CN109231924A - 一种透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种透水混凝土及其制备方法。透水混凝土包括93～97份的透水骨料、9～19份的一次用水和3～7份的二次用水；透水骨料包含胶凝材料、骨料及淀粉膜；胶凝材料包裹骨料，淀粉膜包裹胶凝材料；淀粉膜为质量分数为1%‑5%的淀粉膜溶液喷洒在胶凝材料外表面后干燥形成，淀粉膜溶液为改性淀粉溶于溶剂中得到。透水混凝土的制备方法包括将透水骨料平铺，喷洒一次用水，4～7分钟后，喷洒二次用水，最后振捣密实。通过本发明制备的透水混凝土，能有效解决现有混凝土质量波动大、运输成本高、余浆浪费及污染等问题，便于施工，对于用量较少的工程、维修工程或者在交通运输不便的地方施工的工程尤为便捷。

Description

一种透水混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种透水混凝土及其制备方法。

背景技术

透水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；透水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。

透水混凝土既要有足够的强度，又要有良好的透水性，目前透水混凝土多采用现场搅拌施工方式，透水性和强度都得不到有效控制，采用拌合楼生产以及罐车运输的生产方式技术难度较大，且施工后混凝土质量波动大，质量事故率高。

现有技术中，提出了公开号为CN107365114A，公开日为2017年12月12日的中国发明专利文件，来解决上述存在的技术问题，该专利文献所公开的技术方案如下：一种适合搅拌运输的透水混凝土，所述适合搅拌运输的透水混凝土包括粗骨料和在所述粗骨料表面均匀包裹的水泥基胶结料，所述水泥基胶结料的各组分用量按重量比为：425或标号大于425的水泥：1份、减水剂：0.003-0.01份、硅粉：0.04-0.05份、淀粉醚：0-0.0003份、可再分散乳胶粉：0.0002-0.005份、纤维素醚：0.0002-0.001、缓凝剂：0.005-0.02份、水：0.25-0.35份和粉煤灰：0-0.1份。

上述技术方案在实施过程中，会存在以下问题：

（1）该技术方案中主要依靠纤维素醚的保水以及增绸作用，缓凝剂的延长透水混凝土凝固时间，淀粉醚的增绸作用，使运输时水泥浆体不下沉。通过该组分，延长搅拌运输的透水混凝土的凝固时间，使运输方便。该技术方案与现有技术相比，虽然适当延长了透水混凝土的凝固时间，但是实际上现有技术中采用罐车运输可以达到该效果，对于长距离的运输，如果混凝土运输过程中不使用罐车，依然会存在运输过程中混凝土凝固的现象。

（2）若采用罐车运输，会产生一定的余浆，成本高且会造成浪费和污染。

（3）可以延长凝固时间，但是透水混凝土的质量波动也大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种透水混凝土及其制备方法，能有效解决透水混凝土质量波动大、运输成本高、余浆浪费及污染等问题，并且便于施工，对于用量较少的工程、维修工程或者在交通运输不便的地方施工的工程尤为便捷。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种透水混凝土，其特征在于：包括93～97份的透水骨料、9～19份的一次用水和3～7份的二次用水；所述透水骨料包含胶凝材料、骨料以及淀粉膜；所述胶凝材料均匀包裹骨料，所述淀粉膜包裹胶凝材料；所述淀粉膜为质量分数为1%-5%的淀粉膜溶液喷洒在胶凝材料外表面后干燥形成，所述淀粉膜溶液为改性淀粉溶于溶剂中得到；所述一次用水用于分解淀粉膜，所述二次用水用于使胶凝材料发生水化反应。

所述溶剂为1,4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷或丙酮。

所述改性淀粉经玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉或大米淀粉酯化改性得到。

所述淀粉膜的厚度为10μm-20μm。

所述胶凝材料包括88～94份的水泥、5～10份的增强材料、0.1～0.5份的减水剂、0.9～1.7份的乳胶粉。

所述增强材料为硅粉、纳米二氧化硅中的一种或两种。

所述乳胶粉为可再分散乳胶粉。

所述水泥为普通硅酸盐水泥，等级为42.5或52.5。

所述骨料为粒径5-10mm的碎石。

一种透水混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 将93～97份的透水骨料平铺，喷洒9～19份的一次用水，使透水骨料表面的淀粉膜分解；

b. 一次用水4～7分钟后，喷洒3～7份的二次用水，使透水骨料中的胶凝材料发生水化反应；

c. 振捣密实，形成透水混凝土。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：

1、本发明的透水混凝土包含透水骨料、一次用水和二次用水，透水骨料中胶凝材料均匀包裹在骨料表面，在胶凝材料表面形成有淀粉膜，可以在拌合楼生产以及通过装载工具将透水骨料运输至现场，或者直接在现场进行加工透水骨料，最后在现场进行洒水，振捣密实，形成透水混凝土，能有效降低混凝土的质量波动；装载工具的选择不仅限于罐车，能降低运输成本，且在运输过程中，不会产生余浆，不会造成浪费和污染；便于混凝土施工，只需运输透水骨料即可，对于用量较少的工程、维修工程以及在交通运输不便的地方施工的工程尤为便捷。

本透水混凝土，选择3-7份二次用水，保证制备的透水混凝土控制在一定的水胶比范围内，保证混凝土强度与孔隙率。水少了会使胶凝材料水化反应用水不够，影响混凝土强度。水分多了，会导致胶凝材料流动度过大，导致混凝土分层，上层水泥浆体少，轻度低，下层浆体多，孔隙率低，对混凝土性能不利。

2、使用改性淀粉，改善了普通淀粉耐水性很差的缺点，使其成膜具有更好的连续性，结构致密，质地细腻，具有明显的耐水性。

溶剂为1,4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷或丙酮，使得形成的膜致密性较差，遇水的分解速度较快。

将改性淀粉溶于1,4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷或丙酮，使形成的淀粉膜具有一定的耐水性，但遇水后不需要过长的时间才开始分解，二者之间达到平衡，控制透水骨料表面淀粉膜的完整性及其水解时间，使淀粉膜不会在运输过程中就完全分解，能够保证对透水骨料的保护作用。

3、形成的淀粉膜溶液质量分数在1%-5%，有利于控制淀粉膜的分解时间，满足混凝土工程使用该透水骨料对淀粉膜分解时间的要求，确保在施工前，该透水骨料不会完全分解，施工过程中膜才开始进行分解。

4、淀粉膜的厚度为10μm-20μm，进一步控制透水骨料表面淀粉膜的完整性及其水解时间，使透水骨料不会在运输过程中就完全分解，能够保证对透水骨料的保护作用。

5、本发明采用的胶凝材料包括水泥、增强材料、减水剂和乳胶粉，通过控制胶凝材料的种类和材料之间的份比，使得在获得最优的混凝土强度的同时得到最大的孔隙率；胶凝材料种类较少，使得混拌更加均匀，同时减少胶凝材料的波动性，节约成本。

6、硅粉或/和纳米二氧化硅作为增强剂，二者的比表面积都非常大，可有效填充水泥浆内部孔隙，增加其密实度，提高水泥浆与骨料间的胶结界面强度，同时其较高的反应活性可促进混凝土后期强度稳定增长。

7、骨料为粒径5-10mm的碎石，保证混凝土的强度和良好的透水性。

8、透水混凝土制备过程中，直接将骨料按照设计铺在路面，第一次洒水使骨料表面的淀粉膜分解，再二次喷水使骨料表面的胶凝材料发生水化反应，最后采用振捣密实，形成透水混凝土。与传统的透水混凝土相比，该方法不仅方便施工，还可以降低混凝土的质量波动，便于控制运输成本，避免浪费；且生产成本低，对于用量较少的工程、维修工程以及在交通运输不便的地方施工的工程尤为便捷。

9、透水混凝土制备过程中，分两次进行洒水，且间隔4-7分钟，此时淀粉膜没有完全分解，二次用水通过已经分解的淀粉膜的表面的孔隙进入，与包裹在淀粉膜里面的胶凝材料接触并进行反应，起到良好的胶结作用，避免因为淀粉膜完全分解，胶凝材料因重力或其他作用而掉落，水从胶凝材料和骨料的底部溜走，达不到预期的胶结作用。也避免采用一次洒水，多于的水来不及与胶凝材料发生反应就从底部溜走，浪费水资源且无法控制水分，无法控制水胶比，进而影响混凝土强度。

具体实施方式

实施例1

作为本发明一较佳实施方式，本发明包括一种用于混凝土的透水骨料，包含胶凝材料和骨料，其特征在于：所述骨料外表面均匀包裹有胶凝材料，所述胶凝材料外表面包裹有淀粉膜，所述淀粉膜为质量分数为1%的淀粉膜溶液喷洒在胶凝材料外表面后干燥形成，所述淀粉膜溶液为改性淀粉溶于溶剂中得到。

所述溶剂为1,4-二氧六环；改性淀粉经玉米淀粉酯化改性得到，改性淀粉取代度1.0；所述胶凝材料包括P.O42.5水泥94份、硅粉5份、乳胶粉0.9份、减水剂0.1份；所述骨料为粒径10mm的碎石。

所述乳胶粉为可再分散乳胶粉，所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂，减水率大于25%。

一种上述用于混凝土的透水骨料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 将胶凝材料搅拌均匀，包括P.O42.5水泥94份、硅粉5份、乳胶粉0.9份、减水剂0.1份；采用机械与气动混合的方式进行，为保证混合均匀，每吨材料的混拌时间为15分钟；

b. 将骨料表面用无水乙醇喷雾完全润湿；

c. 将胶凝材料与润湿的骨料混合，使骨料表面均匀包裹胶凝材料；

d. 将改性淀粉溶于1,4-二氧六环中得到质量分数为1%的淀粉膜溶液；经0.45μm的滤膜过滤；

e. 将过滤后的淀粉膜溶液喷洒到包裹有骨料的胶凝材料表面，干燥处理，形成20μm厚的淀粉膜，制成透水骨料。

一种利用上述透水骨料制作的透水混凝土，其特征在于：包括97份的透水骨料、19份的一次用水和3份的二次用水；所述一次用水用于分解淀粉膜，所述二次用水用于使胶凝材料发生水化反应。

一种利用上述透水骨料制作透水混凝土的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 将97份的透水骨料平铺，喷洒19份的一次用水，使透水骨料表面的淀粉膜分解；

b. 一次用水后7分钟时，喷洒3份的二次用水，使透水骨料中的胶凝材料发生水化反应；

c. 采用超声波振捣密实，进行养护，形成透水混凝土。

实施例2

作为本发明另一较佳实施方式，本发明包括一种用于混凝土的透水骨料，包含胶凝材料和骨料，其特征在于：所述骨料外表面均匀包裹有胶凝材料，所述胶凝材料外表面包裹有淀粉膜，所述淀粉膜为质量分数为3%的淀粉膜溶液喷洒在胶凝材料外表面后干燥形成，所述淀粉膜溶液为改性淀粉溶于溶剂中得到。

所述溶剂为三氯甲烷；改性淀粉经马铃薯淀粉酯化改性得到，改性淀粉取代度0.5；所述胶凝材料包括P.O52.5水泥90份、纳米二氧化硅8份、乳胶粉1.7份、减水剂0.3份；所述骨料为粒径5mm的碎石。

所述乳胶粉为可再分散乳胶粉，所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂，减水率大于25%。

一种上述用于混凝土的透水骨料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 将胶凝材料搅拌均匀，包括P.O52.5水泥90份、纳米二氧化硅8份、乳胶粉1.7份、减水剂0.3份；采用机械与气动混合的方式进行，为保证混合均匀，每吨材料的混拌时间为15分钟；

b. 将骨料表面用无水乙醇喷雾完全润湿；

c. 将胶凝材料与润湿的骨料混合，使骨料表面均匀包裹胶凝材料；

d. 将改性淀粉溶于三氯甲烷中得到质量分数为1%的淀粉膜溶液；经0.45μm的滤膜过滤；

e. 将过滤后的淀粉膜溶液喷洒到包裹有骨料的胶凝材料表面，干燥处理，形成15μm厚的淀粉膜，制成透水骨料。

一种利用上述透水骨料制作的透水混凝土，其特征在于：包括95份的透水骨料、15份的一次用水和5份的二次用水；所述一次用水用于分解淀粉膜，所述二次用水用于使胶凝材料发生水化反应。

一种利用上述透水骨料制作透水混凝土的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 将95份的透水骨料平铺，喷洒15份的一次用水，使透水骨料表面的淀粉膜分解；

b. 一次用水后5分钟时，喷洒5份的二次用水，使透水骨料中的胶凝材料发生水化反应；

c. 采用超声波振捣密实，进行养护，形成透水混凝土。

实施例3

作为本发明又一较佳实施方式，本发明包括一种用于混凝土的透水骨料，包含胶凝材料和骨料，其特征在于：所述骨料外表面均匀包裹有胶凝材料，所述胶凝材料外表面包裹有淀粉膜，所述淀粉膜为质量分数为5%的淀粉膜溶液喷洒在胶凝材料外表面后干燥形成，所述淀粉膜溶液为改性淀粉溶于溶剂中得到。

所述溶剂为丙酮；改性淀粉经木薯淀粉酯化改性得到，改性淀粉取代度0；所述胶凝材料包括P.O52.5水泥88份、纳米二氧化硅4份、硅粉6份、乳胶粉1.5份、减水剂0.5份；所述骨料为粒径10mm的碎石。

所述乳胶粉为可再分散乳胶粉，所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂，减水率大于25%。

一种上述用于混凝土的透水骨料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 将胶凝材料搅拌均匀，包括P.O52.5水泥88份、纳米二氧化硅4份、硅粉6份、乳胶粉1.5份、减水剂0.5份；采用机械与气动混合的方式进行，为保证混合均匀，每吨材料的混拌时间为15分钟；

b. 将骨料表面用无水乙醇喷雾完全润湿；

c. 将胶凝材料与润湿的骨料混合，使骨料表面均匀包裹胶凝材料；

d. 将改性淀粉溶于丙酮中得到质量分数为5%的淀粉膜溶液；经0.45μm的滤膜过滤；

e. 将过滤后的淀粉膜溶液喷洒到包裹有骨料的胶凝材料表面，干燥处理，形成10μm厚的淀粉膜，制成透水骨料。

一种利用上述透水骨料制作的透水混凝土，其特征在于：包括93份的透水骨料、9份的一次用水和7份的二次用水；所述一次用水用于分解淀粉膜，所述二次用水用于使胶凝材料发生水化反应。

一种利用上述透水骨料制作透水混凝土的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 将93份的透水骨料平铺，喷洒9份的一次用水，使透水骨料表面的淀粉膜分解；

b. 一次用水后4分钟时，喷洒7份的二次用水，使透水骨料中的胶凝材料发生水化反应；

c. 采用超声波振捣密实，进行养护，形成透水混凝土。

实施例4

作为本发明一较佳实施方式，本发明包括一种用于混凝土的透水骨料，包含胶凝材料和骨料，其特征在于：所述骨料外表面均匀包裹有胶凝材料，所述胶凝材料外表面包裹有淀粉膜，所述淀粉膜为质量分数为3%的淀粉膜溶液喷洒在胶凝材料外表面后干燥形成，所述淀粉膜溶液为改性淀粉溶于溶剂中得到。

所述溶剂为二氯甲烷；改性淀粉经大米淀粉酯化改性得到，改性淀粉取代度1.0；所述胶凝材料包括P.O52.5水泥89份、硅粉9份、乳胶粉1.6份、减水剂0.4份；所述骨料为粒径10mm的碎石。

所述乳胶粉为可再分散乳胶粉，所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂，减水率大于25%。

一种上述用于混凝土的透水骨料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 将胶凝材料搅拌均匀，包括P.O52.5水泥89份、硅粉9份、乳胶粉1.6份、减水剂0.4份；采用机械与气动混合的方式进行，为保证混合均匀，每吨材料的混拌时间为15分钟；

b. 将骨料表面用无水乙醇喷雾完全润湿；

c. 将胶凝材料与润湿的骨料混合，使骨料表面均匀包裹胶凝材料；

d. 将改性淀粉溶于二氯甲烷中得到质量分数为3%的淀粉膜溶液；经0.45μm的滤膜过滤；

e. 将过滤后的淀粉膜溶液喷洒到包裹有骨料的胶凝材料表面，干燥处理，形成20μm厚的淀粉膜，制成透水骨料。

一种利用上述透水骨料制作的透水混凝土，其特征在于：包括96份的透水骨料、16份的一次用水和4份的二次用水；所述一次用水用于分解淀粉膜，所述二次用水用于使胶凝材料发生水化反应。

一种利用上述透水骨料制作透水混凝土的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 将96份的透水骨料平铺，喷洒16份的一次用水，使透水骨料表面的淀粉膜分解；

b. 一次用水后6分钟时，喷洒4份的二次用水，使透水骨料中的胶凝材料发生水化反应；

c. 采用超声波振捣密实，进行养护，形成透水混凝土。

将制得的透水混凝土检测28天龄期的抗压强度和透水系数，本发明实施例得到的透水混凝土指标如下表1：

表1 透水混凝土性能指标

以上试验数据表明本发明的透水混凝土各项性能指标完全满足设计要求，能够实现市场化应用的要求。在保证透水系数和强度的同时，能有效解决透水混凝土质量波动大、运输成本高、余浆浪费及污染等问题，便于施工。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种透水混凝土，其特征在于：包括93～97份的透水骨料、9～19份的一次用水和3～7份的二次用水；所述透水骨料包含胶凝材料、骨料以及淀粉膜；所述胶凝材料均匀包裹骨料，所述淀粉膜包裹胶凝材料；所述淀粉膜为质量分数为1%-5%的淀粉膜溶液喷洒在胶凝材料外表面后干燥形成，所述淀粉膜溶液为改性淀粉溶于溶剂中得到；所述一次用水用于分解淀粉膜，所述二次用水用于使胶凝材料发生水化反应。

2.根据权利要求1所述的一种透水混凝土，其特征在于：所述溶剂为1,4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷或丙酮。

3.根据权利要求2所述的一种透水混凝土，其特征在于：所述改性淀粉经玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉或大米淀粉酯化改性得到。

4.根据权利要求3所述的一种透水混凝土，其特征在于：所述淀粉膜的厚度为10μm-20μm。

5.根据权利要求1或4所述的一种透水混凝土，其特征在于：所述胶凝材料包括88～94份的水泥、5～10份的增强材料、0.1～0.5份的减水剂、0.9～1.7份的乳胶粉。

6.根据权利要求5所述的一种透水混凝土，其特征在于：所述增强材料为硅粉、纳米二氧化硅中的一种或两种。

7.根据权利要求6所述的一种透水混凝土，其特征在于：所述乳胶粉为可再分散乳胶粉。

8.根据权利要求7所述的一种透水混凝土，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥，等级为42.5或52.5。

9.根据权利要求8所述的一种透水混凝土，其特征在于：所述骨料为粒径5-10mm的碎石。

10.利用权利要求1或9所述的一种透水混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 将93～97份的透水骨料平铺，喷洒9～19份的一次用水，使透水骨料表面的淀粉膜分解；

b. 一次用水4～7分钟后，喷洒3～7份的二次用水，使透水骨料中的胶凝材料发生水化反应；

c. 振捣密实，形成透水混凝土。