CN108083706B - 一种彩色透水混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及透水混凝土制备技术领域，具体涉及一种彩色透水混凝土，每立方米混凝土包括如下重量组份的原料：粗径碎石80‑120份；细径沸石9‑15份；水泥15‑30份；水6‑8份；外加剂4‑6份；颜料2‑4份；改性木纤维0.5‑1.5份。本发明上述技术方案通过加入细径沸石来增大骨料间的堆积密度，骨料间的接触点增多，进而配制而成的透水混凝土的抗压强度提高，且沸石具有特殊多孔结构，进一步提高透水混凝土的孔隙率。本发明还在透水混凝土中加入改性木纤维，使得使透水混凝土的颗粒间的黏结更紧密，降低了水泥浆的沉降率，同时改性木纤维也可以承受部分拉应力，从而提高混凝土的抗折强度。
Description
技术领域
本发明涉及透水混凝土制备技术领域，更具体地说，它涉及一种彩色透水混凝土及其制备方法。
背景技术
彩色混凝土称排水混凝土和生态透水混凝土，透水地坪，是由骨料、42.5水泥、掺和透水外加剂、水、彩色强化剂以及稳定剂等经一定比例调配拌制而成的一种多孔轻质的新型环保地面铺装材料。透水混凝土是用粗骨料表面包裹着一层薄浆料相互粘结成蜂窝状，能让雨水流入地下，有效补充地下水；并能有效地消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害；且色彩缤纷，景观融合，使城市环境建设更加和谐，是保护自然、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应的优良的透水地坪材料。在城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有极其深远的意义，有利于人类生存环境的良性发展。
现有技术中的透水混凝土多由胶凝材料、粗骨料、微量（或不含）细骨料、水、外加剂和掺合料按照一定比例拌制而成，由于细骨料含量很低，粗骨料的粒径大，比表面积小，所形成的结构中单位体积内骨料颗粒之间的接触点数量少，胶结面积小，成型的透水混凝土的抗压强度低，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种彩色透水混凝土及其制备方法，其具有提高透水混凝土抗压强度、并保持高孔隙率的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种彩色透水混凝土，每立方米混凝土包括如下重量组份的原料：
粗径碎石： 80-120份
细径沸石： 9-15份
水泥： 15-30份
水： 6-8份
外加剂： 4-6份
颜料： 2-4份
改性木纤维： 0.5-1.5份。
通过采用上述技术方案，通过在透水混凝土中加入直径较小的细径沸石，从而增大骨料间的堆积密度，骨料间的接触点增多，进而配制而成的透水混凝土的抗压强度提高，并且沸石具有较高的硬度，进一步提高了透水混凝土的抗压性。同时加入粒径较小的骨料在一定程度上降低了透水混凝土的孔隙率，但因为沸石具有多孔结构，减缓了细径骨料造成的孔隙率降低。沸石由铝硅酸盐格架，格架中的孔道、孔穴和阳离子，以及以锢囚相存在的水分子三部分组成。格架中连通的孔道、孔穴使沸石拥有很大的内面积，本发明采用灼烧后的细径沸石，其内部的水分子受热逸出后，通道和孔穴更加空旷，相应内表面积更加巨大。沸石格架中硅氧四面体内的Si4+常被Al3+置换，出现过剩负电荷，由碱土金属离子补偿，这些补偿阳离子与晶格结合力很弱，具有很高的自由度，活跃在孔道中，使沸石具有优良的离子交换性能，即具有分子筛、离子筛功能，可吸附杂质。由于透水混凝土多应用于海绵城市建设中，透过透水混凝土流入地下的雨水被收集用于植被灌溉，沸石吸附雨水中的杂质，使经透水混凝土过滤后的雨水更适宜植被灌溉。另外，透水混凝土中的粗骨料较多，相互间孔隙大，在透水混凝土的塑化和养护期，上层骨料包裹的水泥浆易沉降至下层，降低了下层透水混凝土的透水系数，本发明在透水混凝土中加入改性木纤维，使透水混凝土的颗粒间的黏结更紧密，降低了水泥浆的沉降率，同时改性木纤维也可以承受部分拉应力，从而提高混凝土的抗折强度。
进一步的，所述细径沸石的粒径为2-5mm。
通过采用上述技术方案，2-5mm直径的沸石可有效增大骨料间的堆积密度，从而增加透水混凝土的抗压强度。
进一步的，所述粗径碎石包括再生骨料，所述再生骨料在粗径碎石中占比30%以下。
通过采用上述技术方案，由于再生骨料中不可避免的会含有部分水泥浆体，而这部分水泥浆体自身存在孔隙，而且浆体的密度小于骨料，使得再生骨料的孔隙率较高，所以粗径碎石中部分采用再生骨料可提高透水混凝土的总孔隙率，并且再生骨料再利用节约了能源。再生集料与水泥再结合的能力较差，从而再生骨料在粗径碎石中占比30%以下，可在提高透水混凝土的总孔隙率的同时，降低再生集料裹浆力低、结合力差的影响。
进一步的，所述粗径碎石的粒径为9-14mm。
通过采用上述技术方案，混凝土的强度来自于骨料之间较大的内摩阻力和水泥胶浆的粘结力，以棱角较多的碎石作为骨料，其内摩擦角大，得到的透水混凝土的强度高；并且9-14mm直径的碎石与水泥胶浆的粘结力也较好，保证透水孔隙率的同时提高了透水混凝土的抗压强度。
进一步的，所述改性木纤维为接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料。
通过采用上述技术方案，改性后的木纤维具有较高的拉伸强度和断裂延伸率，具有断而不裂的特性，从而改性木纤维能更好的与水泥浆结合并包裹在骨料外，且骨料间通过改性木纤维增大了相互的粘结力，并提高了透水混凝土的抗折强度。并且酯化后的木纤维再与聚己内酯形成复合材料，使得复合材料具有较高的疏水性，成型后的透水混凝土存在许多细小孔隙，孔隙附近的疏水纤维加快水分通过。
进一步的，所述外加剂为包括聚羧酸类减水剂、胶粉、硅粉和碳酸钙的悬浮液。
通过采用上述技术方案，通过加入外加剂可提高了粗径骨料与水泥的粘结力。
进一步的，所述颜料为氧化铁为有机颜料。
通过采用上述技术方案，可根据需要制成的透水混凝土的颜色，选择不同的有机颜料。
进一步的，一种彩色透水混凝土制备方法，包括以下步骤：
S1：将水泥和颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；
S2：将粗径碎石、水、外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；
S3：将改性木纤维加入混合物A中，并混合均匀，得到混合物B；
S4：将细径沸石加入混合物B中搅拌均匀，得到彩色透水混凝土成品。
通过采用上述技术方案，首先将水泥和颜粉混合均匀，可使颜粉随水泥均匀裹在骨料外；将粗径碎石、水、外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到初步的透水混凝土混合物，随后在混合物中加入改性木纤维，使得水泥和粗骨料间粘结更紧密，最后加入细径沸石，提高透水混凝土的抗压强度。
进一步的，S3中采用搅拌机搅拌混合，且搅拌速度在30r/s以下。
通过采用上述技术方案，搅拌机搅拌的速度在30r/s以下，防止改性木纤维被快速旋转的搅拌叶打断，断裂后的纤维长度短，降低了对的骨料间的粘结作用。
进一步的，S4中采用搅拌机搅拌混合，且搅拌的时间在30-45s。
通过采用上述技术方案，搅拌机在30r/s搅拌防止混合物中的改性木纤维断裂，并且搅拌机搅拌的时间在30-45s，此时细径沸石与混合物结合均匀，透水混凝土的强度与孔隙率达到一个比较好的结合点。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过在彩色透水混凝土中加入细径沸石，从而增大骨料间的堆积密度，骨料间的接触点增多，进而配制而成的透水混凝土的抗压强度提高，并且沸石具有较高的硬度，进一步提高了透水混凝土的抗压性；
2.通过在透水混凝土中加入改性木纤维，使透水混凝土的颗粒间的黏结更紧密，降低了水泥浆的沉降率，同时改性木纤维也可以承受部分拉应力，从而提高混凝土的抗折强度。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明披露了一种彩色透水混凝土及其制备方法。
实施例1：
粗径碎石： 80份
细径沸石： 9份
水泥： 15份
水： 6份
外加剂： 4份
颜料： 2份
改性木纤维： 0.5份
其中，粗径碎石中含有24份再生骨料，且选用其粒径为9-14mm之间的再生骨料；细径沸石粒径为2-5mm；改性木纤维为接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料；外加剂包括聚羧酸类减水剂1份、胶粉1.5份、硅粉1份、碳酸钙0.5份；颜料为氧化铁有机颜料。
其制备方法为：
S1：将15份水泥和2份颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；
S2：将80份粗径碎石、6份水、4份外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；
S3：将0.5改性木质纤维加入混合物A中，并用搅拌机在30r/s的速度下混合均匀，混合时间在60秒，得到混合物B；
S4：将9份细径沸石加入混合物B中，并用搅拌机在30r/s的速度下，混合30秒，得到彩色透水混凝土成品。
实施例2：
粗径碎石： 80份
细径沸石： 11份
水泥： 15份
水： 6份
外加剂： 4份
颜料： 2份
改性木纤维： 0.5份
其中，粗径碎石中含有24份再生骨料，且选用其粒径为9-14mm之间的再生骨料；细径沸石粒径为2-5mm；改性木纤维为接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料；外加剂包括聚羧酸类减水剂1份、胶粉1.5份、硅粉1份、碳酸钙0.5份；颜料为氧化铁有机颜料。
其制备方法为：
S1：将15份水泥和2份颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；
S2：将80份粗径碎石、6份水、4份外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；
S3：将0.5改性木质纤维加入混合物A中，并用搅拌机在30r/s的速度下混合均匀，混合时间在60秒，得到混合物B；
S4：将11份细径沸石加入混合物B中，并用搅拌机在30r/s的速度下，混合30秒，得到彩色透水混凝土成品。
实施例3：
粗径碎石： 80份
细径沸石： 13份
水泥： 15份
水： 6份
外加剂： 4份
颜料： 2份
改性木纤维： 0.5份
其中，粗径碎石中含有24份再生骨料，且选用其粒径为9-14mm之间的再生骨料；细径沸石粒径为2-5mm；改性木纤维为接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料；外加剂包括聚羧酸类减水剂1份、胶粉1.5份、硅粉1份、碳酸钙0.5份；颜料为氧化铁有机颜料。
其制备方法为：
S1：将15份水泥和2份颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；
S2：将80份粗径碎石、6份水、4份外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；
S3：将0.5改性木质纤维加入混合物A中，并用搅拌机在30r/s的速度下混合均匀，混合时间在60秒，得到混合物B；
S4：将13份细径沸石加入混合物B中，并用搅拌机在30r/s的速度下，混合30秒，得到彩色透水混凝土成品。
实施例4：
粗径碎石： 80份
细径沸石： 15份
水泥： 15份
水： 6份
外加剂： 4份
颜料： 2份
改性木纤维： 0.5份
其中，粗径碎石中含有24份再生骨料，且选用其粒径为9-14mm之间的再生骨料；细径沸石粒径为2-5mm；改性木纤维为接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料；外加剂包括聚羧酸类减水剂1份、胶粉1.5份、硅粉1份、碳酸钙0.5份；颜料为氧化铁有机颜料。
其制备方法为：
S1：将15份水泥和2份颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；
S2：将80份粗径碎石、6份水、4份外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；
S3：将0.5改性木质纤维加入混合物A中，并用搅拌机在30r/s的速度下混合均匀，混合时间在60秒，得到混合物B；
S4：将15份细径沸石加入混合物B中，并用搅拌机在30r/s的速度下，混合30秒，得到彩色透水混凝土成品。
实施例5：
粗径碎石： 120份
细径沸石： 13份
水泥： 30份
水： 8份
外加剂： 6份
颜料： 4份
改性木纤维： 0.5份
其中，粗径碎石中含有36份再生骨料，且选用其粒径为9-14mm之间的再生骨料；细径沸石粒径为2-5mm；改性木纤维为接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料；外加剂包括聚羧酸类减水剂1.5份、胶粉2.25份、硅粉1.5份、碳酸钙0.75份；颜料为氧化铁有机颜料。
其制备方法为：
S1：将30份水泥和4份颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；
S2：将120份粗径碎石、8份水、6份外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；
S3：将0.5改性木质纤维加入混合物A中，并用搅拌机在30r/s的速度下混合均匀，混合时间在60秒，得到混合物B；
S4：将13份细径沸石加入混合物B中，并用搅拌机在30r/s的速度下，混合45秒，得到彩色透水混凝土成品。
实施例6：
粗径碎石： 120份
细径沸石： 13份
水泥： 30份
水： 8份
外加剂： 6份
颜料： 4份
改性木纤维： 1份
其中，粗径碎石中含有36份再生骨料，且选用其粒径为9-14mm之间的再生骨料；细径沸石粒径为2-5mm；改性木纤维为接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料；外加剂包括聚羧酸类减水剂1.5份、胶粉2.25份、硅粉1.5份、碳酸钙0.75份；颜料为氧化铁有机颜料。
其制备方法为：
S1：将30份水泥和4份颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；
S2：将120份粗径碎石、8份水、6份外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；
S3：将1份改性木质纤维加入混合物A中，并用搅拌机在30r/s的速度下混合均匀，混合时间在60秒，得到混合物B；
S4：将13份细径沸石加入混合物B中，并用搅拌机在30r/s的速度下，混合45秒，得到彩色透水混凝土成品。
实施例7：
粗径碎石： 120份
细径沸石： 13份
水泥： 30份
水： 8份
外加剂： 6份
颜料： 4份
改性木纤维： 1.5份
其中，粗径碎石中含有36份再生骨料，且选用其粒径为9-14mm之间的再生骨料；细径沸石粒径为2-5mm；改性木纤维为接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料；外加剂包括聚羧酸类减水剂1.5份、胶粉2.25份、硅粉1.5份、碳酸钙0.75份；颜料为氧化铁有机颜料。
其制备方法为：
S1：将30份水泥和4份颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；
S2：将120份粗径碎石、8份水、6份外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；
S3：将1.5改性木质纤维加入混合物A中，并用搅拌机在30r/s的速度下混合均匀，混合时间在60秒，得到混合物B；
S4：将13份细径沸石加入混合物B中，并用搅拌机在30r/s的速度下，混合45秒，得到彩色透水混凝土成品。
实施例8：（空白试验1）
粗径碎石： 80份
水泥： 15份
水： 6份
外加剂： 4份
颜料： 2份
改性木纤维： 0.5份
其中，粗径碎石中含有24份再生骨料，且选用其粒径为9-14mm之间的再生骨料；细径沸石粒径为2-5mm；改性木纤维为接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料；外加剂包括聚羧酸类减水剂1份、胶粉1.5份、硅粉1份、碳酸钙0.5份；颜料为氧化铁有机颜料。
其制备方法为：
S1：将15份水泥和2份颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；
S2：将80份粗径碎石、6份水、4份外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；
S3：将0.5改性木质纤维加入混合物A中，并用搅拌机在30r/s的速度下混合均匀，混合45秒，得到彩色透水混凝土成品。
实施例9：（空白试验2）
粗径碎石： 120份
细径沸石： 13份
水泥： 30份
水： 8份
外加剂： 6份
颜料： 4份
其中，粗径碎石中含有36份再生骨料，且选用其粒径为9-14mm之间的再生骨料；细径沸石粒径为2-5mm；改性木纤维为接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料；外加剂包括聚羧酸类减水剂1.5份、胶粉2.25份、硅粉1.5份、碳酸钙0.75份；颜料为氧化铁有机颜料。
其制备方法为：
S1：将30份水泥和4份颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；
S2：将120份粗径碎石、8份水、6份外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；
S3：将13份细径沸石加入混合物A中，并用搅拌机在30r/s的速度下，混合45秒，得到彩色透水混凝土成品。
检测方法：
将实施1-9中制备得到的混凝土制成1m×1m×0.25m的混凝土饼，并根据CJJ/T135－2009《透水水泥混凝土路面技术规程其性能》对其性能进行测定后记录。
检测结果如下表所示：
| 编号 | 孔隙率P<sub>d</sub>/% | 抗压强度f/MPa | 透水系数k/mm·s<sup>-1</sup> |
| 实施例1 | 24.3 | 28 | 14.8 |
| 实施例2 | 24.2 | 28.5 | 15.2 |
| 实施例3 | 25.3 | 33.1 | 15.4 |
| 实施例4 | 24.7 | 32.9 | 14.9 |
| 实施例5 | 25.2 | 33.2 | 14.9 |
| 实施例6 | 25.3 | 35.2 | 15.3 |
| 实施例7 | 25.2 | 33.1 | 15.1 |
| 实施例8 | 24.1 | 25 | 13 |
| 实施例9 | 24.9 | 22.9 | 14.6 |
由上表分析可知，参照实施例1-4和加入细径沸石，并和实施例8对比后发现，彩色透水混凝土的抗压强度均有显著提升，且透水系数与孔隙率均有改善，说明按本发明方案加入细径沸石，使得抗压强度和透水系数达到较好的平衡点。参照实施例5-7加入改性木纤维，并和实施例9对比后发现，按本发明方案加入改性木纤维对孔隙率和透水系数无不良影响，并有轻微改善，且对抗压强度进一步提升，特别是实施例6条件下制得的沥青，各方面性能均较佳。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种彩色透水混凝土，其特征在于：每立方米混凝土包括如下重量组份的原料：
其中所述粗径碎石包括再生骨料，所述再生骨料在粗径碎石中占比30％以下；
所述改性木纤维为接枝改性木纤维/聚己内酯复合材料；
所述外加剂为包括聚羧酸类减水剂、胶粉、硅粉和碳酸钙的悬浮液，
所述彩色透水混凝土采用以下步骤制备：S1：将水泥和颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；S2：将粗径碎石、水、外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；S3将改性木纤维加入混合物A中，并混合均匀，得到混合物B；S4：将细径沸石加入混合物B中搅拌均匀，得到彩色透水混凝土成品。
2.根据权利要求1所述的一种彩色透水混凝土，其特征在于：所述细径沸石的粒径为2-5mm。
3.根据权利要求1所述的一种彩色透水混凝土，其特征在于：所述粗径碎石的粒径为9-14mm。
4.根据权利要求1所述的一种彩色透水混凝土，其特征在于：所述颜料为氧化铁为有机颜料。
5.一种权利要求1至4任一项所述的彩色透水混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将水泥和颜粉混合均匀，得到彩色水泥混合物；S2：将粗径碎石、水、外加剂和彩色水泥混合物混合均匀，得到混合物A；S3将改性木纤维加入混合物A中，并混合均匀，得到混合物B；S4：将细径沸石加入混合物B中搅拌均匀，得到彩色透水混凝土成品。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：S3中采用搅拌机搅拌混合，且搅拌速度在30r/s以下。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：S4中采用搅拌机搅拌混合，且搅拌的时间在30-45s。
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