CN106495611A - 一种胶粉透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种胶粉透水混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种胶粉透水混凝土及其制备方法。该胶粉透水混凝土包括按质量份计的如下组分:水泥300~450份、粗集料1300~1800份、外加剂2~15份、矿物掺和料20~50份、废旧轮胎橡胶粉6~50份、胶结剂6~12份、保湿剂0.2~1.0份、水100~150份。该胶粉透水混凝土的抗压强度、抗折强度、孔隙率、透水系数、耐磨性等符合CJJ/T135‑2009《透水混凝土路面技术规程》,同时还表现出韧性强、抗冲击性能高、弹性模量低等优势,对“海绵城市”建设中的高性能混凝土技术发展起到很好推动作用。本发明提供的制备方法分为浆体制备、裹浆处理和搅拌成品三步,不需要增加新的设备,简单易行。

Description

一种胶粉透水混凝土及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑材料领域,具体涉及一种胶粉透水混凝土及其制备方法。
背景技术
[0002] 透水混凝土是一种由轻骨料、胶凝材料、外加剂与水共同拌合而成的多孔结构混 凝土,其内部粗骨料被一层水泥浆体包裹,并相互粘接而形成均匀粉蜂窝孔状。同普通混凝 土相比,透水混凝土的多孔结构、高孔隙率特点赋予了自身具有良好的透水、透气、净化水 体、吸声降噪等功能。尤其在经济快速发展、城市建设步伐加快的当今社会,透水混凝土一 方面对城市地表因大量积水造成温度、湿度调节能力下降所引起的"热岛现象"能起到缓解 作用;另一方面,透水混凝土对无透水性路面中雨水不能及时渗透入地下造成的植物生长 困难、土壤生态平衡被破坏的现象能起到一定改善的作用;同时,透水混凝土对降雨期间无 法及时排除的大量雨水导致路面出现"积水现象"起到较好抑制。因此,透水混凝土在现代 化城市的道路建设中倍受青睐,也是当今我国建设"海绵城市"的具体体现。
[0003] 透水混凝土做为"海绵城市"路面典型代表的同时,其性能上不仅要求具有高的力 学性能和透水性能,还须具有很好的抗滑性、柔韧性、耐磨性及弹性,尤其在高强度荷载的 承受能力下,普通透水混凝土路面易出现脆性大,韧性、弹性模量低等通病,并且普通透水 混凝土在刚度增大的同时,使减震效果下降,进一步造成行车噪音大,影响人们生活环境。 因此,如何改善路面透水混凝土的柔韧性,降低其脆性,一直是道路透水混凝土工程技术中 的难点。
[0004] 而另一方面,在当今交通建设的快速发展中,汽车工业直接导致了大量废弃轮胎 的产生,据资料显示,我国在2004年废旧橡胶轮胎产量有1.12条,2010年超过2亿条,到2013 年废旧轮胎产生量已经达到2.99亿条,并以每年约8 %至10 %的速度在增长,在2015年中国 废旧轮胎产生量已经突破3亿条。因此,日益加剧的废旧轮胎产量导致我国汽车产业遭遇 '黑色污染'侵蚀,同时废旧轮胎长期露天堆放,不仅占用了大量土地资源,还严重污染环 境、威胁人体健康。
发明内容
[0005] 针对现有技术存在的上述不足,本发明提供一种抗滑性好、柔韧性高、耐磨性好的 胶粉透水混凝土,同时提供一种简单易行的制备方法。
[0006] 为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下: 一种胶粉透水混凝土,包括按质量份计的如下组分:水泥300~450份、粗集料1300~ 1800份、外加剂2~15份、矿物掺和料20~50份、废旧轮胎橡胶粉6~50份、胶结剂4~12份、 保湿剂0.2~1.0份、水HKK150份。
[0007] 废旧橡胶轮胎胶粉的分子结构呈三维空间网络结构,具备天然橡胶的高弹性与再 胶联特性,尤其在外力作用下,具有很好的弹性恢复变形能力,同时还具有一定的耐磨性、 抗滑性、抗疲劳性能等筑路材料基本性能。因此,将废旧橡胶轮胎粉磨并应用于道路建设中 的透水混凝土,有效地改善透水混凝土的韧性、抗冲击性能、耐磨性能、脆性及吸声隔热性 能。
[0008] 其中:所述的水泥为普通硅酸盐水泥。其在胶粉透水混凝土中作为胶凝材料使用, 可以选用P • 042.5或P • 052.5等普通硅酸盐水泥。
[0009] 进一步的,所述的粗集料为通过方孔筛或圆孔筛的碎石,其粒径为2.36~10 mm,性 能指标应符合《建筑用卵石、碎石KGB/T14685)中二级要求:泥块含量〈0.5%、针片状含量〈 10%、压碎值〈15%、孔隙率35~45%、表观密度应为2300~2700 kg/m3。
[0010] 进一步的,为使透水混凝土修补材料早期水化热较低,并防止发生开裂、收缩等现 象,同时还提高后期力学性能,引入矿物掺合料,所述矿物掺和料为矿粉、粉煤灰、硅灰中的 一种或两种。矿粉应当满足《用于水泥和混凝土的粒化高炉矿渣粉KGB/T 18046-2008),活 性指数不低于S95,比表面彡400 m2/kg;粉煤灰应当满足《用于水泥和混凝土的粉煤灰》 (GB/T 27690-2011),等级为II级以上;硅灰应当满足《砂浆和混凝土用硅灰KGB/T 27690-2011),其Si02含量不低于85%,活性指数等级不低于105,比表面彡1500 m2/kg。
[0011] 进一步的,由于大粒径轮胎橡胶粉促使透水混凝土力学性能大幅度下降,小粒径 轮胎橡胶粉具有一定引气作用,也不利于其在拌合物中分散,因此,所述的废旧轮胎橡胶粉 粒径为80~120目的粉末。可米用常温粉碎法制备: (1)粗碎:首先将废旧轮胎破碎成粒径20~60 mm之间的橡胶块;再将上述橡胶块经粉粹 成粒径1~10 mm之间的胶粒;(2)除杂:用金属分离机分离出胶粒中所含的金属杂质,再将分 离后的胶粒送入风选机中,以除去废纤维,得到除杂胶粒;(3)细碎:将上述除杂胶粒粉碎, 并过40目的圆孔筛或方孔筛,得到粒径为40~120目的废旧轮胎橡胶粉。
[0012] 进一步的,为降低拌合物用水量,提高混凝土力学性能、工作性能以及施工效率, 所述的外加剂包括减水剂、粘度改性剂、缓凝剂和水;其中,减水剂占10-30 wt%,所述减水 剂为萘系减水剂或聚羧酸系减水剂,其减水率不小于10%;缓凝剂占0.2-1 wt%,为蔗糖或葡 萄糖酸盐;余量为水。
[0013] 进一步的,为提高集料与集料之间、浆体与集料之间的结合能力,所述的胶结剂为 苯乙烯-丙烯酸乳胶粉、丙烯酸酯胶粉、乙烯-醋酸乙烯酯乳胶粉或环氧树脂胶粉。
[0014] 进一步的,为使透水混凝土在施工过程中维持保湿状态,防止过干,所述的保湿剂 为低粘度甲基纤维素醚、乙基纤维素醚或羟乙基纤维素醚,粘度范围为1〇〇〇~3000 mPa • S。
[0015] -种上述胶粉透水混凝土的制备方法,包括以下步骤: 1) 浆体制备,将所有水泥、矿物掺和料、废旧轮胎橡胶粉、胶结剂、保湿剂与40%~70%的 水以及50%-80%的外加剂加入强制式搅拌机,搅拌20~50s进行浆体制备; 2) 裹浆处理,再将粗集料投入步骤1)制备的浆体中继续搅拌40-120S,进行裹浆处理; 3) 搅拌成品,加入余下的水和外加剂,继续搅拌40-150S,得到胶粉透水混凝土。
[0016] 该制备方法可使轮胎橡胶粉更均匀的分布于拌合物中,并与拌合物中的粉料共同 包裹粗骨料。
[0017] 与现有的技术相比,本发明具有如下有益效果: 1、本发明所制备的胶粉透水混凝土利用了高韧性、高耐磨性及弹性的废旧轮胎橡胶 粉,其抗压强度、抗折强度、孔隙率、透水系数、耐磨性等符合CJJ/T135-2009《透水混凝土路 面技术规程》,同时还表现出韧性强、抗冲击性能高、弹性模量低等优势,对"海绵城市"建设 中的高性能混凝土技术发展起到很好推动作用。
[0018] 2、本发明将废旧轮胎橡胶粉应用于混凝土制备,具有变废为宝、促进资源重复利 用、环境友好治理等实际意义。
[0019] 3、采用本明的方法来制备胶粉透水混凝土,不需要增加新的设备,简单易行。
具体实施方式
[0020] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0021] 实践中,各组分的用量可以按每立米中使用的质量表示为kg/m3。所用的废旧轮胎 橡胶粉采用粗碎、除杂和细碎制成。
[0022] 实施例一 将以下配比的组分为原料制备胶粉透水混凝土:水泥350 kg/m3、过方孔筛0.085-2.36 mm的粗集料1400 kg/m3、外加剂7 kg/m3(聚羧酸减水剂占25 wt%,粘度改性剂占0.6 wt%;葡 萄糖酸盐缓凝剂占〇. 4 wt%,余量为水)、粉煤灰与硅灰(二者质量比1:2) 20 kg/m3、废旧轮 胎橡胶粉10 kg/m3、苯乙烯-丙烯酸乳胶粉4 kg/m3、甲基纤维素醚0.35 kg/m3和水100 kg/ m3,具体步骤为: 1)将所有水泥、粉煤灰与硅灰、废旧轮胎橡胶粉、苯乙烯-丙烯酸乳胶粉、甲基纤维素醚 与50%的水以及70%的外加剂加入强制式搅拌机,搅拌40 s进行浆体制备。
[0023] 2)再将粗集料投入步骤1)制备的浆体中继续搅拌60s,进行裹浆处理。
[0024] 3)加入余下的水和外加剂,继续搅拌90s,得到胶粉透水混凝土。
[0025] 实施例二 将以下配比的组分为原料制备胶粉透水混凝土 :水泥365 kg/m3、过方孔筛2.36-4.75mm的粗集料1500 kg/m3、外加剂8.65 kg/m3(萘系减水剂占15 wt%,粘度改性剂占0.8 wt%;葡萄糖酸盐缓凝剂占0.6 wt%,余量为水)、娃灰24 kg/m3、废弃橡胶粉27 kg/m3、丙稀酸 酯胶粉5 kg/m3、乙基纤维素醚0.4 kg/m3和水120 kg/m3,具体步骤为: 1)将所有水泥、硅灰、废旧轮胎橡胶粉、丙烯酸酯胶粉、乙基纤维素醚与40%的水以及 80%的外加剂加入强制式搅拌机,搅拌30 s进行浆体制备。
[0026] 2)再将粗集料投入步骤1)制备的浆体中继续搅拌80s,进行裹浆处理。
[0027] 3)加入余下的水和外加剂,继续搅拌70s,得到胶粉透水混凝土。
[0028] 实施例三 将以下配比的组分为原料制备胶粉透水混凝土:水泥425 kg/m3、过圆孔筛5-10mm的粗 集料1750 kg/m3、外加剂7.9 kg/m3 (聚羧酸减水剂占30 wt%,粘度改性剂占0.4 wt%;蔗糖缓 凝剂占0.8 wt%,余量为水)、矿粉与硅灰30 kg/m3 (二者质量比1:2)、废弃橡胶粉20 kg/m3、 环氧树脂胶粉6 kg/m3、羟乙基纤维素醚0.5 kg/m3和水125 kg/m3,具体步骤为: 1)将所有水泥、矿粉与硅灰、废旧轮胎橡胶粉、环氧树脂胶粉、羟乙基纤维素醚与70%的 水以及60%的外加剂加入强制式搅拌机,搅拌25 s进行浆体制备。
[0029] 2)再将粗集料投入步骤1)制备的浆体中继续搅拌100s,进行裹浆处理。
[0030] 3)加入余下的水和外加剂,继续搅拌120s,得到胶粉透水混凝土。
[0031] 实施例四 将以下配比的组分为原料制备胶粉透水混凝土:水泥380 kg/m3、过圆孔筛2.5-5mm的 粗集料1800 kg/m3、外加剂8.3 kg/m3(奈系减水剂占25wt%,粘度改性剂占0.7 wt%;蔗糖缓 凝剂占0.6 wt%,余量为水)、粉煤灰与矿粉35 kg/m3 (二者质量比1:3)、废弃橡胶粉35 kg/ m3、乙稀-醋酸乙稀酯乳胶粉7 kg/m3、轻乙基纤维素醚0.65 kg/m3和水111 kg/m3,具体步骤 为: 1)将所有水泥、矿物掺和料、废旧轮胎橡胶粉、乙烯_醋酸乙烯酯乳胶粉、羟乙基纤维素 醚与40%的水以及50%的外加剂加入强制式搅拌机,搅拌45 s进行浆体制备。
[0032] 2)再将粗集料投入步骤1)制备的浆体中继续搅拌90s,进行裹浆处理。
[0033] 3)加入余下的水和外加剂,继续搅拌140s,得到胶粉透水混凝土。
[0034] 实施例五 对实施例一至四制备的胶粉透水混凝土进行性能检测。分为两个阶段进行: 1、成型:将实施例一至四制备的胶粉透水混凝土分别拌合后用以下试件制样,150 mm X150 mmX150 mm立方体试件、100 mmXlOO mmX400 mm长方体试件,分别用于抗压强度、 抗折强度的检测;100 mmXlOO mmXlOO mm立方体试件、〇 100 mm X 50 mm圆柱体试件、100 mmXlOO mmX20 mm正方块体分别用于孔隙率、透水系数、耐磨度的检测;0150 mmX63 mm 圆柱体、150 mmX 150 mmX300 mm长方体分别用于抗冲击性能、弹性模量性能测试,上述试 块均在标准温度湿度养护28 d。
[0035] 2、测试:抗压强度、抗折强度测试方案按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》 GB/T50081执行;孔隙率、透水系数、耐磨度性能测试均参考《透水混凝土及其应用技术》(宋 中南等编著,中国建筑工业出版社,2011.8)中介绍的重量法、定水头法、钢轮式摩擦法;弹 性模量、抗冲击性能测试采取现行行业标准《纤维混凝土试验方法标准》CECS 13:2009中规 定的方法。具体结果如表一所示: 表一实施例一至四制备的胶粉透水混凝土性能表
Figure CN106495611AD00061
所得到的透水混凝土材料充分利用了废旧轮胎橡胶粉的潜在价值,最大限度实现了固 体废弃资源的重复利用。在具体使用时,可按以下方式施工: 该发明的废旧轮胎橡胶粉透水混凝土现场施工中,路面模板采用胶合板、钢模板或者 两种模板混用,摊铺采用分层摊铺方式,对于现场成型可采取平板振动法、压路机法、碾压 辊法或低频振动压实法其中一种;其养护在自然养护下薄膜覆盖并洒水养护至龄期。
[0036] 上述所得到的废旧轮胎橡胶粉透水混凝土抗压强度等级在C20-C40之间,抗折强 度、透水系数、孔隙率、耐磨性均符合CJJ/T135-2009《透水混凝土路面技术规程》中要求,同 时弹性模量得到降低、抗冲击性能得到提高。
[0037] 本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施 方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其他不 同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案 所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1. 一种胶粉透水混凝土,其特征在于,包括按质量份计的如下组分:水泥300~450份、 粗集料1300~1800份、外加剂2~15份、矿物掺和料20~50份、废旧轮胎橡胶粉6~50份、胶 结剂〇~12份、保湿剂0.2~1.0份、水ΠΚΚ150份。
2. 根据权利要求1所述的胶粉透水混凝土,其特征在于,所述的水泥为普通硅酸盐水 泥。
3. 根据权利要求1所述的胶粉透水混凝土,其特征在于,所述的粗集料为碎石,其粒径 为0.085~13.2 mm,泥块含量〈0.5%、针片状含量〈10%、压碎值〈15%、孔隙率35~45%、表观密度 应为2300~2700 kg/m3;上述碎石为通过方孔筛或圆孔筛的碎石。
4. 根据权利要求1所述的胶粉透水混凝土,其特征在于,所述的矿物掺和料为矿粉、粉 煤灰、硅灰中的一种或两种。
5. 根据权利要求1所述的胶粉透水混凝土,其特征在于,所述的废旧轮胎橡胶粉为将废 旧汽车轮胎在常温粉碎到粒径为40~120目的粉末。
6. 根据权利要求1所述的胶粉透水混凝土,其特征在于,所述的外加剂包括减水剂、消 泡剂、粘度改性剂、缓凝剂和水;其中,减水剂占1〇~30 wt%,所述减水剂为萘系减水剂或聚 駿酸系减水剂,其减水率不小于10%;缓凝剂占〇. 2~1 wt%,为鹿糖或匍萄糖酸盐;余量为水。
7. 根据权利要求1所述的胶粉透水混凝土,其特征在于,所述的胶结剂为苯乙烯-丙烯 酸乳胶粉、丙烯酸酯胶粉、乙烯-醋酸乙烯酯乳胶粉或环氧树脂胶粉。
8. 根据权利要求1所述的胶粉透水混凝土,其特征在于,所述的保湿剂为甲基纤维素 醚、乙基纤维素醚或羟乙基纤维素醚,其粘度为1000~3000 mPa · S。
9. 根据权利要求5所述的胶粉透水混凝土,其特征在于,所述的废旧轮胎橡胶粉采用以 下步骤制备: (1) 粗碎:首先将废旧轮胎破碎成粒径20~60 mm之间的橡胶块;再将上述橡胶块经粉粹 成粒径1~10 mm之间的胶粒; (2) 除杂:用金属分离机分离出胶粒中所含的金属杂质,再将分离后的胶粒送入风选机 中,以除去废纤维,得到除杂胶粒; (3) 细碎:将上述除杂胶粒粉碎,并过40目的圆孔筛或方孔筛,得到粒径为40~120目的 废旧轮胎橡胶粉。
10. -种如权利要求1所述的胶粉透水混凝土的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: 1) 将水泥、矿物掺和料、废旧轮胎橡胶粉、胶结剂、保湿剂、40%~70%的水以及50%-80%的 外加剂加入强制式搅拌机,搅拌20~50s进行浆体制备; 2) 再将粗集料投入步骤1)制备的浆体中继续搅拌40-120S,进行裹浆处理; 3) 加入余下的水和外加剂,继续搅拌40-150S,得到胶粉透水混凝土。
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