CN109608133A - 一种高性能透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高性能透水混凝土及其制备方法，属于建筑材料制备技术领域。该高性能透水混凝土由以下组分组成：粗骨料130~170份、水泥35~45份、砂2~4份、外加剂0.2~0.4份、水10~14份。本发明还提供该混凝土的制备方法，将天然石灰石通过破碎机破碎，筛分，得到粒径为5mm~10mm的天然石灰石骨料和粒径为10mm~16.5mm的天然石灰石骨料，混合后，得到粗骨料；在水泥中加入外加剂和配方量水的80%~90%，拌合水泥浆；加入粗骨料和砂，搅拌均匀后，加入剩余的水，搅拌，得到高性能透水混凝土。本发明混凝土在具有较高孔隙率和透水系数的前提下，具有较高的抗压强度，制备方法操作方便。

Description

一种高性能透水混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料制备技术领域，尤其涉及一种高性能透水混凝土及其制备方法。

背景技术

透水混凝土也被称作多孔、间断级配、开放孔隙或过滤混凝土，是指在制备时，通过避免使用细集料的方式，构造出具有连通孔隙微观结构的一种混凝土，是一种有着高渗水作用的工程材料。环境问题，如涝灾，水污染，恶劣的气候和城市热岛现象经常发生，并在全球范围内。公路和城市道路中不透水路面的存在，切断了土壤和空气之间的湿热交换，是造成这些环境问题的主要原因之一。同时，据报道，交通事故每年造成全球一百万多人死亡，近五千亿美元的损失。传统路面的透水性不足，在雨雪中直接削弱路面的抗滑能力，是造成交通事故的主要原因。与不透水混凝土路面不同，透水混凝土路面（PCP）提供更好的雨水排水和融雪，以防止司机在恶劣天气条件下的安全问题，如滑、眩光、雾和洪水。此外，透水路面的多孔结构可以初步净化雨水，并作为大气路面热湿交换的隧道，从而产生积极的环境效应。

透水混凝土由于高孔隙率，存在一些性能问题，其中最重要的问题是抗压强度较低。因此，目前透水混凝土应用范围仅限于人行道、车道、停车场或街道等轻载结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能透水混凝土，该混凝土在具有较高孔隙率和透水系数的前提下，也具有较高的抗压强度。

本发明的再一目的是提供上述高性能透水混凝土的制备方法，该方法操作方便，得到的混凝土在具有较高孔隙率和透水系数的前提下，也具有较高的抗压强度。

本发明的目的采用如下技术方案实现。

一种高性能透水混凝土，由以下组分按重量份组成：粗骨料130~170份、水泥35~45份、砂2~4份、外加剂0.2~0.4份、水10~14份。

在本发明中，所述粗骨料由以下组分按重量份组成：粒径为5mm~10mm的天然石灰石骨料55~65份，粒径为10mm~16.5mm的天然石灰石骨料35~45份。

优选的技术方案中，所述水泥选自强度等级为42.5、52.5、52.5R的硅酸盐水泥中的一种或两种以上的混合物。

在本发明中，所述砂为天然河砂。

在本发明中，所述外加剂是型号为PCA-1的减水剂。

本发明还提供所述高性能透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：

（1）将天然石灰石通过破碎机破碎，筛分，得到粒径为5mm~10mm的天然石灰石骨料和粒径为10mm~16.5mm的天然石灰石骨料，混合后，得到粗骨料；

（2）在水泥中加入外加剂和配方量水的80%~ 90%，拌合水泥浆；

（3）加入粗骨料和砂，搅拌均匀后，加入剩余的水，搅拌，得到高性能透水混凝土。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明高性能透水混凝土，无需过多的外加剂，在具有较高孔隙率和透水系数的前提下，也具有较高的抗压强度，不仅能够解决在降雨时现有混凝土或沥青路面不能够及时将雨水渗入地下而导致的道路以及城市内涝等问题，而且能够满足绝大多数情况下的应用要求，不局限于人行道、车道、停车场或街道等轻载结构。本发明高性能透水混凝土的制备方法，操作方便，成本低。

具体实施方式

实施例1

一种高性能透水混凝土，由以下组分组成：粗骨料1500kg、硅酸盐水泥400kg、砂20kg、外加剂2.5kg、水120kg。

其中粗骨料采用如下方法制备：将天然石灰石通过破碎机破碎，筛分，得到粒径为5mm~10mm的天然石灰石骨料和粒径为10mm~16.5mm的天然石灰石骨料。将60重量份粒径为5mm~10mm天然石灰石骨料与40重量份粒径为10mm~16.5mm的天然石灰石骨料混合均匀，得到粗骨料。

硅酸盐水泥的标号为P.O 42.5，强度等级为42.5，购自南京中联商品混凝土有限公司。

砂为天然河砂，性能见表1。

表1 砂的性能表

外加剂是型号为PCA-1的减水剂，购自江苏省苏博特公司，其pH值为6.54，固含量28%，减水率为28.3%，具有减水率高、收缩小、适应性好、有害成分含量低、生产过程与使用不污染环境等一系列优点，适用于C30以上高强、高性能混凝土，其基本性能见表2所示。

表2 型号为PCA-1的减水剂性能

高性能透水混凝土的制备步骤如下：

（1）准备好粗骨料1500kg、硅酸盐水泥400kg、砂20kg、外加剂2.5kg、水120kg，备用；

（2）在400kg硅酸盐水泥中，加入2.5kg外加剂和96kg水，拌合水泥浆，时间根据具体情况确定，以水泥浆拌合均匀为宜；

（3）倒入1500kg粗骨料和20kg砂，搅拌180~300s至水泥浆体与粗骨料完全包裹均匀；

（4）倒入24kg水，继续进行搅拌，直至混合料手攥成团、且坍落度在50mm内，得到高性能透水混凝土。

采用得到的高性能透水混凝土制备标准试件：将高性能透水混凝土装入到100mm*100mm *100mm的模具中，采用静压压力为60kN的静压成型，放到标准养护室（温度20±2°C，相对湿度为95%以上）中养护24h后拆模。试件拆模后放置混凝土标准养护箱中养护，温度20±2°C，相对湿度为95%以上，自然养护28d养护成型。将该混凝土试件采用伺服压力机进行测试，发现该高性能透水混凝土28d抗压强度为29.5MPa，另外通过检查发现该混凝土试件的孔隙率为11.9%，透水系数为2.15mm/s。

实施例2

一种高性能透水混凝土，由以下组分组成：粗骨料1500kg、硅酸盐水泥420kg、砂30kg、外加剂3.0kg、水110kg。粗骨料、砂及外加剂均同实施例1中。硅酸盐水泥的强度等级为52.5，购自南京中联商品混凝土有限公司。

高性能透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：

（1）准备好粗骨料1500kg、硅酸盐水泥420kg、砂30kg、外加剂3.0kg、水110kg，备用。

（2）在硅酸盐水泥420kg中，加入3.0kg外加剂和88kg的水，拌合水泥浆，时间根据具体情况确定，以水泥浆拌合均匀为宜；

（3）倒入1500kg粗骨料和30kg砂，搅拌180~300s至水泥浆体与粗骨料完全包裹均匀；

（4）倒入剩余的22kg水，继续进行搅拌，直至混合料手攥成团且坍落度在50mm内，得到高性能透水混凝土。

采用本实施例制备的高性能透水混凝土制备标准试件：将高性能透水混凝土装入到100mm*100mm *100mm的模具中，采用静压压力为60kN的静压成型，放到标准养护室（温度20±2°C，相对湿度为95%以上）中养护24h后拆模。试件拆模后放置混凝土标准养护箱中养护，温度20±2°C，相对湿度为95%以上，自然养护28d养护成型。将该混凝土试件采用伺服压力机进行测试，发现该高性能透水混凝土28d抗压强度为28.8MPa，另外通过检查发现该混凝土试件的孔隙率为13.4%，透水系数为2.43mm/s。

实施例3

一种高性能透水混凝土，由以下组分组成：粗骨料1500 kg、硅酸盐水泥380kg、砂40kg、外加剂2.5kg、水130kg。粗骨料、砂及外加剂均同实施例1中。硅酸盐水泥的强度等级为52.5R，购自南京中联商品混凝土有限公司。

高性能透水混凝土的制备步骤如下：

（1）准备好粗骨料1500 kg、硅酸盐水泥380kg、砂40kg、外加剂2.5kg、水130kg，备用；

（2）在380kg硅酸盐水泥中，加入2.5kg外加剂和104kg水，拌合水泥浆，时间根据具体情况确定，以水泥浆拌合均匀为宜；

（3）倒入1500 kg粗骨料和40kg砂，搅拌180~300s至水泥浆体与粗骨料完全包裹均匀；

（4）倒入26 kg水，继续进行搅拌，直至混合料手攥成团、且坍落度在50mm内，得到高性能透水混凝土。

采用本实施例制备的高性能透水混凝土制备标准试件：将高性能透水混凝土装入到100mm*100mm *100mm的模具中，采用静压压力为60kN的静压成型，放到标准养护室（温度20±2°C，相对湿度为95%以上）中养护24h后拆模。试件拆模后放置混凝土标准养护箱中养护，温度20±2°C，相对湿度为95%以上，自然养护28d养护成型。将该混凝土试件采用伺服压力机进行测试，发现该高性能透水混凝土28d抗压强度为29.3MPa，另外通过检查发现该混凝土试件的孔隙率为13.5%，透水系数为2.01mm/s。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高性能透水混凝土，其特征在于由以下组分按重量份组成：粗骨料130~170份、水泥35~45份、砂2~4份、外加剂0.2~0.4份、水10~14份。

2.根据权利要求1所述高性能透水混凝土，其特征在于所述粗骨料由以下组分按重量份组成：粒径为5mm~10mm的天然石灰石骨料55~65份，粒径为10mm~16.5mm的天然石灰石骨料35~45份。

3.根据权利要求1或2所述高性能透水混凝土，其特征在于所述水泥选自强度等级为42.5、52.5、52.5R的硅酸盐水泥中的一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求3所述高性能透水混凝土，其特征在于所述砂为天然河砂。

5.根据权利要求4所述高性能透水混凝土，其特征在于所述外加剂是型号为PCA-1的减水剂。

6.权利要求1-5中任一项所述高性能透水混凝土的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将天然石灰石通过破碎机破碎，筛分，得到粒径为5mm~10mm的天然石灰石骨料和粒径为10mm~16.5mm的天然石灰石骨料，混合后，得到粗骨料；

（2）在水泥中加入外加剂和配方量水的80%~ 90%，拌合水泥浆；

（3）加入粗骨料和砂，搅拌均匀后，加入剩余的水，搅拌，得到高性能透水混凝土。