CN107352868B - 一种透水性水泥混凝土及其施工方法 - Google Patents

一种透水性水泥混凝土及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种透水性水泥混凝土及其施工方法，属于混凝土技术领域；透水性水泥混凝土以重量份计，由以下原料组成：水泥，再生混凝土粗骨料，石子，水，粉煤灰，减水剂，异氰酸酯改性酚醛树脂，短纤维和钠基膨润土；本发明的透水性水泥混凝土采用废旧混凝土和石子配合使用代替天然的粗骨料，使用异氰酸酯改性酚醛树脂作为粘结剂，短纤维的加入在保证混凝土透水性能的同时改善了胶凝材料的粗骨料界面状况，提高了混凝土的强度；采用复合的减水剂，在保证混凝土流动性和和易性的前提下有效减少水的使用，提高了工程质量；钠基膨润土作为增稠剂使用能够增加各物料之间的凝结力，能和其他组分配合使用，起到增强、增稠、增粘和保水的作用。

Description

一种透水性水泥混凝土及其施工方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体说是一种透水性水泥混凝土及其施工方法。
背景技术
随着经济社会的发展和城市建设的进程，现代城市的地表逐渐被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖，其中不透水的路面在阴雨天气时会阻碍雨水的下渗，使得雨水不能很好的补充地下水，加上地下水的过度抽取，城市路面容易下沉；并且雨水通过排水沟泄流，当遇到大雨或暴雨时，雨水会在路面汇集，大量集中在机动车和自行车道，造成路面大面积积水；并且现有的混凝土路面一般结构密实，轮胎噪音大，车辆高速行驶过程中，轮胎滚进时会将空气压入轮胎和路面间，待轮胎滚过，空气又会迅速膨胀而发出噪声，雨天这种噪声尤为明显，影响了居民的生活与工作。现有的水泥混凝土在给人们带来，便捷的交通设施，铺设平整的道路在给人们的出行带来极大方便的同时，这些不透水的路面也给城市的生态环境带来极大的负面影响，形成了生态学上的人造沙漠，这是由于它使水生态无法正常循环，打破了城市生态系统的平衡，影响了植被的正常生长。
另外，随着市政施工的进行，每天都有大量的废弃混凝土产生，目前由于废弃混凝土处理困难，黏性差，铺设的路面易裂缝，不能和新混凝土中的各原料匹配使用，来源杂等原因，对其处理主要是露天堆放或填埋，造成了二次污染，如果能对这些废弃混凝土进行再生利用，在不降低性能的基础上用于道路铺设，不仅节约成本，降低建筑垃圾清运和处理费用，还可减轻对环境的污染。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种透水性水泥混凝土及其施工方法。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种透水性水泥混凝土，以重量份计，由以下原料组成：水泥20～30份，再生混凝土粗骨料50～60份，石子40～50份，水30～40份，粉煤灰5～10份，减水剂2～5份，异氰酸酯改性酚醛树脂5～10份，短纤维8～12份和钠基膨润土1～3份；所述减水剂由质量比为1～3：1的木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠组成；所述短纤维为聚乙烯醇纤维或石棉纤维；
所述异氰酸酯改性酚醛树脂按照以下步骤得到：
①将3,5-二甲苯酚和氢氧化钾混合，升温至100～110℃，回流反应20～40分钟，得到混合液；3,5-二甲苯酚和氢氧化钾的质量比为100：5～10；
②向步骤①所得混合液中滴加多聚甲醛，滴加完毕继续在100～110℃下回流反应2～3小时，得到酚醛树脂；所述3,5-二甲苯酚和多聚甲醛的质量比为100：120～130；
③将甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂混合均匀，得到异氰酸酯改性酚醛树脂；所述甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂的质量比为1～5：2～4：40～50；
所述再生混凝土粗骨料按照以下步骤得到：将大块旧水泥混凝土破碎至最大粒径50mm的碎骨料，然后将碎骨料筛分，保留粒径为15～25mm的颗粒，即为再生混凝土粗骨料。
进一步，所述减水剂由质量比为2：1的木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠组成。
进一步，所述短纤维为聚乙烯醇纤维。
进一步，以重量份计，由以下原料组成：水泥25份，再生混凝土粗骨料55份，石子45份，水35份，粉煤灰8份，木质素磺酸钠2份，2,6-二叔丁基萘磺酸钠1份，异氰酸酯改性酚醛树脂8份，聚乙烯醇纤维10份和钠基膨润土2份；
所述异氰酸酯改性酚醛树脂按照以下步骤得到：
①将3,5-二甲苯酚和氢氧化钾混合，升温至105℃，回流反应30分钟，得到混合液；3,5-二甲苯酚和氢氧化钾的质量比为100：6；
②向步骤①所得混合液中滴加多聚甲醛，滴加完毕继续在105℃下回流反应2.5小时，得到酚醛树脂；所述3,5-二甲苯酚和多聚甲醛的质量比为100：125；
③将甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂混合均匀，得到异氰酸酯改性酚醛树脂；所述甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂的质量比为5：3：45。
本发明还包括透水性水泥混凝土的施工方法，包括以下步骤：
⑴将再生混凝土粗骨料50～60份和石子40～50份混合均匀，向其中依次加入水30～40份和异氰酸酯改性酚醛树脂5～10份，搅拌混合0.5～1小时，得到浆水液；
⑵向步骤⑴所得浆水液中依次加入水泥20～30份，粉煤灰5～10份，减水剂2～5份，短纤维8～12份和钠基膨润土1～3份；搅拌均匀后得到透水性水泥混凝土；所述减水剂由木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠混合得到；所述短纤维为聚乙烯醇纤维或石棉纤维；
⑶将步骤⑵所得透水性水泥混凝土摊铺到路基上，然后将混凝土摊平；待混凝土初凝后，用湿布覆盖，洒水养护5～6天即可。
进一步的施工方法，木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠的混合质量比为2：1。
进一步的施工方法，所述短纤维为聚乙烯醇纤维。
进一步的施工方法，包括以下步骤：
⑴将再生混凝土粗骨料55份和石子45份混合均匀，向其中依次加入水35份和异氰酸酯改性酚醛树脂8份，搅拌混合1小时，得到浆水液；
⑵向步骤⑴所得浆水液中依次加入水泥25份，粉煤灰8份，木质素磺酸钠2份，2,6-二叔丁基萘磺酸钠1份，聚乙烯醇纤维10份和钠基膨润土2份；搅拌均匀后得到透水性水泥混凝土；
⑶将步骤⑵所得透水性水泥混凝土摊铺到路基上，然后将混凝土摊平；待混凝土初凝后，用湿布覆盖，洒水养护6天即可。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明的透水性水泥混凝土采用废旧混凝土和石子配合使用代替天然的粗骨料，使用异氰酸酯改性酚醛树脂作为粘结剂，短纤维的加入在保证混凝土透水性能的同时改善了胶凝材料的粗骨料界面状况，增加了粗骨料之间的粘结力，提高了混凝土的强度；采用木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠复合的减水剂，在保证混凝土流动性和和易性的前提下有效减少水的使用，提高了工程质量；钠基膨润土作为增稠剂使用能够增加再生混凝土粗骨料、石子和水泥的凝结力，能和其他组分配合使用，起到增强、增稠、增粘和保水的作用。
本发明的透水性水泥混凝土在保持高透水率的同时，还具有优良的抗压强度，并且由于所用骨料为大块旧水泥混凝土破碎得到，能废物利用，大大的降低成本。实际应用中，能使道路无积水，防止行人和车辆打滑；能使雨水储藏于道路中，从而有效降低路面温度；由于雨水向土壤渗透，对地下水进行补给，从而有助于保持生态系统。本发明的多孔透水混凝土是一种理想的环保材料。
本发明的透水性水泥混凝土的施工方法充分考虑了各原料的性能，采用分步施工，步骤少，各个物质的添加顺序合理，能尽可能的减少施工的时间，对施工环境温湿度的要求小，并且所得的路面抗压力强，透水性高。由本发明提供的透水性混凝土及混凝土路面的施工方法得到的混凝土路面，其中该混凝土配方使混凝土具有较强的抗压、抗拆、抗裂强度，通过该施工方法得到的混凝土路面，具有较高的承载能力，能将集中荷载转化为均匀荷载，使该透水性混凝土路面具有使用寿命长的特点。经检测，本发明提供的透水性混凝土的承载力完全能够达到C20-C30混凝土的承载标准，高于一般透水砖的承载力。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种透水性水泥混凝土，由以下原料组成：水泥20kg，再生混凝土粗骨料50kg，石子40kg，水30kg，粉煤灰5kg，减水剂木质素磺酸钠1kg，2,6-二叔丁基萘磺酸钠1kg，异氰酸酯改性酚醛树脂5kg，短纤维8kg和钠基膨润土1kg；所述短纤维为聚乙烯醇纤维；
所述异氰酸酯改性酚醛树脂按照以下步骤得到：
①将3,5-二甲苯酚和氢氧化钾混合，升温至100℃，回流反应20分钟，得到混合液；3,5-二甲苯酚和氢氧化钾的质量比为100：5；
②向步骤①所得混合液中滴加多聚甲醛，滴加完毕继续在100℃下回流反应2小时，得到酚醛树脂；所述3,5-二甲苯酚和多聚甲醛的质量比为100：120；
③将甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂混合均匀，得到异氰酸酯改性酚醛树脂；所述甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂的质量比为1：2：40；
所述再生混凝土粗骨料按照以下步骤得到：将大块旧水泥混凝土破碎至最大粒径50mm的碎骨料，然后将碎骨料筛分，保留粒径为15～25mm的颗粒，即为再生混凝土粗骨料。
实施例2
一种透水性水泥混凝土，由以下原料组成：水泥30份，再生混凝土粗骨料60份，石子50份，水40份，粉煤灰10份，减水剂5份，异氰酸酯改性酚醛树脂10份，短纤维8～12份和钠基膨润土1～3份；所述减水剂由质量比为3：1的木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠组成；所述短纤维为石棉纤维；
所述异氰酸酯改性酚醛树脂按照以下步骤得到：
①将3,5-二甲苯酚和氢氧化钾混合，升温至110℃，回流反应40分钟，得到混合液；3,5-二甲苯酚和氢氧化钾的质量比为100：10；
②向步骤①所得混合液中滴加多聚甲醛，滴加完毕继续在110℃下回流反应3小时，得到酚醛树脂；所述3,5-二甲苯酚和多聚甲醛的质量比为100：130；
③将甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂混合均匀，得到异氰酸酯改性酚醛树脂；所述甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂的质量比为5：4：50；
所述再生混凝土粗骨料按照以下步骤得到：将大块旧水泥混凝土破碎至最大粒径50mm的碎骨料，然后将碎骨料筛分，保留粒径为15～25mm的颗粒，即为再生混凝土粗骨料。
实施例3
一种透水性水泥混凝土，由以下原料组成：水泥24份，再生混凝土粗骨料58份，石子44份，水36份，粉煤灰6份，减水剂3份，异氰酸酯改性酚醛树脂6份，短纤维9份和钠基膨润土2份；所述减水剂由质量比为2：1的木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠组成；所述短纤维为聚乙烯醇纤维；
所述异氰酸酯改性酚醛树脂按照以下步骤得到：
①将3,5-二甲苯酚和氢氧化钾混合，升温至105℃，回流反应25分钟，得到混合液；3,5-二甲苯酚和氢氧化钾的质量比为100：8；
②向步骤①所得混合液中滴加多聚甲醛，滴加完毕继续在105℃下回流反应2.5小时，得到酚醛树脂；所述3,5-二甲苯酚和多聚甲醛的质量比为100：125；
③将甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂混合均匀，得到异氰酸酯改性酚醛树脂；所述甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂的质量比为2：3：46；
所述再生混凝土粗骨料按照以下步骤得到：将大块旧水泥混凝土破碎至最大粒径50mm的碎骨料，然后将碎骨料筛分，保留粒径为15～25mm的颗粒，即为再生混凝土粗骨料。
实施例4
一种透水性水泥混凝土，由以下原料组成：水泥25kg，再生混凝土粗骨料55kg，石子45kg，水35kg，粉煤灰8kg，木质素磺酸钠2kg，2,6-二叔丁基萘磺酸钠1kg，异氰酸酯改性酚醛树脂8kg，聚乙烯醇纤维10kg和钠基膨润土2kg；
所述异氰酸酯改性酚醛树脂按照以下步骤得到：
①将3,5-二甲苯酚和氢氧化钾混合，升温至105℃，回流反应30分钟，得到混合液；3,5-二甲苯酚和氢氧化钾的质量比为100：6；
②向步骤①所得混合液中滴加多聚甲醛，滴加完毕继续在105℃下回流反应2.5小时，得到酚醛树脂；所述3,5-二甲苯酚和多聚甲醛的质量比为100：125；
③将甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂混合均匀，得到异氰酸酯改性酚醛树脂；所述甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂的质量比为5：3：45；
所述再生混凝土粗骨料按照以下步骤得到：将大块旧水泥混凝土破碎至最大粒径50mm的碎骨料，然后将碎骨料筛分，保留粒径为15～25mm的颗粒，即为再生混凝土粗骨料。
实施例5
实施例1所述的透水性水泥混凝土的施工方法，包括以下步骤：
⑴将再生混凝土粗骨料50kg和石子40kg混合均匀，向其中依次加入水30kg和异氰酸酯改性酚醛树脂5kg，搅拌混合0.75小时，得到浆水液；
⑵向步骤⑴所得浆水液中依次加入水泥20kg，粉煤灰5kg，减水剂2kg，短纤维8kg和钠基膨润土1kg；搅拌均匀后得到透水性水泥混凝土；所述减水剂由木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠混合得到；所述短纤维为聚乙烯醇纤维；
⑶将步骤⑵所得透水性水泥混凝土摊铺到路基上，然后将混凝土摊平；待混凝土初凝后，用湿布覆盖，洒水养护5天即可。
实施例6
实施例2所述的透水性水泥混凝土的施工方法，包括以下步骤：
⑴将再生混凝土粗骨料60kg和石子50kg混合均匀，向其中依次加入水40kg和异氰酸酯改性酚醛树脂10kg，搅拌混合0.5小时，得到浆水液；
⑵向步骤⑴所得浆水液中依次加入水泥30kg，粉煤灰10kg，减水剂5kg，短纤维12kg和钠基膨润土3kg；搅拌均匀后得到透水性水泥混凝土；所述减水剂由木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠混合得到；所述短纤维为聚乙烯醇纤维或石棉纤维；
⑶将步骤⑵所得透水性水泥混凝土摊铺到路基上，然后将混凝土摊平；待混凝土初凝后，用湿布覆盖，洒水养护5天即可。
实施例7
实施例3所述的透水性水泥混凝土的施工方法，包括以下步骤：
⑴将再生混凝土粗骨料58kg和石子44kg混合均匀，向其中依次加入水36kg和异氰酸酯改性酚醛树脂6kg，搅拌混合1小时，得到浆水液；
⑵向步骤⑴所得浆水液中依次加入水泥24kg，粉煤灰6kg，减水剂3kg，短纤维9kg和钠基膨润土2kg；搅拌均匀后得到透水性水泥混凝土；所述减水剂由质量比为2：1的木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠组成；所述短纤维为聚乙烯醇纤维；
⑶将步骤⑵所得透水性水泥混凝土摊铺到路基上，然后将混凝土摊平；待混凝土初凝后，用湿布覆盖，洒水养护6天即可。
实施例8
实施例4所述的透水性水泥混凝土的施工方法，包括以下步骤：
⑴将再生混凝土粗骨料55kg和石子45kg混合均匀，向其中依次加入水35kg和异氰酸酯改性酚醛树脂8kg，搅拌混合1小时，得到浆水液；
⑵向步骤⑴所得浆水液中依次加入水泥25kg，粉煤灰8kg，木质素磺酸钠2kg，2,6-二叔丁基萘磺酸钠1kg，聚乙烯醇纤维10kg和钠基膨润土2kg；搅拌均匀后得到透水性水泥混凝土；
⑶将步骤⑵所得透水性水泥混凝土摊铺到路基上，然后将混凝土摊平；待混凝土初凝后，用湿布覆盖，洒水养护6天即可。
实施例5～8的混凝土厚度为10cm。
抗压方法的测量可以按GB/T5003-2002进行，透水率的方法步骤如下：
对实施例5～8所得的混凝土路面进行测试，主要性能指标及参数如表1所示：
表1实施例5～8的透水性水泥混凝土主要性能指标及其参数
实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
抗压强度/MPa 45 46 48 52
抗折强度/MPa 8.2 8.4 8.6 9.2
相对密度/t/m<sup>3</sup> 2.11 2.15 2.14 2.12
孔隙率/％ 26 25 27 30
透水系数/mm/s 35 36 38 40
莫氏系数 6.8 6.8 6.8 6.8
防滑系数/BPN 60 60 60 60
抗冻性/-25℃ 10 10 10 10
由表1的检测数据可以看出，采用本发明施工方法得到的透水性混凝土抗压抗折性能强，相对密度适中，孔隙率高，透水性能好，防滑性能和抗冻性好。

Claims (4)

1.一种透水性水泥混凝土，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：水泥20～30份，再生混凝土粗骨料50～60份，石子40～50份，水30～40份，粉煤灰5～10份，减水剂2～5份，异氰酸酯改性酚醛树脂5～10份，短纤维8～12份和钠基膨润土1～3份；所述减水剂由质量比为2：1的木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠组成；所述短纤维为聚乙烯醇纤维；
所述异氰酸酯改性酚醛树脂按照以下步骤得到：
①将3,5-二甲苯酚和氢氧化钾混合，升温至100～110℃，回流反应20～40分钟，得到混合液；3,5-二甲苯酚和氢氧化钾的质量比为100：5～10；
②向步骤①所得混合液中滴加多聚甲醛，滴加完毕继续在100～110℃下回流反应2～3小时，得到酚醛树脂；所述3,5-二甲苯酚和多聚甲醛的质量比为100：120～130；
③将甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂混合均匀，得到异氰酸酯改性酚醛树脂；所述甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂的质量比为1～5：2～4：40～50；
所述再生混凝土粗骨料按照以下步骤得到：将大块旧水泥混凝土破碎至最大粒径50mm的碎骨料，然后将碎骨料筛分，保留粒径为15～25mm的颗粒，即为再生混凝土粗骨料。
2.根据权利要求1所述的一种透水性水泥混凝土，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：水泥25份，再生混凝土粗骨料55份，石子45份，水35份，粉煤灰8份，木质素磺酸钠2份，2,6-二叔丁基萘磺酸钠1份，异氰酸酯改性酚醛树脂8份，聚乙烯醇纤维10份和钠基膨润土2份；
所述异氰酸酯改性酚醛树脂按照以下步骤得到：
①将3,5-二甲苯酚和氢氧化钾混合，升温至105℃，回流反应30分钟，得到混合液；3,5-二甲苯酚和氢氧化钾的质量比为100：6；
②向步骤①所得混合液中滴加多聚甲醛，滴加完毕继续在105℃下回流反应2.5小时，得到酚醛树脂；所述3,5-二甲苯酚和多聚甲醛的质量比为100：125；
③将甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂混合均匀，得到异氰酸酯改性酚醛树脂；所述甲苯二异氰酸酯、异丙醇和步骤②所得酚醛树脂的质量比为5：3：45。
3.权利要求1所述的透水性水泥混凝土，其特征在于：其施工方法，包括以下步骤：
⑴将再生混凝土粗骨料50～60份和石子40～50份混合均匀，向其中依次加入水30～40份和异氰酸酯改性酚醛树脂5～10份，搅拌混合0.5～1小时，得到浆水液；
⑵向步骤⑴所得浆水液中依次加入水泥20～30份，粉煤灰5～10份，减水剂2～5份，短纤维8～12份和钠基膨润土1～3份；搅拌均匀后得到透水性水泥混凝土；所述减水剂由木质素磺酸钠和2,6-二叔丁基萘磺酸钠按照质量比为2：1混合得到；所述短纤维为聚乙烯醇纤维；
⑶将步骤⑵所得透水性水泥混凝土摊铺到路基上，然后将混凝土摊平；待混凝土初凝后，用湿布覆盖，洒水养护5～6天即可。
4.根据权利要求2所述的透水性水泥混凝土，其特征在于：其施工方法，包括以下步骤：
⑴将再生混凝土粗骨料55份和石子45份混合均匀，向其中依次加入水35份和异氰酸酯改性酚醛树脂8份，搅拌混合1小时，得到浆水液；
⑵向步骤⑴所得浆水液中依次加入水泥25份，粉煤灰8份，木质素磺酸钠2份，2,6-二叔丁基萘磺酸钠1份，聚乙烯醇纤维10份和钠基膨润土2份；搅拌均匀后得到透水性水泥混凝土；
⑶将步骤⑵所得透水性水泥混凝土摊铺到路基上，然后将混凝土摊平；待混凝土初凝后，用湿布覆盖，洒水养护6天即可。
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