CN108191321B - 一种透水混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型透水混凝土的制备方法，根据设计孔隙率计算得到各原料组分的用量，采用特殊的拌合方法进行搅拌。混凝土拌合物分层插捣装模，利用1‑3MPa振压成型3‑10s。并在自然条件下养护8小时待用。制备的透水混凝土的8小时抗压强度20‑30MPa，透水系数2‑10mm/s，抗冻等级为D25。该材料具有低能耗、早强快硬、耐高温、耐久性优良、功能性多样等优点，从而具有广泛的应用前景。

Description

一种透水混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体地说涉及一种透水混凝土的制备方法。
背景技术
水泥混凝土给人类文明带来巨大进步的同时也带来了十分严峻的资源、能源及环境问题。据估算，我国每生产1t水泥熟料需要石灰石1.4-1.5t、粘土0。3t、煤0.2t、排放CO21t、有害气体SO20.74Kg、NOX1.51Kg及大量粉尘等污染物。这与目前推行的以节能、降耗、环保为中心的可持续发展道路相悖。
与普通混凝土相比,透水性混凝土凭借其自身结构，具有透水、透气、吸声降噪、保护地下水资源、缓解城市热岛效应和改善土壤生态环境等众多优良的使用性能。与此同时，其内部存在的大孔隙导致抗压强度普遍较低，透水混凝土的10—25MPa的抗压强度低于我国建材行业标准混凝土路面规定的最低值30Mpa。
新型透水混凝土是由一类新型的高性能无机聚合物胶凝材料制得，由于其特殊的无机缩聚三维氧化物网络结构，使得该材料在众多方面具有比高分子材料、水泥、陶瓷和金属更高的高温性能和机械性能；另一方面，此胶凝材料制造过程中的能耗生产水泥的1/6—1/4，CO2排放量仅是水泥的1/10—1/5，并且没有毒性气体产生，是一种可持续发展的“绿色环保材料”。
发明内容
本发明的目的是改变水泥基材料作为透水混凝土中的胶凝材料的现状，解决透水混凝土强度偏低的缺点，同时达到早强快硬和节能减排的目的。
本发明的技术路线如下：
步骤1：配制一定重量的碱激发剂和水，混合均匀并调节至一定温度待用。
步骤2：称取一重量的骨料、胶凝材料，然后将骨料与部分胶凝材料在搅拌机中搅拌30-60s。
步骤3：在搅拌机中加入部分碱激发剂和水，搅拌30-90s，搅拌过程中加入一定重量的减水剂。
步骤4：将剩余的胶凝材料、碱激发剂、水、减水剂倒入搅拌机中搅拌30-90s。
步骤5：将搅拌好的混凝土拌合物分2-3次分层插捣入模，之后采用1-3MPa振压成型3-10s后，自然养护8小时制得新型透水混凝土。
所述的新型透水混凝土是一种便于现场浇筑的透水混凝土。
所述的胶凝材料、水、骨料的质量由以下公式得来：
Figure 672621DEST_PATH_IMAGE001
Figure 980105DEST_PATH_IMAGE002
G---骨料质量 W---水的质量 C---胶凝材料的质量 P---目标孔隙率 K---碱激发剂的质量
Figure 73963DEST_PATH_IMAGE003
---骨料紧密堆积密度
Figure 339859DEST_PATH_IMAGE004
---骨料表观密度
Figure 151958DEST_PATH_IMAGE005
---胶凝材料的表观密度
Figure 30177DEST_PATH_IMAGE006
---水的表观密度
Figure 244121DEST_PATH_IMAGE007
---碱激发剂的密度
所述的胶凝材料是粉煤灰、偏高岭土、矿渣中的任意一种或两种或三种中的任意比例搭配。
所述的目标孔隙率的范围是10%~30%，骨料用量范围是1400~1650kg/m3。所述的部分胶凝材料是指胶凝材料的50%-70%。骨料为2-5mm、5-10mm、10-20mm的石灰石碎石、玄武岩碎石、鹅卵石碎石或陶粒。
所述的碱激发剂为波美度35-50，模数为1.2-1.8的水玻璃（原模数为2.2-3.6，用氢氧化钠调节模数），碱激发剂添加量为胶凝材料总重量的30%-70%。
所述的水为自来水，水胶比为0.22-0.30，每组实验中用水量为水玻璃自身含水量和额外添加的自来水的总重量。
所述的调节的温度为20-40℃，调节的方法为水浴法。
所述的减水剂为萘系减水剂，掺量为胶凝材料的0.5%-1.5%。
本发明与现有技术相比所具有的优势：
（1）本实验采用特殊的拌合方法进行搅拌，有效避免了水胶比过小和水玻璃的粘性太大导致的拌合物过于干硬，难以均匀包裹骨料，使得骨料表面形成浆体薄层得到孔隙结构均匀的透水混凝土。
（2）以偏高岭土、矿渣、粉煤灰为原料，在碱激发条件下制得浆体材料，与透水混凝土相结合，以自然养护的方式得到新型透水混凝土，其制备工艺简单，能耗低，节能环保，早强快硬。
（3）严格控制添加的碱激发剂和水的温度，利于拌合物的凝结硬化和形成孔隙均匀的透水混凝土，因为温度过低，在碱激发条件下，胶凝材料凝结硬化较慢，24小时后无法拆模；而温度过高，则会产生速凝现象，从而导致无法成型。
具体实施方式
实例1
胶凝材料、水、骨料的质量由以下公式得来：
Figure 680918DEST_PATH_IMAGE001
Figure 980313DEST_PATH_IMAGE002
G---粗骨料质量 W---水的质量 C---胶凝材料的质量 P---目标孔隙率 K---碱激发剂的质量
Figure 895179DEST_PATH_IMAGE003
---骨料紧密堆积密度
Figure 462164DEST_PATH_IMAGE004
---骨料表观密度
Figure 538705DEST_PATH_IMAGE005
---胶凝材料的密度
Figure 325395DEST_PATH_IMAGE006
---水的密度
Figure 43952DEST_PATH_IMAGE007
---碱激发剂的密度
粉煤灰与偏高岭土的重量比为1:10，骨料采取石灰石碎石5-10mm。水玻璃模数1.8，碱激发剂添加量为偏高岭土和粉煤灰总重量的40%。目标孔隙率为25%，水胶比0.30，减水剂掺量1.5%C，得到各组成用量，按上述过程搅拌、成型和养护。其8小时抗压强度20MPa，透水系数8mm/s，抗冻等级为D25。
实例2
矿渣与粉煤灰的重量比为1:9，骨料采取鹅卵石碎石5-10mm。水玻璃模数1.6，碱激发剂添加量为粉煤灰和矿渣总重量的50%。目标孔隙率为20%，水胶比0.30，减水剂掺量1.5%C，得到各组成用量，按上述过程搅拌、成型和养护。其8小时抗压强度23MPa，透水系数9mm/s，抗冻等级为D25。
实例3
矿渣与偏高岭土的重量比为1:9，骨料采取玄武岩碎石2-5mm。水玻璃模数1.6，碱激发剂添加量为偏高岭土和矿渣总重量的50%。目标孔隙率为15%，水胶比0.30，减水剂掺量1.0%C，得到各组成用量，按上述过程搅拌、成型和养护。其8小时抗压强度30MPa，透水系数10mm/s，抗冻等级为D25。

Claims (2)

1.一种透水混凝土的制备方法，其特征在于：
根据设计的目标孔隙率计算配合比得到各原料组分的用量，所述原料包括骨料、胶凝材料、碱激发剂、减水剂和水；
调节碱激发剂和水的温度，采用特殊的拌合方法进行搅拌，所述特殊的拌合方法是指先将全部骨料与50%-70%的胶凝材料搅拌30-60s，再加入50%-70%的水和减水剂搅拌30-90s，使得骨料表面形成薄浆壳层，然后加入剩余的30%-50%的胶凝材料、水、减水剂一起搅拌30-90s，增加浆壳层厚度，增加胶结强度；
混凝土拌合物分层插捣装模，利用1-3MPa振压成型3-10s，并在自然条件下养护8小时待用，得到的透水混凝土8小时抗压强度为20-30MPa，透水系数为2-10mm/s，抗冻等级为D25；
所述的原料中：
所述胶凝材料是偏高岭土，用量范围是300~600kg/m3；
所述的碱激发剂为波美度35-50，模数为1.2-1.8的水玻璃，所述碱激发剂添加量为胶凝材料总重量的30%-70%；
所述的水包括水玻璃自身所含的水和额外添加的自来水，掺量为胶凝材料总重量的22%-30%；
所述的碱激发剂和水的温度采用水浴法控制在20-40℃，防止透水混凝土缓凝或速凝；
所述的减水剂为萘系减水剂，掺量为胶凝材料的0.5%-1.5%；
所述的骨料为粒径2-5mm、5-10mm或10-20mm的石灰石碎石、玄武岩碎石、鹅卵石碎石或陶粒，用量范围是1400~1650kg/m3。
2.根据权利要求1中所述的一种透水混凝土的制备方法，其特征在于，所述的目标孔隙率的范围是10%~30%。
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