CN110845193A - 一种高强钢渣透水混凝土及其室内成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强钢渣透水混凝土材料，包括了如下质量比组分，水泥：钢渣：黄砂：减水剂：抗裂粉：水=（250~420）：（1600~2000）：（0~300）：（3.2~10.8）：（1.0~71.1）：（100~150），该材料7天抗压强度>15MPa，7天抗折强度>2MPa；28天抗压强度>30MPa，28天抗折强度>4MPa。本发明进一步提供一种钢渣透水混凝土室内成型工艺，模拟施工现场振动碾压成型，使室内试验结果更加贴合实际。利用钢渣骨料形成高强度的绿色环保路面材料，改善生态环境，具有明显的社会、经济效益。

Description

一种高强钢渣透水混凝土及其室内成型工艺

技术领域

本发明涉及道路建筑材料技术领域，特别是涉及一种高强钢渣透水混凝土及其室内成型工艺。

背景技术

当前，随着我国城市化进程的不断加快，城市内涝现象频发。一方面是由于我国降雨年际变化大、年内季节分布不均，同时我国气候变化的不确定性带来了暴雨洪水频发、洪峰洪量加大等风险，导致每年夏季成为内涝多发时期；另一方面则是由于城市化进程中水域面积的不断减少，硬质路面的不断增加，导致城市雨水管网排水压力增加，进而引发城市内涝。

透水性路面是海绵城市道路的主要形式。它不仅可以迅速吸收并排除路表水分，还可以部分吸收车辆行驶时的噪声，承受交通荷载，增加车辆轮胎与路表面的摩擦力，提高行车安全，有助于解决排水问题，建设可持续灌溉的城市绿色空间。

但是透水混凝土路面对集料的需求较大，而近年来因环保建设的需要，传统的石料开采受到限制，合格的集料越来越少，需要寻找新的集料代替传统的石料；另一方面，随着钢铁工业的发展，钢渣的排放量逐年扩大，大量钢渣弃置堆积，淤塞河流、污染环境等现象日益加剧。因此，钢渣废料的资源化利用已成为国内外的重要研究课题。经过众多专家学者研究发现，钢渣处理过后可以作为再生环保骨料取代传统石料运用于道路工程中，其中钢渣透水混凝土便是近来发展的一种特殊透水路面材料，它不仅能保持透水混凝土的性能，并且能充分利用钢渣材料，形成一种新型再生环保透水路面。

随着研究的深入，人们发现钢渣透水混凝土作为一种新型环保材料依旧没有摆脱透水混凝土强度低易开裂的毛病。即使许多专家学者通过在钢渣混凝土中加入粉煤灰、高岭土、聚酯纤维等材料想要提高混凝土强度以及抑制表面裂缝的产生，但最终效果甚微，能使钢渣透水混凝土28天强度>30MPa的配方较少能被研制出来。且现如今钢渣透水混凝土的现场成型工艺为振动碾压成型，而通常我们在室内成型混凝土试块时使用的方法为静压成型、振动成型、插捣成型等，与现场成型方法大相径庭，所以导致最终得出的数据无法较好得贴切实际。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种高强钢渣透水混凝土及其室内成型工艺，该透水混凝土具有高强特性，且在相当长的时间内表面裂纹较少且保持稳定；同时发明出能够很好贴合实际的振动碾压室内成型工艺，使得最终得到的强度数据更具有说服力，为达此目的，本发明提供一种高强钢渣透水混凝土，以质量份数计包括如下组份：

水泥 250~420份；

钢渣 1600~2000份；

黄砂 0~300份；

减水剂 3.2~10.8份；

抗裂粉 1.0~71.1份；

水 100~150份。

作为本发明混凝土进一步改进，所述高强钢渣透水混凝土7天抗压强度>15MPa，7天抗折强度>2MPa；所述高强钢渣透水混凝土28天抗压强度>30MPa，28天抗折强度>4MPa。

作为本发明混凝土进一步改进，所述抗裂粉由防裂矿粉和防裂纤维所组成；所述防裂矿粉为微膨胀保湿防裂矿粉，是层状纳米材料，外观为粉末状，0.6mm方孔筛筛余为0，0.075mm方孔筛筛余≥65%，含水率9~13.5%，防裂矿粉中SiO₂、Al₂O₃、MgO与Fe₂O₃总含量≥70%；所述防裂纤维是由丙烯聚合而制得的一种合成纤维，直径10~25μm，长度9~20mm，抗拉强度≥350MPa，断裂伸长率≥15%，弹性模量≥3900MPa。

作为本发明混凝土进一步改进，所述水泥为P•O42.5、P•O52.5或P•O62.5级普通硅酸盐水泥；所述减水剂为聚羧酸型减水剂；所述水为自来水。

作为本发明混凝土进一步改进，所述钢渣其粒径为1~3mm、3~5mm或5~15mm。

作为本发明混凝土进一步改进，所述黄砂的细度模数为2.0~3.5。

本发明高强钢渣透水混凝土的室内成型工艺，包括以下步骤：

1）将计量后的钢渣、水泥、黄砂、抗裂粉同时倒入混凝土搅拌机中干拌30~60s；

2）将减水剂与水混合均匀，混合溶液分两批倒入搅拌机，第一次倒入一半搅拌30~60s，第二次倒入剩余溶液搅拌60s，共计搅拌90~120s；

3）将搅拌后的混凝土材料装入定制的方形模具中，待材料溢出模具1~3cm，将其放在振动台上振动3~5s至其表面微微泌浆，再将模具取下填补边角处材料；

4）将振动密实后的材料及其模具放入碾压成型机中，双向碾压2~12次，直至表面平整；

5）将碾压后的混凝土用保鲜膜覆盖，放入标准养护室养护，待24h后方可脱模；

6）待养护到达指定天数，利用切割机将试块切割成抗压、抗折试件测试其相应强度。

作为本发明工艺进一步改进，步骤4）中碾压成型机的碾压力值可调节。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明的高强钢渣透水混凝土利用钢渣废物作为骨料，解决了资源浪费的问题，实现了资源的回收再利用，本发明通过合理的材料配比获得了高强度的透水混凝土，提高了钢渣透水混凝土路面的使用寿命，拓展了钢渣透水混凝土的应用，且由于抗裂粉的加入增强了混凝土的抗压、抗折强度和韧性。同时，本发明的室内成型工艺简单，有利于室内试验更加贴近实际，提高数据有效性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供一种高强钢渣透水混凝土及其室内成型工艺，该透水混凝土具有高强特性，且在相当长的时间内表面裂纹较少且保持稳定；同时发明出能够很好贴合实际的振动碾压室内成型工艺，使得最终得到的强度数据更具有说服力。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指相对压力。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

按重量份计分别取用P•O42.5级普通硅酸盐水泥397份，粒径5~15mm电炉滚筒钢渣1977份，聚羧酸减水剂4.76份，抗裂粉24.8份，饮用水103份。首先将水泥、钢渣及抗裂粉混合后倒入混凝土搅拌机中搅拌60s，再将减水剂和水的混合溶液分为两次依次倒入搅拌机内，第一次搅拌30s，第二次搅拌60s，再将混合均匀后的混凝土装入试模内，并放上振动台振动3s，补充完边角料后将试模放入车辙试样成型机内，调节碾轮压力为9kN，双向碾压8次。在标准养护室养护≥24h后脱模继续养护，直至标准养护时间为止。具体配方数据见表1。

实施例2

按重量份计分别取用P•O52.5级普通硅酸盐水泥350份，粒径5~15mm电炉滚筒钢渣1600份，聚羧酸减水剂3.18份，抗裂粉46.5份，黄砂200份，饮用水127份。首先将水泥、钢渣及抗裂粉混合后倒入混凝土搅拌机中搅拌60s，再将减水剂和水的混合溶液分为两次依次倒入搅拌机内，第一次搅拌30s，第二次搅拌60s，再将混合均匀后的混凝土装入试模内，并放上振动台振动5s，补充完边角料后将试模放入车辙试样成型机内，调节碾轮压力为12kN，双向碾压6次。在标准养护室养护≥24h后脱模继续养护，直至标准养护时间为止。具体配方数据见表1。

实施例3

按重量份计分别取用P•O42.5级普通硅酸盐水泥420份，粒径3~5mm电炉滚筒钢渣1600份，聚羧酸减水剂3.36份，抗裂粉24.7份，黄砂300份，饮用水142份。首先将水泥、钢渣及抗裂粉混合后倒入混凝土搅拌机中搅拌60s，再将减水剂和水的混合溶液分为两次依次倒入搅拌机内，第一次搅拌30s，第二次搅拌60s，再将混合均匀后的混凝土装入试模内，并放上振动台振动4s，补充完边角料后将试模放入车辙试样成型机内，调节碾轮压力为9kN，双向碾压10次。在标准养护室养护≥24h后脱模继续养护，直至标准养护时间为止。具体配方数据见表1。

实施例4

按重量份计分别取用P•O62.5级普通硅酸盐水泥300份，粒径1~3mm电炉滚筒钢渣1800份，聚羧酸减水剂4.0份，抗裂粉50份，黄砂180份，饮用水130份。首先将水泥、钢渣及抗裂粉混合后倒入混凝土搅拌机中搅拌60s，再将减水剂和水的混合溶液分为两次依次倒入搅拌机内，第一次搅拌30s，第二次搅拌60s，再将混合均匀后的混凝土装入试模内，并放上振动台振动3s，补充完边角料后将试模放入车辙试样成型机内，调节碾轮压力为20kN，双向碾压5次。在标准养护室养护≥24h后脱模继续养护，直至标准养护时间为止。具体配方数据见表1。

表1 实施例具体配方数据

编号

水泥

钢渣

黄砂

减水剂

抗裂粉

水

1

397份

1977份

0份

4.76份

24.8份

103份

2

350份

1600份

200份

3.18份

46.5份

127份

3

420份

1600份

300份

3.36份

24.7份

142份

4

300份

1800份

180份

4.00份

50.0份

130份

实施例5

将实施例1~4中获得的转炉钢渣透水混凝土样品1~4，按GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行7天、28天抗压、抗折强度测试，同时按GB/T 25993-2010《透水路面砖和透水路面板》进行透水系数测试，具体数据见表2。

表2 实施例样品强度及透水系数数据

由表2可知，根据现有标准要求C30的透水砖的28天抗压强度≥30MPa，透水系数≥2 .0×10-2cm/s，本发明制备的透水钢渣混凝土明显超过C30标准要求。可见，本发明的产品属于利废产品，产品性能均能满足相应国家标准要求。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种高强钢渣透水混凝土，其特征在于，以质量份数计包括如下组份：

水泥 250~420份；

钢渣 1600~2000份；

黄砂 0~300份；

减水剂 3.2~10.8份；

抗裂粉 1.0~71.1份；

水 100~150份。

2.根据权利要求1所述的一种高强钢渣透水混凝土，其特征在于：所述高强钢渣透水混凝土7天抗压强度>15MPa，7天抗折强度>2MPa；所述高强钢渣透水混凝土28天抗压强度>30MPa，28天抗折强度>4MPa。

3.根据权利要求1所述的一种高强钢渣透水混凝土，其特征在于：所述抗裂粉由防裂矿粉和防裂纤维所组成；所述防裂矿粉为微膨胀保湿防裂矿粉，是层状纳米材料，外观为粉末状，0.6mm方孔筛筛余为0，0.075mm方孔筛筛余≥65%，含水率9~13.5%，防裂矿粉中SiO₂、Al₂O₃、MgO与Fe₂O₃总含量≥70%；所述防裂纤维是由丙烯聚合而制得的一种合成纤维，直径10~25μm，长度9~20mm，抗拉强度≥350MPa，断裂伸长率≥15%，弹性模量≥3900MPa。

4.根据权利要求1所述的一种高强钢渣透水混凝土，其特征在于：所述水泥为P•O42.5、P•O52.5或P•O62.5级普通硅酸盐水泥；所述减水剂为聚羧酸型减水剂；所述水为自来水。

5.根据权利要求1所述的一种高强钢渣透水混凝土，其特征在于：所述钢渣其粒径为1~3mm、3~5mm或5~15mm。

6.根据权利要求1所述的一种高强钢渣透水混凝土，其特征在于：所述黄砂的细度模数为2.0~3.5。

7.根据权利要求1~6项所述的高强钢渣透水混凝土的室内成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）将计量后的钢渣、水泥、黄砂、抗裂粉同时倒入混凝土搅拌机中干拌30~60s；

2）将减水剂与水混合均匀，混合溶液分两批倒入搅拌机，第一次倒入一半搅拌30~60s，第二次倒入剩余溶液搅拌60s，共计搅拌90~120s；

3）将搅拌后的混凝土材料装入定制的方形模具中，待材料溢出模具1~3cm，将其放在振动台上振动3~5s至其表面微微泌浆，再将模具取下填补边角处材料；

4）将振动密实后的材料及其模具放入碾压成型机中，双向碾压2~12次，直至表面平整；

5）将碾压后的混凝土用保鲜膜覆盖，放入标准养护室养护，待24h后方可脱模；

6）待养护到达指定天数，利用切割机将试块切割成抗压、抗折试件测试其相应强度。

8.根据权利要求7所述的高强钢渣透水混凝土的成型工艺，其特征在于：步骤4）中碾压成型机的碾压力值可调节。