CN108424091A - 一种高强度透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度透水混凝土及其制备方法，包括如下重量份数的原料：粗骨料30‑40份、硫铝酸盐水泥20‑30份、转炉钢渣5‑10份、煅烧偏膨润土粉2‑4份、粉煤灰4‑8份、硅粉1‑3份、铁尾矿砂3‑8份、陶粒4‑8份、煤矸石粉2‑5份、增强纤维2‑8份、硅酸钠2‑5份、铝矾土2‑4份、粘结剂0.5‑1.5份、减水剂0.3‑0.8份、凝胶剂1‑3份、分散剂0.1‑0.5份。本发明的混凝土透水性能优异，强度，抗冻性能优异，且制备方法简单，易于实现，具有较好的应用前景。

Description

一种高强度透水混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路铺设材料技术领域，具体涉及一种高强度透水混凝土及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展和城市化水平的不断提高，越来越多的城市地表逐步被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖。与自然的土壤相比，混凝土路面缺乏呼吸性、吸收热量和渗透雨水的能力，导致雨水无法渗入地下，路面形成大量的积水且影响城市地下水的补充，造成生态环境的破坏。
透水混凝土是为了弥补普通混凝土的不透水性而诞生的一种新型混凝土，属于环保型、生态型混凝土材料，具有透水性和透气性，主要由骨料、水泥、外加剂、水等通过特定工艺加工而成的一种多孔混凝土，在满足路面使用性能要求的同时，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。
但目前市场上的透水混凝土强度低，无法满足铺设高性能路面的要求；透水系数较低，一般其透水系数低于10mm/s，无法满足雨水季节排水的要求，容易造成地面积水现象的发生；另外，普通透水混凝土耐候性差，抗冻融能力低，容易产生冻融破坏，严重阻碍透水混凝土的应用发展。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了高强度透水混凝土及其制备方法，该混凝土透水性能优异，强度，抗冻性能优异，且制备方法简单，易于实现，具有较好的应用前景。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高强度透水混凝土，包括如下重量份数的原料：粗骨料30-40份、硫铝酸盐水泥20-30份、转炉钢渣5-10份、煅烧偏膨润土粉2-4份、粉煤灰4-8份、硅粉1-3份、铁尾矿砂3-8份、陶粒4-8份、煤矸石粉2-5份、增强纤维2-8份、硅酸钠2-5份、铝矾土2-4份、粘结剂0.5-1.5份、减水剂0.3-0.8份、凝胶剂1-3份、分散剂0.1-0.5份。
优选的，包括如下重量份数的原料：粗骨料35份、硫铝酸盐水泥25份、转炉钢渣7.5份、煅烧偏膨润土粉3份、粉煤灰6份、硅粉2份、铁尾矿砂5.5份、钾长石粉6份、煤矸石粉3.5份、增强纤维5份、硅酸钠3.5份、铝矾土3份、粘结剂1份、减水剂0.5份、凝胶剂2份、分散剂0.3份。
优选的，所述粗骨料由花岗石机制砂和河沙组成，且花岗石机制砂和河沙的重量比为2-4:1。
优选的，所述煅烧偏膨润土粉为将偏膨润土粉碎、研磨成粉状，并加入硫酸钠混合均匀后放入煅烧炉中，在800℃下煅烧5小时后制得煅烧偏膨润土粉，且硫酸钠的加入量为偏膨润土粉的10%。
优选的，所述陶粒为密度在700-800kg/m3，粒径在5-15mm连续级配的强度标号不小于25MPa的高强高碱页岩陶粒。
优选的，所述增强纤维为重量比为1:3-5的塑钢纤维与碳纤维的混合物。
优选的，所述粘结剂为苯乙烯-丁二烯类共聚物；所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂；所述凝胶剂为聚乙酸乙烯酯、甲酸钙、羟甲基纤维素或羟丙基淀粉中的一种或多种；所述分散剂为萘系分散剂、三聚氰胺类分散剂、聚羧酸类减水剂中的一种。
本发明还提供了上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将粗骨料、转炉钢渣、煅烧偏膨润土粉、粉煤灰、硅粉、铁尾矿砂、钾长石粉、煤矸石粉与适量水加入搅拌机中搅拌均匀，然后加入硫铝酸盐水泥、增强纤维、硅酸钠、铝矾土、粘结剂、减水剂、凝胶剂和分散剂继续搅拌5-10分钟，用适量的水调整拌和物稠度，将搅拌好的物料装入模具中振动热压固化成型，24小时后脱模，得混凝土坯体；
（2）将成型后的透水砖坯体先进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度不超过40℃，蒸汽养护时升温或降温速度≤10℃/h，蒸汽养护条件为：升温2小时，再恒温养护9小时，最后降温养护3小时；
（3）蒸汽养护完后，进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式以每天2-3次的频率进行喷水，自然养护10-15天后得到高强度透水混凝土。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明提供的高强度透水混凝土及其制备方法，该混凝土透水性能优异，强度，抗冻性能优异，且制备方法简单，易于实现，具有较好的应用前景。
（2）本发明通过选用硅粉、煤矸石粉作为细骨料，花岗石机制砂、河沙、转炉钢渣、铁尾矿砂作为粗骨料，并以陶粒、煅烧偏膨润土粉、粉煤灰作为掺和料，再辅以增强纤维、硅酸钠、铝矾土、粘结剂、减水剂、凝胶剂、分散剂等外加剂，并通过控制各组份的比例，从而获得最优的水灰比、骨灰比，从而使得制得的混凝土获得较佳的抗压强度、透水性能。
（3）本发明添加的煅烧偏膨润土粉，通过煅烧处理，增加偏膨润土活性，从可改善混凝土的加工性能，提高混凝土的抗压强度，减少混凝土的收缩性。
（4）本发明添加的增强纤维塑钢纤维与碳纤维可在混凝土体系中形成三维网状结构，骨料、掺和料填充其中，从而增强混凝土的抗拉强度。
（5）本发明使用苯乙烯-丁二烯类共聚物作为粘结剂，可以提高各组份之间的粘结力，从而提高提高透水混凝土的强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施的高强度透水混凝土，包括如下重量份数的原料：粗骨料30份、硫铝酸盐水泥20份、转炉钢渣5份、煅烧偏膨润土粉2份、粉煤灰4份、硅粉1份、铁尾矿砂3份、陶粒4份、煤矸石粉2份、增强纤维2份、硅酸钠2份、铝矾土2份、粘结剂0.5份、减水剂0.3份、凝胶剂1份、分散剂0.1份。
其中，所述粗骨料由花岗石机制砂和河沙组成，且花岗石机制砂和河沙的重量比为2:1。
其中，所述煅烧偏膨润土粉为将偏膨润土粉碎、研磨成粉状，并加入硫酸钠混合均匀后放入煅烧炉中，在800℃下煅烧5小时后制得煅烧偏膨润土粉，且硫酸钠的加入量为偏膨润土粉的10%。
其中，所述陶粒为密度在700-800kg/m3，粒径在5-15mm连续级配的强度标号不小于25MPa的高强高碱页岩陶粒。
其中，所述增强纤维为重量比为1:3的塑钢纤维与碳纤维的混合物。
其中，所述粘结剂为苯乙烯-丁二烯类共聚物；所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂；所述凝胶剂为聚乙酸乙烯酯；所述分散剂为萘系分散剂。
本发明还提供了上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将粗骨料、转炉钢渣、煅烧偏膨润土粉、粉煤灰、硅粉、铁尾矿砂、钾长石粉、煤矸石粉与适量水加入搅拌机中搅拌均匀，然后加入硫铝酸盐水泥、增强纤维、硅酸钠、铝矾土、粘结剂、减水剂、凝胶剂和分散剂继续搅拌5分钟，用适量的水调整拌和物稠度，将搅拌好的物料装入模具中振动热压固化成型，24小时后脱模，得混凝土坯体；
（2）将成型后的透水砖坯体先进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度不超过40℃，蒸汽养护时升温或降温速度≤10℃/h，蒸汽养护条件为：升温2小时，再恒温养护9小时，最后降温养护3小时；
（3）蒸汽养护完后，进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式以每天2-3次的频率进行喷水，自然养护10-15天后得到高强度透水混凝土。
实施例2
本实施的高强度透水混凝土，包括如下重量份数的原料：粗骨料40份、硫铝酸盐水泥30份、转炉钢渣10份、煅烧偏膨润土粉4份、粉煤灰8份、硅粉3份、铁尾矿砂8份、陶粒8份、煤矸石粉5份、增强纤维8份、硅酸钠5份、铝矾土4份1.5份、减水剂0.8份、凝胶剂3份、分散剂0.5份。
其中，所述粗骨料由花岗石机制砂和河沙组成，且花岗石机制砂和河沙的重量比为4:1。
其中，所述煅烧偏膨润土粉为将偏膨润土粉碎、研磨成粉状，并加入硫酸钠混合均匀后放入煅烧炉中，在800℃下煅烧5小时后制得煅烧偏膨润土粉，且硫酸钠的加入量为偏膨润土粉的10%。
其中，所述陶粒为密度在700-800kg/m3，粒径在5-15mm连续级配的强度标号不小于25MPa的高强高碱页岩陶粒。
其中，所述增强纤维为重量比为1:5的塑钢纤维与碳纤维的混合物。
其中，所述粘结剂为苯乙烯-丁二烯类共聚物；所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂；所述凝胶剂为羟丙基淀粉；所述分散剂为三聚氰胺类分散剂。
本发明还提供了上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将粗骨料、转炉钢渣、煅烧偏膨润土粉、粉煤灰、硅粉、铁尾矿砂、钾长石粉、煤矸石粉与适量水加入搅拌机中搅拌均匀，然后加入硫铝酸盐水泥、增强纤维、硅酸钠、铝矾土、粘结剂、减水剂、凝胶剂和分散剂继续搅拌10分钟，用适量的水调整拌和物稠度，将搅拌好的物料装入模具中振动热压固化成型，24小时后脱模，得混凝土坯体；
（2）将成型后的透水砖坯体先进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度不超过40℃，蒸汽养护时升温或降温速度≤10℃/h，蒸汽养护条件为：升温2小时，再恒温养护9小时，最后降温养护3小时；
（3）蒸汽养护完后，进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式以每天2-3次的频率进行喷水，自然养护10-15天后得到高强度透水混凝土。
实施例3
本实施的一种高强度透水混凝土，包括如下重量份数的原料：粗骨料30-40份、硫铝酸盐水泥20-30份、转炉钢渣5-10份、煅烧偏膨润土粉2-4份、粉煤灰4-8份、硅粉1-3份、铁尾矿砂3-8份、陶粒4-8份、煤矸石粉2-5份、增强纤维2-8份、硅酸钠2-5份、铝矾土2-4份、粘结剂0.5-1.5份、减水剂0.3-0.8份、凝胶剂1-3份、分散剂0.1-0.5份。
优选的，包括如下重量份数的原料：粗骨料35份、硫铝酸盐水泥25份、转炉钢渣7.5份、煅烧偏膨润土粉3份、粉煤灰6份、硅粉2份、铁尾矿砂5.5份、钾长石粉6份、煤矸石粉3.5份、增强纤维5份、硅酸钠3.5份、铝矾土3份、粘结剂1份、减水剂0.5份、凝胶剂2份、分散剂0.3份。
其中，所述粗骨料由花岗石机制砂和河沙组成，且花岗石机制砂和河沙的重量比为3:1。
其中，所述煅烧偏膨润土粉为将偏膨润土粉碎、研磨成粉状，并加入硫酸钠混合均匀后放入煅烧炉中，在800℃下煅烧5小时后制得煅烧偏膨润土粉，且硫酸钠的加入量为偏膨润土粉的10%。
其中，所述陶粒为密度在700-800kg/m3，粒径在5-15mm连续级配的强度标号不小于25MPa的高强高碱页岩陶粒。
其中，所述增强纤维为重量比为1:4的塑钢纤维与碳纤维的混合物。
其中，所述粘结剂为苯乙烯-丁二烯类共聚物；所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂；所述凝胶剂为羟甲基纤维素和羟丙基淀粉的混合物；所述分散剂为聚羧酸类减水剂。
本发明还提供了上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将粗骨料、转炉钢渣、煅烧偏膨润土粉、粉煤灰、硅粉、铁尾矿砂、钾长石粉、煤矸石粉与适量水加入搅拌机中搅拌均匀，然后加入硫铝酸盐水泥、增强纤维、硅酸钠、铝矾土、粘结剂、减水剂、凝胶剂和分散剂继续搅拌7.5分钟，用适量的水调整拌和物稠度，将搅拌好的物料装入模具中振动热压固化成型，24小时后脱模，得混凝土坯体；
（2）将成型后的透水砖坯体先进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度不超过40℃，蒸汽养护时升温或降温速度≤10℃/h，蒸汽养护条件为：升温2小时，再恒温养护9小时，最后降温养护3小时；
（3）蒸汽养护完后，进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式以每天2-3次的频率进行喷水，自然养护10-15天后得到高强度透水混凝土。
实验例
将实施例1-3制得高强度透水混凝土按照JC/T 945-2005的要求进行性能测试，具体结果见表1。
表1
测试项目 抗压强度（MPa）） 透水系数（cm/s） 抗冻性
实施例1 64 0.15 25次冻融循环后外观符合规定
实施例2 66 0.18 同上
实施例3 71 0.21 同上
综上所述，本发明的透水砖透水性能优异，强度，抗冻性能优异，且制备方法简单，易于实现，具有较好的应用前景。
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 (8)

1.一种高强度透水混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的原料：粗骨料30-40份、硫铝酸盐水泥20-30份、转炉钢渣5-10份、煅烧偏膨润土粉2-4份、粉煤灰4-8份、硅粉1-3份、铁尾矿砂3-8份、陶粒4-8份、煤矸石粉2-5份、增强纤维2-8份、硅酸钠2-5份、铝矾土2-4份、粘结剂0.5-1.5份、减水剂0.3-0.8份、凝胶剂1-3份、分散剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的高强度透水混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的原料：粗骨料35份、硫铝酸盐水泥25份、转炉钢渣7.5份、煅烧偏膨润土粉3份、粉煤灰6份、硅粉2份、铁尾矿砂5.5份、钾长石粉6份、煤矸石粉3.5份、增强纤维5份、硅酸钠3.5份、铝矾土3份、粘结剂1份、减水剂0.5份、凝胶剂2份、分散剂0.3份。
3.根据权利要求1所述的高强度透水混凝土，其特征在于，所述粗骨料由花岗石机制砂和河沙组成，且花岗石机制砂和河沙的重量比为2-4:1。
4.根据权利要求1所述的高强度透水混凝土，其特征在于，所述煅烧偏膨润土粉为将偏膨润土粉碎、研磨成粉状，并加入硫酸钠混合均匀后放入煅烧炉中，在800℃下煅烧5小时后制得煅烧偏膨润土粉，且硫酸钠的加入量为偏膨润土粉的10%。
5.根据权利要求1所述的高强度透水混凝土，其特征在于，所述陶粒为密度在700-800kg/m3，粒径在5-15mm连续级配的强度标号不小于25MPa的高强高碱页岩陶粒。
6.根据权利要求1所述的高强度透水混凝土，其特征在于，所述增强纤维为重量比为1:3-5的塑钢纤维与碳纤维的混合物。
7.根据权利要求1所述的高强度透水混凝土，其特征在于，所述粘结剂为苯乙烯-丁二烯类共聚物；所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂；所述凝胶剂为聚乙酸乙烯酯、甲酸钙、羟甲基纤维素或羟丙基淀粉中的一种或多种；所述分散剂为萘系分散剂、三聚氰胺类分散剂、聚羧酸类减水剂中的一种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的高强度透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）首先将粗骨料、转炉钢渣、煅烧偏膨润土粉、粉煤灰、硅粉、铁尾矿砂、钾长石粉、煤矸石粉与适量水加入搅拌机中搅拌均匀，然后加入硫铝酸盐水泥、增强纤维、硅酸钠、铝矾土、粘结剂、减水剂、凝胶剂和分散剂继续搅拌5-10分钟，用适量的水调整拌和物稠度，将搅拌好的物料装入模具中振动热压固化成型，24小时后脱模，得混凝土坯体；
（2）将成型后的透水砖坯体先进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度不超过40℃，蒸汽养护时升温或降温速度≤10℃/h，蒸汽养护条件为：升温2小时，再恒温养护9小时，最后降温养护3小时；
（3）蒸汽养护完后，进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式以每天2-3次的频率进行喷水，自然养护10-15天后得到高强度透水混凝土。
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