CN111233395A - 一种高强透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强透水混凝土及其制备方法。高强透水混凝土包括以下重量份的原料：340‑380份水泥、80‑100份粉煤灰、35‑55份矿渣粉、40‑60份废弃玻璃粉、50‑70份改性环氧树脂、900‑1100份粗骨料、630‑650份细骨料、20‑30份减水剂、160‑180份水、30‑40份活化钢渣。本发明的高强透水混凝土具有抗压强度和抗折强度高，透水性能好，能吸音降噪，且回收利用了废弃玻璃，较为绿色环保的优点。

Description

一种高强透水混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种高强透水混凝土及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展和城市化水平的不断提高，越来越多的城市地表逐步被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖，与自然的土壤相比，混凝土路面缺乏呼吸性、吸收热量和渗透雨水的能力，导致雨水无法渗入地下，路面形成大量的积水且影响城市地下水的补充，造成生态环境的破坏。
透水混凝土是为了弥补普通混凝土的不透水性而诞生的一种新型混凝土，属于环保型、生态型混凝土材料，具有透水性和透气性，主要由骨料、水泥、外加剂、水等通过特定工艺加工而成的一种多孔混凝土，在满足路面使用性能要求的同时，能实现其结构多孔且连续的特点，使其具有良好的透水性。在集中降雨的时候，雨水可以通过连通孔隙及时渗入地下，达到迅速排水及补充地下水资源的目的，配以相应的雨水收集设施，还可以节约水资源。
现有技术中，申请号为201510805358.6的中国发明专利文件中公开了一种含有陶粒的轻质透水混凝土，该轻质透水混凝土中的组成成分及单方用量配比kg/m3如下：拌合水130-150，水泥410-450，陶粒990-1000，外加剂1.11-1.80，所述陶粒为粒径5mm-10mm连续级配的煤矸石陶粒，粒型为球形，煤矸石陶粒的堆积密度等级为900kg/m3-950kg/m3，紧密堆积密度为980kg/m3-1030kg/m3，表观密度为1700kg/m3-1800kg/m3。
现有的这种含有陶粒的混凝土使用煤矸石制成的陶粒，解决了煤矸石的堆放和处理问题，具有质量轻，透气性好的优点，但陶粒中孔道多为封闭结构，在力学强度方面，陶粒与天然骨料相比强度较低，由于透水材料中使用的胶凝材料相对较少，不能满足陶粒包裹所需的大量胶凝材料的需要，因此最终制成的产品强度偏低。
废弃玻璃主要来源于工业废弃玻璃(如平板玻璃、玻璃纤维等)和日用废弃玻璃(如器皿玻璃、灯泡玻璃等)两类，废弃玻璃在当今城镇固体废弃物中占有很大的比例，大量的堆积引起了一系列的环境和资源浪费问题。
因此，研发一种回收利用废弃玻璃，且透水性好，强度高的混凝土是亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种高强透水混凝土，其具有透水性好，强度高，且回收利用了废弃玻璃，较为生态环保的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种高强透水混凝土的制备方法，其具有制备方法简单，易于操作的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种高强透水混凝土，包括以下重量份的原料：340-380份水泥、80-100份粉煤灰、35-55份矿粉、40-60份废弃玻璃粉、50-70份改性环氧树脂、900-1100份粗骨料、630-650份细骨料、20-30份减水剂、160-180份水、30-40份活化钢渣；
所述改性环氧树脂的制备方法如下：(1)以重量份计，将3-5份纳米二氧化硅充分分散在55-65份乙酸乙酯溶液中，加入10-12份硅烷偶联剂KH-550，高速搅拌2-3h；
(2)将10-16份聚二甲基硅氧烷加入到乙酸乙酯中，搅拌，加入到步骤(1)所得物中，高速搅拌1-2h，加入0.5-0.9份二丁基二月桂酸锡和0.3-0.5份正硅酸乙酯，混合均匀后制得组分A；
(3)将1-3份正硅酸乙酯加入到3-6份乙醇中，搅拌10min，加入5-9份六甲基二硅胺烷，搅拌30min后加入3-5份去离子水会，搅拌2h，室温放置2天，制得组分B；
(4)将组分A均匀喷涂到环氧树脂颗粒表面，在室温下干燥3-4h，再将组分B均匀喷涂到环氧树脂颗粒表面，室温下干燥2-3h，环氧树脂颗粒、组分A和组分B的质量比为1:0.5-0.7:0.8-1。
通过采用上述技术方案，陶粒表面含有大量的孔隙，容易吸附混凝土浆体，因此在制备混凝土浆体时需要较多的水泥浆体，才能对陶粒形成有效包裹，但增加水泥浆体的用量，会封闭陶粒的宏观孔隙，从而难以提升混凝土的透水性和吸水性，因此加入废弃玻璃粉，填充骨料孔隙，提高浆体的利用率，并且使骨料紧密接触，同时玻璃磨细到一定程度时，具有火山灰活性，用来替代一定的水泥作为辅助凝胶材料，能减少天然材料的用量，对陶粒进行充分的包裹，并能回收利用废弃玻璃，减少了废弃玻璃的堆放，较为环保，改性环氧树脂软化收缩，并包裹在骨料上，从而增强混凝土的透水性，且改性环氧树脂固化后，强度高，韧性好，能降低混凝土的干燥收缩。
使用纳米二氧化硅和聚二甲基硅氧烷制备疏水性材料，喷涂在环氧树脂表面之后，增加了环氧树脂表面的粗糙度，使得环氧树脂与水的接触角增大，疏水和透水效果显著；再将具有优异憎水效果的六甲基二硅胺烷与正硅酸乙酯混合，制成憎水材料，均匀喷涂在具有疏水材料的表面，固化后形成具有优异憎水效果的涂层，当改性环氧树脂经熔融时，软化收缩，包裹在骨料表面，形成憎水膜层，当水分渗入混凝土内部时，水分能沿憎水膜层在混凝土内部流动，从而增强混凝土的透水性能。
进一步地，所述原料的重量份为：350-370份水泥、85-95份粉煤灰、40-50份矿粉、45-55份废弃玻璃粉、55-65份改性环氧树脂、950-1050份粗骨料、635-645份细骨料、23-28份减水剂、165-175份水、33-38份活化钢渣。
通过采用上述技术方案，由于高强透水混凝土中各组分用量更加精确，使得制成的混凝土抗压强度更高，透水系数大。
进一步地，所述废弃玻璃粉的制备方法如下：以重量份计，将废弃玻璃清洗、晾晒、破碎、过筛，制得玻璃粉末，将3-5份玻璃粉末与2.4-3份氧化钙共混球磨1-2h，加入1.1-1.3份石墨和0.6-0.8份有机酸，在于50-100kN的压力下成型，再置于860-900℃下烧结，冷却，加入1.8-2.4份聚苯乙烯、0.6-1.2份蛭石粉和1.3-1.8份丁腈橡胶粉末，混合研磨制成粒径为10-20mm的废弃玻璃粉。
通过采用上述技术方案，玻璃粉具有物理活性和化学效应，但其中含有大量的无定形二氧化硅，玻璃体内硅酸根离子的聚合度很高，存在过多的高能键组分，其断键熔融较难，使得具有潜在水硬活性、火山灰活性的玻璃体相含量仍然较低，使得混凝土的早期强度低，水化程度弱，强度增长缓慢，通过掺入氧化钙和机械球磨的方式，激发玻璃粉的火山灰活性，破坏玻璃体表面牢固、聚合度高的Si-O-Si和Si-O-Al网络结构，使得玻璃粉参与了水化反应，且在其表面覆盖水化产物，水化产物彼此搭接、紧密堆积，形成较为致密的结构，使硬化后混凝土的强度有所提高，且具有连通孔隙的玻璃粉具有较好的吸声效果；有机酸和石墨作为致孔剂，能在玻璃粉上形成互相连通的孔隙，有机酸能使玻璃粉的流动性得到改善，增加玻璃粉发泡过程中的粘滞作用，由于玻璃粉包覆了有机酸，能将矿物和有机酸牢固结合，具有孔隙结构的玻璃粉能提升混凝土的透水效果，同时聚苯乙烯、蛭石粉和丁腈橡胶粉末能增强混凝土的吸声降噪效果，并改善其抗折强度和干燥收缩性能。
进一步地，所述活化钢渣由以下方法制成：将钢渣、明矾和煤矸石混合，置于1350-1400℃下煅烧1.5-2h，取出后均匀喷洒雾化水，研磨、磁选，制得粒径为5-20mm的活化钢渣，钢渣、明矾、煤矸石和雾化水的质量比为1:0.02-0.04:1.1-1.3:1.5-2。
通过采用上述技术方案，钢渣和煤矸石中含有Si-O、Al-O键，明矾能有效解离钢渣中的Si-O、Al-O键，煅烧也能破坏Si-O、Al-O键，形成具有活性的二氧化硅和三氧化二铝，提高水化速度，同时水泥水化生成的碱性氢氧化钙也会促进钢渣的水化过程，对水泥强度的发展具有稳定的助推作用，尤其是对水泥的后期强度和韧性、干缩性都有较大的改善，经过煅烧处理的钢渣，氢氧化钙分解导致游离氧化钙有所提高，游离氧化钙重新水化，产生体积膨胀，从而在一定程度上抑制了混凝土的干燥收缩，煤矸石在煅烧后能分解出活性硅铝，使混凝土强度增加，且表面孔隙率和比表面积增大，能提升混凝土的透水效果。
进一步地，所述减水剂由1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠，2-羟基-7-萘磺酸钠和亚甲基二萘磺酸二钠按照1:1-3:1-3的质量比混合制成。
通过采用上述技术方案，1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠能显著降低对的表面张力，具有优良的渗透力和润湿性，与亚甲基二萘磺酸二钠和2-羟基-7-萘磺酸钠配合使用，能显著增强混凝土的抗压强度和透水系数。
进一步地，所述粗骨料包括质量比为1:0.5-0.7的碎石和陶粒，碎石为粒径为5-20mm的连续级配碎石，表观密度为2650-2700kg/m3，堆积密度为1700-1750kg/m3，含泥量为0.3-0.5％，针片状颗粒含量为6-8％；陶粒为粒径5-10mm连续级配的煤矸石球形陶粒，陶粒的堆积密度为900-950kg/m3，紧密堆积密度为980-1030kg/m3，表观密度为1700-1800kg/m3。
通过采用上述技术方案，碎石中含泥量适宜，能够有效提高混凝土的强度，避免颗粒较大，使得骨料之间的孔隙较大，造成混凝土强度较低，与机制砂、粉煤灰和矿粉形成合理级配，可提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的强度和耐磨性能；以陶粒和碎石作为粗骨料，可增强混凝土的抗压强度，且解决了煤矸石的堆放处理问题，对生态环保有明显促进作用。
进一步地，所述粉煤灰为I级粉煤灰，烧失量≤3.0％，45μm筛余量≤12％，需水量比≤95％，含水率≤1.0％；所述矿粉为S95级矿粉，矿粉的比表面积为400-450m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为99％。
通过采用上述技术方案，粉煤灰的活性成分为二氧化硅和三氧化二铝，与水泥和水混合后，能够生成较为稳定的胶凝材料，从而使混凝土具有较高的强度，同时粉煤灰中70％以上的颗粒是无定型的球形玻璃体，主要起到滚珠轴承作用，在混凝土拌合物中发挥润滑作用，改善混凝土拌合物的和易性，且粉煤灰与碎石等构成合理级配，使彼此之间互相填充，能有效增加混凝土密实度，进一步提高混凝土的抗压强度；矿粉矿物掺和料具有“活性效应”、“界面效应”、“微填效应”和“减水效应”等诸多综合效应，矿粉等矿物掺和料不仅可以改善流变性能，降低水化热，降低坍落度损失，减少离析和泌水，还可以改善混凝土结构的孔结构和力学性能，提高后期强度和耐久性。
进一步地，所述细骨料为机制砂，机制砂的细度模数为2.3-3.1，表观密度为2400-2600kg/m3，堆积密度为1400-1500kg/m3，含泥量为0.3-0.6％，氯离子质量百分比为0.00016-0.00019％。
通过采用上述技术方案，机制砂的硬度高、耐磨性好，黏土等有害杂质含量少，使混凝土的耐冲刷性好，细度模数适宜，使混凝土有较好的工作性，施工和易性好，易搅拌，能填充于粗骨料之间的孔隙内，提高混凝土的密实度和强度，降低混凝土中孔隙率，减少混凝土离析、泌水，提高混凝土强度。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种高强透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将粗骨料浸泡在水中至饱水状态，制得预湿粗骨料，将预湿粗骨料、水泥、粉煤灰和废弃玻璃粉加入搅拌机中搅拌均匀；加入水、减水剂和改性环氧树脂，搅拌均匀，再加入活化钢渣、矿粉和细骨料，混合均匀，制得混凝土浆体，最后将混凝土浆体进行装模、振捣、成型、蒸汽养护，制得高强透水混凝土。
通过采用上述技术方案，将粗骨料充分吸收水分，再将其与水泥、粉煤灰和废弃玻璃粉混合，能在粗骨料表面形成硬质膜层，再与其他原料进行混合，经高温养护后，改性环氧树脂软化收缩，在骨料表面形成疏水膜层，且在活化钢渣、废弃玻璃粉的作用下，能占据一定的空间，使集料紧密接触，防止改性环氧树脂固化时封闭孔隙，降低透水率。
进一步地，所述混凝土浆体装模、振捣、成型和养护的具体步骤为：将拌和好的混凝土浆体均匀摊铺在模具中，盖好盖板，抽真空50-60秒，真空度为0.3-0.5MPa，进行强振动加压，强加压力为140-150KN，时间为80-90秒，强振动的振动力为125-130KN，振动频率为960-1000次/分，去除盖板和模板，将成型的混凝土制品放入养护室内，在180-200℃的蒸汽下养护1-2天，进行校平、磨光。
通过采用上述技术方案，将高强透水混凝土浆体经抽真空、振捣、成型和蒸汽养护后，可使改性环氧树脂、聚苯乙烯和丁腈橡胶粉末融化收缩，从而包裹在骨料颗粒表面，形成便于水分流动的导水膜，从而提升混凝土的透水性和干燥抗收缩性能。
通过采用上述技术方案，
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明采用废弃玻璃粉掺入混凝土中，替代部分水泥作为胶凝材料，由于废弃玻璃具有水硬活性和火山灰活性，能填充到骨料的孔隙内，对陶粒进行充分的包裹，降低陶粒对浆体的吸附力，同时防止水泥封闭陶粒的宏观微孔，使得混凝土在具有较高强度的同时，具有较优异的透水性能。
第二、本发明采用氧化钙激发玻璃粉的活性，使玻璃粉参与水化反应，使彼此搭接、紧密堆积的水化产物覆盖在玻璃粉的表面，同时使用石墨和有机酸作为致孔剂，增大玻璃粉表面的孔隙率，并改善玻璃粉的流动性，增大混凝土的抗压强度和透水系数。
第三、本发明采用聚苯乙烯、蛭石粉和丁腈橡胶粉末与玻璃粉混合，聚苯乙烯、蛭石粉具有较多的孔隙结构，当混凝土经蒸汽养护时，聚苯乙烯和丁腈橡胶粉末软化收缩，在骨料之间形成大量连通的孔隙，从而增强混凝土的透水性和吸声降噪性能。
第四、本发明中使用明矾和煤矸石对钢渣进行活化，煤矸石和钢渣经煅烧后，表面的Si-O、Al-O键遭到破坏，形成具有活性的二氧化硅和三氧化二铝，从而加快水化，提升混凝土抗压强度和抗折强度，降低干燥收缩，同时经煅烧后煤矸石的表面孔隙增多，比表面积增大，能提升混凝土的透水效果和吸声降噪效果。
第五、本发明中优选使用1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠，2-羟基-7-磺酸钠和亚甲基二萘磺酸二钠混合作为减水剂，能改善混凝土浆体的流动性，降低混凝土的干燥收缩，提升抗压强度和透水系数。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
改性环氧树脂的制备例1-3
制备例1-3纳米二氧化硅选自江苏天行新材料有限公司出售的货号为H10的纳米二氧化硅，硅烷偶联剂KH-550选自东莞市绿伟塑胶制品有限公司出售的货号为550的硅烷偶联剂KH-550，聚二甲基硅氧烷选自济南兴隆达化工有限公司出售的型号为424的聚二甲基硅氧烷，环氧树脂选自广州鑫銮正化工有限公司出售的牌号为E-20的双酚A型环氧树脂。
制备例1：(1)将3kg纳米二氧化硅充分分散在55kg乙酸乙酯溶液中，加入10kg硅烷偶联剂KH-550，以2000r/min的速度搅拌1h；
(2)将10kg聚二甲基硅氧烷加入到乙酸乙酯中，搅拌，加入到步骤(1)所得物中，以2000r/min的速度搅拌1h，加入0.5kg二丁基二月桂酸锡和0.3kg正硅酸乙酯，混合均匀后制得组分A；
(3)将1kg正硅酸乙酯加入到3kg乙醇中，搅拌10min，加入5kg六甲基二硅胺烷，搅拌30min后加入3kg去离子水会，搅拌2h，室温放置2天，制得组分B；
(4)将组分A均匀喷涂到环氧树脂颗粒表面，在室温下干燥3h，再将组分B均匀喷涂到环氧树脂颗粒表面，室温下干燥2h，环氧树脂颗粒、组分A和组分B的质量比为1:0.5:0.8。
制备例2：(1)将4kg纳米二氧化硅充分分散在60kg乙酸乙酯溶液中，加入11kg硅烷偶联剂KH-550，以1500r/min的速度搅拌1.5h；
(2)将13kg聚二甲基硅氧烷加入到乙酸乙酯中，搅拌，加入到步骤(1)所得物中，以1500r/min的速度搅拌1h，加入0.7kg二丁基二月桂酸锡和0.4kg正硅酸乙酯，混合均匀后制得组分A；
(3)将2kg正硅酸乙酯加入到4kg乙醇中，搅拌10min，加入7kg六甲基二硅胺烷，搅拌30min后加入4kg去离子水会，搅拌2h，室温放置2天，制得组分B；
(4)将组分A均匀喷涂到环氧树脂颗粒表面，在室温下干燥3.5h，再将组分B均匀喷涂到环氧树脂颗粒表面，室温下干燥2.5h，环氧树脂颗粒、组分A和组分B的质量比为1:0.6:0.9。
制备例3：(1)将5kg纳米二氧化硅充分分散在65kg乙酸乙酯溶液中，加入12kg硅烷偶联剂KH-550，以1000r/min的速度搅拌2h；
(2)将16kg聚二甲基硅氧烷加入到乙酸乙酯中，搅拌，加入到步骤(1)所得物中，以1000r/min的速度搅拌2h，加入0.9kg二丁基二月桂酸锡和0.5kg正硅酸乙酯，混合均匀后制得组分A；
(3)将3kg正硅酸乙酯加入到6kg乙醇中，搅拌10min，加入9kg六甲基二硅胺烷，搅拌30min后加入5kg去离子水会，搅拌2h，室温放置2天，制得组分B；
(4)将组分A均匀喷涂到环氧树脂颗粒表面，在室温下干燥4h，再将组分B均匀喷涂到环氧树脂颗粒表面，室温下干燥3h，环氧树脂颗粒、组分A和组分B的质量比为1:0.7:1。
废弃玻璃粉的制备例4-6
制备例4-6中聚苯乙烯选自青岛中新华美塑料有限公司出售的型号为PG-33的聚苯乙烯，丁腈橡胶粉末选自靖江市康高特新材料科技有限公司出售的型号为P8300的丁腈橡胶粉末。
制备例4：将废弃玻璃清洗、晾晒、破碎、过筛，制得玻璃粉末，将3kg玻璃粉末与2.4kg氧化钙共混球磨1h，加入1.1kg石墨和0.6kg有机酸，在于50kN的压力下成型，再置于860℃下烧结2h，冷却，加入1.8kg聚苯乙烯、0.6kg蛭石粉和1.3kg丁腈橡胶粉末，混合研磨制成粒径为10mm的废弃玻璃粉，有机酸为柠檬酸。
制备例5：将废弃玻璃清洗、晾晒、破碎、过筛，制得玻璃粉末，将4kg玻璃粉末与2.7kg氧化钙共混球磨1.5h，加入1.2kg石墨和0.7kg有机酸，在于80kN的压力下成型，再置于880℃下烧结1.5h，冷却，加入2.1kg聚苯乙烯、0.9kg蛭石粉和1.5kg丁腈橡胶粉末，混合研磨制成粒径为15mm的废弃玻璃粉，有机酸为苹果酸。
制备例6：将废弃玻璃清洗、晾晒、破碎、过筛，制得玻璃粉末，将5kg玻璃粉末与3kg氧化钙共混球磨2h，加入1.3kg石墨和0.8kg有机酸，在于100kN的压力下成型，再置于900℃下烧结1h，冷却，加入2.4kg聚苯乙烯、1.2kg蛭石粉和1.8kg丁腈橡胶粉末，混合研磨制成粒径为20mm的废弃玻璃粉，有机酸为酒石酸。
活化钢渣的制备例7-9
制备例7：将钢渣、明矾和煤矸石混合，置于1350℃下煅烧2h，取出后均匀喷洒雾化水，研磨、磁选，制得粒径为5mm的活化钢渣，钢渣、明矾、煤矸石和雾化水的质量比为1:0.02:1.1:1.5，钢渣的比表面积为510m2/kg，密度为3.2g/cm3，煅烧前钢渣和煤矸石的化学组成如表1所示，煅烧后钢渣和煤矸石的化学组成如表2所示。
表1煅烧前钢渣和煤矸石的化学组成
组成/％ SiO<sub>2</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO MgO SO<sub>3</sub> LOI
钢渣 10.42 28.01 5.33 42.33 7.87 0.14 2.93
煤矸石 61.92 5.21 24.02 1.75 1.02 / 3.76
表2煅烧后钢渣和煤矸石的化学组成
组成/％ SiO<sub>2</sub> Ca Al Fe MgO S Na K Cl
钢渣 21.01 46.74 3.42 16.56 2.35 1.1 0 0 0
煤矸石 45.18 11.95 16.85 7.45 0.85 0.85 1.0 1.0 1.0
制备例8：将钢渣、明矾和煤矸石混合，置于1380℃下煅烧1.8h，取出后均匀喷洒雾化水，研磨、磁选，制得粒径为15mm的活化钢渣，钢渣、明矾、煤矸石和雾化水的质量比为1:0.03:1.2:1.8，钢渣的比表面积为520m2/kg，密度为3.3g/cm3，煅烧前钢渣和煤矸石的化学组成如表1所示，煅烧后钢渣和煤矸石的化学组成如表2所示。
制备例9：将钢渣、明矾和煤矸石混合，置于1400℃下煅烧1.5h，取出后均匀喷洒雾化水，研磨、磁选，制得粒径为20mm的活化钢渣，钢渣、明矾、煤矸石和雾化水的质量比为1:0.04:1.3:2，钢渣的比表面积为530m2/kg，密度为3.5g/cm3，煅烧前钢渣和煤矸石的化学组成如表1所示，煅烧后钢渣和煤矸石的化学组成如表2所示。
实施例
以下实施例中2-羟基-7-萘磺酸钠选自武汉拉那白医药化工有限公司出售的CAS号为135-55-7的2-羟基-7-萘磺酸钠，亚甲基二萘磺酸二钠选自上海萌桠生物科技有限公司出售的CAS号为26545-58-4的亚甲基二萘磺酸二钠，1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠选自广州市创盟化工科技有限公司出售的CAS号为25638-17-9的1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠。
实施例1：一种高强透水混凝土，其原料配比如表3所示，该高强透水混凝土的制备方法如下：
按照表3中的用量，将1100kg/m3粗骨料浸泡在水中至饱水状态，制得预湿粗骨料，将预湿粗骨料、340kg/m3水泥、100kg/m3粉煤灰和60kg/m3废弃玻璃粉加入搅拌机中搅拌均匀；加入160kg/m3水、20kg/m3减水剂和50kg/m3改性环氧树脂，搅拌均匀，再加入40kg/m3活化钢渣、55kg/m3矿粉和650kg/m3细骨料，混合均匀，制得混凝土浆体，最后将混凝土浆体进行摊铺在模具中，盖好盖板，抽真空50秒，真空度为0.5MPa，进行强振动加压，强加压力为140KN，时间为90秒，强振动的振动力为125KN，振动频率为960次/分，去除盖板和模板，将成型的混凝土制品放入养护室内，在180℃的蒸汽下养护2天，进行校平、磨光，制得高强透水混凝土；
其中粗骨料包括质量比为1:0.5的碎石和陶粒，碎石为粒径为5-20mm的连续级配碎石，表观密度为2650kg/m3，堆积密度为1700kg/m3，含泥量为0.3％，针片状颗粒含量为6％；陶粒为粒径5-10mm连续级配的煤矸石球形陶粒，陶粒的堆积密度为900kg/m3，紧密堆积密度为980kg/m3，表观密度为1700kg/m3，水泥为P.O42.5硅酸盐水泥，粉煤灰为I级粉煤灰，烧失量≤3.0％，45μm筛余量≤12％，需水量比≤95％，含水率≤1.0％，废弃玻璃粉由制备例4制成，减水剂由1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠，2-羟基-7-萘磺酸钠和亚甲基二萘磺酸二钠按照1:1:1的质量比混合制成，改性环氧树脂由制备例1制成，活化钢渣由制备例7制成，矿粉为S95级矿粉，矿粉的比表面积为400m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为99％，细骨料为机制砂，机制砂的细度模数为2.3，表观密度为2400kg/m3，堆积密度为1400kg/m3，含泥量为0.3％，氯离子质量百分比为0.00016％。
表3实施例1-5中高强透水混凝土的原料配比
Figure BDA0002373554130000091
实施例2：一种高强透水混凝土，其原料配比如表3所示，该高强透水混凝土的制备方法如下：
按照表3中的用量，将1050kg/m3粗骨料浸泡在水中至饱水状态，制得预湿粗骨料，将预湿粗骨料、350kg/m3水泥、95kg/m3粉煤灰和55kg/m3废弃玻璃粉加入搅拌机中搅拌均匀；加入165kg/m3水、23kg/m3减水剂和55kg/m3改性环氧树脂，搅拌均匀，再加入38kg/m3活化钢渣、50kg/m3矿粉和645kg/m3细骨料，混合均匀，制得混凝土浆体，最后将混凝土浆体进行摊铺在模具中，盖好盖板，抽真空55秒，真空度为0.4MPa，进行强振动加压，强加压力为145KN，时间为85秒，强振动的振动力为128KN，振动频率为980次/分，去除盖板和模板，将成型的混凝土制品放入养护室内，在190℃的蒸汽下养护1.5天，进行校平、磨光，制得高强透水混凝土；
其中粗骨料包括质量比为1:0.6的碎石和陶粒，碎石为粒径为5-20mm的连续级配碎石，表观密度为2680kg/m3，堆积密度为1730kg/m3，含泥量为0.4％，针片状颗粒含量为7％；陶粒为粒径5-10mm连续级配的煤矸石球形陶粒，陶粒的堆积密度为930kg/m3，紧密堆积密度为1000kg/m3，表观密度为1750kg/m3，水泥为P.O42.5硅酸盐水泥，粉煤灰为I级粉煤灰，烧失量≤3.0％，45μm筛余量≤12％，需水量比≤95％，含水率≤1.0％，废弃玻璃粉由制备例5制成，减水剂由1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠，2-羟基-7-萘磺酸钠和亚甲基二萘磺酸二钠按照1:2:2的质量比混合制成，改性环氧树脂由制备例2制成，活化钢渣由制备例8制成，矿粉为S95级矿粉，矿粉的比表面积为430m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为99％，细骨料为机制砂，机制砂的细度模数为2.7，表观密度为2500kg/m3，堆积密度为1450kg/m3，含泥量为0.4％，氯离子质量百分比为0.00018％。
实施例3：一种高强透水混凝土，其原料配比如表3所示，该高强透水混凝土的制备方法如下：
按照表3中的用量，将1000kg/m3粗骨料浸泡在水中至饱水状态，制得预湿粗骨料，将预湿粗骨料、360kg/m3水泥、90kg/m3粉煤灰和50kg/m3废弃玻璃粉加入搅拌机中搅拌均匀；加入170kg/m3水、25kg/m3减水剂和60kg/m3改性环氧树脂，搅拌均匀，再加入35kg/m3活化钢渣、45kg/m3矿粉和640kg/m3细骨料，混合均匀，制得混凝土浆体，最后将混凝土浆体进行摊铺在模具中，盖好盖板，抽真空60秒，真空度为0.3MPa，进行强振动加压，强加压力为150KN，时间为90秒，强振动的振动力为130KN，振动频率为1000次/分，去除盖板和模板，将成型的混凝土制品放入养护室内，在200℃的蒸汽下养护1天，进行校平、磨光，制得高强透水混凝土；
其中粗骨料包括质量比为1:0.7的碎石和陶粒，碎石为粒径为5-20mm的连续级配碎石，表观密度为2700kg/m3，堆积密度为1750kg/m3，含泥量为0.5％，针片状颗粒含量为8％；陶粒为粒径5-10mm连续级配的煤矸石球形陶粒，陶粒的堆积密度为950kg/m3，紧密堆积密度为1030kg/m3，表观密度为1800kg/m3，水泥为P.O42.5硅酸盐水泥，粉煤灰为I级粉煤灰，烧失量≤3.0％，45μm筛余量≤12％，需水量比≤95％，含水率≤1.0％，废弃玻璃粉由制备例6制成，减水剂由1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠，2-羟基-7-萘磺酸钠和亚甲基二萘磺酸二钠按照1:3:3的质量比混合制成，改性环氧树脂由制备例3制成，活化钢渣由制备例9制成，矿粉为S95级矿粉，矿粉的比表面积为450m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为99％，细骨料为机制砂，机制砂的细度模数为3.1，表观密度为2600kg/m3，堆积密度为1500kg/m3，含泥量为0.6％，氯离子质量百分比为0.00019％。
实施例4-5：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，原料配比如表3所示，改性环氧树脂由制备例1制成，活化钢渣由制备例7制成，废弃玻璃粉由制备例4制成。
对比例
对比例1：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，改性环氧树脂由广州市代迅商贸有限公司出售的牌号为EPON872的改性双酚A型环氧树脂替代。
对比例2：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，改性环氧树脂表面上未喷涂组分A。
对比例3：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，改性环氧树脂表面未喷涂组分B。
对比例4：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，废弃玻璃粉的制备中未添加聚苯乙烯、蛭石粉和丁腈橡胶。
对比例5：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，活化钢渣中未添加煤矸石。
对比例6：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，减水剂包括质量比为1:1的1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠和2-羟基-7-萘磺酸钠。
对比例7：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，减水剂包括质量比为1:1的1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠和亚甲基二萘磺酸二钠。
对比例8：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，减水剂包括质量比为1:1的2-羟基-7-萘磺酸钠和亚甲基二萘磺酸二钠。
对比例9：以申请号为201510805358.6的中国发明专利文件中实施例1制备的含有陶粒的轻质透水混凝土作为对照，各个组成成分的单方用量配比(kg/m3)如下：水泥405、煤矸石陶粒990、外加剂1.62、拌合水140，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，煤矸石陶粒为粒径5-10mm连续级配的煤矸石陶粒，外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
性能检测试验
将实施例1-5和对比例1-9中的混凝土浆体制成150mm×150mm×150mm的试块，按照以下方法检测试块的性能，将检测结果记录于表4中：
1、抗压强度和抗弯折强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试；
2、孔隙率：将试样1-14的立方体试块在水中浸泡24h，测试各试样浸水后的质量m1，之后将各试样风干，测试各试样的质量m2，根据以下公式计算混凝土试块的孔隙率P，P＝[1-(m2-m1)/V×ρ]×100％，式中：V为立方体试块的体积，ρ为水的密度；
3、透水系数：按照CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》进行检测；
4、干燥收缩：按照GB/T29417-2012《水泥砂浆和混凝土干燥收缩开裂性能试验方法》；
5、吸音系数：按照BJ47-83《混响室法吸音系数测量规范》进行检测。
表4实施例1-5和对比例1-9制备的混凝土性能检测
Figure BDA0002373554130000121
实施例1-5制备的高强透水混凝土的抗压强度和抗折强度高，孔隙率大，透水系数高，干燥收缩率小，对不同频率的噪音具有较好的吸收效果。
对比例1因使用市售改性双酚A型环氧树脂替代本发明使用的改性环氧树脂，由对比例1制成的混凝土试块抗压强度下降不明显，但透水系数下降较为显著，干燥收缩率增大。
对比例2和对比例3分别因改性环氧树脂表面未喷涂组分A和组分B，由检测结果可知，对比例2和对比例3制备的混凝土其余性能与实施例1-5相差不断，但其透水系数较小，透水性能下降。
对比例4因废弃玻璃粉中未添加聚苯乙烯、蛭石粉和丁腈橡胶粉末，对比例4制成的混凝土抗压强度和抗折强度下降，孔隙率减小，透水系数降低，干燥收缩变大，吸声效果下降。
对比例5因活化钢渣中未添加煤矸石，对比例5制备的混凝土抗压强度和抗折强度下降，吸声降噪效果变差，干燥收缩率增大，且孔隙率降低，透水性下降。
对比例6-8因减水剂只添加任意两种组分，对比例6-8制备的混凝土试块，抗压强度和抗折强度下降，孔隙率和透水系数下降，强度和透水性能变差。
对比例9为现有技术制备的透水混凝土，其抗压强度和透水系数小，吸音降噪效果不及本发明实施例1-5制备的高强透水混凝土。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种高强透水混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：340-380份水泥、80-100份粉煤灰、35-55份矿粉、40-60份废弃玻璃粉、50-70份改性环氧树脂、900-1100份粗骨料、630-650份细骨料、20-30份减水剂、160-180份水、30-40份活化钢渣；
所述改性环氧树脂的制备方法如下：（1）以重量份计，将3-5份纳米二氧化硅充分分散在55-65份乙酸乙酯溶液中，加入10-12份硅烷偶联剂KH-550，高速搅拌2-3h；
（2）将10-16份聚二甲基硅氧烷加入到乙酸乙酯中，搅拌，加入到步骤（1）所得物中，高速搅拌1-2h，加入0.5-0.9份二丁基二月桂酸锡和0.3-0.5份正硅酸乙酯，混合均匀后制得组分A；
（3）将1-3份正硅酸乙酯加入到3-6份乙醇中，搅拌10min，加入5-9份六甲基二硅胺烷，搅拌30min后加入3-5份去离子水会，搅拌2h，室温放置2天，制得组分B；
（4）将组分A均匀喷涂到环氧树脂颗粒表面，在室温下干燥3-4h，再将组分B均匀喷涂到环氧树脂颗粒表面，室温下干燥2-3h，环氧树脂颗粒、组分A和组分B的质量比为1:0.5-0.7:0.8-1。
2.根据权利要求1所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述原料的重量份为：350-370份水泥、85-95份粉煤灰、40-50份矿粉、45-55份废弃玻璃粉、55-65份改性环氧树脂、950-1050份粗骨料、635-645份细骨料、23-28份减水剂、165-175份水、33-38份活化钢渣。
3.根据权利要求1-2任一项所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述废弃玻璃粉的制备方法如下：以重量份计，将废弃玻璃清洗、晾晒、破碎、过筛，制得玻璃粉末，将3-5份玻璃粉末与2.4-3份氧化钙共混球磨1-2h，加入1.1-1.3份石墨和0.6-0.8份有机酸，在于50-100kN的压力下成型，再置于860-900℃下烧结，冷却，加入1.8-2.4份聚苯乙烯、0.6-1.2份蛭石粉和1.3-1.8份丁腈橡胶粉末，混合研磨制成粒径为10-20mm的废弃玻璃粉。
4.根据权利要求1-2任一项所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述活化钢渣由以下方法制成：将钢渣、明矾和煤矸石混合，置于1350-1400℃下煅烧1.5-2h，取出后均匀喷洒雾化水，研磨、磁选，制得粒径为5-20mm的活化钢渣，钢渣、明矾、煤矸石和雾化水的质量比为1:0.02-0.04:1.1-1.3:1.5-2。
5.根据权利要求1-2任一项所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述减水剂由1,2-二正丁基萘-6-磺酸钠，2-羟基-7-萘磺酸钠和亚甲基二萘磺酸二钠按照1:1-3:1-3的质量比混合制成。
6.根据权利要求1-2任一项所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述粗骨料包括质量比为1:0.5-0.7的碎石和陶粒，碎石为粒径为5-20mm的连续级配碎石，表观密度为2650-2700kg/m3，堆积密度为1700-1750kg/m3，含泥量为0.3-0.5%，针片状颗粒含量为6-8%；陶粒为粒径5-10mm连续级配的煤矸石球形陶粒，陶粒的堆积密度为900-950kg/m3，紧密堆积密度为980-1030kg/m3，表观密度为1700-1800kg/m3。
7.根据权利要求1-2任一项所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为I级粉煤灰，烧失量≤3.0%，45μm筛余量≤12%，需水量比≤95%，含水率≤1.0%；所述矿粉为S95级矿粉，矿粉的比表面积为400-450m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为99％。
8.根据权利要求1-2任一项所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述细骨料为机制砂，机制砂的细度模数为2.3-3.1，表观密度为2400-2600kg/m3，堆积密度为1400-1500kg/m3，含泥量为0.3-0.6%，氯离子质量百分比为0.00016-0.00019%。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的高强透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将粗骨料浸泡在水中至饱水状态，制得预湿粗骨料，将预湿粗骨料、水泥、粉煤灰和废弃玻璃粉加入搅拌机中搅拌均匀；加入水、减水剂和改性环氧树脂，搅拌均匀，再加入活化钢渣、矿粉和细骨料，混合均匀，制得混凝土浆体，最后将混凝土浆体进行装模、振捣、成型、蒸汽养护，制得高强透水混凝土。
10.根据权利要求9所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述混凝土浆体装模、振捣、成型和养护的具体步骤为：将拌和好的混凝土浆体均匀摊铺在模具中，盖好盖板，抽真空50-60秒，真空度为0.3-0.5MPa，进行强振动加压，强加压力为140-150KN，时间为80-90秒，强振动的振动力为125-130KN，振动频率为960-1000次/分，去除盖板和模板，将成型的混凝土制品放入养护室内，在180-200℃的蒸汽下养护1-2天，进行校平、磨光。
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