CN112279617A - 一种高强度高透水性混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于混凝土加工技术领域，具体涉及一种高强度高透水性混凝土，包括如下对应重量份的物质：45～50份水泥、5～10份硅酸钠、4～7份粉煤灰、3～6份碳酸钙、60～65份石英砂、2～5份膨润土、1～1.5份引气剂、0.2～0.6份旱强剂、2～4份增强改性玄武岩纤维、0.3～0.5份松香、10～15份水。本发明混凝土具有很好的透水性，以及很高的强度等力学品质，极具市场竞争力和实用价值；此外，本发明制备方法简单，易于推广应用，适合大规模工业化生产制造。
Description
技术领域
本发明属于混凝土加工技术领域。更具体地，涉及一种高强度高透水性混凝土及其制备方法。
背景技术
随着我国城市化进程的加快，许多绿色区和裸露地表被建筑物、大型基础设施以及不透水的混凝土路面所覆盖，造成了严重的城市内涝灾和热岛效应，因此国家和地区大力推进海绵城市建设，透水混凝土作为一种新型环保型混凝土受到广泛的关注。透水混凝土因具有透气、透水的特点，能将与水迅速渗入地表，能在极大程度上解决城市内涝灾的问题。
现有的透水混凝土内部存在大量的孔隙，导致混凝土的抗压强度和抗折强度差，同时，混凝土内部孔隙孔径大，在存在较多泥土、砾石的地方容易被堵塞，进而失去透水功能，因此，发明一种既具有高的抗压强度和抗折强度又具有良好的透水性的混凝土，是目前混凝土技术领域有待解决的一个问题。现有市售的混凝土均未很好的解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有透水混凝土抗压、抗折强度等能力不佳，提供一种高强度高透水性混凝土及其制备方法。
本发明的目的是提供一种高强度高透水性混凝土，本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种高强度高透水性混凝土，包括如下对应重量份的物质：45～50份水泥、5～10份硅酸钠、4～7份粉煤灰、3～6份碳酸钙、60～65份石英砂、2～5份膨润土、1～1.5份引气剂、0.2～0.6份旱强剂、2～4份增强改性玄武岩纤维、0.3～0.5份松香、10～15份水。
优选的，包括如下对应重量份的物质：48份水泥、8份硅酸钠、6份粉煤灰、5份碳酸钙、63份石英砂、4份膨润土、1.3份引气剂、0.4份旱强剂、3份增强改性玄武岩纤维、0.4份松香、12份水。
进一步的，所述引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠按质量比为2:1组成的混合物。
进一步的，所述旱强剂为十二烷基葡萄糖苷。
进一步的，所述增强改性玄武岩纤维的制备方法包括如下步骤：
1)按对应重量份称取下列原料备用：150～160份玄武岩、10～15份石榴石、6～10份堇青石；
2)将步骤1)称取的玄武岩、石榴石、堇青石共同放入到粉碎机内，粉碎后取出得混合粉料备用；
3)将步骤2)所得的混合粉料投入到池窑内进行加热熔融，保持熔融的温度为1520～1535℃，完全熔融后制得熔体备用；
4)将步骤3)所得的熔体由池窑底部引出，然后经漏板流出，接着用喷吹设备对其进行喷吹成型，随后进行冷却，并在冷却阶段雾化喷洒增强液进行改性处理，最后再经裁切处理即得增强改性玄武岩纤维。
进一步的，步骤2)中所述的混合粉料的颗粒大小为800～1000目。
进一步的，步骤4)中所述的冷却阶段雾化喷洒增强液进行改性处理的具体操作是：当玄武岩纤维温度降至165～175℃时，向玄武岩纤维表面雾化喷洒增强液，增强液喷洒的量是玄武岩纤维总质量的15～20％。
进一步的，所述增强液是由如下对应重量份的物质组成：
20～30份硅烷偶联剂、10～15份十六烷基三甲基溴化铵、6～9份纳米氮化钛、4～8份海藻酸钠、3～6份乙二胺四乙酸二钠、5～10份六偏磷酸钠、300～340份去离子水。
进一步的，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种；所述纳米氮化钛的颗粒大小为20～60nm。
本发明另一目的是提供一种高强度高透水性混凝土的制备方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种高强度高透水性混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水泥、硅酸钠、粉煤灰、碳酸钙、石英砂、膨润土共同混合，然后再将水缓慢加入，不断搅拌至均匀备用；
(2)将引气剂、旱强剂、增强改性玄武岩纤维、松香共同加入，然后以600～700rpm的转速不断搅拌处理30～35min后即得成品混凝土。
本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种高强度高透水性混凝土，具体是由水泥、硅酸钠、粉煤灰、碳酸钙、石英砂、膨润土、引气剂、旱强剂、增强改性玄武岩纤维、松香、水组分制成，其中水泥、硅酸钠、粉煤灰、碳酸钙、石英砂、膨润土等是混凝土中较为基础的成分，通过对此几种成分的合理配比，实现了混凝土具有良好的基础特性，而为了解决改善透水混凝土现存的问题，本发明又特制添加了一种增强改性玄武岩纤维成分，虽然玄武岩纤维在现有混凝土中已有添加，但对于透水混凝土此特殊品种的改善效果不突出，对此本发明对玄武岩纤维的制备方法进行了特殊的加工改性处理，具体是在制成原料上复配了石榴石、堇青石，优化了玄武岩纤维的晶相，提升了纤维整体的强度、耐温等品质，随后在拉伸成型的冷却过程中，又进行了增强液的雾化喷洒改性，将纳米氮化钛及硅烷偶联剂共同复合在了纤维的表面上，改变了其表面结构特征和活性，一方面提高了纤维与混凝土的相容结合能力，另一方面又提高了纤维的锚合连接能力，从而显著改善了混凝土的使用品质，最终实现了混凝土透水性不降低的基础上，又显著提高了其力学特性，增强了实用价值。本发明混凝土具有很好的透水性，以及很高的强度等力学品质，极具市场竞争力和实用价值；此外，本发明制备方法简单，易于推广应用，适合大规模工业化生产制造。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1
一种高强度高透水性混凝土，包括如下对应重量份的物质：45份水泥、5份硅酸钠、4份粉煤灰、3份碳酸钙、60份石英砂、2份膨润土、1份引气剂、0.2份旱强剂、2份增强改性玄武岩纤维、0.3份松香、10份水。
所述引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物。
所述旱强剂为十二烷基葡萄糖苷。
所述增强改性玄武岩纤维的制备方法包括如下步骤：
1)按对应重量份称取下列原料备用：150份玄武岩、10份石榴石、6份堇青石；
2)将步骤1)称取的玄武岩、石榴石、堇青石共同放入到粉碎机内，粉碎后取出得混合粉料备用；
3)将步骤2)所得的混合粉料投入到池窑内进行加热熔融，保持熔融的温度为1520℃，完全熔融后制得熔体备用；
4)将步骤3)所得的熔体由池窑底部引出，然后经漏板流出，接着用喷吹设备对其进行喷吹成型，随后进行冷却，并在冷却阶段雾化喷洒增强液进行改性处理，最后再经裁切处理即得增强改性玄武岩纤维。
步骤2)中所述的混合粉料的颗粒大小为800目。
步骤4)中所述的冷却阶段雾化喷洒增强液进行改性处理的具体操作是：当玄武岩纤维温度降至165℃时，向玄武岩纤维表面雾化喷洒增强液，增强液喷洒的量是玄武岩纤维总质量的15％。
所述增强液是由如下对应重量份的物质组成：
20份硅烷偶联剂、10份十六烷基三甲基溴化铵、6份纳米氮化钛、4份海藻酸钠、3份乙二胺四乙酸二钠、5份六偏磷酸钠、300份去离子水。
所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述纳米氮化钛的颗粒大小为20～60nm。
一种高强度高透水性混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水泥、硅酸钠、粉煤灰、碳酸钙、石英砂、膨润土共同混合，然后再将水缓慢加入，不断搅拌至均匀备用；
(2)将引气剂、旱强剂、增强改性玄武岩纤维、松香共同加入，然后以600rpm的转速不断搅拌处理30min后即得成品混凝土。
实施例2
一种高强度高透水性混凝土，包括如下对应重量份的物质：48份水泥、8份硅酸钠、6份粉煤灰、5份碳酸钙、63份石英砂、4份膨润土、1.3份引气剂、0.4份旱强剂、3份增强改性玄武岩纤维、0.4份松香、12份水。
所述引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物。
所述旱强剂为十二烷基葡萄糖苷。
所述增强改性玄武岩纤维的制备方法包括如下步骤：
1)按对应重量份称取下列原料备用：155份玄武岩、13份石榴石、8份堇青石；
2)将步骤1)称取的玄武岩、石榴石、堇青石共同放入到粉碎机内，粉碎后取出得混合粉料备用；
3)将步骤2)所得的混合粉料投入到池窑内进行加热熔融，保持熔融的温度为1530℃，完全熔融后制得熔体备用；
4)将步骤3)所得的熔体由池窑底部引出，然后经漏板流出，接着用喷吹设备对其进行喷吹成型，随后进行冷却，并在冷却阶段雾化喷洒增强液进行改性处理，最后再经裁切处理即得增强改性玄武岩纤维。
步骤2)中所述的混合粉料的颗粒大小为900目。
步骤4)中所述的冷却阶段雾化喷洒增强液进行改性处理的具体操作是：当玄武岩纤维温度降至170℃时，向玄武岩纤维表面雾化喷洒增强液，增强液喷洒的量是玄武岩纤维总质量的18％。
所述增强液是由如下对应重量份的物质组成：
25份硅烷偶联剂、13份十六烷基三甲基溴化铵、8份纳米氮化钛、6份海藻酸钠、5份乙二胺四乙酸二钠、8份六偏磷酸钠、320份去离子水。
所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh560；所述纳米氮化钛的颗粒大小为20～60nm。
一种高强度高透水性混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水泥、硅酸钠、粉煤灰、碳酸钙、石英砂、膨润土共同混合，然后再将水缓慢加入，不断搅拌至均匀备用；
(2)将引气剂、旱强剂、增强改性玄武岩纤维、松香共同加入，然后以650rpm的转速不断搅拌处理33min后即得成品混凝土。
实施例3
一种高强度高透水性混凝土，包括如下对应重量份的物质：50份水泥、10份硅酸钠、7份粉煤灰、6份碳酸钙、65份石英砂、5份膨润土、1.5份引气剂、0.6份旱强剂、4份增强改性玄武岩纤维、0.5份松香、15份水。
所述引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物。
所述旱强剂为十二烷基葡萄糖苷。
所述增强改性玄武岩纤维的制备方法包括如下步骤：
1)按对应重量份称取下列原料备用：160份玄武岩、15份石榴石、10份堇青石；
2)将步骤1)称取的玄武岩、石榴石、堇青石共同放入到粉碎机内，粉碎后取出得混合粉料备用；
3)将步骤2)所得的混合粉料投入到池窑内进行加热熔融，保持熔融的温度为1535℃，完全熔融后制得熔体备用；
4)将步骤3)所得的熔体由池窑底部引出，然后经漏板流出，接着用喷吹设备对其进行喷吹成型，随后进行冷却，并在冷却阶段雾化喷洒增强液进行改性处理，最后再经裁切处理即得增强改性玄武岩纤维。
步骤2)中所述的混合粉料的颗粒大小为1000目。
步骤4)中所述的冷却阶段雾化喷洒增强液进行改性处理的具体操作是：当玄武岩纤维温度降至175℃时，向玄武岩纤维表面雾化喷洒增强液，增强液喷洒的量是玄武岩纤维总质量的20％。
所述增强液是由如下对应重量份的物质组成：
30份硅烷偶联剂、15份十六烷基三甲基溴化铵、9份纳米氮化钛、8份海藻酸钠、6份乙二胺四乙酸二钠、10份六偏磷酸钠、340份去离子水。
所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh570；所述纳米氮化钛的颗粒大小为20～60nm。
一种高强度高透水性混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水泥、硅酸钠、粉煤灰、碳酸钙、石英砂、膨润土共同混合，然后再将水缓慢加入，不断搅拌至均匀备用；
(2)将引气剂、旱强剂、增强改性玄武岩纤维、松香共同加入，然后以700rpm的转速不断搅拌处理35min后即得成品混凝土。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，区别仅在于，在增强改性玄武岩纤维的制备中，省去了步骤1)中石榴石和堇青石的添加使用，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，区别仅在于，在增强改性玄武岩纤维的制备中，省去了步骤4)中增强液中的纳米氮化钛的添加使用，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，区别仅在于，在增强改性玄武岩纤维的制备中，省去了步骤4)中雾化喷洒增强液进行改性处理的操作，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例4
本对比实施例4与实施例3相比，区别仅在于，用等质量份的市售普通玄武岩纤维取代增强改性玄武岩纤维成分，除此外的方法步骤均相同。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1～4对应制得的混凝土进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
注：上表1中所述的沁水率是按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》中规定的测试方法，测试样品的测试样品的沁水率；所述的透水性是按照CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》中规定的测试方法，测试样品的透水系数；所述的抗压强度是按照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中规定的测试方法，测试样品的抗压强度；所述的抗折强度是按照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中规定的测试方法，测试样品的抗折强度。
由上表1可以看出，本发明混凝土在透水性以及强度等品质上有着显著的提升和改善，保证了混凝土的综合使用品质，极具推广应用价值和生产效益。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高强度高透水性混凝土，其特征在于，包括如下对应重量份的物质：45～50份水泥、5～10份硅酸钠、4～7份粉煤灰、3～6份碳酸钙、60～65份石英砂、2～5份膨润土、1～1.5份引气剂、0.2～0.6份旱强剂、2～4份增强改性玄武岩纤维、0.3～0.5份松香、10～15份水。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高透水性混凝土，其特征在于，包括如下对应重量份的物质：48份水泥、8份硅酸钠、6份粉煤灰、5份碳酸钙、63份石英砂、4份膨润土、1.3份引气剂、0.4份旱强剂、3份增强改性玄武岩纤维、0.4份松香、12份水。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度高透水性混凝土，其特征在于，所述引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠按质量比为2:1的组成混合物。
4.根据权利要求1或2所述的一种高强度高透水性混凝土，其特征在于，所述旱强剂为十二烷基葡萄糖苷。
5.根据权利要求1或2所述的一种高强度高透水性混凝土，其特征在于，所述增强改性玄武岩纤维的制备方法包括如下步骤：
1)按对应重量份称取下列原料备用：150～160份玄武岩、10～15份石榴石、6～10份堇青石；
2)将步骤1)称取的玄武岩、石榴石、堇青石共同放入到粉碎机内，粉碎后取出得混合粉料备用；
3)将步骤2)所得的混合粉料投入到池窑内进行加热熔融，保持熔融的温度为1520～1535℃，完全熔融后制得熔体备用；
4)将步骤3)所得的熔体由池窑底部引出，然后经漏板流出，接着用喷吹设备对其进行喷吹成型，随后进行冷却，并在冷却阶段雾化喷洒增强液进行改性处理，最后再经裁切处理即得增强改性玄武岩纤维。
6.根据权利要求5所述的一种高强度高透水性混凝土，其特征在于，步骤2)中所述的混合粉料的颗粒大小为800～1000目。
7.根据权利要求5所述的一种高强度高透水性混凝土，其特征在于，步骤4)中所述的冷却阶段雾化喷洒增强液进行改性处理的具体操作是：当玄武岩纤维温度降至165～175℃时，向玄武岩纤维表面雾化喷洒增强液，增强液喷洒的量是玄武岩纤维总质量的15～20％。
8.根据权利要求7所述的一种高强度高透水性混凝土，其特征在于，所述增强液是由如下对应重量份的物质组成：
20～30份硅烷偶联剂、10～15份十六烷基三甲基溴化铵、6～9份纳米氮化钛、4～8份海藻酸钠、3～6份乙二胺四乙酸二钠、5～10份六偏磷酸钠、300～340份去离子水。
9.根据权利要求8所述的一种高强度高透水性混凝土，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种；所述纳米氮化钛的颗粒大小为20～60nm。
10.一种高强度高透水性混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将水泥、硅酸钠、粉煤灰、碳酸钙、石英砂、膨润土共同混合，然后再将水缓慢加入，不断搅拌至均匀备用；
(2)将引气剂、旱强剂、增强改性玄武岩纤维、松香共同加入，然后以600～700rpm的转速不断搅拌处理30～35min后即得成品混凝土。
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