CN108218354B - 一种透水抗腐蚀混凝土及其加工方法 - Google Patents

一种透水抗腐蚀混凝土及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种透水抗腐蚀混凝土及其加工方法，所述透水抗腐蚀混凝土由下述原料制备而成：粗骨料、粘合剂、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维、细骨料、水。本发明透水抗腐蚀混凝土及其加工方法，工艺简单，制备的透水混凝土具有高透水性、高承载力、易维护性、较强的抗冻融性、较高的抗腐蚀性以及高散热性，能够满足各种对于混凝土有透水要求的工程需要，有利于维护生态平衡和实现可持续发展。

Description

一种透水抗腐蚀混凝土及其加工方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种透水抗腐蚀混凝土及其加工方法。
背景技术
由于透水性混凝土路面材料具有以上诸多生态方面的优良特点，在人类寻求与自然协调、维护生态平衡和可持续发展的思想指导下，欧美、日本等一些发达国家开始研究开发透水性路面材料，并将其应用于广场、步行街、道路两侧和中央隔离带、公园内道路以及停车场等，透水性混凝土在人行道，停车场的应用，增加了城市的透水、透气空间，对调节城市微气候、保持生态平衡起到了良好的效果。以日本、美国为代表的国家是世界上透水性混凝土路面材料研究与应用较为先进的国家和地区。在这些国家，高强型透水性混凝土的研究与应用也走在世界前列。
透水性混凝土(Pervious concrete)是一类非封闭型的多孔混凝土。它是由特定级配的集料、水泥、外加剂和水等经特定工艺制成的混凝土或制品，其内部含有很大比例的贯通性孔隙。按实际使用情况，透水性混凝土可分为两大类：一类是直接摊铺在路基上的透水性混合料，经压实、养护等工艺构筑而成的透水性混凝土路面；另一类是由透水性混凝土经特定工艺和模具成型的混凝土制品，然后再将它们铺装在透水性路基上，称作透水性铺装。
透水性混凝土路面材料属于环保型、生态型混凝土材料，具有透水性和透气性，其基本组成材料与普通混凝土材料没有本质的区别，所不同的是普通混凝土总是想方设法减少孔隙率，以使其密实，达到高强度及高耐久性的目的，而透水性混凝土通过采用特殊的材料配方，在路用性能满足基本要求的同时，仍能实现其结构多孔且连续的特点，使其具有良好的透水性。在集中降雨的时候，雨水可以通过连通孔隙及时渗入地下，达到迅速排水及补充地下水资源的目的，配以相应的雨水收集设施，还可以节约水资源。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷而提供一种透水抗腐蚀混凝土。该透水混凝土具有良好的抗腐蚀性能和透水系数，能够满足各种对于混凝土有透水要求的工程需要，有利于维护生态平衡和实现可持续发展。
技术方案如下：
一种透水抗腐蚀混凝土，由下述原料制备而成：粗骨料、粘合剂、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维、细骨料、水。
一种透水抗腐蚀混凝土，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1400-1500份、粘合剂20-40份、硅酸盐水泥300-350份、聚丙烯纤维5-10份、细骨料25-35份、水100-150份。
所述粗骨料为粒径为2-12mm的石灰岩碎石或玄武岩碎石。
所述硅酸盐水泥为P.O 52.5R硅酸盐水泥或P.O 42.5R硅酸盐水泥或P.O42.5硅酸盐水泥。
所述粘合剂为聚氨酯粘合剂。
进一步地，所述粘合剂为改性聚氨酯粘合剂和/或丙烯酸类粘合剂。
所述改性聚氨酯粘合剂的加工方法是：将聚醚多元醇、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：(0.03-0.09)：(0.05-0.15)：(0.1-0.2)在氮气条件下加入反应釜中，在温度为75-85℃，以转速为200-500r/min搅拌反应2-4h；将温度控制为75-85℃，加入聚醚多元醇重量0.1-0.5％的二月桂酸二丁基锡以转速为200-500r/min搅拌20-40min，然后加入聚醚多元醇重量0.5-1％的乙二胺以转速为200-500r/min搅拌4-10min，最后加入聚醚多元醇重量1.5-2.5％的1,4-丁二醇以转速为200-500r/min搅拌20-30min，冷却至室温，即得。
所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量分数为15-35％。
作为优选，所述粘合剂由60-70wt％改性聚氨酯粘合剂和30-40wt％丙烯酸类粘合剂组成。
所述细骨料为粉煤灰或偏高岭土。
所述聚丙烯纤维的直径为10-50μm、长度为3-30mm。
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中搅拌30-60s，然后加入粘合剂、水继续搅拌1-5min混合均匀即得。
技术效果：
本发明透水抗腐蚀混凝土及其加工方法，工艺简单，该透水混凝土具有高透水性、高承载力、易维护性、较强的抗冻融性、较高的抗腐蚀性以及高散热性，能够满足各种对于混凝土有透水要求的工程需要，有利于维护生态平衡和实现可持续发展。
具体实施方式
将透水抗腐蚀混凝土倒入模具内，在成型压力4MPa、成型时间90秒的工艺条件下，采用静压成型的方式得到尺寸为Φ100×60mm的试样。将试样连同模具放入温度为20℃、相对湿度为95％的养护室中，养护24小时后脱模，然后将试样继续置于温度为20℃、相对湿度为95％的养护室中直至养护龄期满28天(养护龄期从搅拌加水时计算)。
透水率(15℃)、弯拉强度(28d)：按照CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》标准对各试样进行测试。
磨坑长度：按照JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》进行。
氯离子扩散系数：按照文俊强博士学位论文《石灰石粉作混凝土掺合料的性能研究及机理分析》6.4.1抗氯离子渗透性能试验进行，测试仪器为天津庆达试验仪器公司的型号为NEL-PDR的氯离子渗透率快速测定仪。
实施例中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐按照周静、王晖发表的论文《微波法制备咪唑类离子液体》中1.2节所示方法进行制备。
实施例中丙烯酸类粘合剂按照申请号为201510052117.9的中国专利中实施例1所示方法制备。
实施例中玄武岩碎石由承德天水风动矿山配件有限公司提供，规格为5-10mm，堆积密度2.3kg/m3。
实施例中P.O 42.5R硅酸盐水泥为东莞华润水泥厂有限公司提供的P.O42.5R普通硅酸盐水泥。
实施例中聚醚多元醇为山东蓝星东大化工有限责任公司提供的牌号为EP-330N(G)的聚醚多元醇，羟值为32.5-35.5mgKOH/g。
实施例中3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，CAS号：2530-83-8。
实施例中二苯基甲烷二异氰酸酯，CAS号：5101-68-8。
实施例中二月桂酸二丁基锡，CAS号：77-58-7。
实施例中乙二胺，CAS号：107-15-3。
实施例中1,4-丁二醇，CAS号：110-63-4。
实施例中偏高岭土为石家庄艾伦矿产品有限公司提供的325目混凝土用偏高岭土，加工类型：煅烧高岭土。
实施例中聚丙烯纤维为常州市天怡工程纤维有限公司提供的直径为18μm、长度为6mm的聚丙烯纤维。
实施例1
透水抗腐蚀混凝土，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1450份、粘合剂30份、硅酸盐水泥330份、聚丙烯纤维7份、细骨料30份、水120份。
所述粗骨料为玄武岩碎石。
所述硅酸盐水泥为P.O 42.5R硅酸盐水泥。
所述粘合剂为聚氨酯粘合剂。
所述聚氨酯粘合剂的加工方法是：将聚醚多元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：0.15在氮气条件下加入反应釜中，在温度为80℃，以转速为300r/min搅拌反应3h；将温度控制为80℃，加入聚醚多元醇重量0.2％的二月桂酸二丁基锡以转速为300r/min搅拌30min，然后加入聚醚多元醇重量0.75％的乙二胺以转速为300r/min搅拌6min，最后加入聚醚多元醇重量2％的1,4-丁二醇以转速为300r/min搅拌25min，冷却至室温，即得改性聚氨酯粘合剂。
所述细骨料为偏高岭土。
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌60s，然后加入粘合剂、水继续以转速为90r/min搅拌3min混合均匀即得透水抗腐蚀混凝土。
实施例2
透水抗腐蚀混凝土，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1450份、粘合剂30份、硅酸盐水泥330份、聚丙烯纤维7份、细骨料30份、水120份。
所述粗骨料为玄武岩碎石。
所述硅酸盐水泥为P.O 42.5R硅酸盐水泥。
所述粘合剂为改性聚氨酯粘合剂。
所述改性聚氨酯粘合剂的加工方法是：将聚醚多元醇、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：0.05：0.1：0.15在氮气条件下加入反应釜中，在温度为80℃，以转速为300r/min搅拌反应3h；将温度控制为80℃，加入聚醚多元醇重量0.2％的二月桂酸二丁基锡以转速为300r/min搅拌30min，然后加入聚醚多元醇重量0.75％的乙二胺以转速为300r/min搅拌6min，最后加入聚醚多元醇重量2％的1,4-丁二醇以转速为300r/min搅拌25min，冷却至室温，即得改性聚氨酯粘合剂。
所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量分数为25％。
所述细骨料为偏高岭土。
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌60s，然后加入粘合剂、水继续以转速为90r/min搅拌3min混合均匀即得透水抗腐蚀混凝土。
实施例3
透水抗腐蚀混凝土，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1450份、粘合剂30份、硅酸盐水泥330份、聚丙烯纤维7份、细骨料30份、水120份。
所述粗骨料为玄武岩碎石。
所述硅酸盐水泥为P.O 42.5R硅酸盐水泥。
所述粘合剂为改性聚氨酯粘合剂。
所述改性聚氨酯粘合剂的加工方法是：将聚醚多元醇、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：0.05：0.15在氮气条件下加入反应釜中，在温度为80℃，以转速为300r/min搅拌反应3h；将温度控制为80℃，加入聚醚多元醇重量0.2％的二月桂酸二丁基锡以转速为300r/min搅拌30min，然后加入聚醚多元醇重量0.75％的乙二胺以转速为300r/min搅拌6min，最后加入聚醚多元醇重量2％的1,4-丁二醇以转速为300r/min搅拌25min，冷却至室温，即得改性聚氨酯粘合剂。
所述细骨料为偏高岭土。
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌60s，然后加入粘合剂、水继续以转速为90r/min搅拌3min混合均匀即得透水抗腐蚀混凝土。
实施例4
透水抗腐蚀混凝土，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1450份、粘合剂30份、硅酸盐水泥330份、聚丙烯纤维7份、细骨料30份、水120份。
所述粗骨料为玄武岩碎石。
所述硅酸盐水泥为P.O 42.5R硅酸盐水泥。
所述粘合剂为丙烯酸类粘合剂。
所述细骨料为偏高岭土。
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌60s，然后加入粘合剂、水继续以转速为90r/min搅拌3min混合均匀即得透水抗腐蚀混凝土。
实施例5
透水抗腐蚀混凝土，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1450份、粘合剂30份、硅酸盐水泥330份、聚丙烯纤维7份、细骨料30份、水120份。
所述粗骨料为玄武岩碎石。
所述硅酸盐水泥为P.O 42.5R硅酸盐水泥。
所述粘合剂由65wt％改性聚氨酯粘合剂和35wt％丙烯酸类粘合剂混合而成。
所述改性聚氨酯粘合剂的加工方法是：将聚醚多元醇、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：0.05：0.1：0.15在氮气条件下加入反应釜中，在温度为80℃，以转速为300r/min搅拌反应3h；将温度控制为80℃，加入聚醚多元醇重量0.2％的二月桂酸二丁基锡以转速为300r/min搅拌30min，然后加入聚醚多元醇重量0.75％的乙二胺以转速为300r/min搅拌6min，最后加入聚醚多元醇重量2％的1,4-丁二醇以转速为300r/min搅拌25min，冷却至室温，即得改性聚氨酯粘合剂。
所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液中1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量分数为25％。
所述细骨料为偏高岭土。
上述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌60s，然后加入粘合剂、水继续以转速为90r/min搅拌3min混合均匀即得透水抗腐蚀混凝土。透水抗腐蚀混凝土性能测试结果：透水率(15℃)为3.9mm/s，弯拉强度(28d)为5.2MPa，磨坑长度为8mm，氯离子扩散系数为4.49×10-12m2/s。
测试例1
对实施例1-4制备的透水抗腐蚀混凝土进行性能测试，具体测试结果见表1。
表1：性能测试结果表
Figure BDA0001610584040000081
本发明通过大量研究，对聚氨酯粘合剂进行改性，有效地使透水混凝土中各组分结合，改善了透水混凝土的透水性、耐磨性能、抗氯离子腐蚀性能。能够满足各种对于混凝土有透水要求的工程需要，有利于维护生态平衡和实现可持续发展。

Claims (5)

1.一种透水抗腐蚀混凝土，其特征在于，由下述重量份的原料制备而成：粗骨料1400-1500份、粘合剂20-40份、硅酸盐水泥300-350份、聚丙烯纤维5-10份、细骨料25-35份、水100-150份；
所述粘合剂为改性聚氨酯粘合剂；
所述改性聚氨酯粘合剂的加工方法是：将聚醚多元醇、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐丙酮溶液、二苯基甲烷二异氰酸酯按质量比为1：（0.03-0.09）：（0.05-0.15）：（0.1-0.2）在氮气条件下加入反应釜中，在温度为75-85℃，以转速为200-500r/min搅拌反应2-4h；将温度控制为75-85℃，加入聚醚多元醇重量0.1-0.5%的二月桂酸二丁基锡以转速为200-500r/min搅拌20-40min，然后加入聚醚多元醇重量0.5-1%的乙二胺以转速为200-500r/min搅拌4-10min，最后加入聚醚多元醇重量1.5-2.5%的1,4-丁二醇以转速为200-500r/min搅拌20-30min，冷却至室温，即得。
2.根据权利要求1所述透水抗腐蚀混凝土，其特征在于，所述粗骨料为粒径为2-12mm的石灰岩碎石或玄武岩碎石。
3.根据权利要求1所述透水抗腐蚀混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥为P.O 52.5R硅酸盐水泥或P.O 42.5R硅酸盐水泥或P .O 42.5硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述透水抗腐蚀混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纤维的直径为10-50μm、长度为3-30mm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述透水抗腐蚀混凝土的加工方法，包括以下步骤：
将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维加入混凝土搅拌机中搅拌30-60s，然后加入粘合剂、水继续搅拌1-5min混合均匀即得。
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