CN110357500A - 一种透水混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透水混凝土，涉及建筑材料技术领域。其技术要点是：一种透水混凝土，其原料包括如下重量份数的组分：水泥10‑13份；河砂19‑24份；骨料47‑53份；高性能减水剂0.19‑0.23份；硅藻土15‑23份；改性强力粘胶纤维10‑15份；所述改性强力粘胶纤维经强力粘胶纤维炭化得到具有疏松多孔的结构。具有透水性能好、强度高、防开裂的优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种透水混凝土。
背景技术
混凝土，简称为“砼”，通常是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水按一定比例配合，经搅拌所得。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业、机械工业、海洋的开发、地热工程等，混凝土也是重要的材料。
在公开号为CN106882940A的中国发明专利中公开了一种混凝土，按重量份包括以下各组分：水泥40-57份、磷石膏8-12份、粗沙18-23份、细沙8-13份、凝胶材料10-13份、硅藻泥1-3份、聚丙烯纤维5-8份、玻璃纤维4-7份、骨粉5-7份、苔蓟6-9份、废旧聚苯乙烯泡沫颗粒2-4份、水500-600份。
上述专利公开的混凝土，具有强度高、透气性良好的优点，但是其透水性差，当用来铺设路面或者铺设广场地面时，不能作为一种环保、生态型的道路材料，不能较快消除道路、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，不符合海绵城市的环保理念。
因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种透水混凝土，其具有透水性能强、强度高、防裂性能好的优点。
一种透水混凝土，其原料包括如下重量份数的组分：
水泥10-13份；
河砂19-24份；
骨料47-53份；
高性能减水剂0.19-0.23份；
硅藻土15-23份
改性强力粘胶纤维10-15份；
所述改性强力粘胶纤维经强力粘胶纤维炭化得到具有疏松多孔的结构。
通过采用上述技术方案，强力粘胶纤维是粘胶纤维的一种，强力粘胶纤维的强度高吸湿性能优良、透气性好，抗多次变形性好，强力粘胶纤维经炭化、再通入蒸汽处理之后得到的改性强力粘胶纤维，具有疏松多孔的结构，使得强力粘胶纤维的吸湿性更加优良，可增加混凝土的透水性，同时还保留着强力粘胶纤维本身的强度，可以提高混凝土的强度，使得混凝土不易开裂。
硅藻土是一种硅质岩石，具有疏松多孔的结构，可以改善混凝土的透水性，同时硅藻土还具有良好的强度，可提高混凝土的耐磨性。
用上述原料的混凝土浇筑的地面，具有良好的透水性，在下雨时，能其表面的水分快速吸走，防止雨水沉积，防止积水溅湿行人的衣服、鞋子，还可以防止行人因积水的滑倒；同时还具有良好的耐磨性能和防裂性能。
进一步优选为，所述改性强力粘胶纤维的制备方法如下：
(1)将强力粘胶纤维洗净放入粉碎机粉碎成短纤维，；
(2)将短纤维投入混料筒内，倒入活化剂，浸泡9-10h后捞出烘干；
(3)将烘干过后的短纤维放入活性炉内，在N2的保护下升温至800-900℃，炭化3h后得到碳纤维；
(4)将碳纤维在N2的保护下冷却至室温，得到改性粘胶纤维。
通过采用上述技术方案，可制得结构稳定，孔隙率大、强度好的改性粘胶纤维。
进一步优选为，所述改性强力粘胶纤维的纤维长度为2-4cm。
通过采用上述技术方案，该纤维长度下的改性强力粘胶纤维的防裂效果最好，纤维长度若是低于2cm，则补强效果不明显，纤维的长度若是超出4cm则会导致改性强力粘胶纤维与其他原料的混合不够均匀，影响混凝土的均匀性。
进一步优选为，所述改性强力粘胶纤维的孔径50-100nm。
通过采用上述技术方案，当改性强力粘胶纤维的孔径小于50nm时，纤维的孔隙率过小透水效果不佳，当改性强力粘胶纤维的孔径小于100nm时，当改性强力粘胶纤维的孔隙率过大，补强效果下降。
进一步优选为，所述改性强力粘胶的原料还包括纳米陶瓷颗粒，所述纳米陶瓷颗粒与强力粘胶纤维的配比1：(8-10)。
通过采用上述技术方案，纳米陶瓷具有良好的强度，可增强改性强力粘胶纤维的强度，增强改性强力粘胶纤维的耐磨性能，同时纳米陶瓷还可吸收红外和可见光并将其转换为热能，加快混凝土内水分的蒸干速度。
进一步优选为，所述改性强力粘胶纤维的改性方法还包括如下步骤:
(1)将纳米陶瓷颗粒投入搅拌筒内，倒入适量的水，搅拌均匀得到稀浸泡液；
(2)将制成的改性强力粘胶纤维放入搅拌筒内，对搅拌筒进行超声波处理，浸泡5-6h；
(3)将步骤(2)中浸泡好的改性强力粘胶纤维放入烘房内烘干，烘房的温度为180-200℃，湿度控制在45-50％；
(4)将烘干好的改性强力粘胶纤维冷却至室温。
通过采用上述技术方案，超声波处理可以使得纳米陶瓷更好的进入改性粘胶纤维的孔径内，使得制成的改性粘胶纤维具有良好的耐磨性能，同时具有良好的发热性能。
进一步优选为，所述骨料包括海南黑和火山石，所述海南黑和火山石的配比为1.5:1。
通过采用上述技术方案，海南黑是一种玄武岩，结构致密、质地坚硬、耐酸碱、耐气候性好，可以在室外长期使用，表面粗糙多孔，具有良好的吸水性；火山石是火山爆发后由火山玻璃、矿物与气泡形成的非常珍贵的多孔形石材，具有良好的透水性，采用两者充当粗骨料制成的混凝土地板，具有良好的透水性。
进一步优选为，所述海南黑和火山石的粒径为5-20mm。
通过采用上述技术方案，粒径在该范围内的海南黑和火山石能使混凝土不仅有良好的透水性能，而且有良好的抗压强度。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过加入硅藻土和改性强力粘接纤维，两者共同作用，使得混凝土具有良好的透水性和防裂性，同时还具有良好的强度；
(2)通过加入纳米陶瓷颗粒，纳米陶瓷颗粒不仅具有补强的效果，同时还可吸收可见光转化为热能，加快混凝土水分蒸发速度；
(3)骨料选用海南黑和火山石，海南黑和火山石均具有较强的硬度，可增强混凝土的抗压强度，同时还具有多孔的结构，可增大混凝土的孔隙率，增强混凝土的透水性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种透水混凝土，各组分及其相应的重量份数如表1所示，其中所用到的高性能减水剂为科之杰新材料集团有限公司的Point-S聚羧酸系高性能减水剂，活化剂为NiSO4溶液。
改性强力粘胶纤维通过如下步骤制备：
(1)将强力粘胶纤维洗净放入粉碎机粉碎成2cm的短纤维，；
(2)将短纤维投入混料筒内，倒入活化剂，浸泡9h后捞出烘干；
(3)将烘干过后的短纤维放入活性炉内，在N2的保护下升温至800℃，炭化3h后得到碳纤维；
(4)将碳纤维在N2的保护下冷却至室温，得到改性强力粘胶纤维，改性强力粘胶纤维的孔径为80nm。
包含上述改性粘胶纤维的混凝土通过如下步骤制备获得：
按重量份称取表1所示的各组分，其中火山石和海南灰颗粒粒径为10mm,倒入适量的水，水和水泥的配比4:1，混合后以350r/min的速度搅拌7分钟，即得混凝土。
实施例2-3：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-3中各组分及其重量份数
实施例4：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性强力粘胶纤维的制作步骤(3)中，碳化温度为850℃。
实施例5：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性强力粘胶纤维的制作步骤(3)中，碳化温度为900℃。
实施例6：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性强力粘胶纤维的制作步骤(1)中，短纤维的纤维长度为3cm。
实施例7：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性强力粘胶纤维的制作步骤(1)中，短纤维的纤维长度为4cm。
实施例8：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性强力粘胶纤维的制作步骤(4)中，改性强力粘胶纤维的孔径为50nm。
实施例9：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性强力粘胶纤维的制作步骤(4)中，改性强力粘胶纤维的孔径为100nm。
实施例10：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性粘胶纤维原料还包括纳米陶瓷颗粒，纳米陶瓷颗粒与强力粘胶纤维的配比为1:8，改性强力粘胶纤维的制作还包括如下步骤：
(1)将纳米陶瓷颗粒投入搅拌筒内，倒入适量的水，搅拌均匀得到稀浸泡液；
(2)将制成的改性强力粘胶纤维放入搅拌筒内，对搅拌筒进行超声波处理，浸泡6h；
(3)将步骤(2)中浸泡好的改性强力粘胶纤维放入烘房内烘干，烘房的温度为180℃，湿度控制在50％；
(4)将烘干好的改性强力粘胶纤维冷却至室温。
实施例11：一种透水混凝土，与实施例6的不同之处在于，纳米陶瓷颗粒与强力粘胶纤维的配比为1:9。
实施例12：一种透水混凝土，与实施例6的不同之处在于，纳米陶瓷颗粒与强力粘胶纤维的配比为1:10。
对比例1-3：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表2所示。
表2对比例1-3中各组分及其重量份数
对比例4：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性强力粘胶纤维的制作步骤(3)中，碳化温度为790℃。
对比例5：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性强力粘胶纤维的制作步骤(3)中，碳化温度为910℃。
对比例6：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，强力粘胶纤维的纤维长度为1.8cm。
对比例7：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，强力粘胶纤维的纤维长度为4.2cm。
对比例8：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性强力粘胶纤维的孔径为40nm。
对比例9：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性强力粘胶纤维的孔径为105nm。
对比例10：一种透水混凝土，与实施例6的不同之处在于，强力粘胶纤维的制作步骤(2)中，不对搅拌筒进行超声波处理。
试验一透水性、抗压强度、抗折强度和抗拉强度的测试
根据GB/T25993-2010《标准透水水泥混凝土透水系数试验装置说明书》对实施例1-12和对比例1-10制得的混凝土的透水系数(mm/s)进行测定，测试结果如表3所示。
根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对实施例1-12和对比例1-10制得的混凝土的28d抗压强度(MPa)进行测试，测试结果如表3所示。
根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对实施例1-12和对比例1-10制得的混凝土的抗拉强度(MPa)进行测试，测试结果如表3所示。
由表3可知，实施例1-3的透水系数远远超过对比例3的透水系数，实施例1-3的抗折强度明显大于对比例3的抗折强度，实施例1-3的28d抗压强度大于对比例3的28d抗压强度，说实施例1-3的抗拉强度大于对比例3的抗拉强度，说明加入改性强力粘胶纤维和硅藻土能显著提高混凝土的透水性、抗拉强度、抗折强度和抗压强度。
相比对比例3，实施例1的透水系数的增量为1.82mm/s；对比例1的透视系数的增量为0.43mm/s、对比例2的透水系数的增量为0.55mm/s，说明硅藻土和改性强力粘胶纤维搭配使用，使得混凝土的透水系数更大，透水性能更好。
实施例1、实施例4-9的透水系数以及抗拉强度相差不大，说明，碳化温度在800-900℃，改性强力粘胶纤维的纤维长度为2-4cm、孔径50-100nm范围内，改性强力粘胶纤维均具有良好的透水性和防开裂性能。
相比实施例1，对比例4的透水性能明显下降，对比例5的抗拉强度明显减小，说明碳化温度低于800℃时，改性强力粘胶纤维的孔隙率过小，使得混凝土的透水性下降；碳化温度大于900℃时，强力粘胶纤维碳化过度，影响改性强力粘胶纤维的韧性，从而降低混凝土的抗拉强度。
相比实施例1，对比例6的抗拉强度明显下降，对比例7的透水系数明显减小，说明改性强力粘胶纤维的纤维长度低于2cm时，容易团聚，影响混凝土的抗拉强度，改性强力粘胶纤维的纤维长度高于4cm时，改性强力粘胶纤维难以与其他原料混合均匀，影响混凝土的性能。
相比实施例1，对比例8和对比例9的透水系数和抗拉强度都有所下降，说明当改性强力粘胶纤维的孔径超出50-100nm时，改性强力粘胶纤维对混凝土的透水性和补强作用有所下降。
实施例10-12的28d抗压强度和抗拉强度明显大于实施例1的28d抗压强度和抗拉强度，说明加入纳米陶瓷颗粒可以增加改性强力粘胶纤维的强度和韧性，从而提高混凝土的抗压强度和抗拉强度。
相比实施例10，对比例10的抗压强度有所下降，说明未做超声波处理，会影响改性强力粘胶纤维的补强效果。
表3实施例1-12和对比例1-10的透水系数、28d抗压强度、抗折强度和抗拉强度
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种透水混凝土，其特征在于，其原料包括如下重量份数的组分：
水泥 10-13份；
河砂 19-24份；
骨料 47-53份；
高性能减水剂 0.19-0.23份；
硅藻土 15-23份
改性强力粘胶纤维10-15份；
所述改性强力粘胶纤维经强力粘胶纤维炭化得到具有疏松多孔的结构。
2.根据权利要求1所述的一种透水混凝土，其特征在于，所述改性强力粘胶纤维的制备方法如下：
（1）将强力粘胶纤维洗净放入粉碎机粉碎成短纤维，；
（2）将短纤维投入混料筒内，倒入活化剂，浸泡9-10h后捞出烘干；
（3）将烘干过后的短纤维放入活性炉内，在N2的保护下升温至800-900℃，炭化3h后得到碳纤维；
（4）将碳纤维在N2的保护下冷却至室温，得到改性强力粘胶纤维。
3.根据权利要求2所述的一种透水混凝土，其特征在于，所述强力粘胶纤维的纤维长度为2-4cm。
4.根据权利要求2所述的一种透水混凝土，其特征在于，所述改性强力粘胶纤维的孔径50-100nm。
5.根据权利要求1所述的一种透水混凝土，其特征在于，所述改性强力粘胶纤维的原料还包括纳米陶瓷颗粒，所述纳米陶瓷颗粒与强力粘胶纤维的配比1：（8-10）。
6.根据权利要求5所述的一种透水混凝土，其特征在于，所述改性强力粘胶纤维的改性方法还包括如下步骤:
（1）将陶瓷颗粒投入搅拌筒内，倒入适量的水，搅拌均匀得到稀浸泡液；
（2）将制成的改性强力粘胶纤维放入搅拌筒内，对搅拌筒进行超声波处理，浸泡5-6h；
（3）将步骤（2）中浸泡好的改性强力粘胶纤维放入烘房内烘干，烘房的温度为180-200℃，湿度控制在45-50%；
（4）将烘干好的改性强力粘胶纤维冷却至室温。
7.根据权利要求1所述的一种透水混凝土，其特征在于，所述骨料包括海南黑和火山石，所述海南黑和火山石的配比为1.5:1。
8.根据权利要求7所述的一种透水混凝土，其特征在于，所述海南黑和火山石的粒径为5-20m。
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