CN108947401B - 一种防堵塞透水混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防堵塞透水混凝土，属于建筑材料技术领域。所述混凝土为采用不同单粒级预处理的再生骨料制备的透水混凝土层叠加而成的防堵塞透水混凝土，预处理的再生骨料采用水玻璃与氟硅酸钠的溶液对再生骨料浸泡进行预处理。所述防堵塞透水混凝土包括：光催化纳米金属氧化物0.5～0.8份，超疏水纳米无机氧化物0.5～0.8份，预处理的再生骨料1500～1700份，水泥350～450，偏高岭土20～50份，引气剂0.6～0.9份，增粘剂0.8～1.0份，减水剂3～5份，水90～110份。本发明综合利用光催化纳米材料的光催化作用分解有机附着物以及纳米材料的超疏水效应实现自清洁作用，并结合透水混凝土结构设计优化透水混凝土有效联通空隙，达到充分消耗建筑垃圾制备具有防堵塞性能的透水混凝土材料的目的。

Description

一种防堵塞透水混凝土
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体为一种防堵塞透水混凝土。
背景技术
随着当前城市建设步伐的加快，导致建筑垃圾与日俱增，以及城市“热岛效应”和“城市内涝”现象日趋严重，此现象已成为当今城市化建设过程中亟待解决的问题；“海绵城市”作为解决该问题的最优方案，而透水混凝土作为其最重要的建设组成材料。目前，存在建筑垃圾影响生态环境以及透水混凝土使用过程中易堵塞，达不到透水防涝的问题。
目前提高透水混凝土使用寿命的途径主要通过表面活性剂降低有机物等对基体的粘附，以及牺牲透水混凝土强度提高其孔隙率为代价的方法实现；并且利用再生骨料制备防堵塞透水混凝土不仅能合理消耗建筑垃圾，达到保护生态环境以及解决城市“热岛效应”和“城市内涝”的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供了集成再生骨料改性技术、光催化与超疏水自清洁技术并结合路面设计的思路方案，消耗利用建筑垃圾制备具有防堵塞能力的透水混凝土，最终实现节能环保，提高透水混凝土使用寿命，提高其应用价值。
本发明目的通过以下技术方案来实现：
一种防堵塞透水混凝土，所述混凝土为采用不同单粒级预处理的再生骨料制备的透水混凝土层叠加而成的防堵塞透水混凝土，其中，预处理的再生骨料为采用水玻璃与氟硅酸钠的溶液对再生骨料浸泡进行预处理。
本发明采用不同单粒级的再生骨料制备的透水混凝土层进行叠加，单粒级再生骨料制备的透水混凝土将具有较大的连通孔隙率，如采用相同的再生骨料粒级，则大大降低了透水混凝土连通孔隙率，会降低透水率；采用不同单粒级制备的透水混凝土叠加，其目的主要使叠加后的透水混凝土具有开放式(由上至下孔隙率增大的趋势)孔隙，更有利于杂质等排出。
采用水玻璃与氟硅酸钠的溶液对再生骨料进行预处理，可以对其表面进行改性，改善了再生骨料应用过程中界面过渡区薄弱导致混凝土强度较低的问题。采用水玻璃和氟硅酸钠混合液预处理，其目的和技术效果是填补再生骨料破碎时形成的裂缝，并将再生骨料表面疏松样进行固化；最重要的在制备透水混凝土时，再生骨料表面在液相环境中能与水泥或矿物掺合料(偏高岭土)反应，优化浆体与骨料的界面过渡区，达到提高强度的目的。
作为本发明所述一种防堵塞透水混凝土的一个具体实施例，所述透水混凝土层由基层到面层按再生骨料粒级由大到小的顺利进行叠加，由基层到面层每一层透水混凝土层的厚度分别为120～200mm、60～120mm、30～50mm、10～30mm。
作为本发明所述一种防堵塞透水混凝土的一个具体实施例，所述每层透水混凝土再生骨料的粒径为2.36mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～16mm、16mm～19mm、19mm～26.5mm、26.5mm～31.5mm。
作为本发明所述一种防堵塞透水混凝土的一个具体实施例，所述水玻璃与氟硅酸钠的质量比为1:0.05～1:0.1，浸泡时间为8～12h。
作为本发明所述一种防堵塞透水混凝土的一个具体实施例，所述水玻璃模数为1.5～2.2，水玻璃波美度为15～25；氟硅酸钠AR99％。
作为本发明所述一种防堵塞透水混凝土的一个具体实施例，包括以下质量份的各组分：光催化纳米金属氧化物0.5～0.8份，超疏水纳米无机氧化物0.5～0.8份，预处理的再生骨料1500～1700份，水泥350～450，偏高岭土20～50份，引气剂0.6～0.9份，增粘剂0.8～1.0份，减水剂3～5份，水90～110份。
本发明以光催化纳米金属氧化物、超疏水纳米无机氧化物、预处理的再生骨料、水泥、偏高岭土、引气剂、增粘剂、减水剂为主要原材料；综合利用光催化纳米材料的光催化作用分解有机附着物以及纳米材料的超疏水效应实现自清洁作用，并结合透水混凝土结构设计优化透水混凝土有效联通空隙，达到充分消耗建筑垃圾制备具有防堵塞性能的透水混凝土材料的目的，具有巨大的社会环保和经济效益。
本发明防堵塞透水混凝土的制备过程：将各单级配再生骨料在预处理液中进行浸泡一定时间，并将预处理好的再生骨料作为骨架，与光催化纳米金属氧化物、超疏水纳米无机氧化物、外加剂(引气剂、增粘剂、减水剂)和水泥以及偏高岭土混合，制得单层具有自清洁的透水混凝土；再根据设计选择不同单粒级(从基层到面层由大粒级到小粒级进行叠加)组合形成具有防堵塞性能的透水混凝土。
作为本发明所述一种防堵塞透水混凝土的一个具体实施例，所述光催化纳米金属氧化物为纳米TiO2、纳米ZnO、纳米SnO2单独一种，其粒径为40～100nm。
作为本发明所述一种防堵塞透水混凝土的一个具体实施例，所述超疏水纳米无机氧化物为纳米SiO2，其粒径为50～100nm。
作为本发明所述一种防堵塞透水混凝土的一个具体实施例，所述水泥为硅酸盐水泥；所述偏高岭土为细度为500～600目。
作为本发明所述一种防堵塞透水混凝土的一个具体实施例，所述引气剂为茶皂素或三萜皂甙一种或两种，有效固含量不低于98wt％；所述增粘剂为聚丙烯酰胺，分子量为5000～80000。
作为本发明所述一种防堵塞透水混凝土的一个具体实施例，所述减水剂为醚化聚羧酸减水剂，其分子量为40000～60000，减水率不高于15％，固含量不高于15wt％。
本发明防堵塞透水混凝土主要通过两方面实现其功能，其一，纳米材料的光催化和超疏水性能实现透水混凝土空隙及表面的自清洁功能；其二，不同粒级的透水混凝土形成的孔隙率开放式(由上至下孔隙率放大)结构，营造了能通过上层透水混凝土的物质均能透水下层透水混凝土，从而实现防堵塞以及易清理恢复的透水混凝土。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的防堵塞透水混凝土，具有良好的内部空隙以及表面自清洁功能，解决了由于表面或空隙中微生物的生长导致透水混凝土透水率降低的问题，达到了延长透水混凝土使用寿命目的。
2、本发明的防堵塞透水混凝土从设计角度提供了空隙联通并且放大有利于易堵塞杂质的疏通，提供了杂质的排出通道。
3、本发明的防堵塞透水混凝土，通过再生骨料的预处理对其表面进行改性，改善了再生骨料应用过程中界面过渡区薄弱导致混凝土强度较低的问题。
4、本发明所用的骨料为再生骨料，极大的消耗了建筑垃圾，解决了透水混凝土易堵塞问题，具有极大的生态环保意义和应用前景。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中，采用的光催化纳米氧化物其粒径为40～100nm，超疏水纳米二氧化硅其粒径为50～100nm；偏高岭土细度为500～600目；水泥为P.O.42.5，引气剂为茶皂素或三萜皂甙，有效固含量不低于98wt％；增粘剂为聚丙烯酰胺，分子量为5000～80000；减水剂为醚化聚羧酸减水剂，其分子量为40000～60000，减水率不高于15％，固含量不高于15wt％；再生骨料的粒径有2.36mm～4.75mm；4.75mm～9.5mm；9.5mm～16mm；16mm～19mm；19mm～26.5mm；26.5mm～31.5mm，其预处理所用溶液组成为水玻璃与氟硅酸钠，水玻璃与氟硅酸钠比例为1:0.05～1:0.1，其中水玻璃模数为1.5～2.2，水玻璃波美度为15～25，氟硅酸钠，AR99％；透水混凝土分为3～5层组成。表1为对不同粒级进行预处理的方法；表2为利用再生骨料制备的不同粒径的透水混凝土。
制备过程：将各单级配再生骨料在预处理液中进行浸泡一定时间，并将其预处理好的再生骨料作为骨架，与光催化纳米金属氧化物、超疏水纳米无机氧化物、外加剂(引气剂、增粘剂、减水剂)和水泥以及偏高岭土混合，制得单层具有自清洁的透水混凝土；再根据设计选择不同单粒级(由大粒级到小粒级进行叠加)组合形成具有防堵塞性能的透水混凝土。
表1不同粒级进行预处理的方法
序号 再生骨料粒级/mm 水玻璃：氟硅酸钠质量比 浸泡时间/h 水玻璃模数 水玻璃波美度
TS1 2.36～4.75 1：0.1 8 2 15
TS2 4.75～9.5 1：0.09 8 2.1 18
TS3 9.5～16.0 1：0.08 9 2.2 20
TS4 16.0～19.0 1：0.07 9 1.9 22
TS5 19.0～26.5 1：0.06 11 1.7 23
TS6 26.5～31.5 1：0.05 12 1.5 25
TS7 4.75～26.5 1：0.1 8 2 15
通过表1中对再生骨料的预处理后，将其作为透水混凝土骨料直接应用。
表2利用再生骨料制备的不同粒径的透水混凝土/质量份
Figure BDA0001767215220000051
Figure BDA0001767215220000061
通过表2中各粒级的再生骨料透水混凝土叠加组合而成下表3中的实施例和对比例，其中对比组1中的TS5、TS4、TS3骨料为未经处理的再生骨料、TS8～TS11骨料为未经处理的再生骨料。
表3利用再生骨料透水混凝土层叠加而成的防堵塞透水混凝土
Figure BDA0001767215220000062
表4再生骨料制备防堵塞透水混凝土性能检测结果
Figure BDA0001767215220000063
Figure BDA0001767215220000071
从上表4防堵塞透水混凝土性能检测结果可以看出，采用本发明对再生骨料进行预处理制备的透水混凝土，其抗冻性和强度均能满足设计要求。相比于试验组4，对比组1防堵塞透水混凝土的抗压强度和抗折强度都明显较低，说明采用本发明预处理对再生骨料进行处理，可以显著提高成品防堵塞透水混凝土的强度。
相比于实验组和对比组1，对比组2至对比组6的透水性能较弱，但强度影响不大，说明采用光催化纳米氧化物、超疏水纳米SiO2以及不同骨料级透水混凝土的叠加设计可极大的提高污水透水率以及透水系数恢复率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防堵塞透水混凝土，其特征在于，所述混凝土为采用不同单粒级预处理的再生骨料制备的透水混凝土层叠加而成的防堵塞透水混凝土，其中，预处理的再生骨料为采用水玻璃与氟硅酸钠的溶液对再生骨料浸泡进行预处理，所述水玻璃与氟硅酸钠的质量比为1:0.05~1:0.1，浸泡时间为8~12h；
包括以下质量份的各组分：光催化纳米金属氧化物0.5~0.8份，超疏水纳米无机氧化物0.5~0.8份，预处理的再生骨料1500~1700份，水泥350~450，偏高岭土20~50份，引气剂0.6~0.9份，增粘剂0.8~1.0份，减水剂3~5份，水90~110份；
所述光催化纳米金属氧化物为纳米ZnO或纳米SnO2；所述超疏水纳米无机氧化物为纳米SiO2；
所述透水混凝土层由基层到面层按再生骨料粒级由大到小的顺序进行叠加，由基层到面层每一层透水混凝土层的厚度分别为120~200mm、60~120mm、30~50mm、10~30mm。
2.如权利要求1所述一种防堵塞透水混凝土，其特征在于，所述水玻璃模数为1.5~2.2，水玻璃波美度为15~25，氟硅酸钠AR99%。
3.如权利要求1所述一种防堵塞透水混凝土，其特征在于，所述光催化纳米金属氧化物的粒径为40～100nm。
4.如权利要求1所述一种防堵塞透水混凝土，其特征在于，所述超疏水纳米无机氧化物的粒径为50～100nm。
5.如权利要求1所述一种防堵塞透水混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥；所述偏高岭土的细度为500～600目。
6.如权利要求1所述一种防堵塞透水混凝土，其特征在于，所述引气剂为茶皂素或三萜皂甙一种或两种，有效固含量不低于98wt%；所述增粘剂为聚丙烯酰胺，分子量为5000~80000；所述减水剂为醚化聚羧酸减水剂，其分子量为40000~60000，减水率不高于15%，固含量不高于15wt%。
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