CN112341062A - 路面用透水混凝土及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种路面用透水混凝土及其制备工艺，涉及混凝土的领域，该路面用透水混凝土包括以下重量份数的组分：碎石1300‑1500份、水泥400‑500份、矿物掺料80‑120份、膨润土30‑50份、钢纤维25‑50份、减水剂0.8‑6.2份、早强剂1‑1.5份、水110‑140份。该路面用透水混凝土的制备工艺包括以下步骤：S1.粉料预混、S2.骨料、粉料共混、S3.混凝土拌制。本申请具有透水性好、强度高、不易变形、使用寿命长的效果。

Description

路面用透水混凝土及其制备工艺

技术领域

本申请涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种路面用透水混凝土及其制备工艺。

背景技术

随着经济的发展和城市建设的加快，现代城市的地表逐步被建筑物和混凝土路面覆盖。便捷的交通设施、平整铺设的道路给人们的出行带来了极大的方便，但这些不透水的路面也给城市的生态环境带来诸多负面的影响。由于混凝土铺筑的路面缺乏透水性和透气性，雨水不能渗入地下，致使地表植物由于严重缺水而难以正常生长；不透气的路面很难与空气进行热量、水分的交换，缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力，产生所谓的“热岛现象”。此外，不透水的道路表面容易积水，降低道路的舒适性和安全性。当短时间内集中降雨时，雨水只能通过下水设施排入河流，大大加重了排水设施的负担。

80年代，美国、日本等开始研究透水性路面铺筑材料，并将其应用于公园、人行道、轻量级车道、停车场以及各种体育场地。近几年，国内部分地区也根据国外的经验做过类似的尝试，取得了一定的效果。

针对上述的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：目前透水性路面铺筑材料普遍存在强度低、变形大、使用寿命短的问题，这些问题导致每年大量的资源浪费，极大增加了基础建设经济负担。

发明内容

为了改善上述相关技术中的透水混凝土强度低、变形大、使用寿命短的问题，本申请提供一种路面用透水混凝土及其制备工艺。

本申请提供的一种路面用透水混凝土采用如下技术方案：

一种路面用透水混凝土，包括以下重量份数的组分：碎石1300-1500份、水泥400-500份、矿物掺料80-120份、膨润土30-50份、钢纤维25-50份、减水剂0.8-6.2份、早强剂1-1.5份、水110-140份。

通过采用上述技术方案，本申请通过调整混凝土的水胶比，使混凝土形成理想的透水性混凝土结构，同时兼具较好的透水性和抗压、抗折强度。同时，混凝土添加矿物掺料和膨润土，一方面改善混凝土内部结构，另一方面还提高混凝土的吸水性、透水性。钢纤维和早强剂可有效改善混凝土的早期强度和中后期强度，使混凝土具有良好的力学性能，延长混凝土使用寿命。

进一步地，所述路面用透水混凝土包括以下重量份数的组分：碎石1380-1450份、水泥430-480份、矿物掺料90-110份、膨润土35-45份、钢纤维35-45份、减水剂1.5-4.5份、早强剂1.2-1.4份、水120-135份。

通过采用上述技术方案，混凝土中各组分采用上述用量时，混凝土的透水性和力学性能更加优异。

进一步地，所述碎石包括粒径为15-25mm和5-10mm两种，二者质量比为(4-6)：1。

通过采用上述技术方案，采用上述比例的两种粒径范围的碎石与混凝土的粉料可形成更好的级配关系，提高密实度并更好地改善混凝土内部结构，从而改善混凝土的力学强度。

进一步地，还包括10-15份粒径范围为5-10mm的膨胀珍珠岩。

通过采用上述技术方案，在混凝土中添加膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩具有蜂窝状结构，因而具备良好的吸附、透水性能。

进一步地，所述膨润土为改性膨润土，改性方法如下：

a.膨润土粉碎制液：将膨润土粉碎过120目筛，加入至水中搅拌均匀得膨润土溶液；

b.改性液制备：将钛酸盐、灰渣粉粉碎，过100目筛，过筛料浸入60℃的双氧水中，浸泡3h，得改性液；

c.膨润土改性：将a步骤得到的膨润土溶液添加至b步骤得到的改性液中，在50℃的温度下搅拌1h，然后加入脱水蓖麻油并在50℃下超声分散30min，然后在150℃环境中搅拌至完全干燥状态，得改性膨润土。

通过采用上述技术方案，a步骤中，膨润土粉碎后制液，便于膨润土与改性液里的活性成分充分接触，改性更加充分。b步骤中钛酸盐、灰渣粉过筛后进入60℃的双氧水中，60℃的双氧水发生分解反应，产生氧气对钛酸盐、灰渣粉进行氧化活化，提高钛酸盐、灰渣粉的活性。c步骤中将膨润土溶液加入至改性液中，然后在50℃搅拌，可使膨润土与钛酸盐、灰渣粉充分接触，然后加入脱水蓖麻油，蓖麻油可包覆在被活化的膨润土外部形成一层油膜，提高膨润土的活化稳定性，并改善膨润土与混凝土其他集料之间润滑性、分散性。

进一步地，所述矿物掺料包括矿粉、硅粉、矿渣粉、超细偏高岭土中的至少一种。

通过采用上述技术方案，矿粉、硅粉、矿渣粉、超细偏高岭土等矿物掺料均是廉价易得且填充性能优异的矿物掺料，可有效改善混凝土集料级配和内部结构，提高混凝土强度。

进一步地，所述早强剂选用三乙醇胺、甲酸钙、尿素中的任意一种。

通过采用上述技术方案，三乙醇胺、甲酸钙、尿素添加至混凝土中，可有效改善透水混凝土早期强度降低的问题。

本申请提供的一种路面用透水混凝土的制备工艺是通过以下技术方案实现的：

一种路面用透水混凝土的制备工艺，包括以下步骤：

S1.粉料预混：将水泥、矿物掺料、膨润土、膨胀珍珠岩混合均匀，得预混粉料；

S2.骨料、粉料共混：将钢纤维加入至碎石中，搅拌分散均匀后加入S1步骤得到的预混粉料，分散均匀，得共混料；

S3.混凝土拌制：将水、减水剂、早强剂加入至S2步骤得到的共混料中，搅拌分散均匀，得拌合混凝土。

通过采用上述技术方案，制备混凝土时，S1步骤中先将粉料进行预混，可使粉料之间分散得更加均匀；S2步骤中，将钢纤维添加至碎石中分散均匀，再加入预混粉料，可使粗集料的碎石与钢纤维、粉料之间分散更加均匀，最后在S3步骤中加入水、减水剂和早强剂等水剂，可更好地提高拌合混凝土的品质稳定性。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

第一、本申请通过调整混凝土的水胶比，使混凝土形成理想的透水性混凝土结构，同时兼具较好的透水性和抗压、抗折强度；同时，混凝土添加矿物掺料和膨润土，一方面改善混凝土内部结构，另一方面还提高混凝土的吸水性、透水性；钢纤维和早强剂可有效改善混凝土的早期强度和中后期强度，使混凝土具有良好的力学性能，延长混凝土使用寿命。

第二、混凝土中还添加膨胀珍珠岩和改性膨润土，利用膨胀珍珠岩具有蜂窝状结构，提高混凝土的吸水、透水性能；膨润土自身具备良好的吸附、透水性能，经过改性之后的膨润土活性更高且稳定，与混凝土其他集料之间的润滑性、分散性更好，进一步提高混凝土的透水性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，予以说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所有原料除特殊说明外均可来源于普通市售。

实施例

制备例1

一种改性膨润土，由以下方法制备得到：

a.膨润土粉碎制液：将膨润土粉碎过120目筛，加入自身5倍质量的水，搅拌均匀得膨润土溶液；

b.改性液制备：将钛酸钠、灰渣粉以1:1的质量比进行粉碎，过100目筛，过筛料重量为自身重量3倍的60℃的双氧水中，浸泡3h，得改性液；

c.膨润土改性：将a步骤得到的膨润土溶液添加至b步骤得到的改性液中，在50℃的温度下搅拌1h，然后加入脱水蓖麻油并在50℃下超声分散30min，然后在150℃环境中搅拌至完全干燥状态，得改性膨润土。

实施例1

一种路面用透水混凝土，其组分含量如表1所示。

表1实施例1-5组分含量表

其中，碎石粒径范围为15-25mm。

膨润土为粒度满足完全通过120目筛的粉料。

矿物掺料为矿粉。

早强剂为三乙醇胺。

本实施例还提供上述一种路面用透水混凝土的制备工艺，包括以下步骤：S1.粉料预混：将水泥、矿物掺料、膨润土混合均匀，得预混粉料；

S2.骨料、粉料共混：将钢纤维加入至碎石中，搅拌分散均匀后加入S1步骤得到的预混粉料，分散均匀，得共混料；

S3.混凝土拌制：将水、减水剂、早强剂加入至S2步骤得到的共混料中，搅拌分散均匀，得拌合混凝土。

实施例2

一种路面用透水混凝土，其组分含量如表1所示。

其中，碎石粒径范围为5-10mm。

膨润土为粒度满足完全通过120目筛的粉料。

矿物掺料为硅粉和超细偏高岭土以质量比为2:1混合而成。

早强剂为甲酸钙。

本实施例还提供上述一种路面用透水混凝土的制备工艺，包括以下步骤：S1.粉料预混：将水泥、矿物掺料、膨润土、膨胀珍珠岩混合均匀，得预混粉料；S2.骨料、粉料共混：将钢纤维加入至碎石中，搅拌分散均匀后加入S1步骤得到的预混粉料，分散均匀，得共混料；

S3.混凝土拌制：将水、减水剂、早强剂加入至S2步骤得到的共混料中，搅拌分散均匀，得拌合混凝土。

实施例3

一种路面用透水混凝土，其组分含量如表1所示。

其中，碎石粒径范围为15-25mm。

膨润土为粒度满足完全通过120目筛的粉料。

矿物掺料为硅粉和矿渣粉以质量比为1:1混合而成。

早强剂为尿素。

本实施例还提供上述一种路面用透水混凝土的制备工艺，包括以下步骤：S1.粉料预混：将水泥、矿物掺料、膨润土、膨胀珍珠岩混合均匀，得预混粉料；S2.骨料、粉料共混：将钢纤维加入至碎石中，搅拌分散均匀后加入S1步骤得到的预混粉料，分散均匀，得共混料；

S3.混凝土拌制：将水、减水剂、早强剂加入至S2步骤得到的共混料中，搅拌分散均匀，得拌合混凝土。

实施例4：

一种路面用透水混凝土，本实施例与实施例3的区别在于，其组分含量如表1所示。

实施例5

一种路面用透水混凝土，本实施例与实施例3的区别在于，其组分含量如表1所示。

实施例6

一种路面用透水混凝土，本实施例与实施例3的区别在于，碎石由粒径为15-25mm和5-10mm的两种碎石构成，二者质量比为4:1。

实施例7

一种路面用透水混凝土，本实施例与实施例3的区别在于，碎石由粒径为15-25mm和5-10mm的两种碎石构成，二者质量比为5:1。

实施例8

一种路面用透水混凝土，本实施例与实施例3的区别在于，碎石由粒径为15-25mm和5-10mm的两种碎石构成，二者质量比为6:1。

实施例9

一种路面透水混凝土，本实施例与实施例3的区别在于，不含有膨胀珍珠岩。

实施例10

一种路面透水混凝土，本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中的膨润土选用制备例1中的改性膨润土。

对比例

对比例1

本对比例选用市售透水混凝土。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于，不含有膨润土、钢纤维和早强剂。

性能检测

将实施例1-10及对比例1-2中得到的拌合混凝土成型养护28d制成样块，对各样块进行透水性测试、强度测试及冻融测试，测试结果如表2所示。

表2性能测试数据表

数据分析：

由表2可知，实施例1-10中混凝土透水系数都在2.1mm/s以上，28d抗压强度都在22.4MPa以上，28d抗折强度都在3.5MPa以上，25次冻融质量损失率均不超过3.2％，25次冻融抗压强度损失率均不超过15.6％，说明本申请所制备的透水混凝土，具有良好的透水性能，同时兼备较高的力学物理性能，综合性能优异。

将对比例1、2分别与实施例1进行对比，可以发现，市售的透水混凝土与本申请中的混凝土相比，透水性能明显较差，且抗压、抗折强度、冻融损失率都一定程度上更差，说明本申请所制备的混凝土比市售的混凝土各项性能均更加优异。

本具体实施方式仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种路面用透水混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的组分：碎石1300-1500份、水泥400-500份、矿物掺料80-120份、膨润土30-50份、钢纤维25-50份、减水剂0.8-6.2份、早强剂1-1.5份、水110-140份。

2.根据权利要求1所述的路面用透水混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的组分：碎石1380-1450份、水泥430-480份、矿物掺料90-110份、膨润土35-45份、钢纤维35-45份、减水剂1.5-4.5份、早强剂1.2-1.4份、水120-135份。

3.根据权利要求2所述的一种路面用透水混凝土，其特征在于，所述碎石包括粒径为15-25mm和5-10mm两种，二者质量比为（4-6）：1。

4.根据权利要求3所述的一种路面用透水混凝土，其特征在于，还包括10-15份粒径范围为5-10mm的膨胀珍珠岩。

5.根据权利要求4所述的一种路面用透水混凝土，其特征在于，所述膨润土为改性膨润土，改性方法如下：

a.膨润土粉碎制液：将膨润土粉碎过120目筛，加入至水中搅拌均匀得膨润土溶液；

b.改性液制备：将钛酸盐、灰渣粉粉碎，过100目筛，过筛料浸入60℃的双氧水中，浸泡3h，得改性液；

c.膨润土改性：将a步骤得到的膨润土溶液添加至b步骤得到的改性液中，在50℃的温度下搅拌1h，然后加入脱水蓖麻油并在50℃下超声分散30min，然后在150℃环境中搅拌至完全干燥状态，得改性膨润土。

6.根据权利要求5所述的一种路面用透水混凝土，其特征在于，所述矿物掺料包括矿粉、硅粉、矿渣粉、超细偏高岭土中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的一种路面用透水混凝土，其特征在于，所述早强剂选用三乙醇胺、甲酸钙、尿素中的任意一种。

8.一种路面用透水混凝土的制备工艺，用于制备如权利要求1-7任一项所述的路面用透水混凝土，其特征在于，包括以下步骤：

S1.粉料预混：将水泥、矿物掺料、膨润土、膨胀珍珠岩混合均匀，得预混粉料；

S2.骨料、粉料共混：将钢纤维加入至碎石中，搅拌分散均匀后加入S1步骤得到的预混粉料，分散均匀，得共混料；

S3.混凝土拌制：将水、减水剂、早强剂加入至S2步骤得到的共混料中，搅拌分散均匀，得拌合混凝土。