CN108516772B - 一种透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透水混凝土及其制备方法，涉及混凝土技术领域，改透水混凝土包括水、疏水改性聚丙烯酰胺、荷叶疏水剂、粗骨料、水泥、粘合剂、早强剂、纳米二氧化钛、有机硅乳液、含氟丙烯酸乳液。本发明中荷叶疏水剂有助于减少水在透水混凝土内部孔隙中的滞留，从而加强透水混凝土的透水效果；早强剂、粘合剂和疏水改性聚丙烯酰胺的相互配合，有助于减少透水混凝土成型的过程中水泥浆体的下沉，有助于减少水泥浆体对连通孔隙的堵塞；混凝土固化过程中产生的水化热有助于有机硅乳液和含氟丙烯酸乳液的固化，还减少了水化热对混凝土的不利影响。

Description

一种透水混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土，更具体地说，它涉及一种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建设的进程，现代城市的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，现代化地表给城市带来一系列的问题，其主 要表现为以下几个方面：不透水的路面阻碍了雨水的下渗，使得雨水对地下水的补充被阻断， 再加上地下水的过度抽取，城市地面容易产生下沉。传统的密实路表面，轮胎噪声大。传统 城市路面为不透水结构，雨水通过路表排除，泄流能力有限，当遇到大雨或暴雨时，雨水容 易在路面汇集，大量集中在机动车和自行车道上，导致路面大范围积水。不透水路面使城市 空气湿度降低，加速了城市热岛效应的形成。

为缓解上述问题，提高路面的透水性是急需解决的问题。透水混凝土又称多孔混凝土， 透水混凝土由粗骨料表面包覆水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透 气、透水和重量轻的特点。

申请公布号为CN102898062A、申请公布日为2013年1月30日的中国专利公开了一种卵石型透水混凝土专用的复合型添加剂，包括超细微珠、硅灰、锂渣粉、聚氧化乙烯，各材料的质量份数为：超细微珠80-90份，硅灰10-15份，锂渣粉20-30份，聚氧化乙烯0.0005-0.001份。将以上各原材料按配方计量之后，加入到混料机中混合均匀，即可得到本发明产品。 使用本发明后，可明显地提高水泥浆体的粘性与保水性，增加水泥浆体对卵石表面的包裹性 以及与卵石表面粘结性能，使卵石型透水混凝土拌合物具有良好的粘聚性、保水性与匀质性， 解决了卵石型透水混凝土粗骨料表面裹浆差的问题，但是复合添加剂在改善卵石粘接性的同 时也阻碍了透水孔隙，在浆体下沉流动时极易堵塞下部孔隙，影响透水性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种透水混凝土，具有较好透水 性的优点。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案。

一种透水混凝土，包括第一组分、第二组分、第三组分和第四组分，按重量份计，所述第一组分包括：水15-20份，疏水改性聚丙烯酰胺0.01-0.05份，荷叶疏水剂0.2-0.4份；所述第二组分包括：粗骨料120-140份，水泥40-60份；所述粗骨料的粒径为6-12mm；所述第 三组分包括：粘合剂1-2.5份，早强剂0.1-0.3份；所述第四组分包括：纳米二氧化钛0.3-0.6份，有机硅乳液1-1.8份，含氟丙烯酸乳液0.3-0.6份。

通过上述技术方案，水泥作为凝胶材料，与粗骨料和其他成分配合，制备得到混凝土， 由于混凝土中无砂，且能够填充粗骨料之间间隙的物质用量较小，使制得的混凝土中具有较 多的连通孔隙，利于提高混凝土的透水性能，得到透水混凝土。

疏水改性聚丙烯酰胺、水与粘合剂的配合有助于提高透水混凝土浆料的稠度，在透水 混凝土成型的过程中，增大了水泥浆体流动的阻力，有助于减少浆体的下沉，从而减少了水 泥浆体对透水混凝土底部的孔隙的堵塞，从而提高了透水混凝土的透水效果。制备透水混凝 土的过程中，多次的搅拌会降低水泥浆体的稠度，疏水改性聚丙烯酰胺的使用，有助于提高 水泥浆体的抗剪切性，有助于减弱因搅拌对水泥浆体稠度的影响。

早强剂的加入，有助于加速水泥的水化速度，进而缩短透水混凝土的凝固时间，从而 缩短浆体可流动的时间，进一步减少了因浆体的下沉对透水混凝土透水性的影响。粘合剂的 加入有助增强水泥浆体与碎石表面的粘结性能，一方面利于提高透水混凝土的强度；且水泥 浆体与碎石之间的粘结作用增强，有助于减缓水泥浆体的下沉，缓慢下沉与加快凝结，两种 作用相互配合，进一步限制了水泥浆体的下沉，从而加强了透水混凝土的透水性。

荷叶疏水剂为非离子型微乳液，加入到透水混凝土中，使透水混凝土内部的孔隙表面 形成疏水面，有助于缩短水在透水混凝土内部的停留时间，加快了透水混凝土的透水时间， 进而加强了透水混凝土的透水效果。

混凝土在固化的过程中产生水化热，而纳米二氧化钛、有机硅乳液和含氟丙烯酸乳液 在受热的情况下发生固化，有助于在混凝土内部孔隙上形成疏水层，有助于加速水分的渗透， 利于增强透水混凝土的透水性。

优选的，按重量份计，所述第四组分中还包括白炭黑0.5-1.5份。

通过上述技术方案，白炭黑具有较好的分散性能，且白炭黑具有多孔结构，与荷叶疏 水剂白炭黑配合，以微小的固态颗粒形式吸附在透水混凝土内部孔隙的表面，有助于在透水 混凝土内孔隙的孔壁上形成薄薄的疏水层，利于减少水在孔隙中的滞留，有助于加强透水混 凝土的透水效果。

优选的，按重量份计，所述粗骨料由再生粗骨料40～50份和碎石80～90份组成；所述 再生粗骨料的粒径和碎石的粒径均为6～8mm。

采用上述技术方案，再生骨粗料的使用，利于废弃混凝土的再利用，有助于节约资源、 保护环境。

优选的，透水混凝土由第一组分、第二组分、第三组分和第四组分组成；按重量份计， 所述第一组分由水17-20份，疏水改性聚丙烯酰胺0.01-0.05份，荷叶疏水剂0.32-0.4份组成； 所述第二组分由再生粗骨料40～50份，碎石80～90份，水泥40-60份组成；所述第三组分由 粘合剂1.8-2.5份，早强剂0.1-0.24份组成；所述第四组分由纳米二氧化钛0.3-0.4份，有机硅 乳液1-1.8份，含氟丙烯酸乳液0.3-0.5份，白炭黑0.5-0.9份组成。

优选的，所述粘合剂为羟丙基甲基纤维素、聚环氧乙烯中的至少一种。

优选的，所述早强剂为三乙醇胺、甲酸钠中的至少一种。

本发明的目的二在于提供一种透水混凝土的制备方法。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案。

一种透水混凝土的制备方法，包括如下步骤，步骤一：取第一组分和第四组分中各原 料，混合均匀，得到第一混合物；步骤二：取第二组分和第三组分中的各原料，混合均匀，得到第二混合物；步骤三：将第一混合物和第二混合物混合均匀，制得透水混凝土。

采用上述方法，分多次混合，利于提高各个原料分散的均匀性，进而利于提高透水混 凝土的透水效果。

优选的，所述步骤一中，先将白炭黑和纳米二氧化钛分散于5～8份水中，得到第一悬 浮液，再将疏水改性聚丙烯酰胺溶于第一组分余下的水中，得到疏水改性聚丙烯酰胺溶液， 将第一悬浮液和疏水改性聚丙烯酰胺溶液混合均匀得到第二悬浮液，接着向第二悬浮液中加 入荷叶疏水剂、有机硅乳液和含氟丙烯酸乳液，混合均匀，得到第一混合物。

通过上述方法，疏水改性聚丙烯酰胺溶于水之后，有助于提高疏水改性聚丙烯酰胺在 水中的溶解效果，使水溶液的粘度上升，进而加强疏水改性聚丙烯酰胺对水凝浆体稠度的改 善效果。白炭黑与纳米二氧化钛先分散于水中，更利于与具有一定粘度的疏水改性聚丙烯酰 胺溶液混合均匀。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、荷叶疏水剂与白炭黑的互配合有助于减少水在透水混凝土内部孔隙中的滞留，从而加强了 透水混凝土的透水效果；

2、早强剂、粘合剂和疏水改性聚丙烯酰胺的相互配合，有助于减少透水混凝土成型的过程中 水泥浆体的下沉，有助于减少水泥浆体对连通孔隙的堵塞，进而加强了透水混凝土的透水效 果；

3、混凝土固化过程中产生的水化热有助于有机硅乳液和含氟丙烯酸乳液的固化，一方面减少 了水化热对混凝土的不利影响，另一方面有助于在孔隙的孔壁上形成疏水层，有助于减少水 在孔隙内滞留的时间，进而有助于加强透水混凝土的透水效果。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1

先将0.5kg白炭黑和0.6kg纳米二氧化钛分散于5份水中，得到第一悬浮液，再将0.01kg疏 水改性聚丙烯酰胺溶于10份水中，得到疏水改性聚丙烯酰胺溶液，将上述第一悬浮液和上述 疏水改性聚丙烯酰胺溶液混合均匀得到第二悬浮液，接着向上述第二悬浮液中加入0.2kg荷 叶疏水剂、1kg有机硅乳液和0.6kg含氟丙烯酸乳液，混合均匀，得到第一混合物。

取40kg再生粗骨料、80kg碎石、40kg水泥、1kg羟丙基甲基纤维素和0.3kg三乙醇胺混合均匀，得到第二混合物。其中再生粗骨料和碎石的粒径均为7(±1)mm。

取上述第一混合物和第二混合物混合均匀，得到透水混凝土。

实施例2

除了粘合剂选用聚环氧乙烯，早强剂选用甲酸钠，各组分用量与实施例1不同外，其余操作 均与实施例1相同。各组分及其用量见表1所示。

实施例3

除了早强剂选用甲酸钠，各组分用量与实施例1不同外，其余操作均与实施例1相同。各组 分及其用量见表1所示。

实施例4

除了早强剂由三乙醇胺和甲酸钠组成，粘合剂由羟丙基甲基纤维素和聚环氧乙烯组成，各组 分用量与实施例1不同外，其余操作均与实施例1相同。各组分及其用量见表1所示。

实施例5

除了早强剂由三乙醇胺和甲酸钠组成，各组分用量与实施例1不同外，其余操作均与实施例 1相同。各组分及其用量见表1所示。

实施例6

除了早强剂由三乙醇胺和甲酸钠组成，粘合剂由羟丙基甲基纤维素和聚环氧乙烯组成，各组 分用量与实施例1不同外，其余操作均与实施例1相同。各组分及其用量见表1所示。

实施例7

除了粘合剂选用羟丙基甲基纤维素，各组分用量与实施例1不同外，其余操作均与实施例1 相同。各组分及其用量见表1所示。

表1实施例1-7中各组分及其用量表

实施例8

除了碎石的粒径为11(±1)mm，再生粗骨料的粒径为8(±1)mm外，其余操作均匀实施 例1相同。

对比例1

除了第一组分中不含荷叶疏水剂，其余操作均与实施例1相同。

对比例2

除了第四组分中不含有机硅乳液和含氟丙烯酸乳液外，其余操作均与实施例1相同。

对比例3

按照实施例1中各组分的用量称取原料，同时将所有原料混合均匀，得到透水混凝土。

实施例和对比例中的水泥的型号均为P.O 42.5R。

实施例和对比例中的荷叶疏水剂均采购自郑州煜祥化工产品有限公司；有机硅乳液为 上海向岚化工有限公司的ESASIL 505有机硅乳液；含氟丙烯酸乳液为太仓中化环保化工有 限公司的EG616G乳液。

结果测试：

根据CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》进行透水混凝土抗压强度(7d，28d)， 透水系数及孔隙率进行测试。具体结果见下表2所示。

表2透水混凝土结果测试表

观察表2中的数据可知，利用本发明的配方和方法制备得到透水混凝土的透水系数较 高，透水效果好；抗压强度也较好。

从对比实施例和对比例1的数据可知，荷叶疏水剂的加入有助于在透水混凝土内部孔 隙的孔壁上形成疏水层，有助于减少水分在孔隙中的滞留，进而利于提高透水混凝土的透水 性能。

从对比实施例和对比例2的数据可知，有机硅乳液和含氟丙烯酸乳液的相互配合，有 助于加强孔隙的疏水作用，进一步加快了水分通过孔隙的速度，进而加强了透水混凝土的透 水效果。

从对比实施例和对比例3的数据可知，利用本发明多步混合的方法，有助于提高各组 分混合的均匀程度，更利于制得透水效果更好的透水混凝土。

从对比实施例1-7和实施例8的数据可知，碎石和再生粗骨料的粒径均在6～8mm时， 透水混凝土的透水系数更高，更利于制得透水效果好的透水混凝土。

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 (5)

1.一种透水混凝土，其特征在于，包括第一组分、第二组分、第三组分和第四组分，按重量份计，所述第一组分包括：水15-20份，疏水改性聚丙烯酰胺0.01-0.05份，荷叶疏水剂0.2-0.4份；所述第二组分包括：粗骨料120-140份，水泥40-60份；所述粗骨料的粒径为6-12mm；所述第三组分包括：粘合剂1-2.5份，早强剂0.1-0.3份；所述第四组分包括：纳米二氧化钛0.3-0.6份，有机硅乳液1-1.8份，含氟丙烯酸乳液0.3-0.6份，白炭黑0.5-1.5份；

所述透水混凝土的制备方法，包括如下步骤，

步骤一：取第一组分和第四组分中各原料，混合均匀，得到第一混合物；

步骤二：取第二组分和第三组分中的各原料，混合均匀，得到第二混合物；

步骤三：将第一混合物和第二混合物混合均匀，制得透水混凝土；

所述步骤一中，先将白炭黑和纳米二氧化钛分散于5~8份水中，得到第一悬浮液，再将疏水改性聚丙烯酰胺溶于第一组分余下的水中，得到疏水改性聚丙烯酰胺溶液，将第一悬浮液和疏水改性聚丙烯酰胺溶液混合均匀得到第二悬浮液，接着向第二悬浮液中加入荷叶疏水剂、有机硅乳液和含氟丙烯酸乳液，混合均匀，得到第一混合物。

2.根据权利要求1所述的一种透水混凝土，其特征在于，按重量份计，所述粗骨料由再生粗骨料40~50份和碎石80~90份组成；所述再生粗骨料的粒径和碎石的粒径均为6~8mm。

3.根据权利要求1所述的一种透水混凝土，其特征在于，由第一组分、第二组分、第三组分和第四组分组成；按重量份计，所述第一组分由水17-20份，疏水改性聚丙烯酰胺0.01-0.05份，荷叶疏水剂0.32-0.4份组成；所述第二组分由再生粗骨料40~50份，碎石80~90份，水泥40-60份组成；所述第三组分由粘合剂1.8-2.5份，早强剂0.1-0.24份组成；所述第四组分由纳米二氧化钛0.3-0.4份，有机硅乳液1-1.8份，含氟丙烯酸乳液0.3-0.5份，白炭黑0.5-0.9份组成。

4.根据权利要求1所述的一种透水混凝土，其特征在于，所述粘合剂为羟丙基甲基纤维素、聚环氧乙烯中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种透水混凝土，其特征在于，所述早强剂为三乙醇胺、甲酸钠中的至少一种。