CN108409242B - 高透水混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高透水混凝土，通过如下重量份的原料制备而成：10‑20份水泥，1‑5份棕榈灰，65‑75份粗骨料，3‑7份多孔性细集料，0.05‑0.15份三乙酸甘油酯，4‑8份水，0.1‑0.3份聚苯硫醚。本发明高透水混凝土采用来自棕榈壳燃烧后的灰烬棕榈灰，变废为宝，合理利用资源，对环保事业具有非常重要的意义，并且具备优良的抗压性能及透水性能。

Description

高透水混凝土
技术领域
本发明涉及一种混凝土，具体涉及一种高透水混凝土。
背景技术
透水混凝土作为一种新型的、具有高渗透性的路面铺装材料，具有良好的生态环境效益。由于现代城市的不断扩大，造成大面积的森林、草原以及耕地的破坏，使得原本良性循环的生物生态圈受到严重的破坏，而且大面积不透水、不透气的传统混凝土阻水路面材料的铺装，对城市生态环境的良性循环造成很大的压力。日益严重的城市“热岛效应”对城市的水气及热量的交换影响很严重，由于城市建筑密集，沥青路面和混凝土水泥路面白天吸收的热量很大，相对于土壤而言具有更大的比热容，夜晚降温缓慢，而且城郊的降温较快，这样由于城市里的暖气流上升，城郊的冷气流下降，形成了典型了城郊环流，空气中存在的各种污染物在这种局部的气流循环作用下不断地在城市上空循环漂流，对城市的生态环境以及人们的健康生活造成很大的危害，导致各种疾病的发生。透水混凝土可以缓解城市的这种“病态”的发展，其本身具有一定的透水性，而且整个铺装系统具有一定的保水性，雨水可以通过其渗透到地下补充地下水。透水混凝土的这种透水透气性能与土壤的特性很接近，而且透水混凝土的铺装系统以及下面的土壤中的微生物可以净化雨水中的有害物质，起到了清洁雨水的作用，在大气温度高时，地下水可通过透水砖蒸发到大气中，改善了城市的生态环境。
我国已认识到保护环境、维护生态平衡，走可持续发展道路的重要性，因此，环保生态型的透水性混凝土期望应用于各种道路和承重路面，以改善生态环境，形成“海绵”城市。然而，透水混凝土透水性和强度相矛盾的问题，成为阻碍透水混凝土大规模利用的瓶颈。尽管通过使用胶粉、提高分散性、利用复合凝胶材料等提升了透水混凝土的强度，但由于透水混凝土主要依靠粗骨料形成较大的孔道和孔隙率达到透水的目的，因此，缺少细集料导致其粘接界面剂小，强度提高极为有限。限制了透水混凝土在城市道路、高速公路等高载荷路面的使用。即使使用细集料，在施工过程中水泥浆体及细集料易出现浆体下沉流动堵塞下部孔隙，影响透水性能，这给透水混凝土的施工造成极大的难度。
发明内容
本发明采用如下技术方案：
一种高透水混凝土，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：10-20份水泥，1-5份棕榈灰，65-75份粗骨料，3-7份多孔性细集料，0.05-0.15份三乙酸甘油酯，4-8份水，0.1-0.3份聚苯硫醚。
优选的，所述水泥为硅酸盐水泥。
优选的，所述棕榈灰为棕榈壳燃烧后的灰烬。
所述棕榈灰，是棕榈壳用作燃料后的废弃物，利用该固体废物作为透水混凝土中的粘合剂具备良好的前景。首先这种，是棕榈壳用作燃料后的废弃物，利用该固体废物作为透水混凝土中的粘合剂具备良好的前景。首先这种废物非常丰富，价格低廉；其次，这些废物如果丢弃会造成环境污染。利用这些废物，变废为宝，多环保具有非常重要的意义。
同时，棕榈灰作为一种多孔性材料，比表面积大，具有很高的表面能，根据能量最低原理，分散在混凝土内部空间的金属化合物表面将对混凝土组分进行部分吸附，改善界面吸附层的结合强度，提高混凝土的各项性能，而且棕榈灰在混凝土混合料中还可以代替矿粉，一举两得。
优选的，所述粗骨料为碎花岗岩；所述碎花岗岩的粒径为5～7mm。
作为其中一种优选方案，所述粗骨料为粒径6.3mm的碎花岗岩。
优选的，所述多孔性细集料为多孔碳化硅陶瓷微粒和/或膨胀蛭石；所述多孔碳化硅陶瓷微粒的粒径为2～4mm；所述膨胀蛭石的粒径为2～4mm。
作为其中一种优选方案，所述多孔性细集料为多孔碳化硅陶瓷微粒、膨胀蛭石按质量比1:1.8混合而成。
优选的，所述多孔碳化硅陶瓷微粒的制备方法为：将SiC粉、Al2O3粉和石墨加入到乙醇中，搅拌混合均匀，烘干后压制成坯体；将坯体放入马弗炉中进行高温煅烧，煅烧完成后冷却至室温得到多孔SiC陶瓷片；多孔SiC陶瓷片用粉碎机粉碎，得到多孔SiC陶瓷微粒。
多孔SiC陶瓷微粒，具备良好的比表面积及丰富的孔隙，同时又具备良好的结构强度。
膨胀蛭石，由于其具有良好的阳离子交换性和吸附性，可改善混凝土的结构，提高土壤的透气性。
三乙酸甘油酯，分子式C9H14O6，CAS号：102-76-1。
聚苯硫醚，全称为聚苯基硫醚，英文简写为PPS，是分子主链中带有苯硫基的热塑性树脂，聚苯硫醚是一种结晶性的聚合物。
高透水混凝土的制备方法：先将水泥、棕榈灰、水混合并搅拌均匀，再加入粗骨料、多孔性细集料、三乙酸甘油酯和聚苯硫醚搅拌均匀，确保棕榈灰在骨料表面附着均匀。然后利用200mm×100mm×100mm的模具采用捣插击实的方法制作成型。成型后在20℃左右的环境下覆膜养护28天。
本发明高透水混凝土采用来自棕榈壳燃烧后的灰烬-棕榈灰，变废为宝，合理利用资源，对环保事业具有非常重要的意义，并且具备优良的抗压性能及透水性能。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案进一步的说明和描述，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
水泥为硅酸盐水泥，采用海螺牌水泥42.5复合硅酸盐水泥。
粗骨料为碎花岗岩，粒径为6.3mm。
聚苯硫醚，采用日本宝理公司牌号为1140A4的聚苯硫醚PPS。
所述棕榈灰，为棕榈壳燃烧后的灰烬，具备参数见表1。
表1棕榈灰中各组分的含量
含量(wt％)
CaO 8.2
SiO<sub>2</sub> 48.6
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 8.7
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 10.5
MgO 4.6
SO<sub>3</sub> 2.8
K<sub>2</sub>O 3.6
对比例1：
一种高透水混凝土，原料配方为(重量份)：15份水泥，3份稻壳灰，70份粗骨料，5份多孔性细集料，0.1份三乙酸甘油酯，6份水，0.2份聚苯硫醚。
所述多孔性细集料为膨胀蛭石，粒径为2mm。
所述稻壳灰的制备方法为：将稻壳在600℃条件下灼烧12小时，冷却后取出备用。
高透水混凝土的制备方法：先将水泥、稻壳灰、水混合以转速为250r/min搅拌10min，再加入粗骨料、多孔性细集料、三乙酸甘油酯和聚苯硫醚以转速为250r/min搅拌5min。然后利用200mm×100mm×100mm的模具采用捣插击实的方法制作成型。成型后在20℃左右的环境下覆膜养护28天。
实施例1：
一种高透水混凝土，原料配方为(重量份)：15份水泥，3份棕榈灰，70份粗骨料，5份多孔性细集料，0.1份三乙酸甘油酯，6份水，0.2份聚苯硫醚。
所述多孔性细集料为膨胀蛭石，粒径为2mm。
高透水混凝土的制备方法：先将水泥、棕榈灰、水混合以转速为250r/min搅拌10min，再加入粗骨料、多孔性细集料、三乙酸甘油酯和聚苯硫醚以转速为250r/min搅拌5min。然后利用200mm×100mm×100mm的模具采用捣插击实的方法制作成型。成型后在20℃左右的环境下覆膜养护28天。
实施例2：
一种高透水混凝土，原料配方为(重量份)：15份水泥，3份棕榈灰，70份粗骨料，5份多孔性细集料，0.1份三乙酸甘油酯，6份水，0.2份聚苯硫醚。
所述多孔性细集料为多孔碳化硅陶瓷微粒。所述多孔碳化硅陶瓷微粒的粒径为3mm。
所述多孔碳化硅陶瓷微粒的制备方法为：取70g SiC、20g Al2O3和15g石墨加入到100mL乙醇中，在球磨机中球磨24h，混合均匀后在105℃下烘30min，过50目筛；接着单向加压30MPa压制成8mm×4mm×4mm的矩形条状坯体；将上述坯体放入恒温干燥箱中，在110℃下烘24h；冷却至室温25℃后再放入马弗炉中，以3℃/min的升温速率从25℃升温至950℃，在950℃下保温2h，接着以5℃/min的升温速率从950℃升温至1500℃，在1500℃下保温2.5h；最后，自然冷却降温至室温25℃得到多孔碳化硅陶瓷片；最后，用锤石打砂机(江西省威尔国际矿业装备有限公司)将多孔SiC陶瓷片粉碎至粒径为3mm，即得多孔碳化硅陶瓷微粒；所述球磨机中设置有5颗直径6mm的氧化铝球；所述氧化铝球的莫氏硬度为9。
高透水混凝土的制备方法：先将水泥、棕榈灰、水混合以转速为250r/min搅拌10min，再加入粗骨料、多孔性细集料、三乙酸甘油酯和聚苯硫醚以转速为250r/min搅拌5min。然后利用200mm×100mm×100mm的模具采用捣插击实的方法制作成型。成型后在20℃左右的环境下覆膜养护28天。
实施例3：
一种高透水混凝土，原料配方为(重量份)：15份水泥，3份棕榈灰，70份粗骨料，5份多孔性细集料，0.1份三乙酸甘油酯，6份水，0.2份聚苯硫醚。
所述多孔性细集料为多孔碳化硅陶瓷微粒、膨胀蛭石按质量比1:1.8混合而成。所述多孔碳化硅陶瓷微粒的粒径为3mm；所述膨胀蛭石的粒径为2mm。
所述多孔碳化硅陶瓷微粒的制备方法为：取70g SiC、20g Al2O3和15g石墨加入到100mL乙醇中，在球磨机中球磨24h，混合均匀后在105℃下烘30min，过50目筛；接着单向加压30MPa压制成8mm×4mm×4mm的矩形条状坯体；将上述坯体放入恒温干燥箱中，在110℃下烘24h；冷却至室温25℃后再放入马弗炉中，以3℃/min的升温速率从25℃升温至950℃，在950℃下保温2h，接着以5℃/min的升温速率从950℃升温至1500℃，在1500℃下保温2.5h；最后，自然冷却降温至室温25℃得到多孔碳化硅陶瓷片；最后，用锤石打砂机(江西省威尔国际矿业装备有限公司)将多孔SiC陶瓷片粉碎至粒径为3mm，即得多孔碳化硅陶瓷微粒；所述球磨机中设置有5颗直径6mm的氧化铝球；所述氧化铝球的莫氏硬度为9。
高透水混凝土的制备方法：先将水泥、棕榈灰、水混合以转速为250r/min搅拌10min，再加入粗骨料、多孔性细集料、三乙酸甘油酯和聚苯硫醚以转速为250r/min搅拌5min。然后利用200mm×100mm×100mm的模具采用捣插击实的方法制作成型。成型后在20℃左右的环境下覆膜养护28天。
测试例1
实施例1～3及对比例1的高透水混凝土的抗压强度测试按《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T 50081-2002)进行，养护龄期为28d。
透水测试按照王琨铭“矿物聚合物透水混凝土的制备与性能研究”2017西安建筑科技大学硕士学位论文中2.3.4透水性能测试中第二种为定水头的测试方法对实施例1～3及对比例1的高透水混凝土进行透水性能测试。
表2本发明环保透水混凝土的抗压强度及透水性能
Figure BDA0001610088340000061
Figure BDA0001610088340000071
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (1)

1.一种高透水混凝土，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：15份水泥，3份棕榈灰，70份粗骨料，5份多孔性细集料，0.1份三乙酸甘油酯，6份水，0.2份聚苯硫醚；
所述多孔性细集料为多孔碳化硅陶瓷微粒、膨胀蛭石按质量比1:1.8混合而成；所述多孔碳化硅陶瓷微粒的粒径为3 mm；所述膨胀蛭石的粒径为2 mm；
所述多孔碳化硅陶瓷微粒的制备方法为：取70 g SiC、20 g Al2O3和15 g石墨加入到100 mL乙醇中，在球磨机中球磨24 h，混合均匀后在105℃下烘30 min，过50目筛；接着单向加压30 MPa压制成8 mm×4 mm×4 mm的矩形条状坯体；将上述坯体放入恒温干燥箱中，在110℃下烘24 h；冷却至室温25℃后再放入马弗炉中，以3℃/min的升温速率从25℃升温至950℃，在950℃下保温2 h，接着以5℃/min的升温速率从950℃升温至1500℃，在1500℃下保温2.5 h；最后，自然冷却降温至室温25℃得到多孔碳化硅陶瓷片；最后，用锤石打砂机将多孔SiC陶瓷片粉碎至粒径为3 mm，即得多孔碳化硅陶瓷微粒；所述球磨机中设置有5颗直径6 mm的氧化铝球；所述氧化铝球的莫氏硬度为9。
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