CN113200726B - 高强度透水混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度透水混凝土及其制备方法，所述高强度透水混凝土，包括下述原料：水泥、碎石、聚丙烯纤维、减水剂、缓凝剂、水。本发明加入改性沸石粉、丙烯酸酯乳液及氨基磺酸盐系减水剂，加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；本发明混凝度强度高，具有优异的粘结、抗裂、抗冻、防渗、防腐、抗氯离子渗透、耐老化和耐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种高强度透水混凝土及其制备方法。
背景技术
近年来，随着全球变暖，臭氧层破坏和生态平衡系统破坏问题的加重，人们的环保意识增强。保护地球环境，维持生态平衡，寻求与自然的和谐发展，走可持续发展的道路成为人们共同关心的问题。目前，我国城市化建设步伐加快，如何在城市中实现环境保护与经济，社会的和谐发展正引起人们的重视。
不透水的地表给城市的生态循环带来了诸多负面影响。由于地面缺乏透水性，雨水不能渗入地下，造成城市热量、水分的交换缺失，导致城市温度、湿度难以正常调节，产生了城市“热岛现象”。同时，由于雨水不能在短时间内渗入地下，大量雨水只能通过地下排水设施排入河流，不但加大了排水设施的负担，而且遇暴雨天气极易引起城市内涝，对城市管理造成严重的安全隐患。
由于透水性混凝土路面材料具有以上诸多生态方面的优良特点，在人类寻求与自然协调、维护生态平衡和可持续发展的思想指导下，欧美、日本等一些发达国家开始研究开发透水性路面材料，并将其应用于广场、步行街、道路两侧和中央隔离带、公园内道路以及停车场等，增加了城市的透水、透气空间，对调节城市微气候、保持生态平衡起到了良好的效果。以日本、美国为代表的国家是世界上透水性混凝土路面材料研究与应用较为先进的国家和地区。在这些国家，高强型透水性混凝土的研究与应用也走在世界前列。
现在需要一种能满足路用性能，同时又能与自然环境协调共生，为人类构造舒适生活环境的路面铺装材料。透水性混凝土是一种生态型环保混凝土。它是一种经过特殊工艺制成的具有连续空隙的混凝土。它既有一定的强度，又具有一定的透气透水性，可以很好的缓解不透水铺装对环境造成的影响。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种高强度透水混凝土及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种高强度透水混凝土，包括下述原料：水泥、碎石、聚丙烯纤维、减水剂、缓凝剂、水。
一种高强度透水混凝土，包括下述原料：水泥250-350kg、石灰岩碎石1200-1600kg、沸石粉100-200kg、聚丙烯纤维5-15kg、减水剂8-18kg、缓凝剂2-8kg、丙烯酸酯乳液5-15kg、水80-120kg。
一种高强度透水混凝土，由下述原料制备而成：水泥250-350kg、石灰岩碎石1200-1600kg、改性沸石粉100-200kg、聚丙烯纤维5-15kg、减水剂8-18kg、缓凝剂2-8kg、丙烯酸酯乳液5-50kg、水80-120kg。
优选地，所述水泥为P.O 42.5R水泥或P.O 52.5R水泥。
优选地，所述的石灰岩碎石的粒径为5-10mm。
优选地，所述的聚丙烯纤维的纤维纤度为2-5dtex，长度为4-10mm。
优选地，所述改性沸石粉由下述方法制备：将1kg异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(又名钛酸酯偶联剂NDZ-201，CAS号：67691-13-8)与20kg乙醇混合均匀，得到混合液；将10kg沸石粉加入混合液中在60℃下以400转/分的转速搅拌20-60分钟，然后采用2000-10000目筛过滤，在80℃下真空干燥3-5小时，得到改性沸石粉。
优选地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂、蒽系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、木质素磺酸盐系减水剂中的至少一种，所述聚羧酸系减水剂可以选自DH-4004型聚羧酸系高性能减水剂、Point-TBS型聚羧酸系高性能减水剂，所述萘系减水剂可以选自三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、二丁基萘磺酸钠，所述蒽系减水剂JFL-1型蒽系高效减水剂、HS-AF型蒽系高效减水剂，所述氨基磺酸盐系减水剂可以选自TL型氨基磺酸盐系高效减水剂、AS型氨基磺酸盐系高效减水剂，所述木质素磺酸盐系减水剂可以选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙。
进一步优选地，所述减水剂为氨基磺酸盐系减水剂。
优选地，所述缓凝剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、硫酸亚铁、氟硅酸钠中的至少一种。
优选地，所述丙烯酸酯乳液为氟硅丙烯酸酯共聚乳液可以采用专利申请号：201310193734.1的中国专利中实施例1所示方法制备。
本发明还提供上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将减水剂、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、改性沸石粉、聚丙烯纤维、缓凝剂加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
本发明提供的高强度透水混凝土，加入改性沸石粉、丙烯酸酯乳液及氨基磺酸盐系减水剂，加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；本发明混凝度强度高，具有优异的粘结、抗裂、抗冻、防渗、防腐、抗氯离子渗透、耐老化和耐蚀性能。
具体实施方式
抗压强度的测试标准：GB50081-2002普通混凝土力学性能试验方法。
透水性测试参照甘冰清的硕士论文《透水混凝土的配合比设计及其性能研究》中2.3节中的方法进行。
耐磨性能测试指标为磨坑长度，参照JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程进行。
实施例中各原料介绍：
Point-TBS型聚羧酸系高性能减水剂由科之杰新材料集团有限公司提供。
JFL-1型蒽系高效减水剂由天津市飞龙砼外加剂有限公司提供。
AS型氨基磺酸盐系高效减水剂山东华迪建筑科技有限公司公司提供。
水泥，采用山东山铝水泥有限公司生产的P.O 52.5R硅酸盐水泥。
石灰岩碎石，粒径6mm。
沸石粉，采用灵寿县顺凯矿产品加工厂提供的800目天然沸石粉，沸石种类为斜发沸石。
聚丙烯纤维，采用专利申请号：201010169601.7的中国专利中实施例1的方法制备，纤维纤度3.5dtex，长度6mm。
丙烯酸酯乳液为氟硅丙烯酸酯共聚乳液，采用专利申请号：201310193734.1中实施例1所示方法制备。
实施例1
高强度透水混凝土，由下述原料制备而成：水泥300kg、石灰岩碎石1400kg、沸石粉150kg、聚丙烯纤维10kg、Point-TBS型聚羧酸系高性能减水剂10kg、柠檬酸钠6kg、丙烯酸酯乳液9kg、水92kg。
上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将Point-TBS型聚羧酸系高性能减水剂、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、沸石粉、聚丙烯纤维、柠檬酸钠加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
实施例2
高强度透水混凝土，由下述原料制备而成：水泥300kg、石灰岩碎石1400kg、改性沸石粉150kg、聚丙烯纤维10kg、Point-TBS型聚羧酸系高性能减水剂10kg、柠檬酸钠6kg、丙烯酸酯乳液9kg、水92kg。
所述改性沸石粉由下述方法制备：将1kg异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(又名钛酸酯偶联剂NDZ-201，CAS号：67691-13-8)与20kg乙醇混合均匀，得到混合液；将10kg沸石粉加入混合液中在60℃下以400转/分的转速搅拌30分钟，然后采用3000目筛过滤，在80℃下真空干燥4小时，得到改性沸石粉。
上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将Point-TBS型聚羧酸系高性能减水剂、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、改性沸石粉、聚丙烯纤维、柠檬酸钠加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
实施例3
高强度透水混凝土，由下述原料制备而成：水泥300kg、石灰岩碎石1400kg、改性沸石粉150kg、聚丙烯纤维10kg、二丁基萘磺酸钠10kg、柠檬酸钠6kg、丙烯酸酯乳液9kg、水92kg。
所述改性沸石粉由下述方法制备：将1kg异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(又名钛酸酯偶联剂NDZ-201，CAS号：67691-13-8)与20kg乙醇混合均匀，得到混合液；将10kg沸石粉加入混合液中在60℃下以400转/分的转速搅拌30分钟，然后采用3000目筛过滤，在80℃下真空干燥4小时，得到改性沸石粉。
上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将二丁基萘磺酸钠、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、改性沸石粉、聚丙烯纤维、柠檬酸钠加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
实施例4
高强度透水混凝土，由下述原料制备而成：水泥300kg、石灰岩碎石1400kg、改性沸石粉150kg、聚丙烯纤维10kg、JFL-1型蒽系高效减水剂10kg、柠檬酸钠6kg、丙烯酸酯乳液9kg、水92kg。
所述改性沸石粉由下述方法制备：将1kg异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(又名钛酸酯偶联剂NDZ-201，CAS号：67691-13-8)与20kg乙醇混合均匀，得到混合液；将10kg沸石粉加入混合液中在60℃下以400转/分的转速搅拌30分钟，然后采用3000目筛过滤，在80℃下真空干燥4小时，得到改性沸石粉。
上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将JFL-1型蒽系高效减水剂、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、改性沸石粉、聚丙烯纤维、柠檬酸钠加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
实施例5
高强度透水混凝土，由下述原料制备而成：水泥300kg、石灰岩碎石1400kg、改性沸石粉150kg、聚丙烯纤维10kg、AS型氨基磺酸盐系高效减水剂10kg、柠檬酸钠6kg、丙烯酸酯乳液9kg、水92kg。
所述改性沸石粉由下述方法制备：将1kg异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(又名钛酸酯偶联剂NDZ-201，CAS号：67691-13-8)与20kg乙醇混合均匀，得到混合液；将10kg沸石粉加入混合液中在60℃下以400转/分的转速搅拌30分钟，然后采用3000目筛过滤，在80℃下真空干燥4小时，得到改性沸石粉。
上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将AS型氨基磺酸盐系高效减水剂、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、改性沸石粉、聚丙烯纤维、柠檬酸钠加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
实施例6
高强度透水混凝土，由下述原料制备而成：水泥300kg、石灰岩碎石1400kg、改性沸石粉150kg、聚丙烯纤维10kg、木质素磺酸钙10kg、柠檬酸钠6kg、丙烯酸酯乳液9kg、水92kg。
所述改性沸石粉由下述方法制备：将1kg异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(又名钛酸酯偶联剂NDZ-201，CAS号：67691-13-8)与20kg乙醇混合均匀，得到混合液；将10kg沸石粉加入混合液中在60℃下以400转/分的转速搅拌30分钟，然后采用3000目筛过滤，在80℃下真空干燥4小时，得到改性沸石粉。
上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将木质素磺酸钙、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、改性沸石粉、聚丙烯纤维、柠檬酸钠加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
实施例7
高强度透水混凝土，由下述原料制备而成：水泥300kg、石灰岩碎石1400kg、改性沸石粉150kg、聚丙烯纤维10kg、木质素磺酸钙10kg、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠6kg、丙烯酸酯乳液9kg、水92kg。
所述改性沸石粉由下述方法制备：将1kg异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(又名钛酸酯偶联剂NDZ-201，CAS号：67691-13-8)与20kg乙醇混合均匀，得到混合液；将10kg沸石粉加入混合液中在60℃下以400转/分的转速搅拌30分钟，然后采用3000目筛过滤，在80℃下真空干燥4小时，得到改性沸石粉。
上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将木质素磺酸钙、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、改性沸石粉、聚丙烯纤维、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
实施例8
高强度透水混凝土，由下述原料制备而成：水泥300kg、石灰岩碎石1400kg、改性沸石粉150kg、聚丙烯纤维10kg、木质素磺酸钙10kg、氟硅酸钠6kg、丙烯酸酯乳液9kg、水92kg。
所述改性沸石粉由下述方法制备：将1kg异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(又名钛酸酯偶联剂NDZ-201，CAS号：67691-13-8)与20kg乙醇混合均匀，得到混合液；将10kg沸石粉加入混合液中在60℃下以400转/分的转速搅拌30分钟，然后采用3000目筛过滤，在80℃下真空干燥4小时，得到改性沸石粉。
上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将木质素磺酸钙、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、改性沸石粉、聚丙烯纤维、氟硅酸钠加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
实施例9
高强度透水混凝土，由下述原料制备而成：水泥300kg、石灰岩碎石1400kg、改性沸石粉150kg、聚丙烯纤维10kg、木质素磺酸钙10kg、硫酸亚铁6kg、丙烯酸酯乳液9kg、水92kg。
所述改性沸石粉由下述方法制备：将1kg异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(又名钛酸酯偶联剂NDZ-201，CAS号：67691-13-8)与20kg乙醇混合均匀，得到混合液；将10kg沸石粉加入混合液中在60℃下以400转/分的转速搅拌30分钟，然后采用3000目筛过滤，在80℃下真空干燥4小时，得到改性沸石粉。
上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将木质素磺酸钙、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、改性沸石粉、聚丙烯纤维、硫酸亚铁加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
实施例10
进一步优选地，所述缓凝剂由40-60wt％氟硅酸钠、40-60wt％二乙烯三胺五甲叉膦酸钠组成。
高强度透水混凝土，由下述原料制备而成：水泥300kg、石灰岩碎石1400kg、改性沸石粉150kg、聚丙烯纤维10kg、木质素磺酸钙10kg、氟硅酸钠3kg、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠3kg、丙烯酸酯乳液9kg、水92kg。
所述改性沸石粉由下述方法制备：将1kg异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(又名钛酸酯偶联剂NDZ-201，CAS号：67691-13-8)与20kg乙醇混合均匀，得到混合液；将10kg沸石粉加入混合液中在60℃下以400转/分的转速搅拌30分钟，然后采用3000目筛过滤，在80℃下真空干燥4小时，得到改性沸石粉。
上述高强度透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将木质素磺酸钙、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、改性沸石粉、聚丙烯纤维、氟硅酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。性能测试结果：28d抗压强度为44.3MPa，透水系数为5.1mm/s(15℃)，磨坑长度为9mm。
测试例1
对实施例1-9制备得到的高强度透水混凝土的抗压强度、透水性、耐磨性能进行测试。具体测试结果见下表1。
表1：高强度透水混凝土常规指标测试结果表
由表看出，实施例2采用钛酸酯偶联剂改性的沸石粉，高强度透水混凝土性能得到大幅提高，同时对减水剂种类进行筛选，优选出氨基磺酸盐系减水剂为高强度透水混凝土的理想选择。
Claims (7)
1.一种高强度透水混凝土，其特征在于，由下述原料制备而成：水泥250-350kg、石灰岩碎石1200-1600kg、改性沸石粉100-200kg、聚丙烯纤维5-15kg、减水剂8-18kg、缓凝剂2-8kg、丙烯酸酯乳液5-50kg、水80-120kg；
所述改性沸石粉由下述方法制备：将1kg异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯与20kg乙醇混合均匀，得到混合液；将10kg沸石粉加入混合液中在60℃下以400转/分的转速搅拌20-60分钟，然后采用2000-10000目筛过滤，在80℃下真空干燥3-5小时，得到改性沸石粉。
2.如权利要求1所述的高强度透水混凝土，其特征在于：所述水泥为P.O 42.5R水泥或P.O 52.5R水泥。
3.如权利要求1所述的高强度透水混凝土，其特征在于：所述的聚丙烯纤维的纤维纤度为2-5dtex，长度为4-10mm。
4.如权利要求1所述的高强度透水混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂、蒽系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、木质素磺酸盐系减水剂中的至少一种，所述聚羧酸系减水剂选自DH-4004型聚羧酸系高性能减水剂、Point-TBS型聚羧酸系高性能减水剂，所述萘系减水剂选自三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、二丁基萘磺酸钠，所述蒽系减水剂选自JFL-1型蒽系高效减水剂、HS-AF型蒽系高效减水剂，所述氨基磺酸盐系减水剂选自TL型氨基磺酸盐系高效减水剂、AS型氨基磺酸盐系高效减水剂，所述木质素磺酸盐系减水剂选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙。
5.如权利要求4所述的高强度透水混凝土，其特征在于：所述减水剂为氨基磺酸盐系减水剂。
6.如权利要求5所述的高强度透水混凝土，其特征在于：所述缓凝剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、硫酸亚铁、氟硅酸钠中的至少一种。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述高强度透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将减水剂、丙烯酸酯乳液加入水中搅拌混合均匀，得到混合液；将水泥、石灰岩碎石、改性沸石粉、聚丙烯纤维、缓凝剂加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入混合液继续搅拌至混合均匀即得。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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