CN107140902A - 一种透水泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透水泡沫混凝土，它以水泥、特细砂、水、掺合料、泡沫、纤维、纤维素醚和减水剂为主要原料制备而成。本发明首次通过在泡沫混凝土基体中掺加具有较大尺寸的粗纤维，使泡沫混凝土的泡孔形成以纤维为导管的连通通道；同时通过降低泡沫混凝土拌和过程中的气泡密度，提高了泡沫混凝土的平均孔径，使所得泡孔与粗纤维形成较好的适配性，所得泡沫混凝土表现出较好的透水性能和使用性能，解决了现有泡沫混凝土透水率低下的问题；且涉及的原料成本低、制备方法简单，适合推广应用。

Description

一种透水泡沫混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种具有保水功能的透水泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
近年来，许多城市都面临内涝频发、径流污染、雨水资源大量流失、生态环境破坏等诸多雨水问题。城市中采用的不透水路面，是造成城市内涝的重要原因之一。暴雨发生时，雨水无法自然渗透，而迅速形成地表径流，流向低洼地带，由于地下排水管道泄水能力的限制，形成了我国部分大城市低洼地带“逢大雨必涝”的怪圈。传统不透水路面给城市带来一系列的问题，其主要表现为以下几个方面：雨水只能通过地下的雨水管道排出，由于现有雨水管道泄流能力有限，所以当遇到大雨或暴雨时，容易造成路面大范围积水；雨水对地下水的补充被阻断，对城市生态产生一系列不利影响；雨天容易形成路表水膜或路面积水，使得路面抗滑性能减弱，增加交通安全隐患；传统路面不透水、不透气，也难以进行传递热量，使城市地表如同沙漠。
针对传统不透水路面带来的一系列的问题，透水路面的出现为这些问题的解决提供了途径。在整个透水路面中，面层一般是强度较高的透水混凝土和透水砖，而基层材料则多为级配碎石等强度和模量较低的材料，一方面难以对路面结构提供有效的支撑，另一方面级配碎石只能起到透水的作用，难以达到海绵城市既能保水又能透水的技术要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种透水泡沫混凝土，它具有轻质性、密度强度可调、多孔结构、透水能力强等特点，且涉及的制备方法简单、成本低，拥有良好的经济和社会效益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种具有保水功能的透水泡沫混凝土，各组分的添加量按重量份数计包括：
上述方案中，所述透水泡沫混凝土各组分中还含有2～5份的吸水树脂；即所述透水泡沫混凝土中各组分及其添加量按重量份数计包括：
上述方案中，所述水泥为普通硅酸盐水泥、早强型硅酸盐水泥、矿渣水泥或粉煤灰水泥，强度等级为32.5、42.5或52.5。
上述方案中，所述特细砂为黄砂、河砂或石英砂，其最大粒径为0.6mm，细度模数为1.4～0.8。
上述方案中，所述掺合料为粉煤灰和硅灰的一种或二者混合物，其中粉煤灰为I级粉煤灰或II级粉煤灰；硅灰的粒径为0.1～0.2μm，比表面积约15～20m2/g，密度为2.2～2.5g/cm3。
上述方案中，所述减水剂为聚羧酸系减水剂或萘系减水剂。
上述方案中，所述泡沫的密度为20～40kg/m3；它由发泡剂经40～80倍稀释后注入发泡机中发泡制得；其中发泡剂可选用松香树脂类发泡剂、合成类发泡剂、蛋白型发泡剂或复合型发泡剂等。
上述方案中，所述纤维的长度大于20mm，直径0.1-0.3mm。
优选的，所述纤维的长度为20-30mm。
上述方案中，所述纤维为矿物纤维、腈纶纤维或聚丙烯纤维。
上述方案中，所述吸水树脂可选用聚甲基丙烯酸类吸水树脂或木薯淀粉类吸水树脂等。
上述方案中，所述纤维素醚为阴离子型纤维素醚、阳离子型纤维素醚或非离子型纤维素醚。
上述一种透水泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：1)根据配比称取各原料，其中各原料所占重量份数分别为：水泥45～55份，特细砂5～8份，水30～35份，掺合料8～15份，泡沫3～8份，纤维0.1～0.5份，纤维素醚0.01～0.05份，减水剂0.1～0.4份；2)将称取的水泥、特细砂、掺合料、纤维、纤维素醚加入搅拌机干拌10～15s后，加入水、减水剂继续搅拌10～15s，然后加入泡沫搅拌90～100s，混合均匀即得所述透水泡沫混凝土。
优选的，所述透水泡沫混凝土中还添加了吸水树脂，在步骤2)中与水泥、特细砂、掺合料、纤维、纤维素醚混合进行干拌。
本发明首次通过在泡沫混凝土基体中掺加一定直径和长度的纤维(粗纤维)，使泡沫混凝土的泡孔形成以纤维为导管的连通通道；同时通过降低泡沫混凝土拌和过程中的气泡密度，提高了泡沫混凝土的平均孔径，促进所得气泡泡孔与粗纤维形成较好的适配性，使所得泡沫混凝土表现出良好的透水性能和使用性能，解决了现有泡沫混凝土透水率低下的问题；此外，通过加入吸水树脂，可进一步提高泡沫混凝土的保水性能，使所得透水泡沫混凝土在保证强度等使用性能的基础上，既能保水又能透水，适用于透水路面基层等工程领域。
本发明的有益效果为：1)透水性能良好，本发明首次采用直径较大、长度较长的粗纤维，它在泡沫混凝土的封闭孔体系中起到了联通导管的作用，此外，本发明降低了泡沫混凝土拌和过程的气泡密度，提高了泡沫混凝土的平均孔径大小，使其与粗纤维形成较好的适配性，使所得泡沫混凝土表现出良好的透水性能和使用性能，突破性地解决了现有泡沫混凝土透水性能较差的问题；且透水性和保水性均高于透水砖的标准要求。2)轻质性，本发明采用的泡沫混凝土可通过调整各组分的相对含量使其密度达到500～600kg/m3。3)密度、强度可调，可根据工程需要通过改变各组分的比例来达到调整密度、强度的目的，满足路面不同路用性能的要求。4)应用前景广阔，本发明所得透水泡沫混凝土具有自身荷载轻、力学性能好、施工噪音低、制备成本低等特点，具有较大的实施价值和良好的社会经济效益。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实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。
以下实施例中采用的水泥为华新水泥有限公司出售的强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；采用的特细砂为河砂，其最大粒径为0.6mm，细度模数为1.4～0.8；掺和料为武汉青山电厂II级粉煤灰以及山东明蓝硅粉材料有限公司出售的硅灰，其中硅灰的粒径为0.1～0.2μm，比表面积约为15～20m2/g，密度为2.2～2.5g/cm3，松散容重为200～300kg/m3；采用的减水剂为武汉苏博新型材料有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂；采用的发泡剂为广州市飞顺化工有限公司出售的K12型发泡剂，为一种白色或淡黄色的无毒的阴离子表面活性剂；采用的纤维为保定东兴钢维制造厂出售的聚酯长纤维，纤维直径为0.1mm，长度为25mm；采用江西联友建材有限公司生产的木薯淀粉吸水树脂；采用的纤维素醚为上海东虎实业有限公司出售的羟丙基甲基纤维素醚。
实施例1～5
一种透水性泡沫混凝土，各原料配比分别见表1，其制备方法包括以下步骤：根据配比称取所需各原料，以60倍将发泡剂进行稀释，制备发泡液，然后注入发泡机；将水泥、特细砂、掺合料、纤维、吸水树脂、纤维素醚加入搅拌机干拌15s后，加入水、减水剂并搅拌15s，得混合料；立即制备泡沫(所得泡沫的密度为40kg/m3)，按表1所述配比向混合料中加入泡沫，继续搅拌90s，混合均匀即得所述透水泡沫混凝土。
表1 实施例1～5所述透水泡沫混凝土中各原料的配比(重量份数)
对比例1和2中的配比均与实施例1大致相同，不同之处在于：对比例1中未掺加纤维和吸水树脂；对比例2中掺加了与实施例1中相同种类、相同数量的吸水树脂，但所掺加纤维为一般聚丙烯增强短纤维，其直径为30μm，长度为6mm。
将实施例1～5制备的透水泡沫混凝土进行抗压、抗折强度和透水系数测试，结果见表2。
表2 实施例1～5所述透水泡沫混凝土的性能测试结果
上述结果表明：本发明所得透水泡沫混凝土的透水数最高可达到0.98mm/s以上，保水性达到1.8g/cm2以上，与对比例1和2相比有显著提高，且透水性和保水性均高于透水砖的标准要求，并可表现出较好的使用性能。
除以上实施例外，在本发明各原料的配比范围内进行了大量室内试验，结果表明本发明的透水泡沫混凝土的透水性良好，并可表现出较好的力学性能和保水性能。
以上所述仅为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，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种透水泡沫混凝土，其特征在于，各组分的添加量按重量份数计包括：
2.根据权利要求1所述的透水泡沫混凝土，其特征在于，所述透水泡沫混凝土各组分中含有2～5份的吸水树脂。
3.根据权利要求1所述的透水泡沫混凝土，其特征在于，所述掺合料为粉煤灰、硅灰中的一种或二者混合物；其中粉煤灰为I级粉煤灰或II级粉煤灰；硅灰的粒径为0.1～0.2μm，比表面积为15～20m2/g，密度为2.2～2.5g/cm3。
4.根据权利要求1所述的透水泡沫混凝土，其特征在于，所述特细砂为黄砂、河砂或石英砂，其最大粒径为0.6mm，细度模数为1.4～0.8。
5.根据权利要求1所述的透水泡沫混凝土，其特征在于，所述泡沫的密度为20～40kg/m3。
6.根据权利要求1所述的透水泡沫混凝土，其特征在于，所述纤维的长度大于20mm，直径为0.1-0.3mm。
7.根据权利要求1所述的透水泡沫混凝土，其特征在于，所述纤维长度为20-30mm。
8.根据权利要求1所述的透水泡沫混凝土，其特征在于，所述纤维为矿物纤维、腈纶纤维或聚丙烯纤维。
9.权利要求1～8任一项所述透水泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据配比称取各原料，其中各原料所占重量份数分别为：水泥45～55份，特细砂5～8份，水30～35份，掺合料8～15份，泡沫3～8份，纤维0.1～0.5份，纤维素醚0.01～0.05份，减水剂0.1～0.4份；2)将称取的水泥、特细砂、掺合料、纤维、纤维素醚加入搅拌机干拌10～15s后，加入水、减水剂继续搅拌10～15s，然后加入泡沫搅拌90～100s，混合均匀即得所述透水泡沫混凝土。
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