为三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠中一种或多种的混合物。
6.如权利要求5所述的高抗冻透水混凝土，其特征在于：所述的减水剂由三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠混合而成，所述三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2,6-二叔丁基萘磺酸钠的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
7.如权利要求1-6中任一项所述的高抗冻透水混凝土，其特征在于：所述的纳米复合填料为磷酸钛、钨酸铜、草酸铜中一种或多种的混合物。
8.如权利要求7所述的高抗冻透水混凝土，其特征在于：所述的纳米复合填料由磷酸钛、钨酸铜、草酸铜混合而成，所述磷酸钛、钨酸铜、草酸铜的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
9.如权利要求1-8中任一项所述高抗冻透水混凝土的制备方法，其特征在于：将减水剂、聚乙烯醇纤维加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、纳米复合填料加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
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Application publication date: 20161221