CN111646755A - 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，涉及混凝土材料制备的技术领域；一种透水混凝土，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得:粗骨料1000‑1100份，水泥180‑260份，水60‑90份，沸石粉20‑40份，减水剂6‑9份；所述混凝土原料还包括外加剂，所述外加剂主要由包括以下重量份的外加剂原料制得：乙酰化二淀粉磷酸酯3‑7份，羟乙基磺酸钠2‑5份，聚乙烯醇纤维4‑8份。透水混凝土具有透水性能好的优点。透水混凝土的制备方法包括以下步骤：外加剂制备、混料和透水混凝土制备等。透水混凝土的制备方法具有便于改善产品透水性能的优点。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土材料制备的技术领域，尤其是涉及一种透水混凝土及其制备方法。
背景技术
透水混凝土，又名多孔混凝土，是由骨料、水泥、增强剂和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，透水混凝土一般不含细骨料。透水混凝土具有透水性好的优点，使用透水混凝土便于对雨水进行收集利用，有助于缓解城市洪涝灾害、淡水资源匮乏等城市环境问题，因此，透水混凝土在公园人行道、学校操场等领域逐渐被广泛使用。
申请公布号为CN110482921A的申请文件公开了一种透水混凝土，由以下重量份的组分制备而成：粗骨料1500-1600份、胶材320-420份、水105-114份和减水剂4.5-5.9份，粗骨料的粒径为5-10mm，减水剂为保坍型聚羧酸高性能减水剂。该技术方案使用大量的大颗粒粗骨料和一定量的胶材制备成混凝土，在大颗粒粗骨料之间形成孔隙，显著提高了混凝土的透水性。
然而，该技术方案使用大颗粒的粗集料，粗集料外表面积较小，粗集料之间存在大量的孔隙，聚羧酸减水剂具有一定的憎水性，给混凝土不同物料之间的相容性带来一定的不利影响，影响胶材在粗集料表面的附着性能，使胶材更易于沉积在粗集料之间的孔隙中，给透水混凝土的透水性能带来一定的不利影响。
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透水性能好的透水混凝土，其具有透水性能好的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种便于提高产品透水性能的透水混凝土的制备方法，其具有便于改善产品透水性能的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种透水混凝土，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得:粗骨料1000-1100份，水泥180-260份，水60-90份，沸石粉20-40份，减水剂6-9份；所述混凝土原料还包括外加剂，所述外加剂主要由包括以下重量份的外加剂原料制得：乙酰化二淀粉磷酸酯3-7份，羟乙基磺酸钠2-5份，聚乙烯醇纤维4-8份。
通过采用上述技术方案，在透水混凝土中加入聚乙烯醇纤维，有助于改善混凝土的柔韧性和耐高温性能，降低透水混凝土在夏季高温条件下发生开裂现象的几率，改善产品抗裂性能；在透水混凝土中加入羟乙基磺酸钠，羟乙基磺酸钠上同时含有亲水基团和亲油基团，有助于改善透水混凝土中各种原料的相容性，可在一定程度上抑制其它材料从粗骨料表面脱落现象的发生；加入沸石粉有助于提高除粗骨料外的其它原料的硬度，加入粘性大且亲水性强的乙酰化二淀粉磷酸酯，有助于提高除粗骨料外的其它原料在粗骨料表面的附着力，沸石粉、水泥、乙酰化二淀粉磷酸酯、羟乙基磺酸钠和聚乙烯醇纤维一起在粗骨料表面形成附着力强的网状结构胶粘层，提高透水混凝土中其它原料在粗骨料上的附着力，降低其它原料从粗骨料表面脱落的几率，降低粗骨料之间的孔隙被堵塞的几率，提高产品透水性能。
优选的，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得:粗骨料1030-1070份，水泥200-240份，水60-90份，沸石粉20-40份，减水剂6-9份；所述外加剂主要由包括以下重量份的外加剂原料制得：乙酰化二淀粉磷酸酯4-6份，羟乙基磺酸钠3-4份，聚乙烯醇纤维4-8份。
通过采用上述技术方案，采用更优的原料配比，有助于提高透水混凝土强度，降低粗骨料之间的孔隙被堵塞的几率，提高产品透水性能，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述粗骨料为山体岩石经爆破和破碎处理制得的碎石，所述粗骨料的粒径为6mm-12mm。
通过采用上述技术方案，使用山体岩石破碎制得的碎石作为粗骨料，在山体岩石破碎过程中碎石表面会产生大量的棱角，使作为粗骨料的碎石表面变得粗糙，提高透水混凝土的孔隙率，提高产品透水性能。
优选的，所述减水剂为萘磺酸盐类减水剂。
通过采用上述技术方案，相比于聚羧酸减水剂，萘磺酸盐类减水剂的相容性更好，使用萘磺酸盐类减水剂，有助于提高透水混凝土各组分之间的相容性，降低透水混凝土中其它原料中粗骨料表面脱落而沉积在孔隙中的几率，提高产品透水性能。
优选的，所述外加剂原料还包括20-50重量份的陶粒，所述陶粒的粒径为5mm-10mm。
通过采用上述技术方案，在透水混凝土中加入陶粒，陶粒具有密度低、强度高、保温和防潮性能好等优点，有助于改善产品抗冻和抗压性能，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，一种透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1外加剂制备：称取外加剂原料，混合均匀，制得外加剂；
S2混料：按设定的比例称取粗骨料，加入沸石粉、减水剂和水泥，混合均匀，制得粉料；
S3透水混凝土制备：按设定的比例称取水，以100-400转/分钟的转速搅拌，加入将步骤S1制得的外加剂，搅拌2min-6min，再加入步骤S2制得的粉料，继续搅拌2min-4min，制得透水混凝土产品。
通过采用上述技术方案，先将外加剂加入水中搅拌均匀，有助于将外加剂中各原料均匀分散在透水混凝土中，更好地发挥外加剂调节粘度和附着力的功效，降低其它原料从粗骨料表面脱落的几率，提高产品透水性能。
优选的，所述步骤S2包括如下步骤：
S2A粗骨料预处理：按设定的比例称取粗骨料，加入(1-4)倍粗骨料重量的盐酸水溶液浸泡100min-250min，所述盐酸水溶液中氯化氢质量浓度为1-3％(其余为水)，过滤，滤饼用水洗至pH为5-7为止，将滤饼于不低于80℃干燥不少于100min，制得改性骨料；
S2B粉料制备：向改性骨料中加入沸石粉、减水剂和水泥，混合均匀，制得粉料。
通过采用上述技术方案，将粗骨料用盐酸进行浸泡处理，使粗骨料表面变得更粗糙，提高粗骨料与其它原料之间的粘合性能，提高产品强度，提高孔隙率，提高产品透水性能，提高产品市场竞争力，提高产品价值。
优选的，所述步骤S2A按设定的比例称取粗骨料，加入(1-4)倍粗骨料重量的盐酸水溶液，超声波浸泡处理100min-250min，超声波频率为28KHZ，过滤，滤饼用水洗至pH为5-7为止，将滤饼于不低于80℃干燥不少于100min，制得改性骨料。
通过采用上述技术方案，用盐酸浸泡处理粗骨料时，用超声波进行超声处理，有助于提高粗骨料表面的粗糙度，提高粗骨料与其它原料之间的粘合强度，减少粗骨料之间的孔隙中沉积的原料，改善产品透水性能。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本发明在透水混凝土中加入聚乙烯醇纤维、羟乙基磺酸钠和乙酰化二淀粉磷酸酯，聚乙烯醇纤维、羟乙基磺酸钠、乙酰化二淀粉磷酸酯、减水剂、沸石粉和水泥在粗骨料表面形成网状结构的胶粘层，有助于提高透水混凝土的耐高温性能和抗压性能；加入沸石粉有助于提高胶粘层的硬度，羟乙基磺酸钠上同时含有亲水基团和亲油基团，加入羟乙基磺酸钠有助于提高胶粘层中各组分的相容性，乙酰化二淀粉磷酸酯具有优异的亲水性和附着性能，加入乙酰化二淀粉磷酸酯和羟乙基磺酸钠共同作用有助于提高胶粘层与粗骨料之间的粘结强度，降低粗骨料之间的孔隙因胶粘层从粗骨料表面脱落而被堵塞的几率，改善产品透水性能；
2.本发明通过对粗骨料用盐酸溶液进行预处理，提高了粗骨料表面的粗糙度，提高粗骨料与其它原料之间的粘结强度，改善产品抗压性能和透水性能，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值；
3.本发明通过选用萘磺酸盐类减水剂、选用合适粒径大小的碎石作粗骨料、加入陶粒等方式，进一步改善了产品抗压、抗冻和透水性能，提高了产品市场竞争力，提高了产品市场价值。
具体实施方式
实施例
本发明所涉及的原料均为市售，部分原料的型号及来源如表1所示。
表1原料的规格型号及来源
以下实施例中使用的粗骨料产自陕西，由山体岩石经爆破和粉碎制得，粗骨料粒径为6mm-12mm。
实施例1：一种透水混凝土制备方法，包括如下步骤：
S1外加剂制备：将陶粒用孔径分别为5mm和10mm的筛网筛分，孔径大于10mm的颗粒用粉碎机粉碎至颗粒不大于10mm为止，选用粒径为5mm-10mm的陶粒颗粒。称取0.5Kg乙酰化二淀粉磷酸酯，加入0.35Kg羟乙基磺酸钠、0.6Kg聚乙烯醇纤维和3.5Kg粒径为5mm-10mm的陶粒，混合均匀，制得外加剂。
S2混料，混料包括如下步骤：S2A粗骨料预处理：将粗骨料用孔径分别为6mm和12mm的筛网筛分，孔径大于12mm的颗粒用粉碎机粉碎至颗粒不大于12mm为止，选用粒径为6mm-12mm的粗骨料颗粒。取15Kg氯化氢质量浓度为36.5％的分析纯盐酸，加水配制成氯化氢质量浓度为2％的盐酸水溶液。称取105Kg粒径为6mm-12mm的粗骨料，转入塑料桶，加入260Kg氯化氢质量浓度为2％的盐酸水溶液；将塑料桶转入工业超声波清洗机(济南巴克超声波科技有限公司，容量500L)中，超声波清洗机中含有水，超声波清洗机中的水位与塑料桶中盐酸水溶液的液位相当，超声浸泡处理180min，超声波频率为28KHZ，过滤，滤饼用水洗至pH为6为止，将滤饼于80℃干燥100min，制得改性骨料；S2B粉料制备：向改性骨料中加入3Kg沸石粉、0.75Kg萘磺酸盐类减水剂和22Kg水泥，混合均匀，制得粉料。
S3透水混凝土制备：称取7.5Kg水，以200转/分钟的转速搅拌，加入将步骤S1制得的外加剂，搅拌4min，再加入步骤S2制得的粉料，继续搅拌3min，制得透水混凝土产品。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2不加入陶粒，其它均与实施例1保持一致。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，实施例3中粗骨料不经盐酸浸泡处理工序，实施例3称取105Kg粒径为6mm-12mm的粗骨料，加入3Kg沸石粉、0.75Kg萘磺酸盐类减水剂和22Kg水泥，混合均匀，制得粉料，其它均与实施例1保持一致。
实施例4-11
实施例4-11与实施例1的区别在于，实施例4-11各原料的加量不同，及工艺参数不同。实施例4-11中粗骨料和陶粒的粒径均与实施例1保持一致，实施例4-11各原料的加量见表2，实施例4-11工艺参数见表3。
表2实施例4-11的各原料的加量
表3实施例4-11的步骤中的参数
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1同时不加入乙酰化二淀粉磷酸酯、羟乙基磺酸钠和聚乙烯醇纤维，其它均与实施例1保持一致。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2同时不加入二淀粉磷酸酯和羟乙基磺酸钠，其它均与实施例1保持一致。
性能检测
将实施例1-11和对比例1-2制备出的透水混凝土产品制作成若干尺寸为20cm*20cm*5cm的透水混凝土砖样件，自然养护28天，送样进行劈裂抗拉强度、透水系数和抗冻性能测试。
劈裂抗拉强度测试方法如下：参照GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》附录B公开的透水路面砖的劈裂抗拉强度试验方法进行测试，并计算不同产品的劈裂抗拉强度，产品的劈裂抗拉强度越大，产品抗拉性能越好，实验结果如表4。
透水系数测试方法如下：参照GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》附录C公开的透水系数测试方法进行测试，并计算15℃水温时不同产品的透水系数，产品的透水系数越大，产品透水性能越好，实验结果如表4。
抗冻性能测试方法如下：参照GB/T4111-2013《混凝土砌块和砖试验方法》公开的抗冻性试验方法，取10个透水混凝土砖样件，将5个样件进行冻融处理，将5个样件不进行冻融处理，计算5个冻融样件的抗压强度平均值和5个未冻融样件的抗压强度平均值，再计算冻融处理前后产品的平均抗压强度损失率，产品的平均抗压强度损失率越小，产品的抗冻性能越好，实验结果如表4。
表4不同透水混凝土产品性能测试结果对比表
对比例1同时不加入乙酰化二淀粉磷酸酯、羟乙基磺酸钠和聚乙烯醇纤维，制备出的透水混凝土产品抗拉性能、透水性能和抗冻性能均不佳，不利于产品的市场推广。对比例2同时不加入乙酰化二淀粉磷酸酯和羟乙基磺酸钠，加入了聚乙烯醇纤维，制备出的透水混凝土产品抗冻性能有所提高，但抗拉性能和透水性能均不佳，不利于产品的市场推广。
对比实施例1和对比例3的实验结果，可以看出，在制备透水混凝土的过程中，同时加入乙酰化二淀粉磷酸酯、羟乙基磺酸钠和聚乙烯醇纤维，制备出的透水混凝土产品抗拉性能好、透水性能优异且抗冻性能佳，有利于延长产品寿命，扩大了产品应用范围，产品市场竞争力强，产品市场价值高。
对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2不加入陶粒，产品的抗拉性能和透水性能变化不大，但抗冻性能降低，不利于产品的市场推广。对比实施例1和实施例3的实验结果，实施例3中的粗骨料不经盐酸浸泡处理工序，制备出的产品抗冻性能无明显变化，但透水性能和抗拉性能有所降低，不利于产品的市场推广。
相比于实施例1，实施例4-11各原料的加量不同，及工艺参数有所不同，其中实施例8-11各原料的配比为：粗骨料1030-1070份，水泥200-240份，水60-90份，沸石粉20-40份，减水剂6-9份，乙酰化二淀粉磷酸酯4-6份，羟乙基磺酸钠3-4份，聚乙烯醇纤维4-8份，陶粒20-50份；实施例8-11制备出的产品具有优异的抗拉性能、抗冻性能和透水性能，产品市场竞争力强，产品市场价值高。实施例4-7的原料重量配比和实施例8-11有所不同，制备出的产品透水性能和抗拉性能稍有降低。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种透水混凝土，其特征在于，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得:粗骨料1000-1100份，水泥180-260份，水60-90份，沸石粉20-40份，减水剂6-9份；所述混凝土原料还包括外加剂，所述外加剂主要由包括以下重量份的外加剂原料制得：乙酰化二淀粉磷酸酯3-7份，羟乙基磺酸钠2-5份，聚乙烯醇纤维4-8份。
2.根据权利要求1所述的一种透水混凝土，其特征在于，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得:粗骨料1030-1070份，水泥200-240份，水60-90份，沸石粉20-40份，减水剂6-9份；所述外加剂主要由包括以下重量份的外加剂原料制得：乙酰化二淀粉磷酸酯4-6份，羟乙基磺酸钠3-4份，聚乙烯醇纤维4-8份。
3.根据权利要求2所述的一种透水混凝土，其特征在于：所述粗骨料为山体岩石经爆破和破碎处理制得的碎石，所述粗骨料的粒径为6mm-12mm。
4.根据权利要求2所述的一种透水混凝土，其特征在于：所述减水剂为萘磺酸盐类减水剂。
5.根据权利要求2所述的一种透水混凝土，其特征在于：所述外加剂原料还包括20-50重量份的陶粒，所述陶粒的粒径为5mm-10mm。
6.一种如权利要求1-5任一项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外加剂制备：称取外加剂原料，混合均匀，制得外加剂；
S2混料：按设定的比例称取粗骨料，加入沸石粉、减水剂和水泥，混合均匀，制得粉料；
S3透水混凝土制备：按设定的比例称取水，以100-400转/分钟的转速搅拌，加入将步骤S1制得的外加剂，搅拌2min-6min，再加入步骤S2制得的粉料，继续搅拌2min-4min，制得透水混凝土产品。
7.根据权利要求6所述的一种透水混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤S2包括如下步骤：
S2A粗骨料预处理：按设定的比例称取粗骨料，加入（1-4）倍粗骨料重量的盐酸水溶液浸泡100min-250min，所述盐酸水溶液中氯化氢质量浓度为1-3%（其余为水），过滤，滤饼用水洗至pH为5-7为止，将滤饼于不低于80℃干燥不少于100min，制得改性骨料；
S2B粉料制备：向改性骨料中加入沸石粉、减水剂和水泥，混合均匀，制得粉料。
8.根据权利要求7所述的一种透水混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤S2A按设定的比例称取粗骨料，加入（1-4）倍粗骨料重量的盐酸水溶液，超声波浸泡处理100min-250min，超声波频率为28KHZ，过滤，滤饼用水洗至pH为5-7为止，将滤饼于不低于80℃干燥不少于100min，制得改性骨料。
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