CN108546055A - 一种钢渣透水混凝土 - Google Patents

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Abstract

本案涉及一种钢渣透水混凝土，以质量分数为计，包括：普通硅酸盐水泥14‑18％；混合集料65‑75％；减水剂0.8‑1.4％；偏高岭土0.5‑1％；改性胶料2‑3％；碳酸钙粉末0.2‑0.4％；余量为水；其中，所述混合集料为钢渣和碎石的组合；所述改性胶料为改性聚丙烯酸酯和丁苯橡胶乳液的组合。本案通过对混凝土材料的改进，提高了混凝土在长期使用后的防堵塞性能，提升了雨水渗透混凝土的速率，有效降低了雨水在混凝土中的残水量，同时提高了对雨水的收集率，增加蓄水型铺装结构的实用性。

Description

一种钢渣透水混凝土
技术领域
本发明涉及一种钢渣透水混凝土，特别涉及一种用于建设海绵城市的具有高透水性的钢渣透水混凝土。
背景技术
海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。但是，海绵城市构建是一个十分庞大的系统，里面涉及许多方面需要改进，例如道路铺装结构设计、铺装材料设计、铺装工艺优化以及施工效率优化等等。
对于含有蓄水型的透水混凝土铺装结构来说，其自身的透水效率决定着蓄水池的实际使用效率，若大量雨水积蓄在铺装结构中，而无法最终全部渗透到底部的蓄水池中，则蓄水池的作用被大大削弱。因此，对于具有收集雨水再利用的道路铺装设计需求而言，如何兼顾长效透水和快速渗水，减小铺装结构中的残水量，成为了该领域的研究难点。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种钢渣透水混凝土，以期针对蓄水型铺装结构，通过对现有铺装材料的改进，获得提高透水效率、渗水速率、减少残水量的效果。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种钢渣透水混凝土，以质量分数为计，包括：
其中，所述混合集料为钢渣和碎石的组合；
所述改性胶料为改性聚丙烯酸酯和丁苯橡胶乳液的组合。
优选的是，所述的钢渣透水混凝土，其中，所述混合集料中，钢渣和碎石的质量比为1.05-2.65∶1。
优选的是，所述的钢渣透水混凝土，其中，所述改性胶料中，改性聚丙烯酸酯和丁苯橡胶乳液的质量比为0.85-1.22∶1。
优选的是，所述的钢渣透水混凝土，其中，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。
优选的是，所述的钢渣透水混凝土，其中，所述碎石的平均粒径为5-10mm。
优选的是，所述的钢渣透水混凝土，其中，所述改性聚丙烯酸酯为有机硅改性聚丙烯酸酯或有机氟改性聚丙烯酸酯。
优选的是，所述的钢渣透水混凝土，其中，以质量分数为计，还包括有0.3-0.5％的秸秆粉末。具有生物质特性的秸秆粉末在长期接触路面复杂环境下，易被逐渐降解或分解，裸露于外部的秸秆粉末在长期被雨水等外界力量冲刷后，与混凝土的结合力下降，产生松动或剥落，这些都会在混凝土内部不断产生新的孔隙来帮助渗透雨水，防止堵塞。
本发明的有益效果是：本案通过对混凝土材料的改进，提高了混凝土在长期使用后的防堵塞性能，提升了雨水渗透混凝土的速率，有效降低了雨水在混凝土中的残水量，同时提高了对雨水的收集率，增加蓄水型铺装结构的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本案残水量测试的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本案涉及一种钢渣透水混凝土，该钢渣透水混凝土主要用于铺设含有蓄水装置的铺装结构中，以满足高效透水，快速收集雨水的需求。该钢渣透水混凝土以质量分数为计，包括：
其中，混合集料为钢渣和碎石的组合；混合集料中，钢渣和碎石的质量比优选为1.05-2.65∶1。改性胶料为改性聚丙烯酸酯和丁苯橡胶乳液的组合；改性胶料中，改性聚丙烯酸酯和丁苯橡胶乳液的质量比优选为0.85-1.22∶1。改性聚丙烯酸酯优选但不限于是有机硅改性聚丙烯酸酯或有机氟改性聚丙烯酸酯。
普通硅酸盐水泥须符合GB 175规定即可。钢渣是指钢铁领域炼钢过程中排放的冶炼废渣的统称，本案使用的钢渣可优选是经过破碎、磁选、分选加工形成的符合JGJ 52单粒级的钢渣集料；钢渣集料的粒径优选为1-15mm，堆积密度约1850kg/m3，压碎指标＜10％。碎石应符合JGJ 52的规定，碎石粒径优选为5mm-10mm，堆积密度1450-1650kg/m3，针片状颗粒不大于10％，压碎指标＜15％，泥块含量＜0.5％，卵石含量＜14％。减水剂优选但不限于为聚羧酸系减水剂。偏高岭土为活性掺料。
相对于选择单一的碎石作为集料，钢渣和碎石组合的混合集料具有更强的结构强度和更低的残水量，有利于将雨水快速“挤向”蓄水池。改性胶料主要用于改善混凝土内孔表面的微结构，减小与水的静电或摩擦力，以帮助雨水快速通过混凝土并最终到达蓄水池中。碳酸钙粉末掺杂在混凝土中，用于在长期使用后，能够借助雨水酸性使得逐渐溶解，不断形成新的微孔道，保持混凝土的长效透水性能，且由于碳酸钙粉末含量低，在预拌混凝土时分散度好，不会影响日后混凝土的结构强度。
上述钢渣透水混凝土的预拌(或现拌)方法为：
1)将预定比例的钢渣和碎石拌匀，得到混合集料；
2)将预定比例的改性聚丙烯酸酯和丁苯橡胶乳液混匀备用；
3)将预定比例的普通硅酸盐水泥、混合集料、减水剂、偏高岭土、碳酸钙粉末和水搅拌混合，随后加入步骤2)中已混匀的改性聚丙烯酸酯和丁苯橡胶乳液，搅拌后获得预拌混凝土；
4)最后根据工程需求进行混凝土铺装或经制砖机加工获得混凝土制品。
实施例1
一种钢渣透水混凝土，总重为1吨，具体包括：
普通硅酸盐水泥(强度等级42.5，下同)140kg；
混合集料650kg(钢渣(德腾矿业，下同)333kg，碎石(德腾矿业，下同)317kg)；
聚羧酸系减水剂(铭煌科技MH-JS-102，下同)8kg；
偏高岭土(荣泰化工，下同)5kg；
改性胶料20kg(有机硅改性聚丙烯酸酯(建盟化学KR-9706，下同)9.2kg和丁苯橡胶乳液(海韵建材T2535L，下同)10.8kg)；
碳酸钙粉末(晟海源新材料HY-8016，下同)2kg；
水175kg。
性能测试：将实施例1的钢渣透水混凝土制成混凝土砖块，按照GB28635-2012试验方法获得以下性能指标：
残水量测试：
测试方法见图1，取1dm3的混凝土块1，搁置在容器2中部，混凝土块1与容器2内壁做好密封处理，在混凝土块1的上方加入固定量的水3(水的加入量一般为1升)，待水渗透至混凝土块1内和容器2底部，测试水渗透完(以混凝土块1上方的水消失为止)一定时间内混凝土块中的含水量变化；测试数据如下：
1)Δm1：混凝土块1上的水恰好全部透完时，混凝土块中的残水量；Δm1＝Δma-Δm0，Δm0为干燥混凝土块的重量，Δma为水恰好全部透完时混凝土块的总重；
2)Δm2：混凝土块1上的水全部透完1h后，混凝土块中的残水量；Δm2＝Δmb-Δm0，Δm0为干燥混凝土块的重量，Δmb为水全部透完1h后的混凝土块的总重；
3)Δm3：混凝土块1上的水全部透完3h后，混凝土块中的残水量；Δm3＝Δmc-Δm0，Δm0为干燥混凝土块的重量，Δmc为水全部透完3h后的混凝土块的总重；
4)Δm4：混凝土块1上的水全部透完6h后，混凝土块中的残水量；Δm4＝Δmd-Δm0，Δm0为干燥混凝土块的重量，Δmd为水全部透完6h后的混凝土块的总重。
实施例2
将实施例1中的有机硅改性聚丙烯酸酯9.2kg替换为有机氟改性聚丙烯酸酯(立达树脂LD-1084)9.2kg，其余与实施例1相同。
实施例3
一种钢渣透水混凝土，总重为1吨，具体包括：
普通硅酸盐水泥(强度等级42.5)140kg；
混合集料650kg(钢渣(德腾矿业)333kg，碎石(德腾矿业)317kg)；
聚羧酸系减水剂(铭煌科技MH-JS-102)8kg；
偏高岭土(荣泰化工)5kg；
改性胶料20kg(有机硅改性聚丙烯酸酯(建盟化学KR-9706)9.2kg和丁苯橡胶乳液(海韵建材T2535L)10.8kg)；
碳酸钙粉末(晟海源新材料HY-8016)2kg；
秸秆粉末3kg；
水172kg。
对比例1
将实施例1中的钢渣333kg替换为碎石333kg，其余与实施例1相同。
对比例2
将实施例1中的改性胶料20kg替换为有机硅改性聚丙烯酸酯20kg，其余与实施例1相同。
对比例3
将实施例1中的改性胶料20kg替换为丁苯橡胶乳液20kg，其余与实施例1相同。
对比例4
删除实施例1中的改性胶料20kg。
下表列出实施例1-3和对比例1-4的透水系数和残水量：
透水系数(15℃)cm/s-2 Δm1 Δm2 Δm3 Δm4
实施例1 2.6×10 487g 309g 188g 77g
实施例2 2.7×10 465g 288g 154g 60g
实施例3 2.7×10 476g 291g 160g 67g
对比例1 2.0×10 552g 412g 283g 125g
对比例2 2.3×10 509g 364g 234g 109g
对比例3 2.1×10 532g 386g 251g 112g
对比例4 2.0×10 596g 441g 313g 188g
从上表可以看出，实施例1-3的透水速率和残水量要优于对比例1-4，有利于蓄水型铺装结构在更短的时间实现雨水的高回收率收集和二次利用。对比例1说明特定比例组合的混合集料相较于单一的碎石集料，带来了更高的透水效率和更低的残水量。对比例4说明改性胶料的引入提高了混凝土的透水效率，降低了混凝土的残水量。对比例2和3说明相较于单一的改性聚丙烯酸酯或丁苯橡胶乳液，两者特定比例的组合具有更均衡更优异的透水速率和残水量控制。
将实施例1-3的混凝土在模拟酸雨的环境下做测试：分别取1dm3的混凝土块浸泡于pH为5.5、5.0、4.5、4.0的酸性(硝酸)水溶液中24h，测试混凝土孔隙率(按照GB 28635-2012试验方法)的变化，详见下表。
孔隙率，％ 初始未浸泡 pH＝5.5 pH＝5.0 pH＝4.5 pH＝4.0
实施例1 19 20 22 22 23
实施例2 19 21 22 22 23
实施例3 18 20 21 21 22
上表说明碳酸钙粉末的引入对混凝土的透水性能产生了正向作用。
将实施例1-3的混凝土铺设于户外道路，60天后分别取1dm3的混凝土块，洗去表面灰尘，测试混凝土透水系数和孔隙率(按照GB 28635-2012试验方法)的变化，详见下表。
实施例1 实施例2 实施例3
孔隙率，％ 19 20 18
透水系数(15℃)cm/s-2 2.5×10 2.7×10 2.6×10
上表说明本案的钢渣透水混凝土具有长效性和耐久性，在真实环境中能够长期使用不堵塞。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种钢渣透水混凝土，其特征在于，以质量分数为计，包括：
其中，所述混合集料为钢渣和碎石的组合；
所述改性胶料为改性聚丙烯酸酯和丁苯橡胶乳液的组合。
2.根据权利要求1所述的钢渣透水混凝土，其特征在于，所述混合集料中，钢渣和碎石的质量比为1.05-2.65∶1。
3.根据权利要求1所述的钢渣透水混凝土，其特征在于，所述改性胶料中，改性聚丙烯酸酯和丁苯橡胶乳液的质量比为0.85-1.22∶1。
4.根据权利要求1所述的钢渣透水混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。
5.根据权利要求1所述的钢渣透水混凝土，其特征在于，所述碎石的平均粒径为5-10mm。
6.根据权利要求1所述的钢渣透水混凝土，其特征在于，所述改性聚丙烯酸酯为有机硅改性聚丙烯酸酯或有机氟改性聚丙烯酸酯。
7.根据权利要求1所述的钢渣透水混凝土，其特征在于，以质量分数为计，还包括有0.3-0.5％的秸秆粉末。
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