CN108706935A - 一种透水沥青混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种透水沥青混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种透水沥青混凝土及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将减水剂加入水中搅拌混合均匀，得到减水剂溶液；将水泥、改性沥青、碎石、矿物纤维填料、硅灰加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入减水剂溶液继续搅拌混合均匀即得。本发明透水沥青混凝土及其制备方法，具有良好的透水性能，并且还可以防止因雨水长期积留于透水沥青混凝土内部而导致混凝土发生冻融破坏，改善透水沥青混凝土的抗冻融性能，能够在兼顾普通的透水沥青混凝土的强度、透水性的同时，改善透水沥青混凝土的塑性变形、抗冲击等性能，适用于人行道及自行车道、社区内地面装饰、园林景观道路及城市广场、游泳池旁边及体育场。

Description

一种透水沥青混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体地说，涉及一种透水沥青混凝土及其制备方法。
背景技术
混泥土是一种抗压强度大而抗拉强度强度相对比较低的脆性材料。随着现代建筑技术的发展，对水泥混凝土建筑材料也提出了更高的需求。
随着经济的发展和城市建设步伐的加快，现代城市的地表正逐步被钢筋混凝土的房屋和不透水的混凝土路面所覆盖。目前，我国城市街道、人行道、自行车道、公园、庭院及公共广场的路面主要以不透水的石板材和混凝土为主。虽然这种路面的铺装技术简单，成本低廉，但它会给城市的生态环境带来许多负面的影响。首先，这种不透水不透气的路面使渗入地下的雨水明显减少，城市地下水得不到补充，损害了城市的水平衡，影响了城市地表植物的生长，破坏了城市地表的生态平衡；其次，这种表面致密的路面在雨天由于不能及时排水，造成路面积水，给行人和车辆的行驶带来许多不便，还会增加城市的噪音污染并形成城市的“热岛效应”。由此可见，我们需要一种既能减轻环境负担、又能与自然环境协调共生，并且能为人类构造舒适生活环境的功能型材料。
透水沥青混凝土是采用单粒级粗骨料作为骨架，水泥净浆包裹在粗骨料颗粒的表面，形成的蜂窝状混凝土材料。作为一种环保、生态型的道路材料，具有透水性，能较快消除道路、广场积水，减轻城市排水负担；能使雨水迅速渗入地下，补充地下水，保持土壤湿度，维护地下水及土壤的生态平衡；在吸热和储热功能方面接近于自然植被所覆盖的地面，调节城市空间的温度和湿度，缓解城市热岛效应；具有吸音作用，可减少环境噪声；空隙能吸附城市污染物(如粉尘)，减少扬尘污染；拥有系列色彩配置，可以根据周围环境需要进行设计图案，具有较强的装饰性，是传统铺装和一般透水砖不能实现的特殊铺装材料。总之，透水沥青混凝土路面是一种保护自然、维护生态平衡、缓解城市热岛效应的优良新技术，有利于生存环境的良性发展。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题的不足，提供一种透水沥青混凝土及其制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案得以实现的：
一种透水沥青混凝土的制备方法，包括下述步骤：
将减水剂加入水中搅拌混合均匀，得到减水剂溶液；将水泥、改性沥青、碎石、矿物纤维填料、硅灰加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入减水剂溶液继续搅拌混合均匀即得。
一种透水沥青混凝土的制备方法，包括下述步骤：
将0.5-1.3重量份减水剂加入20-50重量份水中搅拌混合均匀，得到减水剂溶液；将95-105重量份水泥、5-15重量份改性沥青、300-600重量份碎石、30-70重量份矿物纤维填料、6-12重量份硅灰加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入减水剂溶液继续搅拌混合均匀即得。
所述减水剂为萘系减水剂、聚羧酸减水剂、氨基磺酸减水剂中的至少一种。
所述改性沥青为SBR改性沥青或SBS改性沥青或天然橡胶改性沥青。
所述矿物纤维填料为海泡石纤维、水镁石纤维中的至少一种。
进一步地，所述矿物纤维填料为功能化海泡石纤维、改性水镁石纤维中的至少一种。在本发明一些实施方式中，所述矿物纤维填料为功能化海泡石纤维、改性水镁石纤维按质量比为(2-4)：1的混合物。
所述功能化海泡石纤维的制备方法为：将100-200g聚乙烯醇、40-60g黄原胶加入1000-2000g水中以转速为200-500r/min搅拌10-20min混合均匀，再加入30-50g乙烯基二甲基乙氧基硅烷以转速为200-500r/min搅拌10-20min混合均匀，得到混合液；将海泡石纤维、混合液按质量比为1：(6-10)混合在温度为70-90℃以转速为200-500r/min搅拌3-6h，然后微波处理10-20min，过滤，将滤饼在温度为65-75℃烘干2-5h，然后置于马弗炉中以升温速率为2-4℃/min升温至180-220℃，接着以升温速率为4-6℃/min升温至500-550℃保温40-80min，自然冷却至室温，粉碎至100-200目，即得。
所述微波处理的微波功率为400-800W、微波频率为2400-2500MHz。
所述改性水镁石纤维的制备方法为：将50-70g木质素磺酸钠、130-150g玉米淀粉加入1000-2000g水中以转速为200-500r/min搅拌10-20min混合均匀，得到混合液；将水镁石纤维、混合液按质量比为1：(6-10)混合在温度为50-70℃以转速为200-500r/min搅拌3-6h，过滤，将滤饼在温度为65-75℃烘干2-5h，然后置于马弗炉中以升温速率为2-4℃/min升温至180-220℃，接着以升温速率为4-6℃/min升温至500-550℃保温40-80min，自然冷却至室温，粉碎至100-200目，即得。
所述碎石为粒径为3-8mm的玄武岩碎石。
所述水泥为P.O 42.5R水泥或P.O 42.5水泥。
一种透水沥青混凝土，采用上述透水沥青混凝土的制备方法制备而成。
本发明的有益效果是：
本发明透水沥青混凝土及其制备方法，具有良好的透水性能，并且还可以防止因雨水长期积留于透水沥青混凝土内部而导致混凝土发生冻融破坏，改善透水沥青混凝土的抗冻融性能，能够在兼顾普通的透水沥青混凝土的强度、透水性的同时，改善透水沥青混凝土的塑性变形、抗冲击等性能，适用于人行道及自行车道、社区内地面装饰、园林景观道路及城市广场、游泳池旁边及体育场。
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。
实施例中材料如下：硅灰为江西佳利生化高科有限公司提供的325目硅灰粉。聚羧酸减水剂为合肥三川化工外加剂有限公司提供的型号为SC-08A的聚羧酸减水剂，外观为为白色粉末。SBR改性沥青为新乡市正通沥青科技有限公司提供的型号为ZT-SBR的ZT-SBR。聚乙烯醇为上海臣启化工科技有限公司提供的型号为1788的聚乙烯醇。木质素磺酸钠为山东锐晟化工有限公司提供的工业级木质素磺酸钠。玉米淀粉为苏州蓝力化工科技有限公司提供的工业级玉米淀粉。P.O 42.5水泥为广州羊城水泥有限公司提供的P.O 42.5普通硅酸盐水泥。黄原胶为江苏长晶生物工程有限公司提供的食品级黄原胶。乙烯基二甲基乙氧基硅烷，CAS号：5356-83-2。海泡石纤维为灵寿县冀恒矿产品加工厂提供的一级海泡石纤维，粒度为100目。水镁石纤维为灵寿县宇鑫矿产品加工厂提供的一级水镁石纤维，粒度为100目。
实施例1
透水沥青混凝土的制备方法，包括下述步骤：
将1重量份减水剂加入35重量份水中以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，得到减水剂溶液；将100重量份水泥、10重量份改性沥青、400重量份碎石、50重量份矿物纤维填料、10重量份硅灰加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌2min混合均匀，然后加入减水剂溶液继续以转速为90r/min搅拌5min混合均匀即得透水沥青混凝土。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
所述改性沥青为SBR改性沥青。
所述矿物纤维填料为海泡石纤维。
所述碎石为粒径为7mm的玄武岩碎石。
所述水泥为P.O 42.5水泥。
实施例2
透水沥青混凝土的制备方法，包括下述步骤：
将1重量份减水剂加入35重量份水中以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，得到减水剂溶液；将100重量份水泥、10重量份改性沥青、400重量份碎石、50重量份矿物纤维填料、10重量份硅灰加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌2min混合均匀，然后加入减水剂溶液继续以转速为90r/min搅拌5min混合均匀即得透水沥青混凝土。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
所述改性沥青为SBR改性沥青。
所述矿物纤维填料为水镁石纤维。
所述碎石为粒径为7mm的玄武岩碎石。
所述水泥为P.O 42.5水泥。
实施例3
透水沥青混凝土的制备方法，包括下述步骤：
将1重量份减水剂加入35重量份水中以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，得到减水剂溶液；将100重量份水泥、10重量份改性沥青、400重量份碎石、50重量份矿物纤维填料、10重量份硅灰加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌2min混合均匀，然后加入减水剂溶液继续以转速为90r/min搅拌5min混合均匀即得透水沥青混凝土。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
所述改性沥青为SBR改性沥青。
所述矿物纤维填料为功能化海泡石纤维。
所述功能化海泡石纤维的制备方法为：将150g聚乙烯醇、50g黄原胶加入1500g水中以转速为300r/min搅拌15min混合均匀，再加入40g乙烯基二甲基乙氧基硅烷以转速为300r/min搅拌15min混合均匀，得到混合液；将海泡石纤维、混合液按质量比为1：9混合在温度为80℃以转速为300r/min搅拌5h，然后微波处理15min，所述微波处理的微波功率为600W、微波频率为2450MHz，采用300目滤布过滤，将滤饼在温度为70℃烘干3h，然后置于马弗炉中以升温速率为3℃/min升温至200℃，接着以升温速率为5℃/min升温至520℃保温60min，自然冷却至室温25℃，粉碎至150目，即得功能化海泡石纤维。
所述碎石为粒径为7mm的玄武岩碎石。
所述水泥为P.O 42.5水泥。
实施例4
透水沥青混凝土的制备方法，包括下述步骤：
将1重量份减水剂加入35重量份水中以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，得到减水剂溶液；将100重量份水泥、10重量份改性沥青、400重量份碎石、50重量份矿物纤维填料、10重量份硅灰加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌2min混合均匀，然后加入减水剂溶液继续以转速为90r/min搅拌5min混合均匀即得透水沥青混凝土。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
所述改性沥青为SBR改性沥青。
所述矿物纤维填料为功能化海泡石纤维。
所述功能化海泡石纤维的制备方法为：将150g聚乙烯醇、50g黄原胶加入1500g水中以转速为300r/min搅拌15min混合均匀，得到混合液；将海泡石纤维、混合液按质量比为1：9混合在温度为80℃以转速为300r/min搅拌5h，然后微波处理15min，所述微波处理的微波功率为600W、微波频率为2450MHz，采用300目滤布过滤，将滤饼在温度为70℃烘干3h，然后置于马弗炉中以升温速率为3℃/min升温至200℃，接着以升温速率为5℃/min升温至520℃保温60min，自然冷却至室温25℃，粉碎至150目，即得功能化海泡石纤维。
所述碎石为粒径为7mm的玄武岩碎石。
所述水泥为P.O 42.5水泥。
实施例5
透水沥青混凝土的制备方法，包括下述步骤：
将1重量份减水剂加入35重量份水中以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，得到减水剂溶液；将100重量份水泥、10重量份改性沥青、400重量份碎石、50重量份矿物纤维填料、10重量份硅灰加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌2min混合均匀，然后加入减水剂溶液继续以转速为90r/min搅拌5min混合均匀即得透水沥青混凝土。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
所述改性沥青为SBR改性沥青。
所述矿物纤维填料为改性水镁石纤维。
所述改性水镁石纤维的制备方法为：将60g木质素磺酸钠、140g玉米淀粉加入1500g水中以转速为300r/min搅拌15min混合均匀，得到混合液；将水镁石纤维、混合液按质量比为1：9混合在温度为60℃以转速为300r/min搅拌4h，采用300目滤布过滤，将滤饼在温度为70℃烘干3h，然后置于马弗炉中以升温速率为3℃/min升温至200℃，接着以升温速率为5℃/min升温至520℃保温60min，自然冷却至室温25℃，粉碎至150目，即得改性水镁石纤维。
所述碎石为粒径为7mm的玄武岩碎石。
所述水泥为P.O 42.5水泥。
实施例6
透水沥青混凝土的制备方法，包括下述步骤：
将1重量份减水剂加入35重量份水中以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，得到减水剂溶液；将100重量份水泥、10重量份改性沥青、400重量份碎石、50重量份矿物纤维填料、10重量份硅灰加入混凝土搅拌机中以转速为90r/min搅拌2min混合均匀，然后加入减水剂溶液继续以转速为90r/min搅拌5min混合均匀即得透水沥青混凝土。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
所述改性沥青为SBR改性沥青。
所述矿物纤维填料为功能化海泡石纤维、改性水镁石纤维按质量比为3：1混合而成的混合物。
所述功能化海泡石纤维的制备方法为：将150g聚乙烯醇、50g黄原胶加入1500g水中以转速为300r/min搅拌15min混合均匀，再加入40g乙烯基二甲基乙氧基硅烷以转速为300r/min搅拌15min混合均匀，得到混合液；将海泡石纤维、混合液按质量比为1：9混合在温度为80℃以转速为300r/min搅拌5h，然后微波处理15min，所述微波处理的微波功率为600W、微波频率为2450MHz，采用300目滤布过滤，将滤饼在温度为70℃烘干3h，然后置于马弗炉中以升温速率为3℃/min升温至200℃，接着以升温速率为5℃/min升温至520℃保温60min，自然冷却至室温25℃，粉碎至150目，即得功能化海泡石纤维。
所述改性水镁石纤维的制备方法为：将60g木质素磺酸钠、140g玉米淀粉加入1500g水中以转速为300r/min搅拌15min混合均匀，得到混合液；将水镁石纤维、混合液按质量比为1：9混合在温度为60℃以转速为300r/min搅拌4h，采用300目滤布过滤，将滤饼在温度为70℃烘干3h，然后置于马弗炉中以升温速率为3℃/min升温至200℃，接着以升温速率为5℃/min升温至520℃保温60min，自然冷却至室温25℃，粉碎至150目，即得改性水镁石纤维。
所述碎石为粒径为7mm的玄武岩碎石。
所述水泥为P.O 42.5水泥。
测试例1
分别采用实施例1-6的透水沥青混凝土进行性能测试。
抗冻性能测试：抗压强度的测试标准：GB50081-2002普通混凝土力学性能试验方法。(1)将试件在养护龄期为24天时从养护地点取出并置于(20±2)℃水中浸泡4天，浸泡水面高出试件顶面(20～30)mm；(2)浸泡完成后，取出试件并擦除试件表面水分，对外观尺寸进行测量、称重；(3)将试件放入试件盒内并放入冻融箱中，试件与试件盒壁之间留有20mm空隙；而快冻试验中，应向试件盒内注入清水，水面的高度高出试件50mm；(4)当冻融箱内温度降至-18℃时开始计时，每次冻融循环中冷冻时间为4小时，冷冻结束后立即加入温度为(18～20)℃的水，加水时间在10分钟内，水面高于试件20mm以上，融化时间为4小时；融化完毕后视该次冻融循环结束，可进行下一次冻融循环，冻融循环25次。透水沥青混凝土试件冻融循环后的抗压强度损失率按公式进行：Δf＝(fco-fcn)/fco×100。公式中：Δf-透水沥青混凝土抗压强度损失率(％)，精确至0.1；fco-冻融前透水沥青混凝土试件的抗压强度(MPa)，精确至0.1MPa；fcn-冻融后透水沥青混凝土试件抗压强度(MPa)，精确至0.1MPa。每个实施例取5个试样，取其平均值作为最终测试结果。
透水性测试参照甘冰清的硕士论文《透水沥青混凝土的配合比设计及其性能研究》中2.3节中的方法进行。
耐磨性能测试指标为磨坑长度，参照JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程进行。
表1：性能测试结果表
本发明透水沥青混凝土通过各组分的作用，矿物纤维填料通过本发明处理后提高了强度及透水性能，矿物纤维填料集增强纤维和无机填料二者的优势于一体，使混凝土形成一个坚固、稳定的骨架空隙结构，进一步提高了透水沥青混凝土的力学性能，使透水道路更加坚固、耐用。

Claims (10)

1.一种透水沥青混凝土的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
将减水剂加入水中搅拌混合均匀，得到减水剂溶液；将水泥、改性沥青、碎石、矿物纤维填料、硅灰加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入减水剂溶液继续搅拌混合均匀即得。
2.一种透水沥青混凝土的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
将0.5-1.3重量份减水剂加入20-50重量份水中搅拌混合均匀，得到减水剂溶液；将95-105重量份水泥、5-15重量份改性沥青、300-600重量份碎石、30-70重量份矿物纤维填料、6-12重量份硅灰加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入减水剂溶液继续搅拌混合均匀即得。
3.根据权利要求2所述透水沥青混凝土的制备方法，其特征在于：所述减水剂为萘系减水剂、聚羧酸减水剂、氨基磺酸减水剂中的至少一种；所述改性沥青为SBR改性沥青或SBS改性沥青或天然橡胶改性沥青。
4.根据权利要求2所述透水沥青混凝土的制备方法，其特征在于：所述矿物纤维填料为海泡石纤维、水镁石纤维中的至少一种。
5.根据权利要求2所述透水沥青混凝土的制备方法，其特征在于：所述矿物纤维填料为功能化海泡石纤维、改性水镁石纤维中的至少一种。
6.根据权利要求5所述透水沥青混凝土的制备方法，其特征在于：所述功能化海泡石纤维的制备方法为：将100-200g聚乙烯醇、40-60g黄原胶加入1000-2000g水中以转速为200-500r/min搅拌10-20min混合均匀，再加入30-50g乙烯基二甲基乙氧基硅烷以转速为200-500r/min搅拌10-20min混合均匀，得到混合液；将海泡石纤维、混合液按质量比为1：(6-10)混合在温度为70-90℃以转速为200-500r/min搅拌3-6h，然后微波处理10-20min，过滤，将滤饼在温度为65-75℃烘干2-5h，然后置于马弗炉中以升温速率为2-4℃/min升温至180-220℃，接着以升温速率为4-6℃/min升温至500-550℃保温40-80min，自然冷却至室温，粉碎至100-200目，即得。
7.根据权利要求6所述透水沥青混凝土的制备方法，其特征在于：所述微波处理的微波功率为400-800W、微波频率为2400-2500MHz。
8.根据权利要求5所述透水沥青混凝土的制备方法，其特征在于：所述改性水镁石纤维的制备方法为：将50-70g木质素磺酸钠、130-150g玉米淀粉加入1000-2000g水中以转速为200-500r/min搅拌10-20min混合均匀，得到混合液；将水镁石纤维、混合液按质量比为1：(6-10)混合在温度为50-70℃以转速为200-500r/min搅拌3-6h，过滤，将滤饼在温度为65-75℃烘干2-5h，然后置于马弗炉中以升温速率为2-4℃/min升温至180-220℃，接着以升温速率为4-6℃/min升温至500-550℃保温40-80min，自然冷却至室温，粉碎至100-200目，即得。
9.根据权利要求2所述透水沥青混凝土的制备方法，其特征在于：所述碎石为粒径为3-8mm的玄武岩碎石；所述水泥为P.O 42.5R水泥或P.O 42.5水泥。
10.一种透水沥青混凝土，采用权利要求1-9中任一项所述透水沥青混凝土的制备方法制备而成。
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