CN111393101A - 一种透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透水混凝土及其制备方法，涉及混凝土技术领域。其技术要点是：一种透水混凝土，包括如下以重量份数表示的组分：水泥：340‑350份；矿粉：50‑60份；砂子：45‑55份；细石：1000‑1100份；减水剂：6‑7份；水：100‑110份；增强纤维：100‑150份；发泡剂：5‑10份；所述发泡剂为松香树脂发泡剂。其在保持良好透水性的前提下还具有强度高的优点。

Description

一种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，它涉及一种透水混凝土及其制备方法。
背景技术
透水混凝土是一种经过特殊工艺制作而成的具有连续性孔隙的生态环保型混凝土，既有一定的强度，又有一定的透气透水性。透水混凝土已被广泛应用于道路工程、市政工程和园林工程，并取得了较好的社会效益、环境效益和生态效益。透水混凝土铺筑的路面具有良好的排水和降噪能力，并具有调节地表温度湿度等生态功能，已被许多国家广泛应用。
在申请公布号为CN109369109A的中国发明申请专利中公开了一种复掺粉煤灰和矿粉透水混凝土的制备及其应用，透水混凝土包括普通硅酸盐水泥200-390份、细石1300-1700份、矿粉24-108份；粉煤灰12-96份、外加剂3.5-5.5、水80-120份；其中，所述细石为普通碎石和强化重矿渣。
上述透水混凝土中水泥和粉煤灰在细石等粗骨料外部包裹形成基本的搭接骨料，而搭接骨料之间都以点接触的方式搭接，搭接的面积较小，搭接骨料之间的搭接位点连接较弱，受到外力之后容易破坏断裂，导致透水混凝土的强度较差。
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，本发明的目的一在于提供一种透水混凝土，其在保持良好透水性的前提下还具有强度高的优点。
本发明的目的二在于提供一种透水混凝土的制备方法，其具有操作简单、生产效率高的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种透水混凝土，包括如下以重量份数表示的组分：
水泥：340-350份；
矿粉：50-60份；
砂子：45-55份；
细石：1000-1100份；
减水剂：6-7份；
水：100-110份；
增强纤维：100-150份；
发泡剂：5-10份。
通过采用上述技术方案，通过将增强纤维加入到混凝土中，增强纤维混在水泥并包裹在骨料外表面以形成网状结构，从而可提高透水混凝土的受力能力，提高混凝土的强度；此外，本发明采用细石和和砂子作为基本骨料，而细石用量为砂子的20倍，细石之间互相搭接构筑成透水间隙，拌和成混凝土之后，水可以透过细石之间的间隙以确保混凝土的透水性。混凝土制备过程中，将发泡剂加入至其中，搅拌混凝土使发泡剂在混凝土形成大量稳定的小气泡，之后将起泡后的混凝土浇筑，可增加混凝土路面的渗水性和透水性。以增强纤维结合发泡剂，达到了提高透水性高、强度高的效果。
进一步优选为，所述增强纤维为钢纤维、尼龙纤维和聚丙烯纤维中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，钢纤维具有高弹性模量，加入到透水混凝土中可提高混凝土的抗冲击性能、抗拉强度、刚性和韧性；尼龙纤维和聚丙烯纤维可提高透水混凝土的强度，通过结合发泡剂和增强纤维，使得混凝土在保持良好透水性的情况下大大提高强度。
进一步优选为，所述减水剂包括重量比为1:1的马来海松酸酐和马来酸酐型羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，该减水剂中含有大量的羧基，对水泥有很好的分散作用，水泥在水中分散更加均匀，减少水的用量。
进一步优选为，还包括1-3重量份的粘合剂，所述粘合剂包括重量比为1:1的黄原胶和明胶。
通过采用上述技术方案，粘合剂作为外加剂加入到原料组分中，可起到提高粘合力的作用，因为黄原胶和明胶溶于水后可形成浆料，浆料包裹在骨料的外表面，填充骨料之间的间隙，同时浆料本身为凝胶状物质，溶于水后形成三维网络交联状结构，粘附在凝胶化的骨料之间，从而提高骨架的强度，提高透水混凝土的整体强度。
进一步优选为，还包括30-60重量份的透水橡胶颗粒。
通过采用上述技术方案，由于粘合剂溶于水形成的浆料应用在混凝土中时，浆料会填充在骨料的缝隙之中并包裹在骨料的外表面，虽然这样会大幅度提高混凝土的强度，但是会对透水性造成一定的影响。透水橡胶颗粒加入到混凝土中，其在骨料之间形成一定的孔隙，并且浆料与透水橡胶颗粒之间的粘接性较强，不会对强度产生影响，反而会对强度起到补强作用。
进一步优选为，所述透水橡胶颗粒由废旧橡胶颗粒磨成粉末后再经橡胶胶粘剂粘接而成。
通过采用上述技术方案，普通的橡胶都不具有透水性，甚至具有一定的憎水性，本发明以废旧橡胶与橡胶胶粘剂制成的透水橡胶颗粒，其本身为多孔结构，结构中具有大小不一的孔隙，从而使得透水橡胶颗粒本身具有一定的透水性，其加入到混凝土中可进一步增加混凝土透水性。
进一步优选为，还包括10-15重量份的改性木纤维。
通过采用上述技术方案，改性木纤维对使得透水混凝土的骨料之间的粘结更加紧密，降低了水泥浆的沉降率，同时改性木纤维也可以承受部分拉应力，提高混凝土的抗折强度；改性木纤维一般用在有机复合材料中，本发明将其填入混凝土中，大大提高了混凝土的拉伸强度。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1，将矿粉、砂子和细石混合并搅拌均匀，加入水泥继续搅拌均匀，得到混合物A；
S2，将增强纤维加入到混合物A中并搅拌均匀，得到混合物B；
S3，将发泡剂和减水剂加入到水中并搅拌均匀，得到混合物C；
S4，将混合物C倒入混合物B中并搅拌均匀，得到透水性混凝土。
通过采用上述技术方案，上述制备方法制得的透水混凝土具有较好的透水性且拉伸强度和抗折强度均高于普通透水混凝土，且此制备方法不涉及加热等条件，操作简单，适合大规模生产使用。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过将增强纤维加入到混凝土中，增强纤维混在水泥并包裹在骨料外表面以形成网状结构，从而可提高透水混凝土的受力能力，提高混凝土的强度；混凝土制备过程中，将发泡剂加入至其中，搅拌混凝土使发泡剂在混凝土形成大量稳定的小气泡，之后将起泡后的混凝土浇筑，可增加混凝土路面的渗水性和透水性。以增强纤维结合发泡剂，达到了提高透水性高、强度高的效果。
(2)本发明还在混凝土中加入粘合剂，其溶于水后形成的浆料填充到骨料之间的间隙并形成三维网络交联结构，粘附在凝胶化的骨料之间，从而提高骨架的强度，提高透水混凝土的整体强度；
(3)本发明在加入粘合剂后还添加一定量的透水橡胶颗粒，其在骨料之间形成一定的孔隙，增加透水性，并且浆料与透水橡胶颗粒之间的粘接性较强，不会对强度产生影响，反而会对强度起到补强作用。
附图说明
图1为本发明实施例1中透水混凝土的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
本发明中的细石均采用粒径为5-20mm连续级配的碎石；
砂子均采用Ⅱ区天然中砂；
水泥均采用42.5级硅酸盐水泥；
矿粉均采用S95级粒化高炉矿渣粉；
减水剂采用重量比为1:1的马来海松酸酐和马来酸酐型羧酸减水剂。
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，并通过如下步骤制备获得：
S1，将矿粉、砂子和细石混合并搅拌均匀，加入水泥继续搅拌均匀，得到混合物A；
S2，将增强纤维加入到混合物A中并搅拌均匀，得到混合物B，增强纤维采用钢纤维；
S3，将发泡剂和减水剂加入到水中并搅拌均匀，得到混合物C，发泡剂包括重量比为1:1的松香树脂发泡剂；
S4，将混合物C倒入混合物B中并搅拌均匀，得到透水性混凝土。
实施例2-6：一种透水混凝土，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1-6中各组分及其重量份数
Figure BDA0002420380040000041
Figure BDA0002420380040000051
实施例7：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤S2中，增强纤维采用钢纤维和尼龙纤维，用量比按照重量份数计为1:1。
实施例8：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤S2中，增强纤维采用钢纤维、尼龙纤维和聚丙烯纤维，用量比按照重量份数计为1:1:0.8。
实施例9：一种透水混凝土，与实施例1的不同之处在于，由如下步骤制备获得：
S1，将矿粉、砂子和细石混合并搅拌均匀，加入水泥继续搅拌均匀，得到混合物A；
S2，将增强纤维加入到混合物A中并搅拌均匀，得到混合物B，增强纤维采用钢纤维；
S3，将粘合剂、发泡剂和减水剂加入到水中并搅拌均匀，得到混合物C，发泡剂包括重量比为1:1的松香树脂发泡剂，粘合剂加入量为1份，其包括重量比为1:1的黄原胶和明胶；
S4，将混合物C倒入混合物B中并搅拌均匀，得到透水性混凝土。
实施例10：一种透水混凝土，与实施例9的不同之处在于，步骤S2中加入有30份的透水橡胶颗粒，透水橡胶颗粒制备方法为：将废旧橡胶颗粒磨成粉末，粒径控制在3-5mm，加入0.1倍重量份的聚氨酯胶粘剂和0.01倍重量份的有机硅消泡剂混合均匀，晾干燥后并进行破碎处理，即得粒径为5-10mm且具有自身孔隙的透视橡胶颗粒。
实施例11：一种透水混凝土，与实施例10的不同之处在于，步骤S1中加入有10份的改性木纤维，改性木纤维为由改性钛酸酯类偶联剂处理木纤维而得到，具体改性方法依照《改性木纤维对LDPE和木纤维复合材料力学性能的影响》进行。
对比例1：与实施例1的不同之处在于，未加入增强纤维。
对比例2：与实施例1的不同之处在于，未加入发泡剂。
对比例3：与实施例1的不同之处在于，未加入增强纤维和发泡剂。
对比例4：与实施例1的不同之处在于，细石用量调整到为砂子的10倍。
性能测试
分别将实施例1-11和对比例1-4中制得的混凝土制成1m*1m*0.25m的混凝土饼，根据CJJ/T 135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》进行各项性能测试并计入表2中。
由表2中测试数据可以看出，实施例1-6由于配方中原料用量比例基本变化不大，所以强度和透水率相差无几；实施例7和实施例8在于增强纤维的加入成分不同，实施例8强度最高；实施例9由于加入了粘合剂，混凝土强度稍微提高，透水性稍微降低；实施例10由于在实施例9的配方基础上加入了废旧橡胶颗粒，明显提升了透水性，实施例11在实施例10的配方基础上加入了改性木纤维，无论在强度还是透水性都有较大提升，实施例11为最优实施例。
对比例1由于未加入增强纤维，相对混凝土强度最低；对比例2由于未加入发泡剂，孔隙率和透水系数均降低，对比例3由于未加入增强纤维和发泡剂，所以强度和透水性均较差；对比例4由于调整了细石和砂子用量比，细石用量比降低，砂子用量比上升，从而混凝土强度较高，但是透水性降低。
表2性能测试结果
Figure BDA0002420380040000061
Figure BDA0002420380040000071
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，包括如下以重量份数表示的组分：
水泥：340-350份；
矿粉：50-60份；
砂子：45-55份；
细石：1000-1100份；
减水剂：6-7份；
水：100-110份；
增强纤维：100-150份；
发泡剂：5-10份；
所述发泡剂为松香树脂发泡剂。
2.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，所述增强纤维为钢纤维、尼龙纤维和聚丙烯纤维中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，所述减水剂包括重量比为1:1的马来海松酸酐和马来酸酐型羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，还包括1-3重量份的粘合剂，所述粘合剂包括重量比为1:1的黄原胶和明胶。
5.根据权利要求4所述的透水混凝土，其特征在于，还包括30-60重量份的透水橡胶颗粒。
6.根据权利要求5所述的透水混凝土，其特征在于，所述透水橡胶颗粒由废旧橡胶颗粒磨成粉末后再经橡胶胶粘剂粘接而成。
7.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，还包括10-15重量份的改性木纤维。
8.根据权利要求1-7任一所述的透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将矿粉、砂子和细石混合并搅拌均匀，加入水泥继续搅拌均匀，得到混合物A；
S2，将增强纤维加入到混合物A中并搅拌均匀，得到混合物B；
S3，将发泡剂和减水剂加入到水中并搅拌均匀，得到混合物C；
S4，将混合物C倒入混合物B中并搅拌均匀，得到透水性混凝土。
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