CN106747108A - 一种高强度透水混凝土砖 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度透水混凝土砖，其原料包括：普通硅酸盐水泥、碎石、磷石膏、锂渣粉、钢渣、粉煤灰、硅粉、铁尾矿砂、偏高岭土、混合纤维、秸秆粉、减水剂、聚苯乙烯丁二烯共聚物、硅丙乳液、可再分散乳胶粉、大孔树脂、环氧树脂胶黏剂、乙二胺四甲叉膦酸钠、二异丙醇胺、硫代硫酸钠、木质素磺酸钙、水。本发明提出的高强度透水混凝土砖，其具有很高的抗压强度，且透水性能优异，抗冻性好。

Description

一种高强度透水混凝土砖
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种高强度透水混凝土砖。
背景技术
透水混凝土通常又称为多孔混凝土，它是一种既具有一定的材料强度，又具有一定的透水透气性的多孔性材料，从其自身性能上看，除了能够有效缓解地表积水外，它还在雨水净化、降低路面噪音等方面具有明显的效果。透水混凝土一般有以下几个优点：吸声降噪、保护地下水、改善热环境、改善地表土壤生态环境等。但是现有的透水混凝土透水性达到要求的时候往往强度不能满足使用的要求，这就限制了用其制成的混凝土砖的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度透水混凝土砖，其具有很高的抗压强度，且透水性能优异，抗冻性好。
本发明提出的一种高强度透水混凝土砖，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥100份、碎石450-550份、磷石膏15-30份、锂渣粉10-35份、钢渣15-30份、粉煤灰5-28份、硅粉5-20份、铁尾矿砂10-30份、偏高岭土2-15份、混合纤维10-25份、秸秆粉5-20份、减水剂2-10份、聚苯乙烯丁二烯共聚物1-5份、硅丙乳液3-10份、可再分散乳胶粉2-10份、大孔树脂10-25份、环氧树脂胶黏剂1-5份、乙二胺四甲叉膦酸钠0.1-0.8份、二异丙醇胺0.2-1.5份、硫代硫酸钠0.1-0.8份、木质素磺酸钙0.1-1份、水50-100份。
优选地，所述碎石的表观密度为2.5-2.8g/cm3，堆积密度为1.3-1.5g/cm3，含泥量为0.35-0.48％，孔隙率为32-35％。
优选地，所述硅灰的平均粒径为50-120目。
优选地，所述铁尾矿砂中二氧化硅的含量为45-55wt％，氧化铝的含量为5-10wt％，氧化铁的含量为5-10wt％；铁尾矿砂的表观密度3200-3500kg/m3，松散堆积密度为1800-2000kg/m3，空隙率为32-35％。
优选地，所述混合纤维为玄武岩纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维按重量比为5-10：3-10：3-10：5-15的混合物。
优选地，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20-30份羟基乙叉二膦酸加入50-80份氯仿中，搅拌均匀后加入5-10份三乙胺和4-6份甲基丙烯酰氯，升温至75-80℃搅拌反应8-9.5h，反应结束后得到物料A；按重量份将50-65份异戊烯醇聚氧乙烯醚加入100份水中，搅拌均匀后升温至55-65℃，然后加入2-5份丙烯酸、3-10份物料A、0.5-1份抗坏血酸、2-5份丙烯腈、2-10份N-氨基甲酰马来酰亚胺和1-3份巯基乙酸，搅拌均匀后加入0.2-1份过硫酸铵，在55-65℃下搅拌反应2.5-3h，反应结束后降温至室温，调节体系的PH值为5-6得到所述减水剂。
优选地，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将25份羟基乙叉二膦酸加入60份氯仿中，搅拌均匀后加入8份三乙胺和5份甲基丙烯酰氯，升温至78℃搅拌反应9h，反应结束后得到物料A；按重量份将60份异戊烯醇聚氧乙烯醚加入100份水中，搅拌均匀后升温至60℃，然后加入3份丙烯酸、7份物料A、0.6份抗坏血酸、3份丙烯腈、7份N-氨基甲酰马来酰亚胺和2份巯基乙酸，搅拌均匀后加入0.8份过硫酸铵，在60℃下搅拌反应2.8h，反应结束后降温至室温，调节体系的PH值为5得到所述减水剂。
优选地，所述大孔树脂为GMA-MBAA大孔树脂、GMA-DVB大孔树脂、GMA-MBAA-AA三元共聚大孔树脂中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述环氧树脂胶黏剂由环氧树脂、聚酰胺类树脂、硅烷偶联剂KH-560、2-乙基-4-甲基咪唑和2,4-二叔丁基苯酚固化而成。
本发明所述高强度透水混凝土砖，其加入了磷石膏、锂渣粉和钢渣代替部分水泥，降低工程造价的同时赋予本发明良好的孔结构，显著改善了混凝土砖的透水性；掺入了粉煤灰和硅粉，并控制了两者在体系中的含量，在混凝土胶凝材料中实现了逐级填充，改善了混凝土的孔结构，在赋予混凝土较高的抗压强度的同时防止了拌合物的流动性浆体变少，防止了混凝土透水系数和孔隙率的下降；混合纤维、秸秆粉加入体系中，在混凝土中呈乱向分布且相互搭接，起到加筋作用，承托骨料，防止骨料下沉出现离析，从而提高混凝土的强度；大孔树脂加入体系中，因其具有较大的孔径，赋予混凝土砖优异的透水性，同时加入了聚苯乙烯丁二烯共聚物、硅丙乳液、可再分散乳胶粉与大孔树脂配合，在保持混凝土砖透水性的同使改善了混凝土的强度；乙二胺四甲叉膦酸钠、二异丙醇胺、硫代硫酸钠、木质素磺酸钙加入体系中，具有协同作用，降低了混凝土的冰点，使其中的水泥在负温下仍然能继续水化，显著提高了混凝土的负温养护强度，提高了混凝土砖的防冻性，同时硫代硫酸钠、木质素磺酸钙与减水剂配合，减少了拌和用水量，细化毛细管，并使冰晶细化且均匀分散，减轻了对混凝土的破坏应力，改善了混凝土的和易性，提高了混凝土的强度和耐久性；优选方式减水剂的制备过程中，首先以羟基乙叉二膦酸和甲基丙烯酰氯为原料，通过控制反应的条件，使羟基乙叉二膦酸中的羟基与甲基丙烯酰氯中的氯发生了反应，得到了含磷的单体物料A；之后将物料A、异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸、抗坏血酸、丙烯腈、N-氨基甲酰马来酰亚胺混合反应，得到了同时含磷、含氰基和含马来酰亚胺基的减水剂，将其加入体系中，一方面，因控制了体系中物料A的含量，从而调节了体系中磷酸基团的含量，因磷酸基团上有2个相邻的负电荷，具有较强的电负性，在与水泥混合的过程中，能与水泥颗粒上带有正电的铝酸三钙水化产物具有更强的亲和力，同时相邻的负电荷相互排斥，可以使主链更具有刚性，有利于分子初期吸附，可以使初始分散能力得到提高，一方面，因分子中引入了氰基，其能起到间隔离子基团的作用，另一方面，因引入了N-氨基甲酰马来酰亚胺，使水泥颗粒表面形成一层双电子的吸附层，当水泥颗粒相互接近时，水泥颗粒表面的双电子吸附层之间产生静电作用，水泥颗粒在斥力作用下不发生团聚，使絮凝结构中的水被释放出来，水泥颗粒的分散能力增强，从而使三者发挥协同作用，显著提高了混凝土的分散性，同时，磷酸基团具有与钙离子更强的络合能力，延迟了水泥颗粒的水化和团聚，可以使分散保持能力得到提高，多方面的作用从而使混凝土在提高初期分散性同时也可以提高分散保持能力，与硫代硫酸钠、木质素磺酸钙配合，减少了拌和用水量，细化毛细管，并使冰晶细化且均匀分散，减轻了对混凝土的破坏应力，改善了混凝土的和易性，提高了混凝土的强度和耐久性。
本发明所述高强度透水混凝土砖，通过选择合适的原料，并控制各原料的含量，使各原料的性能协同，使所得混凝土砖既能满足强度标准，又能保证透水性能；本发明所述高强度透水混凝土砖的透水率可达42-55毫米/秒，其抗压强度可达38-45MPa，能适用于人行道、轻型道路、广场和停车场等排水困能的地方的使用要求。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高强度透水混凝土砖，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥100份、碎石550份、磷石膏30份、锂渣粉10份、钢渣30份、粉煤灰5份、硅粉20份、铁尾矿砂10份、偏高岭土15份、混合纤维10份、秸秆粉20份、减水剂2份、聚苯乙烯丁二烯共聚物5份、硅丙乳液3份、可再分散乳胶粉10份、大孔树脂10份、环氧树脂胶黏剂5份、乙二胺四甲叉膦酸钠0.1份、二异丙醇胺1.5份、硫代硫酸钠0.1份、木质素磺酸钙1份、水50份。
实施例2
本发明提出的一种高强度透水混凝土砖，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥100份、碎石450份、磷石膏15份、锂渣粉35份、钢渣15份、粉煤灰28份、硅粉5份、铁尾矿砂30份、偏高岭土2份、混合纤维25份、秸秆粉5份、减水剂10份、聚苯乙烯丁二烯共聚物1份、硅丙乳液10份、可再分散乳胶粉2份、大孔树脂25份、环氧树脂胶黏剂1份、乙二胺四甲叉膦酸钠0.8份、二异丙醇胺0.2份、硫代硫酸钠0.8份、木质素磺酸钙0.1份、水100份。
实施例3
本发明提出的一种高强度透水混凝土砖，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥100份、碎石530份、磷石膏26份、锂渣粉19份、钢渣27份、粉煤灰9份、硅粉16份、铁尾矿砂19份、偏高岭土11份、混合纤维13份、秸秆粉17份、减水剂6份、聚苯乙烯丁二烯共聚物4份、硅丙乳液6份、可再分散乳胶粉7份、大孔树脂14份、环氧树脂胶黏剂4.3份、乙二胺四甲叉膦酸钠0.3份、二异丙醇胺1.2份、硫代硫酸钠0.2份、木质素磺酸钙0.67份、水65份；
其中，所述碎石的表观密度为2.8g/cm3，堆积密度为1.3g/cm3，含泥量为0.48％，孔隙率为32％；
所述硅灰的平均粒径为50目；
所述铁尾矿砂中二氧化硅的含量为55wt％，氧化铝的含量为5wt％，氧化铁的含量为10wt％；铁尾矿砂的表观密度3200kg/m3，松散堆积密度为2000kg/m3，空隙率为32％；
所述混合纤维为玄武岩纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维按重量比为5：10：3：15的混合物；
所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20份羟基乙叉二膦酸加入80份氯仿中，搅拌均匀后加入5份三乙胺和6份甲基丙烯酰氯，升温至75℃搅拌反应9.5h，反应结束后得到物料A；按重量份将50份异戊烯醇聚氧乙烯醚加入100份水中，搅拌均匀后升温至65℃，然后加入2份丙烯酸、10份物料A、0.5份抗坏血酸、5份丙烯腈、2份N-氨基甲酰马来酰亚胺和3份巯基乙酸，搅拌均匀后加入0.2份过硫酸铵，在65℃下搅拌反应2.5h，反应结束后降温至室温，调节体系的PH值为6得到所述减水剂。
实施例4
本发明提出的一种高强度透水混凝土砖，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥100份、碎石480份、磷石膏20份、锂渣粉30份、钢渣20份、粉煤灰25份、硅粉8份、铁尾矿砂27份、偏高岭土6份、混合纤维22份、秸秆粉10份、减水剂8.5份、聚苯乙烯丁二烯共聚物2.6份、硅丙乳液9份、可再分散乳胶粉3份、大孔树脂21份、环氧树脂胶黏剂2.6份、乙二胺四甲叉膦酸钠0.7份、二异丙醇胺0.5份、硫代硫酸钠0.7份、木质素磺酸钙0.35份、水88份；
其中，所述碎石的表观密度为2.5g/cm3，堆积密度为1.5g/cm3，含泥量为0.35％，孔隙率为35％；
所述硅灰的平均粒径为120目；
所述铁尾矿砂中二氧化硅的含量为45wt％，氧化铝的含量为10wt％，氧化铁的含量为5wt％；铁尾矿砂的表观密度3500kg/m3，松散堆积密度为1800kg/m3，空隙率为35％；
所述混合纤维为玄武岩纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维按重量比为10：3：10：5的混合物；
所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份羟基乙叉二膦酸加入50份氯仿中，搅拌均匀后加入10份三乙胺和4份甲基丙烯酰氯，升温至80℃搅拌反应8h，反应结束后得到物料A；按重量份将65份异戊烯醇聚氧乙烯醚加入100份水中，搅拌均匀后升温至55℃，然后加入5份丙烯酸、3份物料A、1份抗坏血酸、2份丙烯腈、10份N-氨基甲酰马来酰亚胺和1份巯基乙酸，搅拌均匀后加入1份过硫酸铵，在55℃下搅拌反应3h，反应结束后降温至室温，调节体系的PH值为5得到所述减水剂。
实施例5
本发明提出的一种高强度透水混凝土砖，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥100份、碎石500份、磷石膏22份、锂渣粉30份、钢渣20份、粉煤灰25份、硅粉17份、铁尾矿砂26份、偏高岭土10份、混合纤维20份、秸秆粉13份、减水剂8份、聚苯乙烯丁二烯共聚物3.2份、硅丙乳液7份、可再分散乳胶粉6.8份、大孔树脂20份、环氧树脂胶黏剂3.2份、乙二胺四甲叉膦酸钠0.5份、二异丙醇胺1份、硫代硫酸钠0.6份、木质素磺酸钙0.6份、水80份；
其中，所述碎石的表观密度为2.7g/cm3，堆积密度为1.4g/cm3，含泥量为0.45％，孔隙率为33％；
所述硅灰的平均粒径为100目；
所述铁尾矿砂中二氧化硅的含量为50wt％，氧化铝的含量为8wt％，氧化铁的含量为7wt％；铁尾矿砂的表观密度3300kg/m3，松散堆积密度为1900kg/m3，空隙率为33％；
所述混合纤维为玄武岩纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维按重量比为7：8：9：11的混合物；
所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将25份羟基乙叉二膦酸加入60份氯仿中，搅拌均匀后加入8份三乙胺和5份甲基丙烯酰氯，升温至78℃搅拌反应9h，反应结束后得到物料A；按重量份将60份异戊烯醇聚氧乙烯醚加入100份水中，搅拌均匀后升温至60℃，然后加入3份丙烯酸、7份物料A、0.6份抗坏血酸、3份丙烯腈、7份N-氨基甲酰马来酰亚胺和2份巯基乙酸，搅拌均匀后加入0.8份过硫酸铵，在60℃下搅拌反应2.8h，反应结束后降温至室温，调节体系的PH值为5得到所述减水剂；
所述大孔树脂为GMA-MBAA大孔树脂、GMA-DVB大孔树脂、GMA-MBAA-AA三元共聚大孔树脂按重量比为3：2：4的混合物；
所述环氧树脂胶黏剂由环氧树脂、聚酰胺类树脂、硅烷偶联剂KH-560、2-乙基-4-甲基咪唑和2,4-二叔丁基苯酚固化而成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高强度透水混凝土砖，其特征在于，其原料按重量份包括：普通硅酸盐水泥100份、碎石450-550份、磷石膏15-30份、锂渣粉10-35份、钢渣15-30份、粉煤灰5-28份、硅粉5-20份、铁尾矿砂10-30份、偏高岭土2-15份、混合纤维10-25份、秸秆粉5-20份、减水剂2-10份、聚苯乙烯丁二烯共聚物1-5份、硅丙乳液3-10份、可再分散乳胶粉2-10份、大孔树脂10-25份、环氧树脂胶黏剂1-5份、乙二胺四甲叉膦酸钠0.1-0.8份、二异丙醇胺0.2-1.5份、硫代硫酸钠0.1-0.8份、木质素磺酸钙0.1-1份、水50-100份。
2.根据权利要求1所述高强度透水混凝土砖，其特征在于，所述碎石的表观密度为2.5-2.8g/cm3，堆积密度为1.3-1.5g/cm3，含泥量为0.35-0.48％，孔隙率为32-35％。
3.根据权利要求1或2所述高强度透水混凝土砖，其特征在于，所述硅灰的平均粒径为50-120目。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高强度透水混凝土砖，其特征在于，所述铁尾矿砂中二氧化硅的含量为45-55wt％，氧化铝的含量为5-10wt％，氧化铁的含量为5-10wt％；铁尾矿砂的表观密度3200-3500kg/m3，松散堆积密度为1800-2000kg/m3，空隙率为32-35％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高强度透水混凝土砖，其特征在于，所述混合纤维为玄武岩纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维按重量比为5-10：3-10：3-10：5-15的混合物。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高强度透水混凝土砖，其特征在于，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20-30份羟基乙叉二膦酸加入50-80份氯仿中，搅拌均匀后加入5-10份三乙胺和4-6份甲基丙烯酰氯，升温至75-80℃搅拌反应8-9.5h，反应结束后得到物料A；按重量份将50-65份异戊烯醇聚氧乙烯醚加入100份水中，搅拌均匀后升温至55-65℃，然后加入2-5份丙烯酸、3-10份物料A、0.5-1份抗坏血酸、2-5份丙烯腈、2-10份N-氨基甲酰马来酰亚胺和1-3份巯基乙酸，搅拌均匀后加入0.2-1份过硫酸铵，在55-65℃下搅拌反应2.5-3h，反应结束后降温至室温，调节体系的PH值为5-6得到所述减水剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高强度透水混凝土砖，其特征在于，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将25份羟基乙叉二膦酸加入60份氯仿中，搅拌均匀后加入8份三乙胺和5份甲基丙烯酰氯，升温至78℃搅拌反应9h，反应结束后得到物料A；按重量份将60份异戊烯醇聚氧乙烯醚加入100份水中，搅拌均匀后升温至60℃，然后加入3份丙烯酸、7份物料A、0.6份抗坏血酸、3份丙烯腈、7份N-氨基甲酰马来酰亚胺和2份巯基乙酸，搅拌均匀后加入0.8份过硫酸铵，在60℃下搅拌反应2.8h，反应结束后降温至室温，调节体系的PH值为5得到所述减水剂。
8.根据权利要求1-7中任一项所述高强度透水混凝土砖，其特征在于，所述大孔树脂为GMA-MBAA大孔树脂、GMA-DVB大孔树脂、GMA-MBAA-AA三元共聚大孔树脂中的一种或者多种的混合物。
9.根据权利要求1-8中任一项所述高强度透水混凝土砖，其特征在于，所述环氧树脂胶黏剂由环氧树脂、聚酰胺类树脂、硅烷偶联剂KH-560、2-乙基-4-甲基咪唑和2,4-二叔丁基苯酚固化而成。
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