CN107902951B - 一种透水混凝土专用添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透水混凝土专用添加剂，是由以下重量份的原料值得的：矿渣微粉30‑40份、硅藻土15‑25份、改性磷石膏10‑20份、淀粉化合物8‑12份、有机硅消泡剂0.5‑2份、聚羧酸减水剂0.5‑1份、碳酸钠0.8‑1.2份。本发明的透水混凝土专用添加剂可显著改善透水混凝土中集料间的粘结性能，减少混凝土离析和泌水，在保证透水性能的基础上，显著提高透水混凝土强度和耐磨性能，确保工程的施工质量。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种透水混凝土专用添加剂。
背景技术
随着经济高速发展，大地被越来越多密密实实的混凝土路面或场地所覆盖，而这些不透水的场地路面具有蓄热性，缺乏呼吸性和雨雪渗透性，加剧了气候的劣化，使天赐水资源极少滋润植被、回归大地，还加重了疏浚系统的负担，甚至污染注入江河。随着城市建设的不断完善，对于建筑材料的要求越来越高。透水混凝土由于其独特的结构，使其具有良好的透气性和透水性，对缓解城市热岛效应、补充地下水以及解决城市因暴雨引起的内涝起到良好的效果，其作为一种新的环保型，生态型的道路材料，在道路建设领域应用日益广泛。
我国混凝土领域技术人员开始研究应用透水混凝土，并在公园、人行道等承载负荷要求不高的区域开始逐步使用。透水混凝土是一种大孔混凝土，一般采用较大粒径集料作为骨架，利用胶结材料包裹于集料表面形成骨架，利用骨架产生的孔隙达到渗水的目的。由于透水混凝土大都是粗骨料形成的大孔洞，透水性与强度难以平衡，导致目前的透水混凝土使用范围受限，适用于轻路面使用（如人行道、停车场、公园等），对于高载荷的城市道路、高速公路等大面积的混凝土路面，根据现有技术透水混凝土的强度、耐磨性无法达到要求，限制了透水混凝土更广范围的应用。因此，为了解决透水混凝土透水性和强度相矛盾的问题，提高透水混凝土的综合性能，迫切需要一种强度高、耐磨性好、透水性能良好的透水混凝土专用添加剂。
发明内容
本发明提供了一种强度高、耐磨性好、透水性能良好的透水混凝土专用添加剂。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种透水混凝土专用添加剂，是由以下重量份的原料值得的：矿渣微粉30-40份、硅藻土15-25份、改性磷石膏10-20份、淀粉化合物8-12份、有机硅消泡剂0.5-2份、聚羧酸减水剂0.5-1份、碳酸钠0.8-1.2份；
所述淀粉化合物是由以下步骤制备得到的：
1）按重量份称取原料：木薯淀粉10份、PEG-20035份、盐酸2份、N,N-二甲基甲酰胺12份、氨基磺酸2份；
2）将木薯淀粉和PEG-200加至反应釜中，搅拌均匀；再加入盐酸，升温至70℃，反应6h，过滤，得水解木薯淀粉；
3）将N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸加至反应釜中，搅拌均匀；再加入水解木薯淀粉，升温至90℃，反应1h，自然冷却至室温，氢氧化钠溶液调节pH值至6.5-7.5，干燥，得淀粉化合物。
所述的，矿渣微粉的粒度为45μm方孔筛筛余≤25%，比表面积≥350m2/kg。
所述的，改性磷石膏是由以下方法制得的：将改性剂加至水中，混合，得液料；将液料均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏。
所述的，磷石膏、改性剂和水的重量比为10：0.5-1：2-4。
所述的，改性剂是由硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1-1.5的重量比制得。
所述的，硅酸镁铝pH值为8.0-9.0，含水量小于8%。
本发明透水混凝土专用添加剂的添加量为水泥用量的0.8-1.2%。
本发明的有益效果：
1.本发明的透水混凝土专用添加剂可显著改善透水混凝土中集料间的粘结性能，减少混凝土离析和泌水，在保证透水性能的基础上，显著提高透水混凝土强度和耐磨性能，确保工程的施工质量。本发明所用的淀粉化合物可提高水泥在基料表面的包覆力，减少表面水分的蒸发，减少水泥表面因水分蒸发造成的贯通孔数量，免除后期喷水养护，并能保证透水混凝土的透水系数和抗压强度。
2.发明使用磷石膏和造纸污泥灰，一方面实现了磷石膏和造纸污泥灰的无害化利用，解决了环境污染问题，另一方面节约资源，变废为宝，降低生产成本，具有良好的经济和社会效益。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所用的磷石膏取自山东日照某化工厂磷石膏堆场，灰白色，主要成分为二水硫酸钙（CaSO4.2H2O），比表面积为2750cm2/g，pH值为2.5，含游离水质量分数为20%，其化学组成见表1。
表1 磷石膏的化学组成
| 组成 | P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | MgO | SO<sub>3</sub> | 烧失量 |
| 质量分数/% | 1.13 | 3.52 | 0.67 | 0.38 | 32.57 | 0.59 | 46.89 | 13.89 |
本发明所用的硅藻土的型号为100目，松散密度为0.6-0.7g/cm3。
本发明所用的聚羧酸减水剂为粉体，减水率为30%-35%，堆积密度350-500kg/cm3。
实施例1
一种透水混凝土专用添加剂，是由以下重量份的原料值得的：矿渣微粉30份、硅藻土25份、改性磷石膏10份、淀粉化合物12份、有机硅消泡剂2份、聚羧酸减水剂0.5份、碳酸钠1.2份；
所述淀粉化合物是由以下步骤制备得到的：
1）按重量份称取原料：木薯淀粉10份、PEG-20035份、盐酸2份、N,N-二甲基甲酰胺12份、氨基磺酸2份；
2）将木薯淀粉和PEG-200加至反应釜中，搅拌均匀；再加入盐酸，升温至70℃，反应6h，过滤，得水解木薯淀粉；
3）将N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸加至反应釜中，搅拌均匀；再加入水解木薯淀粉，升温至90℃，反应1h，自然冷却至室温，氢氧化钠溶液调节pH值至6.5-7.5，干燥，得淀粉化合物。
所述的，矿渣微粉的粒度为45μm方孔筛筛余≤25%，比表面积≥350m2/kg。
所述的，改性磷石膏是由以下方法制得的：将改性剂加至水中，混合，得液料；将液料均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏。
所述的，磷石膏、改性剂和水的重量比为10：1：2。
所述的，改性剂是由硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1.5的重量比制得。
所述的，硅酸镁铝pH值为8.0-9.0，含水量小于8%。
实施例2
一种透水混凝土专用添加剂，是由以下重量份的原料值得的：矿渣微粉35份、硅藻土20份、改性磷石膏15份、淀粉化合物10份、有机硅消泡剂1份、聚羧酸减水剂0.8份、碳酸钠1份；
所述淀粉化合物是由以下步骤制备得到的：
1）按重量份称取原料：木薯淀粉10份、PEG-20035份、盐酸2份、N,N-二甲基甲酰胺12份、氨基磺酸2份；
2）将木薯淀粉和PEG-200加至反应釜中，搅拌均匀；再加入盐酸，升温至70℃，反应6h，过滤，得水解木薯淀粉；
3）将N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸加至反应釜中，搅拌均匀；再加入水解木薯淀粉，升温至90℃，反应1h，自然冷却至室温，氢氧化钠溶液调节pH值至6.5-7.5，干燥，得淀粉化合物。
所述的，矿渣微粉的粒度为45μm方孔筛筛余≤25%，比表面积≥350m2/kg。
所述的，改性磷石膏是由以下方法制得的：将改性剂加至水中，混合，得液料；将液料均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏。
所述的，磷石膏、改性剂和水的重量比为10：0.8：3。
所述的，改性剂是由硫酸铝和硅酸镁铝按照11.3的重量比制得。
所述的，硅酸镁铝pH值为8.0-9.0，含水量小于8%。
实施例3
一种透水混凝土专用添加剂，是由以下重量份的原料值得的：矿渣微粉40份、硅藻土15份、改性磷石膏20份、淀粉化合物8份、有机硅消泡剂0.5份、聚羧酸减水剂1份、碳酸钠0.8份；
所述淀粉化合物是由以下步骤制备得到的：
1）按重量份称取原料：木薯淀粉10份、PEG-20035份、盐酸2份、N,N-二甲基甲酰胺12份、氨基磺酸2份；
2）将木薯淀粉和PEG-200加至反应釜中，搅拌均匀；再加入盐酸，升温至70℃，反应6h，过滤，得水解木薯淀粉；
3）将N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸加至反应釜中，搅拌均匀；再加入水解木薯淀粉，升温至90℃，反应1h，自然冷却至室温，氢氧化钠溶液调节pH值至6.5-7.5，干燥，得淀粉化合物。
所述的，矿渣微粉的粒度为45μm方孔筛筛余≤25%，比表面积≥350m2/kg。
所述的，改性磷石膏是由以下方法制得的：将改性剂加至水中，混合，得液料；将液料均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏。
所述的，磷石膏、改性剂和水的重量比为10：0.5：4。
所述的，改性剂是由硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1的重量比制得。
所述的，硅酸镁铝pH值为8.0-9.0，含水量小于8%。
对比例1
一种透水混凝土专用添加剂，是由以下重量份的原料值得的：矿渣微粉35份、硅藻土20份、淀粉化合物10份、有机硅消泡剂1份、聚羧酸减水剂0.8份、碳酸钠1份；
其余同实施例2。
对比例2
一种透水混凝土专用添加剂，是由以下重量份的原料值得的：矿渣微粉35份、硅藻土20份、改性磷石膏15份、有机硅消泡剂1份、聚羧酸减水剂0.8份、碳酸钠1份；
其余同实施例2。
对比例3
一种透水混凝土专用添加剂，是由以下重量份的原料值得的：矿渣微粉35份、硅藻土20份、有机硅消泡剂1份、聚羧酸减水剂0.8份、碳酸钠1份；
其余同实施例2。
性能测试
按照5-10mm石子12份、42.5普通硅酸盐水泥3.45份、水0.996份的配比制备透水混凝土，其中，实验组1-3分别使用实施例1-3制备的透水混凝土添加剂，添加量为水泥质量的1.0%；对照组1-3分别使用对比例例1-3制备的透水混凝土添加剂，添加量为水泥质量的1.0%；空白对照组不添加任何的添加剂。按照CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》标准进行测试，结果如表2所示。
表2 性能测试结果
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种透水混凝土专用添加剂，其特征在于，是由以下重量份的原料值得的：矿渣微粉30-40份、硅藻土15-25份、改性磷石膏10-20份、淀粉化合物8-12份、有机硅消泡剂0.5-2份、聚羧酸减水剂0.5-1份、碳酸钠0.8-1.2份；
所述淀粉化合物是由以下步骤制备得到的：
1）按重量份称取原料：木薯淀粉10份、PEG-200 35份、盐酸2份、N,N-二甲基甲酰胺12份、氨基磺酸2份；
2）将木薯淀粉和PEG-200加至反应釜中，搅拌均匀；再加入盐酸，升温至70℃，反应6h，过滤，得水解木薯淀粉；
3）将N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸加至反应釜中，搅拌均匀；再加入水解木薯淀粉，升温至90℃，反应1h，自然冷却至室温，氢氧化钠溶液调节pH值至6.5-7.5，干燥，得淀粉化合物；
所述改性磷石膏是由以下方法制得的：将改性剂加至水中，混合，得液料；将液料均匀喷洒至磷石膏中，陈化反应20h，烘干，得改性磷石膏；
所述磷石膏、改性剂和水的重量比为10：0.5-1：2-4；
所述改性剂是由硫酸铝和硅酸镁铝按照1：1-1.5的重量比制得。
2.根据权利要求1所述透水混凝土专用添加剂，其特征在于，所述矿渣微粉的粒度为45μm方孔筛筛余≤25%，比表面积≥350m2/kg。
3.根据权利要求1所述透水混凝土专用添加剂，其特征在于，所述硅酸镁铝pH值为8.0-9.0，含水量小于8%。
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