CN112321264B - 一种透水混凝土及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透水混凝土及其制备方法与应用，以重量份数计，所述透水混凝土包括：粗骨料500‑600份、细骨料20‑40份、粉煤灰20‑30份、胶结材料150‑200份、增强剂10‑20份、减水剂10‑20份、水150‑200份；所述细骨料包括矿渣和/或膨胀蛭石；所述细骨料的平均粒径为2‑4mm。本发明通过对透水混凝土组分的特定设置以及各种成分重量份数的特定选择，使所得透水混凝土不仅具有优良的透水性能，还能兼具较高的力学性能与良好的抗冻性能，适用于不同条件下的路面材料与桥面材料。

Description

一种透水混凝土及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及一种路面材料，尤其涉及一种透水混凝土及其制备方法与应用。
背景技术
透水混凝土是采用大粒径或统一粒径的骨料，通过水泥等胶结材料混合而成的一种具有大孔隙率的透气、透水混凝土，不同于沥青混凝土路面材料，透水混凝土作为道路路面材料具有以下几点明显的优点：(1)路面积水情况下不需要排水设施便能迅速渗入地表，一方面缓解了道路积水问题，为雨天出行的车辆和人群提供了安全保证，另一方面雨水渗入地下，使地下水资源得到充分的补充，促进了良好的水循环；(2)增强了地表的透气性和透水性，提高了土壤的湿度，改善了城市土壤的生态环境，降低了城市的早晚温差，提高了人民生活的舒适性；(3)降低了行车噪音，提高了雨天行车的安全性和行人雨天出行的舒适性；(4)透水混凝土具有较大的空隙率，能及时的和外界进行热量、水分交换，缓解城市的热岛效应。
但透水混凝土同样具有着抗压强度低、耐久性较弱的缺陷，实现抗压强度与透水性能之间的平衡，有利于推广透水混凝土的应用，并降低其应用与维护成本。
CN 109653054A公开了一种透水混凝土地面结构，所述透水混凝土地面结构包括透水混凝土层，所述透水混凝土层分成透水混凝土表层与透水混凝土底层，并且所述透水混凝土表层与透水混凝土底层的厚度比例为5-15％；所述透水混凝土底层填设有若干滤体，并且所述滤体填设于透水混凝土底层的孔隙。所述透水混凝土地面结构通过设置滤体结构，避免了粉尘堵塞底层透水混凝土的孔隙，但难以保证所述透水混凝土的结构强度。
CN 111072333A公开了一种透水混凝土结构及其制备工艺，所述透水混凝土结构包括地基结构、第一透水混凝土结构和第二透水混凝土结构，所述第二透水混凝土结构的上方设置有双丙聚氨酯密封层；所述第一透水混凝土结构由第一水泥、粗骨料、第一拌合用水、第一增强料和第一减水剂组成，其组成配比为375:1540:112:7.3:0.55，所述粗骨料的粒径为5-15mm，所述第二透水混凝土结构由第二水泥、细骨料、第二拌合用水、第二增强料、第二减水剂和无机颜料组成，其组成配比为375:1540:112:7.3:0.55:0.75，所述细骨料的粒径为3-4mm。所述透水混凝土结构通过第一透水混凝土结构与第二透水混凝土结构的配合实现了透水性与强度的提高，但需要涉及两种不同的混凝土结构，且两种混凝土结构的组成不尽相同，提高了工艺的复杂程度。
CN 109437757A公开了一种透水混凝土的制备方法，按重量份数计，所述透水混凝土的制备原料包括以下组分：水泥300-360份、粗骨料1300-1550份、聚丙烯纤维12-15份、水110-145份、减水剂3.4-4.2份；所述制备方法包括：(1)将透水混凝土的制备原料混合搅拌，获得初始拌合料；(2)向初始拌合料中加入冰块继续搅拌2-5min，获得透水混凝土拌合料，冰块的加入量为50-80kg/m3，冰块加入前的粒径为5-10mm；(3)将透水混凝土拌合料摊铺后，采用振动-压力复合成型的方法，即振动成型的同时时间2-4MPa的压力，成型时间30-50s；(4)辊压养护。所述制备方法通过添加冰块实现对透水混凝土透水率与强度的同时提高，但在实际施工过程中，冰块不易储存且会带入大量水分，不利于使所得透水混凝土的强度均匀分布。
因此，需要提供一种兼具透水性与抗压强度的透水混凝土，并使其具有优良的耐久性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透水混凝土及其制备方法与应用，所述透水混凝土通过配方的调节使所得透水混凝土不仅具有优良的透水性能，还能兼具较高的力学性能与良好的抗冻性能，适用于不同条件下的路面材料与桥面材料。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种透水混凝土，以重量份数计，所述透水混凝土包括：粗骨料500-600份、细骨料20-40份、粉煤灰20-30份、胶结材料150-200份、增强剂10-20份、减水剂10-20份以及水150-200份。
所述细骨料包括矿渣和/或膨胀蛭石。
所述细骨料的平均粒径为2-4mm，例如可以是2mm、2.5mm、3mm、3.5mm或4mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明提供的透水混凝土通过粗骨料、细骨料、粉煤灰以及减水剂的相互配合，使所得透水混凝土具有4.2cm/s以上的透水系数，通过胶结材料与增强剂的配合，使所得透水混凝土具有5MPa以上的抗压强度。所述透水混凝土兼具较高透水性能与抗压强度，且在冻融循环25次的条件下，透水混凝土质量损失率不超过1.4％，抗压强度损失率不超过5％。
本发明所述膨胀蛭石为通过对蛭石进行膨胀改性得到，膨胀改性的步骤包括：加热处理蛭石，自然冷却至室温后进行研磨，得到所述膨胀蛭石。
优选地，所述加热处理的温度为900-1100℃，例如可以是900℃、950℃、1000℃、1050℃或1100℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；加热处理的时间为4-8min，例如可以是4min、5min、6min、7min或8min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述粗骨料的重量份数为500-600份，例如可以是500份、510份、520份、530份、540份、550份、560份、570份、580份、590份或600份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为550-600份。
所述细骨料的重量份数为20-40份，例如可以是20份、25份、30份、35份或40份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述粉煤灰的重量份数为20-30份，例如可以是20份、22份、25份、26份、27份、28份或30份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述胶结材料的重量份数为150-200份，例如可以是150份、155份、160份、165份、170份、175份、180份、185份、190份、195份或200份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为180-200份。
所述增强剂的重量份数为10-20份，例如可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为15-20份。
所述减水剂的重量份数为10-20份，例如可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为10-15份。
所述水的重量份数为150-200份，例如可以是150份、155份、160份、165份、170份、175份、180份、185份、190份、195份或200份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为150-180份。
优选地，所述粗骨料为5-25mm连续级碎石；本发明通过使粗骨料为5-25mm的连续级碎石，使所得透水混凝土在具有较高透水性能的条件下，仍然能够保持较高的抗压性能。
优选地，所述粉煤灰包括I级粉煤灰和/或II级粉煤灰。
优选地，所述粉煤灰由质量比(4-9):1的I级粉煤灰与II级粉煤灰组成。
所述I级粉煤灰与II级粉煤灰的质量比为(4-9):1，例如可以是4:1、5:1、6:1、7:1、8:1或9:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明通过粉煤灰的特定选择，能够进一步提高所得透水混凝土的透水性能与结构强度。
优选地，所述胶结材料包括普通硅酸盐水泥和/或水玻璃。
优选地，所述胶结材料由质量比(8-12):1的普通硅酸盐水泥与水玻璃组成。
所述普通硅酸盐水泥与水玻璃的质量比为(8-12):1，例如可以是8:1、9:1、10:1、11:1或12:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明采用普通硅酸盐水泥作为粘结材料，降低了所述透水混凝土的成本；而水玻璃的添加能够使所得透水混凝土更加均匀，使所得透水混凝土的结构强度得到进一步提高。
优选地，所述水玻璃为高模数水玻璃，其模数为3.1-3.4，例如可以是3.1、3.2、3.3或3.4，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述增强剂包括聚丙烯纤维和/或玻璃纤维。
优选地，所述增强剂由质量比(1-3):(1-3)的聚丙烯纤维与玻璃纤维组成。
所述聚丙烯纤维与玻璃纤维的质量比为(1-3):(1-3)，例如可以是1:1、1:2、1:3、2:1、2:3、3:1或3:2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述聚丙烯纤维的平均长度为10-15mm，例如可以是10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述玻璃纤维的平均长度为10-15mm，例如可以是10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明通过聚丙烯纤维与玻璃纤维的添加，不仅能够提高所得透水混凝土的抗压强度，还能够依靠聚丙烯纤维与玻璃纤维形成的纤维网络保证所得透水混凝土的透水性能。
优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
优选地，以质量分数计，所述透水混凝土还包括1-2份缓凝剂以及1-2份引气剂。
所述缓凝剂的重量份数为1-2份，例如可以是1份、1.2份、1.5份、1.6份、1.8份或2份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述引气剂的重量份数为1-2份，例如可以是1份、1.2份、1.5份、1.6份、1.8份或2份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述缓凝剂包括羟丙基甲基纤维素和/或木质素磺酸钠。
优选地，所述引气剂包括聚丙烯酰胺和/或十二烷基苯磺酸钠。
作为本发明所述透水混凝土的优选技术方案，所述透水混凝土包括：5-25mm连续级碎石550-600份、矿渣10-20份、膨胀蛭石10-20份、粉煤灰20-30份、胶结材料180-200份、增强剂15-20份、聚羧酸减水剂10-15份、水150-180份、缓凝剂1-2份以及引气剂1-2份。
所述粉煤灰由质量比(4-9):1的I级粉煤灰与II级粉煤灰组成；胶结材料由质量比(8-12):1的普通硅酸盐水泥与水玻璃组成；所述增强剂由质量比(1-3):(1-3)的聚丙烯纤维与玻璃纤维组成。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的透水混凝土的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量均匀混合粗骨料、细骨料、粉煤灰以及50％配方量的水，得到混合浆料a；
(2)按配方量均匀混合胶结材料、增强剂、减水剂以及余量水，得到混合浆料b；
(3)搅拌条件下均匀混合步骤(1)所得混合浆料a与步骤(2)所得混合浆料b，得到所述透水混凝土。
本发明提供的制备方法能够使所述透水混凝土中各组分分布均匀，从而保证所得透水混凝土具有良好的结构强度与透水性能，也能够保证所得透水混凝土具有良好的耐久性。
优选地，所述制备方法还包括制备混合浆料b时按照配方量添加缓凝剂与引气剂的步骤。
优选地，步骤(3)所述搅拌为首先在50-100r/min的条件下搅拌10-30min，然后在300-500r/min的条件下搅拌均匀。
本发明通过首先在低速下进行搅拌，然后再高速下搅拌，能够保证所得透水混凝土中各原料分布均匀，从而保证所得透水混凝土的结构强度、透水性能以及耐久性。
第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述的透水混凝土作为路面材料或桥面材料的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的透水混凝土通过粗骨料、细骨料、粉煤灰以及减水剂的相互配合，使所得透水混凝土具有4.2cm/s以上的透水系数，通过胶结材料与增强剂的配合，使所得透水混凝土具有5MPa以上的抗压强度。所述透水混凝土兼具较高透水性能与抗压强度，且在冻融循环25次的条件下，透水混凝土质量损失率不超过1.4％，抗压强度损失率不超过5％；
(2)本发明选用普通硅酸盐水泥与水玻璃作为胶结材料，普通硅酸盐水泥作为粘结材料，降低了所述透水混凝土的成本；而水玻璃的添加能够使所得透水混凝土更加均匀，使所得透水混凝土的结构强度得到进一步提高。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量均匀混合粗骨料、细骨料、粉煤灰以及50％配方量的水，得到混合浆料a；
(2)按配方量均匀混合胶结材料、增强剂、减水剂以及余量水，得到混合浆料b；
(3)搅拌条件下均匀混合步骤(1)所得混合浆料a与步骤(2)所得混合浆料b，得到所述透水混凝土。
步骤(3)所述搅拌为首先在70r/min的条件下搅拌20min，然后在400r/min的条件下搅拌均匀。
以重量份数计，所述透水混凝土为：5-25mm连续级碎石560份、平均粒径3mm的矿渣30份、粉煤灰24份、胶结材料190份、增强剂18份、聚羧酸减水剂12份以及160份水。所述粉煤灰由质量比6:1的I级粉煤灰与II级粉煤灰组成；所述胶结材料由质量比10:1的普通硅酸盐水泥与水玻璃组成，所述水玻璃的模数为3.2；所述增强剂由质量比1:1的聚丙烯纤维与玻璃纤维组成，所述聚丙烯纤维的平均长度为12mm，所述玻璃纤维的平均长度为12mm。
实施例2
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量均匀混合粗骨料、细骨料、粉煤灰以及50％配方量的水，得到混合浆料a；
(2)按配方量均匀混合胶结材料、增强剂、减水剂以及余量水，得到混合浆料b；
(3)搅拌条件下均匀混合步骤(1)所得混合浆料a与步骤(2)所得混合浆料b，得到所述透水混凝土。
步骤(3)所述搅拌为首先在60r/min的条件下搅拌25min，然后在350r/min的条件下搅拌均匀。
以重量份数计，所述透水混凝土为：5-25mm连续级碎石550份、平均粒径2.5mm的矿渣24份、粉煤灰22份、胶结材料180份、增强剂20份、聚羧酸减水剂10份以及150份水。所述粉煤灰由质量比5:1的I级粉煤灰与II级粉煤灰组成；所述胶结材料由质量比9:1的普通硅酸盐水泥与水玻璃组成，所述水玻璃的模数为3.2；所述增强剂由质量比1:2的聚丙烯纤维与玻璃纤维组成，所述聚丙烯纤维的平均长度为12mm，所述玻璃纤维的平均长度为12mm。
实施例3
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量均匀混合粗骨料、细骨料、粉煤灰以及50％配方量的水，得到混合浆料a；
(2)按配方量均匀混合胶结材料、增强剂、减水剂以及余量水，得到混合浆料b；
(3)搅拌条件下均匀混合步骤(1)所得混合浆料a与步骤(2)所得混合浆料b，得到所述透水混凝土。
步骤(3)所述搅拌为首先在80r/min的条件下搅拌15min，然后在450r/min的条件下搅拌均匀。
以重量份数计，所述透水混凝土为：5-25mm连续级碎石600份、平均粒径3.5mm的矿渣36份、粉煤灰28份、胶结材料200份、增强剂15份、聚羧酸减水剂15份以及180份水。所述粉煤灰由质量比8:1的I级粉煤灰与II级粉煤灰组成；所述胶结材料由质量比11:1的普通硅酸盐水泥与水玻璃组成，所述水玻璃的模数为3.2；所述增强剂由质量比2:1的聚丙烯纤维与玻璃纤维组成，所述聚丙烯纤维的平均长度为12mm，所述玻璃纤维的平均长度为12mm。
实施例4
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量均匀混合粗骨料、细骨料、粉煤灰以及50％配方量的水，得到混合浆料a；
(2)按配方量均匀混合胶结材料、增强剂、减水剂以及余量水，得到混合浆料b；
(3)搅拌条件下均匀混合步骤(1)所得混合浆料a与步骤(2)所得混合浆料b，得到所述透水混凝土。
步骤(3)所述搅拌为首先在50r/min的条件下搅拌30min，然后在500r/min的条件下搅拌均匀。
以重量份数计，所述透水混凝土为：5-25mm连续级碎石530份、平均粒径2mm的矿渣40份、粉煤灰20份、胶结材料160份、增强剂12份、聚羧酸减水剂18份以及190份水。所述粉煤灰由质量比9:1的I级粉煤灰与II级粉煤灰组成；所述胶结材料由质量比12:1的普通硅酸盐水泥与水玻璃组成，所述水玻璃的模数为3.2；所述增强剂由质量比1:3的聚丙烯纤维与玻璃纤维组成，所述聚丙烯纤维的平均长度为10mm，所述玻璃纤维的平均长度为15mm。
实施例5
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量均匀混合粗骨料、细骨料、粉煤灰以及50％配方量的水，得到混合浆料a；
(2)按配方量均匀混合胶结材料、增强剂、减水剂以及余量水，得到混合浆料b；
(3)搅拌条件下均匀混合步骤(1)所得混合浆料a与步骤(2)所得混合浆料b，得到所述透水混凝土。
步骤(3)所述搅拌为首先在100r/min的条件下搅拌10min，然后在300r/min的条件下搅拌均匀。
以重量份数计，所述透水混凝土为：5-25mm连续级碎石500份、平均粒径4mm的矿渣20份、粉煤灰30份、胶结材料150份、增强剂10份、聚羧酸减水剂20份以及200份水。所述粉煤灰由质量比4:1的I级粉煤灰与II级粉煤灰组成；所述胶结材料由质量比8:1的普通硅酸盐水泥与水玻璃组成，所述水玻璃的模数为3.2；所述增强剂由质量比3:1的聚丙烯纤维与玻璃纤维组成，所述聚丙烯纤维的平均长度为15mm，所述玻璃纤维的平均长度为10mm。
实施例6
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，除将矿渣替换为15份平均粒径3mm的矿渣与15份平均粒径3mm的膨胀蛭石的组合外，其余均与实施例1相同。
所述膨胀蛭石为通过对蛭石进行膨胀改性得到，膨胀改性的步骤包括：1000℃加热处理蛭石5min，自然冷却至室温后进行研磨，得到所述膨胀蛭石。
实施例7
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，除将矿渣替换为12份平均粒径2.5mm的矿渣与12份平均粒径2.5mm的膨胀蛭石的组合外，其余均与实施例2相同。
所述膨胀蛭石为通过对蛭石进行膨胀改性得到，膨胀改性的步骤包括：1100℃加热处理蛭石4min，自然冷却至室温后进行研磨，得到所述膨胀蛭石。
实施例8
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，除将矿渣替换为18份平均粒径3.5mm的矿渣与18份平均粒径3.5mm的膨胀蛭石的组合外，其余均与实施例3相同。
所述膨胀蛭石为通过对蛭石进行膨胀改性得到，膨胀改性的步骤包括：900℃加热处理蛭石8min，自然冷却至室温后进行研磨，得到所述膨胀蛭石。
实施例9
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，除将矿渣替换为20份平均粒径2mm的矿渣与20份平均粒径2mm的膨胀蛭石的组合外，其余均与实施例4相同。
所述膨胀蛭石为通过对蛭石进行膨胀改性得到，膨胀改性的步骤包括：1000℃加热处理蛭石5min，自然冷却至室温后进行研磨，得到所述膨胀蛭石。
实施例10
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，除将矿渣替换为10份平均粒径4mm的矿渣与10份平均粒径4mm的膨胀蛭石的组合外，其余均与实施例5相同。
所述膨胀蛭石为通过对蛭石进行膨胀改性得到，膨胀改性的步骤包括：1000℃加热处理蛭石5min，自然冷却至室温后进行研磨，得到所述膨胀蛭石。
实施例11
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，除所述透水混凝土还包括1.5份的羟丙基甲基纤维素与1.5份聚丙烯酰胺外，其余均与实施例1相同。
实施例12
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，除所述透水混凝土还包括1.2份的羟丙基甲基纤维素与1.8份十二烷基苯磺酸钠外，其余均与实施例1相同。
实施例13
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，除所述透水混凝土还包括1.8份的木质素磺酸钠与1.2份聚丙烯酰胺外，其余均与实施例1相同。
实施例14
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，除所述透水混凝土还包括1份的木质素磺酸钠与2份十二烷基苯磺酸钠外，其余均与实施例1相同。
实施例15
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，除所述透水混凝土还包括2份的羟丙基甲基纤维素与1份聚丙烯酰胺外，其余均与实施例1相同。
实施例16
本实施例提供了一种透水混凝土的制备方法，除步骤(3)所述搅拌为直接在400r/min的条件下进行搅拌外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种透水混凝土的制备方法，除所述透水混凝土为：5-25mm连续级碎石590份、粉煤灰24份、胶结材料190份、增强剂18份、聚羧酸减水剂12份以及160份水。所述粉煤灰由质量比6:1的I级粉煤灰与II级粉煤灰组成；所述胶结材料由质量比10:1的普通硅酸盐水泥与水玻璃组成，所述水玻璃的模数为3.2；所述增强剂由质量比1:1的聚丙烯纤维与玻璃纤维组成，所述聚丙烯纤维的平均长度为12mm，所述玻璃纤维的平均长度为12mm。
其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种透水混凝土的制备方法，除所述透水混凝土为：5-25mm连续级碎石584份、平均粒径3mm的矿渣30份、胶结材料190份、增强剂18份、聚羧酸减水剂12份以及160份水。所述胶结材料由质量比10:1的普通硅酸盐水泥与水玻璃组成，所述水玻璃的模数为3.2；所述增强剂由质量比1:1的聚丙烯纤维与玻璃纤维组成，所述聚丙烯纤维的平均长度为12mm，所述玻璃纤维的平均长度为12mm。
其余均与实施例1相同。
性能测试
根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)对实施例1-16以及对比例1-2提供的透水混凝土的抗压强度进行测试，测试所用机器为WEW-1000电液式万能试验机，加载速度为2mm/min。
采用《透水混凝土路面试验规程》(CJJ/T 135-2009)中公开的变水头方法对实施例1-16以及对比例1-2提供的透水混凝土的透水性能进行测试。
根据《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方案标准》(GB/T 50082-29)公开的慢冻法对实施例1-16以及对比例1-2提供的透水混凝土的耐久性进行冻融循环试验；冻融循环试验之前，分别使用实施例与对比例提供的透水混凝土制备100mm×100mm×100mm的模型，模型制备完成24h后，拆模并将模型放入20℃且相对湿度为95％的恒温恒湿养护箱中，养护25d，然后放置在20℃的水中浸泡3d，浸泡时水面高出模型顶面2cm，浸泡完成后进行冻融循环试验。
所得抗压强度、透水系数、冻融循环25次的条件下的质量损失率以及冻融循环25次的条件下的抗压强度损失率如表1所示。
表1
Figure BDA0002736394490000151
Figure BDA0002736394490000161
由实施例1-5以及实施例6-10的对比可知，细骨料中膨胀蛭石的添加能够显著改善所得透水混凝土的抗压强度、透水系数以及耐久性。
由实施例11-15可知，缓凝剂以及引气剂的添加能够略微改善透水混凝土的抗压强度、透水系数以及耐久性。
由实施例16与实施例1对比可知，搅拌条件对所得透水混凝土的性能影响较大。
由对比例1-2以及实施例1可知，粗骨料、细骨料以及粉煤灰之间存在协同关系，在控制特定质量比例的条件下添加粗骨料、细骨料以及粉煤灰，能够显著改善所得透水混凝土的抗压强度、透水系数以及耐久性。
综上所述，本发明提供的透水混凝土通过粗骨料、细骨料、粉煤灰以及减水剂的相互配合，使所得透水混凝土具有4.2cm/s以上的透水系数，通过胶结材料与增强剂的配合，使所得透水混凝土具有5MPa以上的抗压强度。所述透水混凝土兼具较高透水性能与抗压强度，且在冻融循环25次的条件下，透水混凝土质量损失率不超过1.4％，抗压强度损失率不超过5％；本发明选用普通硅酸盐水泥与水玻璃作为胶结材料，普通硅酸盐水泥作为粘结材料，降低了所述透水混凝土的成本；而水玻璃的添加能够使所得透水混凝土更加均匀，使所得透水混凝土的结构强度得到进一步提高。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (18)

1.一种作为路面材料或桥面材料的透水混凝土，其特征在于，以重量份数计，所述透水混凝土包括：
Figure FDA0003501956740000011
所述矿渣和膨胀蛭石的平均粒径均为2-4mm。
2.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，所述粗骨料为5-25mm连续级碎石。
3.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，所述粉煤灰包括I级粉煤灰和/或II级粉煤灰。
4.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，所述粉煤灰由质量比(4-9):1的I级粉煤灰与II级粉煤灰组成。
5.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，所述胶结材料包括普通硅酸盐水泥和/或水玻璃。
6.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，所述胶结材料由质量比(8-12):1的普通硅酸盐水泥与水玻璃组成。
7.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，所述增强剂包括聚丙烯纤维和/或玻璃纤维。
8.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，所述增强剂由质量比(1-3):(1-3)的聚丙烯纤维与玻璃纤维组成。
9.根据权利要求7所述的透水混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纤维的平均长度为10-15mm。
10.根据权利要求7所述的透水混凝土，其特征在于，所述玻璃纤维的平均长度为10-15mm。
11.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
12.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，以质量分数计，所述透水混凝土还包括1-2份缓凝剂以及1-2份引气剂。
13.根据权利要求12所述的透水混凝土，其特征在于，所述缓凝剂包括羟丙基甲基纤维素和/或木质素磺酸钠。
14.根据权利要求12所述的透水混凝土，其特征在于，所述引气剂包括聚丙烯酰胺和/或十二烷基苯磺酸钠。
15.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于，所述透水混凝土包括：
Figure FDA0003501956740000021
Figure FDA0003501956740000031
所述粉煤灰由质量比(4-9):1的I级粉煤灰与II级粉煤灰组成；
所述胶结材料由质量比(8-12):1的普通硅酸盐水泥与水玻璃组成；
所述增强剂由质量比(1-3):(1-3)的聚丙烯纤维与玻璃纤维组成。
16.一种如权利要求1-15任一项所述的透水混凝土的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量均匀混合粗骨料、矿渣、膨胀蛭石、粉煤灰以及50％配方量的水，得到混合浆料a；
(2)按配方量均匀混合胶结材料、增强剂、减水剂以及余量水，得到混合浆料b；
(3)搅拌条件下均匀混合步骤(1)所得混合浆料a与步骤(2)所得混合浆料b，得到所述透水混凝土。
17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述搅拌为首先在50-100r/min的条件下搅拌10-30min，然后在300-500r/min的条件下搅拌均匀。
18.一种如权利要求1-15任一项所述的透水混凝土作为路面材料或桥面材料的应用。
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