CN109809747A - 透水混凝土及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土领域的一种透水混凝土及其制备工艺，其包括水90‑100份、水泥280‑300份、矿粉20‑50份、煅烧陶土20‑50份、石子950‑1050份、再生粗骨料400‑500份、减水剂6‑7份、炭黑8‑15份、包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊10‑15份、偶联剂2‑3份；制备工艺包括步骤1：按照重量份称取原材料组分；步骤2：将石子、再生骨料和40‑50份的水混合均匀的第一混合物；步骤3：向第一混合物中加入水泥、矿粉、煅烧陶土、再生粗骨料、减水剂、炭黑、包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊和偶联剂加入第一混合物中搅拌，并加入余量的水。组分中炭黑、偶联剂和包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊混合增加了组分之间的交联性和提高了混凝土的保温性能，改善了混凝土受冻后强度损失过大的情况。

Description

透水混凝土及其制备工艺

技术领域

本发明涉及混凝土的技术领域，尤其是涉及一种透水混凝土及其制备工艺。

背景技术

生态环境友好型混凝土是指既能够减少对地球环境的负荷，同时又能与自然生态系统协调共生，为人类构筑舒适环境的混凝土材料。透水混凝土是生态环境友好型混凝土之一。与传统的混凝土相比，透水混凝土最大的优点是有15％-30％的连通孔隙，具有透气性和透水性。将这种混凝土用于铺筑道路、广场、韧性道路等，能扩大城市的透水，透气面积，增加行人、行车的舒适性和安全性，减少交通噪声，对调节城市空气的温度和湿度、维持地下土壤的水位和生态平衡具有重要作用。

公布号为CN107417208A的申请文件公开了一种透水混凝土，该混凝土的组分按照重量百分比包括以下原材料，15-20％普通硅酸盐水泥、66-75％石子、3-4％砂、1.5-2％可再分散乳胶粉、0.01-1％聚羧酸减水剂、0.6-1聚乙烯醇纤维及4-6％水。

上述技术方案中提供了一种高使用强度和透水率的混凝土，但是在寒冷的地区使用时，常常存在抗冻融性能低，出现断裂的缺陷，导致强度易受到损失，承压强度低，使用局限性大。

发明内容

本发明的目的是提供一种透水混凝土，该透水混凝土减少了水泥胶材的使用，降低了生产成本。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种透水混凝土，包括如下重量份数的组分，水90-100份、水泥280-300份、矿粉20-50份、煅烧陶土20-50份、石子950-1050份、再生粗骨料400-500份、减水剂6-7份、炭黑8-15份、包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊10-15份、偶联剂2-3份。

通过采用上述技术方案，本申请文件中通过加入矿粉和煅烧陶土能够减少水泥的用量，降低混凝土的生产成本，其中矿粉是冶铁过程中产生的具有中水硬性的粉末，包括氧化钙、氧化铁、氧化镁等成分，具有增强强度的作用，在混凝土配置过程中加入能够有效改变混凝土本身的性能，增强混凝土的强度。

煅烧陶土是经热处理，把表面的部分或者全部的羟基脱掉，从而获得特殊的理化性质，加入至混凝土中能够增强混凝土强度，减少水泥用量且能够减少用水量。

再生粗骨料的利用能够实现建筑垃圾资源的再利用，减少天然石子的利用，更加环保。

炭黑可用作水泥的粉碎促进剂，缩短粉碎时间，促使力度变细，并可增加干粉的流动性。

包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊能够提高混凝土的蓄热释放效率，提高混凝土的储热性能，改善混凝土比热容效，散热快的缺点，在寒冷的条件下降低了冻融造成的混凝土强度的损失。

偶联剂结合炭黑和包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊，增加了组分之间的交联性，混凝土的耐久性高。

本发明进一步设置为：所述混凝土组分中还包括有重量份数为11.6-15份的抗冻剂。

通过采用上述技术方案，混凝土中抗冻剂的加入能够增强透水混凝土的抗冻性，混凝土的冻融强度高。

本发明进一步设置为：所述抗冻剂包括如下的组分：氯化钠、木钙、尿素、亚硝酸钠、硫酸铝钾、山梨醇和氢氧化钠，所述氯化钠、木钙、尿素、亚硝酸钠、硫酸铝钾、山梨醇和氢氧化钠重量份数比为(0.8-1)：(0.1-0.2)：(8-10)：(1.2-1.4)：(0.5-0.8)：(0.5-0.8)：(0.5-0.8)。

通过采用上述技术方案，氯化钠、木钙、尿素、亚硝酸钠、硫酸铝钾和氢氧化钠混合，能够大幅度的改善混凝土的冻融性能。

本发明进一步设置为：所述组分中还包括有重量份数为10-15份的聚丙烯纤维。

通过采用上述技术方案，聚丙烯纤维具有优良的韧性和分散性，混合形成三维网状结构，可增强系统的支撑力和耐久力，改善系统的强度，稳定性，密实性和均匀度。

本发明进一步设置为：所述组分中还包括0.01-0.02份的引气剂。

通过采用上述技术方案，引气剂的加入增加了混凝土的流动性，有利于泵送，掺加的量较少，能够增加混凝土的抗渗性及耐久性。而且引气剂的加入可在混凝土中产生适量的闭合微小气泡，改善混凝土结构，有助于混凝土抵抗早期冻害。当受到膨胀时产生的附加空隙可起缓冲作用，减少破坏，因而能增加混凝土的抗冻性。

本发明进一步设置为：包括如下重量份数的组分，水90-100份、水泥280-290份、矿粉20-30份、煅烧陶土20-30份、石子1000-1050份、再生粗骨料400-450份、减水剂6-7份、炭黑10-15份、包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊10-15份、偶联剂2-3份、抗冻剂13-15份、聚丙烯纤维12-15份、引气剂0.01-0.02份。

通过采用上述技术方案，进一步的设置混凝土的组分在上述的范围内，生成的混凝土的综合性能更加优良。

本发明进一步设置为：所述再生粗骨料为增强型再生粗料。

通过采用上述技术方案，再生骨料吸水率大，吸水速度快，而且受基体混凝土的影响吸水率的离散性较大，一般再生骨料透水混凝土吸水率在2.5-12％，远远高于天然骨料的吸水率。同时，再生骨料的吸水速率也远远大于天然骨料，其中前10分钟吸水速率最大，之后吸水速率下降，基本趋于饱和。同时再生骨料的压碎指标比天然骨料的压碎指标高，一般再生骨料的压碎指标在15％-25％，远远高于天然骨料的压碎指标。而且再生骨料由于来源很不稳定，质量不均匀，其本身的随机性和变异性较大，将导致再生骨料透水混凝土的抗压强度和变异性增加。这些特性对再生骨料透水混凝土的配合比设计和工作性产生极大的影响。所以选择增强型再生骨料能够降低混凝土制备过程中的吸水率，增强压碎指标。

本发明进一步设置为：所述增强型再生粗骨料包括如下的制备过程：将再生粗骨料经重量份数为3-5份水玻璃、1-2份硅烷、10-12份聚乙烯醇混合溶液包裹，即得。

通过采用上述技术方案，具体的增强时通过加入水玻璃、硅烷和聚乙烯醇将再生粗骨料包裹，降低了吸水率，同时加入的组分能够增强与其他组分间的交联性。

本发明的又一发明目的在于提供一种透水混凝土的制备工艺，其具有制备方法简单的优点。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

透水混凝土的制备工艺，所述混凝土包括如下的制备过程：

步骤1：按照重量份称取原材料组分；

步骤2：将石子、再生骨料和40-50份的水混合均匀的第一混合物；

步骤3：向第一混合物中加入水泥、矿粉、煅烧陶土、再生粗骨料、减水剂、炭黑、包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊和偶联剂加入第一混合物中搅拌，并加入余量的水。

通过采用上述技术方案，通过上述过程就完成了混凝土的制备，制备过程简单。

本发明进一步设置为：步骤2的组分中还加入有抗冻剂和聚丙烯纤维，且在加水混匀后加入引气剂搅拌5-8s。

通过采用上述技术方案，最后加入引气剂的操作能够保证形成的气泡稳定的存在，避免在前加入出现骨料将气泡破碎的情况发生。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.混凝土组分中煅烧陶土、矿粉的加入能够减少水泥的用量，增加胶凝材料的来源；且煅烧陶土的加入能够增强透水混凝土的强度，改善传统的透水混凝土强度不够的情况；

2.组分中炭黑、偶联剂和包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊混合增加了组分之间的交联性和提高了混凝土的保温性能，改善了混凝土受冻后强度损失过大的情况；

3.引气剂的加入进一步的改善混凝土的抗冻性能。

具体实施方式

以下对本发明作进一步详细说明。

本申请文件的实施例及对比例中各组分材料的规格。

实施例1

透水混凝土，包括水90kg、水泥280kg、矿粉35kg、煅烧陶土50kg、石子1050kg、再生粗骨料400kg、减水剂7kg、炭黑8kg、橡胶胶囊15kg、偶联剂3kg。

实施例2-6与实施例1的区别在于组分含量的不同，具体参见表1。

表1实施例1-6的组分含量表。

实施例1-6的混凝土的制备工艺包括如下的步骤。

步骤1：按照重量份称取原材料组分；

步骤2：将石子、再生骨料和40-50份的水混合均匀的第一混合物；

步骤3：向第一混合物中加入水泥、矿粉、煅烧陶土、再生粗骨料、减水剂、炭黑、包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊和偶联剂加入第一混合物中搅拌，并加入余量的水。

表2实施例1-6步骤2中的加水量。

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							加水量/kg	40	42	44	45	47	50

实验检测

1、根据GB/T 50080-2016对透水系数及28d抗压强度和抗拉强度进行检测；

2、根据GBJ50164—92对混凝土的抗冻等级进行检测。

表3实施例1-6的实验检测结果

检测项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							抗压强度/MPa	23.3	22.5	23.6	24	23.4	22.8
抗拉强度/MPa	3.1	3.2	3.1	3.5	2.8	2.9
							透水系数/mm/s	2.1	2.2	2.15	2.2	2.13	2.24
抗冻融循环次数/次	108	110	121	122	124	117

实施例7

实施例7与实施例1的区别在于组分含量的不同及组分中还添加有抗冻剂，制备过程为在步骤2中加入抗冻剂，其余均与实施例1保持一致。

表4实施例7-9的组分含量表。

组分/kg	实施例7	实施例8	实施例9
				水	90	95	100
水泥	280	285	290
				矿粉	20	25	30
煅烧陶土	30	25	20
				石子	1000	1025	1050
再生粗骨料	480	445.5	420
				减水剂	6	6.5	6
炭黑	15	14	10
				橡胶胶囊	15	14	10
偶联剂	2	3	2
				抗冻剂	11.6	13	15

表5抗冻剂的组分含量表

组分/kg	实施例7	实施例8	实施例9
				氯化钠	0.8	0.9	1
木钙	0.1	0.15	0.2
				尿素	8	9	10
亚硝酸钠	1.2	1.15	1.4
				硫酸铝钾	0.5	0.6	0.8
山梨醇	0.5	0.6	0.8
				氢氧化钠	0.5	0.6	0.8

表6实施例7-8的实验检测结果

检测项目	实施例7	实施例8	实施例9
				抗压强度/MPa	23.8	23.1	23.2
抗拉强度/MPa	3.3	3.5	3.21
				透水系数/mm/s	2.2	2.2	2.3
抗冻融循环次数/次	152	155	158

对比实施例1-6与对比例7-9，组分中加入抗冻剂后混凝土的抗冻融循环次数明显增加，则说明本申请文件中的抗冻剂对混凝土的抗冻性能改善明显。

实施例10

实施例10与实施例1的区别在于组分含量的不同及组分中还添加有聚丙烯纤维，制备过程为在步骤2中加入聚丙烯纤维，其余均与实施例1保持一致。

表7实施例10-12的组分含量表

组分/kg	实施例10	实施例11	实施例12
				水	90	95	100
水泥	280	285	290
				矿粉	20	25	30
煅烧陶土	30	25	20
				石子	1000	1025	1050
再生粗骨料	480	445.5	420
				减水剂	6	6.5	6
炭黑	15	14	10
				橡胶胶囊	15	14	10
偶联剂	2	3	2
				聚丙烯纤维	10	13	15

实施例13

实施例13与实施例1的区别在于组分含量的不同及组分中还添加有引气剂，制备过程为在步骤2中加入引气剂，其余均与实施例1保持一致。

表8实施例13-15的组分含量表

表9实施例13-15的实验检测结果

检测项目	实施例13	实施例14	实施例15
				抗压强度/MPa	22.8	22.6	22.9
抗拉强度/MPa	2.5	2.7	2.9
				透水系数/mm/s	2.5	2.8	2.6
抗冻融循环次数/次	134	145	146

由表9的实验数据能够得出组分中加入的引气剂能够明显的改善组分的透水系数和抗冻融性能。

实施例14

实施例14与实施例1的区别在于组分含量的不同及组分中同时添加有抗冻剂、聚丙烯纤维和引气剂，制备过程为在步骤2中加入抗冻剂、聚丙烯纤维，且在步骤2加水混匀后加入引气剂搅拌5-8s，本实施例中选择6s，其余均与实施例1保持一致。

表10实施例16-18的组分含量表

组分/kg	实施例16	实施例17	实施例18
				水	90	95	100
水泥	280	285	290
				矿粉	20	25	30
煅烧陶土	30	25	20
				石子	1000	1025	1050
再生粗骨料	480	445.5	420
				减水剂	6	6.5	6
炭黑	15	14	10
				橡胶胶囊	15	14	10
偶联剂	2	3	2
				抗冻剂	11.6	13	15
聚丙烯纤维	10	13	15
				引气剂	0.01	0.015	0.02

表11实施例16-18的实验检测结果

由上述表格能够得出，本申请文件中同时加入抗冻剂、聚丙烯纤维和引气剂，混凝土的性能更加优良。

本申请文件中实施例4-18的混凝土中的再生粗骨料为经强化后的再生粗骨料。

具体的强化步骤包括将再生粗骨料加入至由水玻璃、硅烷、聚乙烯醇组成的混合溶液包裹，即得。混合溶液与再生粗骨料的重量比为1:10。

表12混合溶液的具体组分

比例	实施例4	实施例5	实施例6
				水玻璃	3	4	5
硅烷	1	1.5	2
				聚乙烯醇	12	10.5	10

实施例7-18的混合溶液的组分与实施例4保持一致。

具体的

对比例

对比例1

对比例1与实施例16的区别在于组分中不含有包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊，其他均与实施例16保持一致。

对比例2

对比例2与实施例16的区别在于组分中不含有偶联剂，其他均与实施例16保持一致。

对比例3

对比例3与实施例16的区别在于组分中同时不含有包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊和偶联剂。

表13对比例1-3的实验检测结果

检测项目	对比例1	对比例2	对比例3
				抗压强度/MPa	23.1	24.8	21.2
抗拉强度/MPa	3.4	3.5	2.9
				透水系数/mm/s	2.9	2.8	2.5
抗冻融循环次数/次	175	180	154

对比实施例16与对比例1的实验结果，组分中不含有包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊时，混凝土的强度性能、透水性能和抗冻性能都降低。

对比实施例16与对比例2的实验结果，组分中不含有偶联剂时，混凝土的强度性能、透水性能和抗冻性能都降低。

对比实施例16与对比例3的实验结果，组分中同时不含有包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊和偶联剂时，混凝土的强度性能、透水性能和抗冻性能都降低。且降低的幅度较大，则本申请人能够合理的推导出，组分中偶联剂的存在能够配合包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊使用，产生配合的作用效果，一方面能够改善混凝土的保温性，进一步的改善混凝土寒冷条件下的冻融损坏，并且偶联剂和包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊配合，能够增强与其余组分中间的交联稳定性，交联性稳定，最终混凝土的粘合力大，混凝土强度就大。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透水混凝土，其特征在于：包括如下重量份数的组分，水90-100份、水泥280-300份、矿粉20-50份、煅烧陶土20-50份、石子950-1050份、再生粗骨料400-500份、减水剂6-7份、炭黑8-15份、包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊10-15份、偶联剂2-3份。

2.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于：所述混凝土组分中还包括有重量份数为11.6-15份的抗冻剂。

3.根据权利要求2所述的透水混凝土，其特征在于：所述抗冻剂包括如下的组分：氯化钠、木钙、尿素、亚硝酸钠、硫酸铝钾、山梨醇和氢氧化钠，所述氯化钠、木钙、尿素、亚硝酸钠、硫酸铝钾、山梨醇和氢氧化钠重量份数比为（0.8-1）：（0.1-0.2）：（8-10）：（1.2-1.4）：（0.5-0.8）：（0.5-0.8）：（0.5-0.8）。

4.根据权利要求2所述的透水混凝土，其特征在于：所述组分中还包括有重量份数为10-15份的聚丙烯纤维。

5.根据权利要求4所述的透水混凝土，其特征在于：所述组分中还包括0.01-0.02份的引气剂。

6.根据权利要求5所述的透水混凝土，其特征在于：包括如下重量份数的组分，水90-100份、水泥280-290份、矿粉20-30份、煅烧陶土20-30份、石子1000-1050份、再生粗骨料400-450份、减水剂6-7份、炭黑10-15份、包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊10-15份、偶联剂2-3份、抗冻剂13-15份、聚丙烯纤维12-15份、引气剂0.01-0.02份。

7.根据权利要求6所述的透水混凝土，其特征在于：所述再生粗骨料为增强型再生粗料。

8.根据权利要求7所述的透水混凝土，其特征在于：所述增强型再生粗骨料包括如下的制备过程：将再生粗骨料经重量份数为3-5份水玻璃、1-2份硅烷、10-12份聚乙烯醇混合溶液包裹，即得。

9.如权利要求1-8任一项所述的透水混凝土的制备工艺，其特征在于：所述混凝土包括如下的制备过程：

步骤1：按照重量份称取原材料组分；

步骤2：将石子、再生骨料和40-50份的水混合均匀的第一混合物；

步骤3：向第一混合物中加入水泥、矿粉、煅烧陶土、再生粗骨料、减水剂、炭黑、包裹有石油沥青的丁基橡胶胶囊和偶联剂加入第一混合物中搅拌，并加入余量的水。

10.根据权利要求9所述的透水混凝土的制备工艺，其特征在于：步骤2的组分中还加入有抗冻剂和聚丙烯纤维，且在加水混匀后加入引气剂搅拌5-8s。