CN112456891A - 一种利用废弃烧结砖制备的透水混凝土材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用废弃烧结砖制备的透水混凝土材料，包括表层、面层和底层，表层的原料为质量比为8.5:1.5的环氧树脂和粒径为2.36‑4.75mm的改性再生骨料；面层和底层的原料包括改性再生骨料、硅灰、粉煤灰、水泥、废弃烧结砖粉、水和减水剂；改性再生骨料是破碎筛分2.36‑4.75、4.75‑9.5mm、9.5‑16mm三种粒径的颗粒后，分别与水泥、水、减水剂、废弃烧结砖粉混匀固化后形成的颗粒。本发明提供的透水混凝土材料铺装路面后的吸水率大、稳定性低、强度低等缺点进行了改善，吸水率、压碎指标大大降低。

Description

一种利用废弃烧结砖制备的透水混凝土材料及其应用
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别是利用废弃烧结砖制备的透水混凝土材料。
背景技术
透水混凝土对人类生存环境良性发展有着极其特殊的重要意义，它能够环节城市的地下水位严重下降问题，解决城市内涝问题，现在海绵城市当中应用的十分广泛。随着工程技术的发展和人类环境的发展有着大量的需求。而且现如今在城市中建筑垃圾占生活生产总垃圾的30-40％，但是国内的建筑垃圾资源化利用不足5％，堆存的建筑垃圾已经严重的造成环境保护问题，其中废弃烧结砖是建筑垃圾的重要组成部分。为此将二者结合，研究了一种操作简单、成本低廉、性能优异、实用性强等特点的透水混凝土铺装材料的制备方法。
废弃烧结砖作为骨料有着吸水率大、强度低的问题，所以利用它时必须经过改性处理，同时对不同粒径大小的废弃烧结砖进行综合性的合理利用，可实现废弃烧结砖的高附加价值和高效利用，技术可行，并且在使用过程中对建筑垃圾的全利用，可明显降低成本，利用废弃砖粉等量取缔水泥，即可减少对天然矿产资源的开发，有着显著的经济和环境效益。
现有技术中，中国专利申请CN110818343A提供了一种含有建筑垃圾的透水砖，其底料的原料为水泥19份、再生细骨料15-45份、再生粗骨料30-60份、水6份，面料的原料由河砂、水泥、色料、水组成，再生细骨料和再生粗骨料由建筑垃圾制成；所制备的透水砖抗压强度>40MPa，透水系数>2.56mm/s。
中国专利申请CN109111155A提供了一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，包括混凝土基层和混凝土面层，将建筑垃圾进行破碎筛分后得到建筑垃圾粗骨料和建筑垃圾细骨料；建筑垃圾粗骨料与异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液混合搅拌，得到用于制备混凝土面层的改性粗骨料，建筑垃圾细骨料与酚醛树脂、氨基树脂的混合溶液搅拌，得到用于制备混凝土基层的改性细骨料，所制备的透水混凝土28d抗压强度达到19MPa以上，透水系数达到1.52cm/s以上。
然而，上述两种透水砖或透水混凝土，所用的骨料均属于废弃混凝土再生骨料，对于砖混结构中特有的废弃烧结黏土砖并未涉及，这种建筑垃圾目前也具有很大存量，并且作为再生骨料具有一定特殊性。上述两种透水砖或透水混凝土，要么存在透水系数较低的不足，要么存在再生骨料制备工艺传统以及未能将废弃微粉材料充分利用等不足。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明提供了，具体通过以下技术实现。
一种利用废弃烧结砖制备的透水混凝土材料，包括表层、面层和底层，所述表层的原料为质量比为(7-9.5):1的环氧树脂和粒径为2.36-4.75mm的改性再生骨料；
所述面层的原料按重量份数为：粒径为4.75-9.5mm的改性再生骨料55-65份，硅灰2.25-4.5份，粉煤灰4.5-5.9份，水泥13-15.5份，废弃烧结砖粉4-6.2份，水6-6.5份和减水剂；
所述底层的原料按重量份数为：粒径为9.5-16mm的改性再生骨料56-66份，硅灰1.5-2.25份，粉煤灰4.8-5.4份，水泥12.5-15.8份，废弃烧结砖粉8-9.5份，水6-8.5份和减水剂；
所述废弃烧结砖粉和改性再生骨料的制备方法为：
S1、取废弃烧结砖破碎筛分为＜2.36mm、2.36-4.75、4.75-9.5mm、9.5-16mm三个粒径等级的产物，将粒径＜2.36mm的产物进行球磨，制成废弃烧结砖粉；
S2、按重量比(5.5-8):3称取水泥与废弃烧结砖粉混匀，加水、减水剂搅拌均匀，水灰比为0.22-0.34，制得浆料；
S3、将2.36-4.75、4.75-9.5mm、9.5-16mm三种粒径的改性再生骨料分别按体积比(1.25-1.6):1与步骤S2所得浆体混合搅拌均匀，得到三种不同粒径的混合料；
S4、在20±2℃环境下将步骤S3所得三种混合料分别平铺，在第2-3h和第4-5h分别进行翻搅；养护24h即得到粒径为2.36-4.75、4.75-9.5mm、9.5-16mm的改性再生骨料。
优选地，所述表层的原料为质量比为8.5:1.5的粒径为2.36-4.75mm的改性再生骨料和环氧树脂；
所述面层的原料按重量份数为：粒径为4.75-9.5mm的改性再生骨料61份，硅灰3.5份，粉煤灰5.8份，水泥14.95份，废弃烧结砖粉6份，水6.2份和减水剂；
所述底层的原料按重量份数为：粒径为9.5-16mm的改性再生骨料62份，硅灰2份，粉煤灰5份，水泥14.5份，废弃烧结砖粉8.6份，水8.4份和减水剂。
优选地，所述废弃烧结砖粉和改性再生骨料的制备方法中，步骤S2的水泥与废弃烧结砖粉的重量比为7:3。
优选地，所述废弃烧结砖粉和改性再生骨料的制备方法中，步骤S3的改性再生骨料和浆料的体积比为1.4:1。
优选地，所述废弃烧结砖粉的比表面积为300-380m2/g。
本发明提供了上述利用废弃烧结砖制备的透水混凝土材料的路面铺设方法，包括以下步骤：
P1、称取底层所需的原料混匀插捣铺设，并进行常温20±2℃喷淋养护，减水剂掺量为水泥与废弃烧结砖粉质量之和的1％，铺设厚度50-80mm；
P2、待底层硬化养护结束后，称取面层所需的原料混匀插捣铺设，减水剂掺量为水泥与废弃烧结砖粉质量之和的1％，铺设厚度50-80mm；
P3、待面层进行常温20±2℃喷淋养护结束后，称取表层所需的原料混匀，铺设厚度15-20mm，铺设完后常温20±2℃喷淋养护3d以上。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
1、相比于目前使用废弃烧结转制备的透水混凝土材料，本发明将废弃烧结砖这种天然骨料的吸水率大、稳定性低、强度低等缺点进行了改善，吸水率对比改性之前降低了51％，压碎指标对比改性之前降低了46％；
2、利用无机改性的方式对废弃烧结砖进行改性，并且利用适量砖粉替代水泥，使其得到的再生骨料达到国家骨料二级标准，可以作为透水混凝土、非承重结构体系当中的应用，并且成本低廉、现阶段使用价值性高；
3、通过全利用废弃烧结砖对透水混凝土路面铺装材料的结构设计，既可以防止随着透水混凝土使用年限的增长使其透水孔洞堵塞的问题，保证了其长期的工作性能，又能固废利用，降低了成本，经济效益和环境效益显著；
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例和对比例的透水混凝土材料的路面铺设方法为：
P1、称取底层所需的原料混匀插捣铺设，并进行常温20±2℃喷淋养护，减水剂掺量为水泥与废弃烧结砖粉质量之和的1％，铺设厚度50mm；
P2、待底层硬化养护结束后，称取面层所需的原料混匀插捣铺设，减水剂掺量为水泥与废弃烧结砖粉质量之和的1％，铺设厚度50mm；
P3、待面层进行常温20±2℃喷淋养护结束后，称取表层所需的原料混匀，铺设厚度15mm，铺设完后常温20±2℃喷淋养护3d。
实施例1-7和对比例1-6
实施例1-7和对比例1-6提供的透水混凝土材料，其原料配比如下表1所示。表层的比例是指粒径为2.36-4.75mm的改性再生骨料和环氧树脂的重量比。
表1实施例1-7和对比例1-6提供的透水混凝土材料的原料配方
Figure BDA0002821127620000041
Figure BDA0002821127620000051
上述实施例1-7和对比例1-6所采用的改性再生骨料和废弃烧结砖粉的制备方法为：
S1、取废弃烧结砖破碎筛分为＜2.36mm、2.36-4.75、4.75-9.5mm、9.5-16mm三个粒径等级的产物，将粒径＜2.36mm的产物进行球磨，制成比表面积为302m2/g的废弃烧结砖粉；
S2、按重量比7:3称取水泥与废弃烧结砖粉混匀，加水、减水剂搅拌均匀，水灰比为0.3，制得浆料；
S3、将2.36-4.75、4.75-9.5mm、9.5-16mm三种粒径的改性再生骨料分别按体积比1.4:1与步骤S2所得浆体混合搅拌均匀，得到三种不同粒径的混合料；
S4、在20±2℃环境下下将步骤S3所得三种混合料分别平铺，在第2-3h和第4-5h分别进行翻搅；养护24h即得到粒径为2.36-4.75、4.75-9.5mm、9.5-16mm的改性再生骨料。
实施例8
本实施例提供的透水混凝土材料，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所采用的改性再生骨料和废弃烧结砖粉的制备方法中，步骤S2中，水泥与废弃烧结砖粉的重量比为8:3。
实施例9
本实施例提供的透水混凝土材料，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所采用的改性再生骨料和废弃烧结砖粉的制备方法中，步骤S2中，水泥与废弃烧结砖粉的重量比为5.5:3。
实施例10
本实施例提供的透水混凝土材料，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所采用的改性再生骨料和废弃烧结砖粉的制备方法中，步骤S3中，三种粒径的改性再生骨料分别与步骤S2所得浆体的体积比为1.6:1。
实施例11
本实施例提供的透水混凝土材料，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所采用的改性再生骨料和废弃烧结砖粉的制备方法中，步骤S3中，三种粒径的改性再生骨料分别与步骤S2所得浆体的体积比为1.25:1。
对比例7
本对比例提供的透水混凝土材料，其原料与实施例1相同，不同之处在于：本实施例提供的透水混凝土材料，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所采用的改性再生骨料和废弃烧结砖粉的制备方法中，步骤S2中，水泥与废弃烧结砖粉的重量比为9:3。
对比例8
本对比例提供的透水混凝土材料，其原料与实施例1相同，不同之处在于：本实施例提供的透水混凝土材料，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所采用的改性再生骨料和废弃烧结砖粉的制备方法中，步骤S2中，水泥与废弃烧结砖粉的重量比为4.5:3。
对比例9
本对比例提供的透水混凝土材料，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所采用的改性再生骨料和废弃烧结砖粉的制备方法中，步骤S3中，三种粒径的改性再生骨料分别与步骤S2所得浆体的体积比为1.8:1。
对比例10
本对比例提供的透水混凝土材料，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所采用的改性再生骨料和废弃烧结砖粉的制备方法中，步骤S3中，三种粒径的改性再生骨料分别与步骤S2所得浆体的体积比为1:1。
对比例11
本对比例提供的透水混凝土材料，其原料和制备方法与实施例1唯一不同在于：将改性再生骨料替换为普通废弃烧结砖骨料，普通废弃烧结砖骨料的制备方法即取废弃烧结砖破碎筛分为2.36-4.75、4.75-9.5mm、9.5-16mm三个粒径等级的产物即可。三种粒径的废弃烧结砖产物与步骤S2所得浆体混合搅拌的体积比与实施例1相同。
应用例1：实施例1-11和对比例1-11的性能检测结果。
对实施例1-11和对比例1-11提供的透水混凝土材料进行的骨料压碎指标、24h吸水率、透水系数、28d抗压强度进行检测。骨料压碎指标按照GB/T14685—2011《建筑用卵石、碎石》标准规定方法测试，24h吸水率按照GB/T14685—2011《建筑用卵石、碎石》标准规定方法测试，透水混凝土透水系数按照CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》标准规定方法测试，28d抗压强度按照参照GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》相应测试方法测试。具体结果见下表2。
表2实施例1-11和对比例1-11提供的透水混凝土材料的性能检测结果
骨料压碎指标，％ 24h吸水率，％ 透水系数，％ 28d抗压强度，MPa
实施例1 16.7 2.1 10.1 22.3
实施例2 19.7 3.1 12.4 20.7
实施例3 17.6 2.4 11.2 21.7
实施例4 21.7 3.0 11.5 24.3
实施例5 19.3 2.2 12.5 23.5
实施例6 16.3 2.4 10.4 23.2
实施例7 18.2 3.1 11.2 22.7
实施例8 17.3 3.3 12.2 22.1
实施例9 16.6 2.3 11.5 24.8
实施例10 17.2 3.5 9.7 22.4
实施例11 17.8 3.3 8.3 24.1
对比例1 24.9 4.1 5.2 19.3
对比例2 29.3 7.7 6.6 16.2
对比例3 31.2 6.5 6.9 17.2
对比例4 27.7 7.2 5.3 19.6
对比例5 31.8 7.1 2.3 16.4
对比例6 28.2 7.9 7.7 8.8
对比例7 29.7 6.2 6.7 15.6
对比例8 28.6 6.6 5.5 7.4
对比例9 28.9 6.4 8.2 5.2
对比例10 27.7 7.1 4.4 9.4
对比例11 32.6 8.3 6.6 5.3
通过上表2可以看出，本发明提供的透水混凝土材料铺装成路面后，表层、面层和底层的原料比例，以及改性再生骨料的制备方法，都对铺装路面的性能产生影响。通过对比实施例1、2、3和对比例1、2可知，只有采用本发明提供的底层的各原料配方，才能获得更好性能的铺装路面。通过对比实施例1、4、5和对比例3、4可知，只有采用本发明提供的面层的各原料配方，才能获得更好性能的铺装路面。通过对比实施例1、6、7和对比例5、6可知，只有按照本发明提供的表层的2.36-4.75mm的改性再生骨料和环氧树脂的重量比例铺设表层，才能获得更好性能的铺装路面。通过对比实施例1、8-11和对比例7-10可知，只有采用本发明提供的改性再生骨料和废弃烧结砖粉的制备方法，所制备的改性再生骨料才能在透水混凝土路面性能上发挥最大作用。通过对比实施例1和对比例11可以发现，相比采用未改性的普通废弃烧结砖骨料，采用改性后的再生骨料，能够显著提升透水混凝土路面的性能。

Claims (6)

1.一种利用废弃烧结砖制备的透水混凝土材料，包括表层、面层和底层，其特征在于，所述表层的原料为质量比为(7-9.5):1的环氧树脂和粒径为2.36-4.75mm的改性再生骨料；
所述面层的原料按重量份数为：粒径为4.75-9.5mm的改性再生骨料55-65份，硅灰2.25-4.5份，粉煤灰4.5-5.9份，水泥13-15.5份，废弃烧结砖粉4-6.2份，水6-6.5份和减水剂；
所述底层的原料按重量份数为：粒径为9.5-16mm的改性再生骨料56-66份，硅灰1.5-2.25份，粉煤灰4.8-5.4份，水泥12.5-15.8份，废弃烧结砖粉8-9.5份，水6-8.5份和减水剂；
所述废弃烧结砖粉和改性再生骨料的制备方法为：
S1、取废弃烧结砖破碎筛分为＜2.36mm、2.36-4.75、4.75-9.5mm、9.5-16mm三个粒径等级的产物，将粒径＜2.36mm的产物进行球磨，制成废弃烧结砖粉；
S2、按重量比(5.5-8):3称取水泥与废弃烧结砖粉混匀，加水、减水剂搅拌均匀，水灰比为0.22-0.34，制得浆料；
S3、将2.36-4.75、4.75-9.5mm、9.5-16mm三种粒径的改性再生骨料分别按体积比(1.25-1.6):1与步骤S2所得浆体混合搅拌均匀，得到三种不同粒径的混合料；
S4、在20±2℃环境下将步骤S3所得三种混合料分别平铺，在第2-3h和第4-5h分别进行翻搅；养护24h即得到粒径为2.36-4.75、4.75-9.5mm、9.5-16mm的改性再生骨料。
2.根据权利要求1所述的利用废弃烧结砖制备的透水混凝土材料，其特征在于，所述表层的原料为质量比为8.5:1.5的粒径为2.36-4.75mm的改性再生骨料和环氧树脂；
所述面层的原料按重量份数为：粒径为4.75-9.5mm的改性再生骨料61份，硅灰3.5份，粉煤灰5.8份，水泥14.95份，废弃烧结砖粉6份，水6.2份和减水剂；
所述底层的原料按重量份数为：粒径为9.5-16mm的改性再生骨料62份，硅灰2份，粉煤灰5份，水泥14.5份，废弃烧结砖粉8.6份，水8.4份和减水剂。
3.根据权利要求1所述的利用废弃烧结砖制备的透水混凝土材料，其特征在于，所述废弃烧结砖粉和改性再生骨料的制备方法中，步骤S2的水泥与废弃烧结砖粉的重量比为7:3。
4.根据权利要求1所述的利用废弃烧结砖制备的透水混凝土材料，其特征在于，所述废弃烧结砖粉和改性再生骨料的制备方法中，步骤S3的改性再生骨料和浆料的体积比为1.4:1。
5.根据权利要求1所述的利用废弃烧结砖制备的透水混凝土材料，其特征在于，所述废弃烧结砖粉的比表面积为300-380m2/g。
6.一种权利要求1所述的利用废弃烧结砖制备的透水混凝土的路面铺设方法，其特征在于，包括以下步骤：
P1、称取底层所需的原料混匀插捣铺设，并进行常温20±2℃喷淋养护，减水剂掺量为水泥与废弃烧结砖粉质量之和的1％，铺设厚度50-80mm；
P2、待底层硬化养护结束后，称取面层所需的原料混匀插捣铺设，减水剂掺量为水泥与废弃烧结砖粉质量之和的1％，铺设厚度50-80mm；
P3、待面层进行常温20±2℃喷淋养护结束后，称取表层所需的原料混匀，铺设厚度15-20mm，铺设完后常温20±2℃喷淋养护3d以上。
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