CN109485330A - 一种保水降温混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种保水降温混凝土及其制备方法 Download PDF

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兰倩
薛成
李逊
刘光军
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孙晓辉
孟浩浩
尚涛
王彬
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Abstract

本发明公开了一种保水降温混凝土及其制备方法，该保水降温混凝土包括：母体混凝土和保水砂浆；其中，所述母体混凝土包含水、水泥、粉煤灰、集料和减水剂；所述保水砂浆包含水、水泥、粉煤灰、吸水树脂和河沙。本发明所得的保水降温混凝土具有较好的保水性和降温效果，且其抗压强度和抗折强度均满足规范要求，将保水降温混凝土应用到路面形成保水降温路面，所得保水降温路面在吸收水分后可以抑制路面扬尘，同时能缓解城市“热岛效应”并有效地减小车辙；其制备方法简单，易操作实施。

Description

一种保水降温混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体涉及一种保水降温混凝土及其制备方法。
背景技术
随着城市建设步伐的快速发展，致使城市大部分地表被水泥混凝土、沥青混合料等硬化路面所覆盖，这些材料具有热容量大、导热率高的特点，能吸收大量的热辐射，使城区气温升高，极大地增强了城市的“热岛效应”。为了减少城市“热岛效应”，创造舒适、可持续的生活环境，“海绵城市”的理念应运而生。“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。
目前已有的路面主要有沥青路面与混凝土路面，混凝土路面的施工不像沥青路面施工一样受到拌合站的限制，对于小规模的施工，人工就可以完全胜任。但是常规的混凝土路面的孔隙率较大，功能单一，保水和降温效果不佳，不能满足道路实际需求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种保水降温混凝土及其制备方法，该保水降温混凝土具有较好的保水性和降温效果，且其抗压强度和抗折强度均满足规范要求，将保水降温混凝土应用到路面形成保水降温路面，所得保水降温路面在吸收水分后可以抑制路面扬尘，同时能缓解城市“热岛效应”并有效地减小车辙；其制备方法简单，易操作实施。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
(一)一种保水降温混凝土，包括：母体混凝土和保水砂浆；其中，所述母体混凝土包含水、水泥、粉煤灰、集料和减水剂；所述保水砂浆包含水、水泥、粉煤灰、吸水树脂和河沙。
优选的，所述集料是粒径为5-10mm的碎石。
优选的，所述碱水剂为聚羧酸减水剂。
优选的，所述水泥为硅酸盐水泥。
优选的，所述保水砂浆包含粉煤灰45-52份、河沙1350-1400份、占水泥质量74％-80％的水和占水泥质量2.0％-2.1％的吸水树脂。
优选的，所述母体混凝土包含水80-120份、水泥250-290份、粉煤灰20-40份、集料1640-1720份和占水泥质量0.2％的减水剂。
进一步优选的，所述母体混凝土包含水100份、水泥270份、粉煤灰30份、集料1680份和占水泥质量0.2％的减水剂。
(二)一种保水降温混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将水泥、粉煤灰、吸水树脂和河沙混合，一次搅拌均匀，加水，二次搅拌均匀，得保水砂浆，备用；
步骤2，将水、水泥、粉煤灰、集料和减水剂混合均匀，得母体混凝土，备用；
步骤3，对所述母体混凝土进行养护成型，将所述保水砂浆灌注到所述母体混凝土内，边灌注保水砂浆边振动，去除母体混凝土表面多余的保水砂浆，得保水降温混凝土。
优选的，步骤1中，所述一次搅拌的时间为2-3min，一次搅拌的转速为120-160r/min。
优选的，步骤1中，所述二次搅拌的时间为3-5min，二次搅拌的转速为250-310r/min。
优选的，步骤3中，所述养护成型的温度为19-21℃，养护成型的时间为7-10天。
优选的，步骤3中，所述振动的频率为2800-2900次/min，振动的时间为80-100s。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明所得的保水降温混凝土比普通的水泥混凝土具有更好的保水性和降温效果，且保水降温混凝土的抗压强度和抗折强度均满足规范要求。
(2)本发明所得的保水降温混凝土通过在大孔隙母体混凝土(孔隙率为20-28％)上灌注含有SAP的保水砂浆，保水砂浆的保水率可达23％以上，从而使保水降温混凝土在节省材料用量情况下具有更好的保水和降温效果。
(3)本发明所得的保水降温混凝土应用到路面形成保水降温路面，保水降温路面在吸收水分后，可以抑制路面扬尘，增加环境湿度，极大地提高了行车、行人的舒适度，改善了居民的生活环境；同时，保水降温路面可以在吸收水分后有效地改善路面的热辐射环境，降低对太阳辐射的吸收率，减少热量在路面中的积累，缓解城市“热岛效应”并有效地减小车辙；且保水降温路面平整度高，不用考虑水损害问题，路面质量高。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例1
一种保水降温混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将水泥、45kg/m3粉煤灰、占水泥质量的2％SAP吸水树脂和1350kg/m3河沙加入搅拌锅中，以转速为140r/min一次搅拌2min，加水，以280r/min二次搅拌3min，混合均匀，得保水砂浆，备用；其中，水与水泥的水灰质量比为0.77。
步骤2，将100kg/m3水、270kg/m3水泥、30kg/m3粉煤灰、粒径为5-10mm的碎石1680kg/m3和占水泥质量0.2％减水剂混合均匀，得母体混凝土，备用。
步骤3，对母体混凝土在20℃条件下养护成型7天，按照JTGE30－2005《水泥和水泥混凝土试验规程》采用表面振动法成型试件，试件的孔隙率可达25％，将保水砂浆灌注到母体混凝土成型试件内，边灌注保水砂浆边振动，在振动频率为2869次/min条件下振动90s，保水砂浆在灌注时不能停止振动，以达到最大灌浆量，灌浆完成后，去除母体混凝土表面多余的保水砂浆，得保水降温混凝土。
实施例2
一种保水降温混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将水泥、50kg/m3粉煤灰、占水泥质量2.1％SAP吸水树脂和1400kg/m3河沙加入搅拌锅中，以转速为160r/min一次搅拌2.5min，加水，以280r/min二次搅拌3min，混合均匀，得保水砂浆，备用；其中，水与水泥的水灰质量比为0.74。
步骤2，将100kg/m3水、270kg/m3水泥、30kg/m3粉煤灰、粒径为5-10mm的碎石1680kg/m3和占水泥质量0.2％减水剂混合均匀，得母体混凝土，备用。
步骤3，对母体混凝土在21℃条件下养护成型8天，按照JTGE30－2005《水泥和水泥混凝土试验规程》采用表面振动法成型试件，试件的孔隙率可达24％，将保水砂浆灌注到母体混凝土成型试件内，边灌注保水砂浆边振动，在振动频率为2869次/min条件下振动90s，保水砂浆在灌注时不能停止振动，以达到最大灌浆量，灌浆完成后，去除母体混凝土表面多余的保水砂浆，得保水降温混凝土。
实施例3
一种保水降温混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将水泥、52kg/m3粉煤灰、占水泥质量2.0％SAP吸水树脂和1380kg/m3河沙加入搅拌锅中，以转速为120r/min一次搅拌3min，加水，以280r/min二次搅拌3min，混合均匀，得保水砂浆，备用；其中，水与水泥的水灰质量比为0.80。
步骤2，将100kg/m3水、270kg/m3水泥、30kg/m3粉煤灰、粒径为5-10mm的碎石1680kg/m3和占水泥质量0.2％减水剂混合均匀，得母体混凝土，备用。
步骤3，对母体混凝土在19℃条件下养护成型10天，按照JTGE30－2005《水泥和水泥混凝土试验规程》采用表面振动法成型试件，试件的孔隙率可达25％，将保水砂浆灌注到母体混凝土成型试件内，边灌注保水砂浆边振动，在振动频率为2800次/min条件下振动100s，保水砂浆在灌注时不能停止振动，以达到最大灌浆量，灌浆完成后，去除母体混凝土表面多余的保水砂浆，得保水降温混凝土。
实施例4
一种保水降温混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将水泥、48kg/m3粉煤灰、占水泥质量的2％SAP吸水树脂和1375kg/m3河沙加入搅拌锅中，以转速为140r/min一次搅拌2min，加水，以250r/min二次搅拌5min，混合均匀，得保水砂浆，备用；其中，水与水泥的水灰质量比为0.74。
步骤2，将80kg/m3水、250kg/m3水泥、40kg/m3粉煤灰、粒径为5-10mm的碎石1720kg/m3和占水泥质量0.2％减水剂混合均匀，得母体混凝土，备用。
步骤3，对母体混凝土在20℃条件下养护成型7天，按照JTGE30－2005《水泥和水泥混凝土试验规程》采用表面振动法成型试件，试件的孔隙率可达20％，将保水砂浆灌注到母体混凝土成型试件内，边灌注保水砂浆边振动，在振动频率为2900次/min条件下振动80s，保水砂浆在灌注时不能停止振动，以达到最大灌浆量，灌浆完成后，去除母体混凝土表面多余的保水砂浆，得保水降温混凝土。
实施例5
一种保水降温混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将水泥、45kg/m3粉煤灰、占水泥质量的2％SAP吸水树脂和1350kg/m3河沙加入搅拌锅中，以转速为140r/min一次搅拌2min，加水，以310r/min二次搅拌4min，混合均匀，得保水砂浆，备用；其中，水与水泥的水灰质量比为0.80。
步骤2，将120kg/m3水、290kg/m3水泥、20kg/m3粉煤灰、粒径为5-10mm的碎石1640kg/m3和占水泥质量0.2％减水剂混合均匀，得母体混凝土，备用。
步骤3，对母体混凝土在20℃条件下养护成型8天，按照JTGE30－2005《水泥和水泥混凝土试验规程》采用表面振动法成型试件，试件的孔隙率可达28％，将保水砂浆灌注到母体混凝土成型试件内，边灌注保水砂浆边振动，在振动频率为2869次/min条件下振动90s，保水砂浆在灌注时不能停止振动，以达到最大灌浆量，灌浆完成后，去除母体混凝土表面多余的保水砂浆，得保水降温混凝土。
对比例1
一种保水砂浆的制备方法，包括以下步骤：
将240kg/m3水泥和1222kg/m3砂子加入搅拌锅中，以转速为140r/min一次搅拌2min，加135kg/m3水，以280r/min二次搅拌3min，混合均匀，得保水砂浆。
对比例2
一种保水砂浆的制备方法，包括以下步骤：
将240kg/m3水泥、50kg/m3粉煤灰和1222kg/m3砂子加入搅拌锅中，以转速为140r/min一次搅拌2min，加135kg/m3水，以280r/min二次搅拌3min，混合均匀，得保水砂浆。
对比例3
一种水泥混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将439kg/m3水泥、499kg/m3砂子、1282kg/m3石子加入搅拌锅中，以转速140r/min一次搅拌2min，加入180kg/m3水，以280r/min二次搅拌3min，混合均匀后加入100mm*100mm*100mm模具中插倒，在振动台上振动成型，得水泥混凝土。
以上实施例中，减水剂为聚羧酸减水剂，水泥为硅酸盐水泥。
将以上实施例和对比例所得的保水砂浆和保水降温混凝土流动度、抗压强度、抗折强度、保水率和降温性能进行测试，其中，保水降温混凝土在常温常压条件下进行养护，待养护28D后，将试件脱模后进行性能测试，具体如下：
1)试验方法
流动度：根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中T0508－2005进行测试。
抗压强度：根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中T0506－2005中水泥胶砂强度测定方法对抗压强度进行测定。
抗折强度：根据JTG E30-2005《水泥混凝土试验规程》中T0558-2005进行测试。
保水率：测试采用剩余质量百分比来表示，剩余质量百分比越大，说明保水砂浆的保水性能越好。其具体试验方法是：标准试件在常温常压条件下达到养护天数后，将其浸入水中，水面要能完全浸没试件，待试件达到吸水平衡时，将试件取出，用湿布擦干表面水分，称其初始质量，记为m0，然后将试件放入恒温鼓风烘箱中，温度设置为60℃，每隔2h，称试件的质量，记为mn，24h为一个周期；根据式(1)计算保水砂浆的剩余质量百分比Wn。
式中：Wn为剩余质量百分比(％)；m0为初始质量(g)；mn为不同时间的质量(g)。
降温性能：采用加热灯加热来模拟太阳光，将加热灯设置在试件正上方20cm处，使其灯光能垂直照射到试件上，在试件上正中心钻一个小孔，深度分别为2cm，直径以刚好能插入温度计为宜，将达到养护龄期的标准试件吸水达到饱和，然后将温度计插入其中，开启加热灯，读出初始时温度计的读数，并用红外测温枪测其表面初始温度，2h进行一次温度计读数和表面温度并记录。
2)试验结果：保水砂浆的性能测试结果如表1所示；混凝土的性能测试结果如表2所示。
表1保水砂浆的性能测试结果
由表1可知，实施例1-3的流动度、7D的抗压强度、7D的抗折强度与对比例1-2相应的流动度、7D的抗压强度、7D的抗折强度相差不大，实施例1-3的保水率高于对比例1-2的保水率，实施例1-3的2cm深度的温度明显低于对比例1-2的2cm深度的温度，表明本发明所得的保水砂浆的流动度、抗折强度与抗压强度在满足规范要求的同时，其保水率与降温效果明显高于普通砂浆性能。这主要是由于SAP的加入，使得保水砂浆比普通的砂浆和加粉煤灰的砂浆的保水率更高，而较高的保水率使其更能吸收周围的温度，有更好的降温效果。
对比例2的7D的抗压强度、7D的抗折强度和2h保水率高于对比例1的7D的抗压强度、7D的抗折强度和2h保水率，表明保水砂浆中添加的粉煤灰可以提高砂浆的强度和保水性。
表2混凝土的性能测试结果
性能测试 28D抗压强度 28D抗折强度 保水率 2cm深度的温度
实施例1 28.6MPa 3.4MPa 26％ 31℃
对比例3 30MPa 3.4MPa 10％ 36℃
由表2可知，实施例1所得的保水降温混凝土28D的抗压强度为28.6MPa，28D的抗折强度为3.4Mpa，均满足规范要求，与对比例3所得的普通水泥混凝土相比抗压强度与抗折强度相差不大。实施例1所得的保水降温混凝土的保水率低于对比例3的保水率，实施例1的2cm深度的温度低于对比例3的相应温度，表明本发明所得的保水降温混凝土的保水性和降温效果远远优于普通水泥混凝土，且不影响混凝土的抗压强度和抗折强度等性能。这主要是由于保水降温混凝土养护成型后会有20-28％的孔隙率，通过在大孔隙母体混凝土上灌注含有SAP的保水砂浆，使得混凝土具有比普通混凝土更好的保水和降温效果，同时也能保证本发明的保水降温混凝土的抗压强度和抗折强度满足规范要求。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种保水降温混凝土，其特征在于，包括：母体混凝土和保水砂浆；其中，所述母体混凝土包含水、水泥、粉煤灰、集料和减水剂；所述保水砂浆包含水、水泥、粉煤灰、吸水树脂和河沙。
2.根据权利要求1所述的保水降温混凝土，其特征在于，所述集料是粒径为5-10mm的碎石。
3.根据权利要求1所述的保水降温混凝土，其特征在于，所述碱水剂为聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述的保水降温混凝土，其特征在于，所述保水砂浆包含粉煤灰45-52份、河沙1350-1400份、占水泥质量74％-80％的水和占水泥质量2.0％-2.1％的吸水树脂。
5.根据权利要求1所述的保水降温混凝土，其特征在于，所述母体混凝土包含水80-120份、水泥250-290份、粉煤灰20-40份、集料1640-1720份和占水泥质量0.2％的减水剂。
6.根据权利要求5所述的保水降温混凝土，其特征在于，所述母体混凝土包含水100份、水泥270份、粉煤灰30份、集料1680份和占水泥质量0.2％的减水剂。
7.一种保水降温混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将水泥、粉煤灰、吸水树脂和河沙混合，一次搅拌均匀，加水，二次搅拌均匀，得保水砂浆，备用；
步骤2，将水、水泥、粉煤灰、集料和减水剂混合均匀，得母体混凝土，备用；
步骤3，对所述母体混凝土进行养护成型，将所述保水砂浆灌注到所述母体混凝土内，边灌注保水砂浆边振动，去除母体混凝土表面多余的保水砂浆，得保水降温混凝土。
8.根据权利要求7所述的保水降温混凝土的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述一次搅拌的时间为2-3min，一次搅拌的转速为120-160r/min。
9.根据权利要求7所述的保水降温混凝土的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述二次搅拌的时间为3-5min，二次搅拌的转速为250-310r/min。
10.根据权利要求7所述的保水降温混凝土的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述养护成型的温度为19-21℃，养护成型的时间为7-10天。
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