CN106587843A - 一种高强高透水无机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强高透水无机混凝土及其制备方法，其组成包括水、水泥、碎石、砂、矿粉、粉煤灰、减水剂和石块。按重量份数计，水60～120份、水泥200～500份、钢渣1200～1800份、石英砂100～300份、矿粉100～200份、增强料30～80份、减水剂10～30份。本发明所述高强高透水无机混凝土使用矿粉与增强剂等量取代水泥用量，能够改善透水混凝土胶凝材料的级配比例，获得抗折性能与透水性能均良好的透水混凝土，并且降低水泥用量，节省成本，解决钢渣与矿渣作为废料对环境的二次污染，有效利用工业废弃物，具有较好的环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强高透水无机混凝土及其制备方法，属于建筑工程领域。
背景技术
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。
目前，国内市场中，透水混凝土普片存在透水率与强度不兼容的问题，在达到国家规定的透水效果的前提条件下，强度很难超过C30的等级，阻碍了透水混凝土在关键结构中的发展与应用，钢渣由于自身强度偏低，也很难被应用到主要结构中。而常用的解决办法为添加一定量高强有机增强剂，这样会大大降低混凝土的耐久性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种高强高透水无机混凝土及其制备方法，使得到的混凝土在掺入固废材料的前提下，强度可以达到40MPa以上，透水率达到1.5mm/s以上。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种高强高透水无机混凝土，它的原料组成主要包括水、水泥、钢渣、石英砂、矿粉和减水剂，增强料。各原料按重量份数计为：水60～120份、水泥200～500份、钢渣1200～1800份、石英砂100～300份、矿粉100～200份、增强料30～80份、减水剂10～30份。
上述方案中，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
上述方案中，所述钢渣为5～16mm连续级配钢渣，其中5～10mm占总体质量的60～80％，10～16mm占总体质量的20～40％。
上述方案中，所述矿粉为S95或S105级矿粉，可有效提高混凝土的抗压强度，降低混凝土的成本；同时对抑制碱骨料反应，降低水化热，减少混凝土结构早期温度裂缝，提高混凝土耐久性。
上述方案中，所述砂为1mm～3mm的石英砂。
上述方案中，所述减水剂为聚羧酸系列高效减水剂，固含量以质量分数计为10～30％。按照本发明技术方案掺量的减水剂，减水率为31％～36％，3d抗压强度比达到145％～175％。
上述方案中，所述增强料为一种具有活性的超细矿粉，主要成分为CaO与SiO2，是采用普通S95级矿粉经过深加工而成，比表面积不小于1000m3/kg，三天活性指数不小于120％。
上述方案中，所述粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰。
本发明中，上述高强高透水无机混凝土的制备方法，包括步骤如下：
(1)按重量份数计，称取水60～120份、水泥200～500份、钢渣1200～1800份、石英砂100～300份、矿粉100～200份、增强剂30～80份、减水剂10～30份，备用；
(2)将钢渣与矿粉、增强剂和部分水混合均匀，搅拌至钢渣表面全部覆盖增强剂与矿粉，以提高后续预拌透水混凝土中骨料点对点接触的强度；
(3)按步骤(2)中所得混合物中加入水泥、砂与减水剂，混合均匀，然后加入余量的水并搅拌至充分混合。
上述方案中，所述步骤(1)中水的用量为其总量的二分之一左右。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明利用增强料的超细微粒特性，填充钢渣自身的空隙，同时激发普通水泥的水化效率，保证混凝土成型后的强度；利用砂与钢渣的不合理级配搭配(合理级配增加了混凝土的密实度，不合理的级配能造成结构中存在孔洞，保证透水效果)，在混凝土中制造出具有不密实性的整体框架，保证成型后的混凝土透水率。矿粉作为矿物掺和料，在本发明中起到降低水化热，提高混凝土耐久性的效果，同时亦提高了混凝土后期的强度。高减水率的减水剂的加入保证，在水胶比小于0.3的情况下，混凝土浆体能够充分包裹着每一颗粗骨料。
2)本发明通过在胶凝材料中加入增强剂，调节胶凝材料整体的颗粒级配，使之达到合理的连续级配，增加浆体的密实度，从而增加混凝土的强度与韧性。
3)本发明通过合理的骨料粒径搭配，使混凝土满足透水要求，并采用类似造壳原理减少钢渣与水接触的面积，加上透水混凝土连续空隙的特点，钢渣的安定性稳定得到解决。
4)本发明在解决国内市场透水混凝土强度偏低的同时，保证该发明的混凝土透水率在1.5cm/s以上，采用纯无机增强剂来提高混凝土强度，保证其强度可以达到40MPa以上，抗折强度在4.5MPa以上，而且保证了混凝土的耐久性，在强度有保证的前提下，合理的掺入钢渣，解决了钢厂废物利用的问题，起到了环保的作用。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1～5
实施例1～5所述的高强高透水无机混凝土，它的原料组成主要包括水、水泥、钢渣、石英砂、矿粉和减水剂，增强料。实施例中各组分按重量份数计如表1所示。
对比例1～3所述的高强高透水无机混凝土，它的原料组成主要包括水、水泥、钢渣、石英砂、矿粉和减水剂，增强料。对比例中各组分按重量份数计也如表1所示。对比例中主要改变了增强剂的用量以及骨料钢渣和石英砂的配比。
表1
表1中，所述水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，3d抗压强度在24.3MPa，28d抗压强度在45.6MPa；所述钢渣为5～16mm连续级配钢渣，其中5～10mm占总体质量的70％，10～16mm占总体质量的30％；所述矿粉为S95级矿粉；所述石英砂级配为1～3mm；所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量以质量分数计为20％；所述增强料为具有活性的超细矿粉，比表面积为1000㎡/kg，三天活性指数在120％以上。
实施例及对比例中，所述高强高透水无机混凝土的制备方法，包括步骤如下：
(1)按表1中重量份数计，称取水60～120份、水泥200～500份、钢渣1200～1900份、砂0～400份、矿粉100～200份、增强剂0～80份、减水剂10～30份，备用；
(2)将钢渣与矿粉、增强剂和总量中二分之一的水混合均匀，搅拌1分钟，使钢渣表面全部覆盖增强剂与矿粉，得到混合物；
(3)按步骤(2)中所得混合物中加入水泥、砂与减水剂，混合均匀，然后加入余量的水并搅拌三分钟至物料充分混合，得到透水混凝土拌合物；
(4)将得到的透水混凝土拌合物均匀的摊铺在试模(钢模)中，使用微型平板振捣器对拌合物进行加压振捣，在振捣的同时加入剩余拌合物进行补平，然后使用小型碾压机进行一次碾压成型后，盖上薄膜放入养护室(温度20℃±3℃，湿度≥95％)进行养护。
(5)养护3天后，拆模即可得到高强高透水无机混凝土。
实施例1～5及对比例1～3所得高强高透水无机混凝土均按照CJJ/T135-2009透水水泥混凝土路面技术规程，混凝土强度检验评定标准GB50107-2010等标准进行检测，结果如表2所示。
表2
从表2可知：采取本发明技术方案所制备的一种高强高透水无机混凝土，透水率在1.5cm/s以上，采用纯无机增强剂来提高混凝土强度，保证其强度可以达到40MPa以上，抗折强度在4.5MPa以上，而且保证了混凝土的耐久性，在强度有保证的前提下，合理的掺入钢渣，解决了钢厂废物利用的问题，起到了环保的作用。而对比例表明：增强剂的比例直接影响到混凝土的强度，而骨料级配(即钢渣和石英砂的配比及粒径搭配)对混凝土的强度与透水均产生了一定的影响。
本发明技术方案中，超细矿粉作为本次发明的增强剂，对混凝土的强度有显著增强的效果，混凝土强度可接近C60等级(实施例2)；而骨料的级配(即钢渣和石英砂的配比及粒径搭配)是最有利于混凝土透水效果的，稍作调整后会大大降低混凝土的透水效果(实施例3与实施例4)，胶凝材料总量不宜过大，虽然强度会有所增加，但是会影响混凝土透水效果(实施例5)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高强高透水无机混凝土，其特征在于它的原料组成主要包括水、水泥、钢渣、石英砂、矿粉和减水剂，增强料，各原料按重量份数计为：水60～120份、水泥200～500份、钢渣1200～1800份、石英砂100～300份、矿粉100～200份、增强料30～80份、减水剂10～30份。
2.根据权利要求1所述的一种高强高透水无机混凝土，其特征在于所述水泥为普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的一种高强高透水无机混凝土，其特征在于所述钢渣为5～16mm连续级配钢渣。
4.根据权利要求3所述的一种高强高透水无机混凝土，其特征在于所述钢渣中5～10mm占总体质量的60～80％，10～16mm占总体质量的20～40％。
5.根据权利要求1所述的一种高强高透水无机混凝土，其特征在于所述矿粉为S95或S105级矿粉。
6.根据权利要求1所述的一种高强高透水无机混凝土，其特征在于所述砂为1mm～3mm的石英砂。
7.根据权利要求1所述的一种高强高透水无机混凝土，其特征在于所述减水剂为聚羧酸系列高效减水剂，固含量以质量分数计为10～30％。
8.根据权利要求1所述的一种高强高透水无机混凝土，其特征在于所述增强料为超细矿粉，比表面积不小于1000m3/kg，三天活性指数不小于120％。
9.根据权利要求1所述的一种高强高透水无机混凝土，其特征在于所述粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰。
10.一种高强高透水无机混凝土的制备方法，其特征在于主要步骤如下：
(1)按重量份数计，称取水60～120份、水泥200～500份、钢渣1200～1800份、石英砂100～300份、矿粉100～200份、增强剂30～80份、减水剂10～30份，备用；
(2)将钢渣与矿粉、增强剂和部分水混合均匀，搅拌至钢渣表面全部覆盖增强剂与矿粉；
(3)按步骤(2)中所得混合物中加入水泥、砂与减水剂，混合均匀，然后加入余量的水并搅拌至充分混合，碾压成型后即可得到高强高透水无机混凝土。
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