CN110510949B - 一种再生骨料透水混凝土及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种再生骨料透水混凝土及其制备方法和应用，属于建筑材料技术领域，其由以下重量份的原料制成：再生骨料、细粒火山渣、水玻璃溶液、硅藻土、硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、硅灰、纳米二氧化硅、氧化石墨烯、可再分散性乳胶粉、玄武岩纤维、聚羧酸系高效减水剂及十二烷基苯磺酸钠。本发明的再生骨料透水混凝土以建筑垃圾和工业废渣为主要原材料，不仅具有较高的强度和耐久性能，而且具备优良的吸水、蓄水、排水、净水能力。再生骨料透水混凝土在混凝土路面铺设中的应用，与传统的路面相比，具有优良的排水、透气、吸声、降噪等性能。

Description

一种再生骨料透水混凝土及其制备方法和应用
技术领域
本发明公开了一种再生骨料透水混凝土及其制备方法和应用，属于建筑材料技术领域。
背景技术
随着我国城市化建设的高速发展，人口、住宅和街道的大量增加使城市的负担急剧加重，由此引发了一些严重的城市环境问题。其中，积水内涝、热岛效应、地下水短缺、地基沉降等问题日益突出。传统的路面多数采用水泥混凝土或沥青混凝土，透水透气性差，致使70％～80％的降雨形成径流，仅有20％～30％的雨水渗入地下，严重破坏了自然生态系统。同时，在遭遇暴雨时，城市排水系统的压力在短时间内剧增，从而发生积水内涝，降低了道路行车安全并造成经济损失。基于此，“海绵城市”的建设吸引了相关行业的广泛关注，而透水路面作为海绵城市道路建设中必不可少的一个环节，透水混凝土的研究开发引起了国内外专家学者的广泛关注。
发明内容
本发明的目的是提供一种再生骨料透水混凝土，再生骨料透水混凝土以建筑垃圾和工业废渣为主要原材料，不仅具有较高的强度和耐久性能，而且具备优良的吸水、蓄水、排水、净水能力。
本发明的另一目的是提供了一种再生骨料透水混凝土制备方法。
本发明还有一个目的是再生骨料透水混凝土在混凝土路面铺设中的应用，再生骨料透水混凝土路面，与传统的路面相比，具有优良的排水、透气、吸声、降噪等性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种再生骨料透水混凝土，其特征在于，其由以下重量份的原料制成：
再生骨料1500份～1600份、细粒火山渣80份～100份、水玻璃溶液10份～15份、硅藻土5份～8份、硅酸盐水泥370份～400份、粉煤灰55份～60份、矿渣粉65份～80份、硅灰35份～50份、纳米二氧化硅10份～15份、氧化石墨烯5份～10份、可再分散性乳胶粉20份～25份、玄武岩纤维0.4份～0.5份、聚羧酸系高效减水剂0.9份～1.0份及十二烷基苯磺酸钠0.9份～1.0份。
优选地，所述再生骨料的粒径为5mm～16mm。
优选地，所述细粒火山渣的粒径为2.5mm～5mm。
优选地，所述矿渣粉的比表面积为400m2/kg～450m2/kg。
一种制备所述的再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将废弃混凝土经过破碎、筛分、水洗及烘干工序，制得再生骨料，再生骨料的粒径为5mm～16mm；
(2)取5份～10份矿渣粉、5份～8份硅藻土、10份～15份硅灰、70份～80份硅酸盐水泥、10份～15份水玻璃溶液及50份～70份水，采用强力搅拌法搅拌2min制成水泥浆液，然后将步骤(1)制得的再生骨料浸没在所述水泥浆液中，离心搅拌60s，静置10min，重复搅拌3次，最后，取出再生骨料并沥干水泥浆液，置于加速养护箱中，在80±2℃环境下养护2h，养护完成后烘干，得到强化后的再生骨料；
(3)将55份～60份粉煤灰投入球磨机中，在350r/min的转速下粉磨15min；然后投入60份～70份矿渣粉和25份～35份硅灰，继续粉磨10min；然后投入10份～15份纳米二氧化硅和5份～10份氧化石墨烯，粉磨5min，最后加入300份～320份硅酸盐水泥，粉磨2min，制得高性能胶凝材料；
(4)将步骤(2)得到的强化后的再生骨料1600份～1800份和步骤(3)得到的高性能胶凝材料445份～455份倒入搅拌机中，并加入80份～100份细粒火山渣，搅拌15s，然后加入45份～55份水，倒入搅拌机中，搅拌1min；
(5)取0.4份～0.5份玄武岩纤维、0.9份～1.0份聚羧酸系高效减水剂、0.9份～1.0份十二烷基苯磺酸钠倒入步骤(4)所述的搅拌机中，并搅拌30s，然后将20份～25份可再分散性乳胶粉溶于85份～95份水中，得到聚合物乳液，并倒入搅拌机中，搅拌90s，得再生骨料透水混凝土拌和物。
上述制备再生骨料透水混凝土的方法制得的再生骨料透水混凝土拌和物在混凝土路面铺设中的应用。
其中，混凝土路面的铺设过程如下：所述再生骨料透水混凝土拌和物分层铺筑路面，然后振平及抹平，形成透水路面，最后将透水路面洒水覆膜养护28d后成型。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：本发明提供的再生骨料透水混凝土的抗压强度高，透水性能好，抗冻性能好，对环境适应能力强，并且具有优良的生态环境效益，其中，利用再生骨料和细粒火山渣的高孔隙率使透水路面的蓄水量明显增加，并具有吸声降噪、透气调温等作用，另一方面，利用纳米二氧化硅和氧化石墨烯等高吸附性材料净化透水路面中的污水，并去除污水中的重金属等有害物质，对改善城市生态环境具有重要的意义。
具体实施方式
通过以下实施例进一步举例描述本发明，并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法和过程并没有详细的叙述。
实施例1
首先，将废弃混凝土经过颚式破碎机破碎、筛分、水洗、烘干，制得再生骨料，取粒径使用范围为5mm～16mm，取1600份再生骨料，对再生骨料进行表面包裹强化处理。将5份矿渣粉、5份硅藻土、10份硅灰、80份硅酸盐水泥、10份水玻璃溶液及70份水，强力搅拌2min制成水泥浆液，然后将再生骨料浸没在水泥浆液中，离心搅拌60s，静置10min，重复搅拌3次，最后取出再生骨料并沥干水泥浆液，置于加速养护箱中，在80±2℃环境下养护2h，养护完成后烘干，得到强化后的再生骨料。将55份粉煤灰投入球磨机中，在350r/min的转速下粉磨15min；然后投入60份矿渣粉和25份硅灰，继续粉磨10min；最后投入10份纳米二氧化硅和5份氧化石墨烯，粉磨5min，最后加入300份硅酸盐水泥，粉磨2min，制得高性能胶凝材料。取1600份强化再生骨料和450份高性能胶凝材料倒入搅拌机中，加入80份细粒火山渣，搅拌15s，然后加入45份水倒入搅拌机中，搅拌1min。取0.4份玄武岩纤维、0.9份聚羧酸系高效减水剂、0.9份十二烷基苯磺酸钠倒入搅拌机中，并搅拌30s，然后将20份可再分散性乳胶粉溶于90份水中，得到聚合物乳液，并倒入搅拌机中，搅拌90s，得再生骨料透水混凝土拌和物。最后，将得到的再生骨料透水混凝土拌和物分层铺筑路面，然后用平板振动压实机将表面振平，局部采用人工抹平的方式，最后将透水路面洒水覆膜养护28d后成型，得到再生骨料透水混凝土路面。
根据CJJ/T253—2016《再生骨料透水混凝土的应用技术规程》中规定的性能要求，本发明制得的再生骨料透水混凝土的透水系数为3.1mm/s，连通孔隙率为12.3％，体积吸水率为10.2％，28d抗压强度为30.5MPa，经过25次冻融循环后质量损失率≤5％，强度损失率≤20％，具有优良的使用性能。
实施例2
首先，将废弃混凝土经过颚式破碎机破碎、筛分、水洗、烘干，制得再生骨料，取粒径使用范围5mm～16mm，取1600份再生骨料，对再生骨料进行表面包裹强化处理。将8份矿渣粉、8份硅藻土、12份硅灰、70份硅酸盐水泥、10份水玻璃溶液及60份水，强力搅拌2min制成水泥浆液，然后将再生骨料浸没在水泥浆液中，离心搅拌60s，静置10min，重复搅拌3次，最后取出再生骨料并沥干水泥浆液，置于加速养护箱中，在80±2℃环境下养护2h，养护完成后烘干，得到强化后的再生骨料。将60份粉煤灰投入球磨机中，在350r/min的转速下粉磨15min；然后投入70份矿渣粉和30份硅灰，继续粉磨10min；最后投入10份纳米二氧化硅和10份氧化石墨烯，粉磨5min，最后加入300份硅酸盐水泥，粉磨2min，制得高性能胶凝材料。取1600份强化再生骨料和450份高性能胶凝材料倒入搅拌机中，加入100份细粒火山渣，搅拌15s，然后加入45份水倒入搅拌机中，搅拌1min。取0.5份玄武岩纤维、0.9份聚羧酸系高效减水剂、0.9份十二烷基苯磺酸钠倒入搅拌机中，并搅拌30s，然后将20份可再分散性乳胶粉溶于90份水中，得到聚合物乳液，并倒入搅拌机中，搅拌90s，得再生骨料透水混凝土拌和物。最后，将得到的再生骨料透水混凝土拌和物分层铺筑路面，然后用平板振动压实机将表面振平，局部采用人工抹平的方式，最后将透水路面洒水覆膜养护28d后成型，得到再生骨料透水混凝土路面。
根据CJJ/T253—2016《再生骨料透水混凝土的应用技术规程》中规定的性能要求，本发明制得的再生骨料透水混凝土的透水系数为6.4mm/s，连通孔隙率为15.3％，体积吸水率为13.1％，28d抗压强度为33MPa，经过25次冻融循环后质量损失率≤5％，强度损失率≤20％，具有优良的使用性能。
实施例3
首先，将废弃混凝土经过颚式破碎机破碎、筛分、水洗、烘干，制得再生骨料，取粒径使用范围5mm～16mm，取1600份再生骨料，对再生骨料进行表面包裹强化处理。将5份矿渣粉、5份硅藻土、15份硅灰、70份硅酸盐水泥、10份水玻璃溶液及60份水，强力搅拌2min制成水泥浆液，然后将再生骨料浸没在水泥浆液中，离心搅拌60s，静置10min，重复搅拌3次，最后取出再生骨料并沥干水泥浆液，置于加速养护箱中，在80±2℃环境下养护2h，养护完成后烘干，得到强化后的再生骨料。将55份粉煤灰投入球磨机中，在350r/min的转速下粉磨15min；然后投入60份矿渣粉和35份硅灰，继续粉磨10min；最后投入15份纳米二氧化硅和5份氧化石墨烯，粉磨5min，最后加入300份硅酸盐水泥，粉磨2min，制得高性能胶凝材料。取1600份强化再生骨料和450份高性能胶凝材料倒入搅拌机中，加入80份细粒火山渣，搅拌15s，然后加入50份水倒入搅拌机中，搅拌1min。取0.5份玄武岩纤维、1.0份聚羧酸系高效减水剂、0.9份十二烷基苯磺酸钠倒入搅拌机中，并搅拌30s，然后将25份可再分散性乳胶粉溶于90份水中，得到聚合物乳液，并倒入搅拌机中，搅拌90s，得再生骨料透水混凝土拌和物。最后，将得到的再生骨料透水混凝土拌和物分层铺筑路面，然后用平板振动压实机将表面振平，局部采用人工抹平的方式，最后将透水路面洒水覆膜养护28d后成型，得到再生骨料透水混凝土路面。
根据CJJ/T253—2016《再生骨料透水混凝土的应用技术规程》中规定的性能要求，本发明制得的再生骨料透水混凝土的透水系数为5.1mm/s，连通孔隙率为13.5％，体积吸水率为12.2％，28d抗压强度为37MPa，经过25次冻融循环后质量损失率≤5％，强度损失率≤20％，具有优良的使用性能。
在本发明的描述中，所述细粒火山渣的粒径为2.5mm～5mm，所述矿渣粉的比表面积为400m2/kg～450m2/kg。
本发明中硅酸盐水泥采用普通硅酸盐水泥，国家标准《GB175-2007》规定的由硅酸盐水泥熟料、5％～20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥。
本发明中可再分散乳胶粉产品为水溶性可再分散粉末，分为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物等等，喷雾干燥后制成的粉体粘合剂，以聚乙烯醇作为保护胶体。这种粉体在与水接触后可以很快再分散成乳液，由于可再分散乳胶粉具有高粘结能力和独特的性能，如：抗水性，施工性及隔热性等，因此，它们的应用范围是极其广泛的。
本发明的再生骨料透水混凝土路面，与传统的路面相比，具有优良的排水、透气、吸声、降噪等性能。一方面，提高路面排水能力，提高行车舒适度，缓解城市排水系统压力，补充地下水，减弱城市热岛效应，维持城市生态系统，降低路面防滑性，提高行车安全，实现可持续发展。另一方面，实现建筑垃圾的资源化利用，减少天然骨料的消耗，节约自然资源，保护生态环境。

Claims (5)

1.一种再生骨料透水混凝土，其特征在于，其由以下重量份的原料制成：
再生骨料1500份～1600份、细粒火山渣80份～100份、水玻璃溶液10份～15份、硅藻土5份～8份、硅酸盐水泥370份～400份、粉煤灰55份～60份、矿渣粉65份～80份、硅灰35份～50份、纳米二氧化硅10份～15份、氧化石墨烯5份～10份、可再分散性乳胶粉20份～25份、玄武岩纤维0.4份～0.5份、聚羧酸系高效减水剂0.9份～1.0份及十二烷基苯磺酸钠0.9份～1.0份，包括如下步骤：
(1)将废弃混凝土经过破碎、筛分、水洗及烘干工序，制得再生骨料，再生骨料的粒径为5mm～16mm；
(2)取5份～10份矿渣粉、5份～8份硅藻土、10份～15份硅灰、70份～80份硅酸盐水泥、10份～15份水玻璃溶液及50份～70份水，采用强力搅拌法搅拌2min制成水泥浆液，然后将步骤(1)制得的再生骨料浸没在所述水泥浆液中，离心搅拌60s，静置10min，重复搅拌3次，最后，取出再生骨料并沥干水泥浆液，置于加速养护箱中，在80±2℃环境下养护2h，养护完成后烘干，得到强化后的再生骨料；
(3)将55份～60份粉煤灰投入球磨机中，在350r/min的转速下粉磨15min；然后投入60份～70份矿渣粉和25份～35份硅灰，继续粉磨10min；然后投入10份～15份纳米二氧化硅和5份～10份氧化石墨烯，粉磨5min，最后加入300份～320份硅酸盐水泥，粉磨2min，制得高性能胶凝材料；
(4)将步骤(2)得到的强化后的再生骨料1600份～1800份和步骤(3)得到的高性能胶凝材料445份～455份倒入搅拌机中，并加入80份～100份细粒火山渣，搅拌15s，然后加入45份～55份水，倒入搅拌机中，搅拌1min；
(5)取0.4份～0.5份玄武岩纤维、0.9份～1.0份聚羧酸系高效减水剂、0.9份～1.0份十二烷基苯磺酸钠倒入步骤(4)所述的搅拌机中，并搅拌30s，然后将20份～25份可再分散性乳胶粉溶于85份～95份水中，得到聚合物乳液，并倒入搅拌机中，搅拌90s，得再生骨料透水混凝土拌和物。
2.根据权利要求1所述再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述细粒火山渣的粒径为2.5mm～5mm。
3.根据权利要求1所述再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述矿渣粉的比表面积为400m2/kg～450m2/kg。
4.权利要求1所述的再生骨料透水混凝土在混凝土路面铺设中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，混凝土路面的铺设过程如下：所述再生骨料透水混凝土拌和物分层铺筑路面，然后振平及抹平，形成透水路面，最后将透水路面洒水覆膜养护28d后成型。
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