CN106830838A - 一种超高强度胶凝材料及其制备的高性能透水混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混凝土材料领域，具体是一种超高强度胶凝材料及其制备的高性能透水混凝土。超高强度胶凝材料的原料有水泥，微硅，硅粉，水和减水剂，具有流动性好，强度高的优越性能。高性能透水混凝土由骨料和超高强度胶凝材料按一定比例混合得到，解决了普通透水混凝土强度与透水性能的矛盾，兼具较高的强度和良好的透水性。

Description

一种超高强度胶凝材料及其制备的高性能透水混凝土
技术领域
本发明属于混凝土材料领域，具体是一种超高强度胶凝材料及其制备的高性能透水混凝土。
背景技术
传统路面大多采用沥青、混凝土铺设，为不透水路面。其优点是路面平整、强度高、耐久性好。最大的缺点是不透水，排水依赖地下污水管道，雨季容易导致城市内涝。且雨水直接作为污水处理，不利于自然环境的水循环。随着环保意识的觉醒以及人们对生活质量要求的提高，海绵城市的理论与实践在城市建设中越来越被社会重视，科研人员都在积极探索新型路面建设材料。
透水混凝土是一种由粗骨料、水泥以及水拌制而成的特殊混凝土。其不含细骨料且水泥用量远低于常规混凝土，形成了一种特有的连通多孔结构。由于透水混凝土的优越透水性能，与传统混凝土材料相比，这种材料具有减轻城市排水系统负担、缓解城市热岛效应、补充地下水资源、降低路面噪音等一系列优点。但是由于其多孔的结构，而且骨料表面仅覆盖一层薄薄的水泥浆，普通透水混凝土的承载能力往往较低，导致这种材料的应用得到极大的限制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种超高强度胶凝材料及其制备的高性能透水混凝土。
为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种超高强度胶凝材料，原料的重量配比为，水泥100，微硅23~26，硅粉23~26，水22~25，减水剂3~4。
而且，所述水泥是硅酸三钙与硅酸二钙总含量高于80%的水泥。
而且，所述硅粉是中值粒径（d 50 ）小于2μm的细硅粉。
而且，所述微硅是硅含量高于90%，中值粒径（d 50 ）小于0.5μm的微硅。
而且，所述减水剂优先选用萘系高效减水剂，其它减水剂也可以使用。
本发明还提供的方案是：一种超高强度胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：1）将重量配比为23~26的微硅和重量配比为23~26的硅粉混合搅拌5分钟；2）向混合物中加入重量配比为100的水泥搅拌4分钟；3）将重量配比为3~4的减水剂分为3成和7成两部分，将重量配比为22~25的水分为9成和1成两部分，并将其中3成的减水剂加入9成的水中预先混合；4）将步骤3中准备好的水与减水剂的混合液加入步骤2中拌和好的原材料中，低速搅拌1分钟；5）最后将剩余的减水剂与水依次加入，拌和12~15分钟，得到超高强度胶凝材料。
本发明还提供的方案是：一种高性能透水混凝土，骨料与前述超高强度胶凝材料的比例为2.8~3.3。
本发明的有益效果在于：特制的凝胶材料具有流动性好，强度高的优越性能；优化的骨料与胶凝材料配比，使制成的混凝土兼具较高的强度和良好的透水性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本实施例提供一种超高强度胶凝材料，原料的重量配比为，水泥100，微硅23~26，硅粉23~26，水22~25，减水剂3~4。经实验证明，常温养护下该胶凝材料的28天龄期抗压强度大于150MPa。
本实施例还提供一种超高强度胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：1）将重量配比为23~26的微硅和重量配比为23~26的硅粉混合搅拌5分钟；2）向混合物中加入重量配比为100的水泥搅拌4分钟；3）将重量配比为3~4的减水剂分为3成和7成两部分，将重量配比为22~25的水分为9成和1成两部分，并将其中3成的减水剂加入9成的水中预先混合；4）将步骤3中准备好的水与减水剂的混合液加入步骤2中拌和好的原材料中，低速搅拌1分钟；5）最后将剩余的减水剂与水依次加入，拌和12~15分钟，得到超高强度胶凝材料。
过高的流动性会导致胶凝材料在孔隙中的沉淀以及不均匀分布，过低的流动性会增大施工难度。根据美国材料实验协会（ASTM） C230/230M测试方法，本方案提供的一种超高强度胶凝材料流动性为280mm~340mm。
实施例1.1：准备水泥1.31kg，微硅0.328kg，硅粉0.328kg，水0.255kg，减水剂0.047kg。按前文所述的胶凝材料制备方法，得到的一升超高强度胶凝材料。基于ASTMC230/230M测试方法得到的流动性为340mm，常温养护条件下28天抗压强度达180.8MPa。
实施例1.2：准备水泥1.245kg，微硅0.311kg，硅粉0.374kg，水0.267kg，减水剂0.045kg。按前文所述的胶凝材料制备方法，得到的一升超高强度胶凝材料。基于ASTMC230/230M测试方法得到的流动性为280mm，常温养护条件下28天抗压强度达153.5MPa。
本实施例还提供一种高性能透水混凝土，骨料与前述超高强度胶凝材料的比例为2.8~3.3。过多的胶凝材料会降低透水性能，从而影响透水混凝土的功能性；过少的胶凝材料会导致有限的强度。优化的骨料与胶凝材料比例提高了孔隙的连通性，在相同孔隙率的条件下，透水性能大幅提高。透水混凝土的孔隙中，有一部分是不连通的，这部分孔隙不但不能提高透水性，而且会降低透水混凝土的强度。通过针对性地选择骨料尺寸（骨料越大，孔隙尺寸越大，连通性越高，透水性能越好；同时由于骨料与骨料间接触面减少，强度降低），优化胶凝材料的工作性能以及其与骨料的配比，提高了孔隙的连通性，保证了透水性。另外，普通透水混凝土的骨料仅有一层薄薄的胶凝材料覆盖，往往强度很低。使用特制的超高强度胶凝材料以及针对性地优化胶凝材料与骨料的配比，将透水混凝土的强度提高了50%~100%，达到15MPa以上，增强了透水混凝土的强度。
实施例2.1：准备水泥0.29kg，微硅0.07kg，硅粉0.07kg，水0.059kg，减水剂0.01kg。筛选粒径通过4.75mm筛子并落在2.38mm筛子的粗骨料1.497kg。按前文所述的制备方法准备胶凝材料，然后加入粗骨料继续拌和3分钟。得到的一升透水混凝土，具有相对较小的平均孔隙尺寸2mm，以及相对较高的强度24.5MPa，如表1。
实施例2.2：胶凝材料所用原材料与实例二相同，准备水泥0.29kg，微硅0.07kg，硅粉0.07kg，水0.059kg，减水剂0.01kg。筛选粒径通过9.5mm筛子并落在4.75mm筛子的粗骨料1.497kg。得到的一升透水混凝土，具有相对较小的平均孔隙尺寸6mm，相对较高的强度19.3MPa，如表1。
实施例2.3：准备水泥0.312kg，微硅0.078kg，硅粉0.078kg，水0.061kg，减水剂0.011kg。筛选粒径通过9.5mm筛子并落在4.75mm筛子的粗骨料1.514kg。按前文所述的制备方法准备胶凝材料，然后加入粗骨料继续拌和3分钟。得到的一升透水混凝土，具有相对较高的抗压强度，以及相对较小的孔隙率与透水性，如表1。
实施例2.4：准备水泥0.257kg，微硅0.059kg，硅粉0.059kg，水0.055kg，减水剂0.009kg。筛选粒径通过4.75mm筛子并落在2.38mm筛子的粗骨料1.451kg。按前文所述的制备方法准备胶凝材料，然后加入粗骨料继续拌和3分钟。得到的一升透水混凝土，具有相对较低的抗压强度，以及相对较大的孔隙率与透水性，如表1。
表1透水混凝土特性
进一步的，所述水泥是硅酸三钙与硅酸二钙总含量高于80%的水泥。
进一步的，所述硅粉是中值粒径（d 50 ）小于2μm的细硅粉。
进一步的，所述微硅是硅含量高于90%，中值粒径（d 50 ）小于0.5μm的微硅。
进一步的，所述减水剂优先选用萘系高效减水剂，其它减水剂也可以使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种超高强度胶凝材料，其特征在于：原料的重量配比为，水泥100，微硅23~26，硅粉23~26，水22~25，减水剂3~4。
2.根据权利要求1所述的一种超高强度胶凝材料，其特征在于：所述水泥是硅酸三钙与硅酸二钙总含量高于80%的水泥。
3.根据权利要求1所述的一种超高强度胶凝材料，其特征在于：所述硅粉是中值粒径小于2μm的细硅粉。
4.根据权利要求1所述的一种超高强度胶凝材料，其特征在于：所述微硅是硅含量高于90%，中值粒径小于0.5μm的微硅。
5.根据权利要求1所述的一种超高强度胶凝材料，其特征在于：所述减水剂为萘系高效减水剂。
6.如权利要求1所述一种超高强度胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：1）将重量配比为23~26的微硅和重量配比为23~26的硅粉混合搅拌5分钟；2）向混合物中加入重量配比为100的水泥搅拌4分钟；3）将重量配比为3~4的减水剂分为3成和7成两部分，将重量配比为22~25的水分为9成和1成两部分，并将其中3成的减水剂加入9成的水中预先混合；4）将步骤3中准备好的水与减水剂的混合液加入步骤2中拌和好的原材料中，低速搅拌1分钟；5）最后将剩余的减水剂与水依次加入，拌和12~15分钟，得到超高强度胶凝材料。
7.使用权利要求1所述一种超高强度胶凝材料制成的高透性混凝土，其特征在于：骨料与所述超高强度胶凝材料的配比为1:2.8~1:3.3。
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