CN113321469A - 一种具有高透水性能的高强度混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种具有高透水性能的高强度混凝土及其制备方法。具有高透水性能的高强度混凝土包括以下组分：水泥；水；废旧混凝土；石；减水剂；增强剂；碳酸钙；氧化锡；脂肪醇聚氧乙烯醚。其制备方法包括以下步骤：步骤（1），制备预拌混合物；步骤（2），制备中间拌和料；步骤（3），制备混凝土拌和料；步骤（4），将混凝土拌和料均匀摊铺至施工面上，养护成型，即得具有高透水性能的高强度混凝土。本申请的具有高透水性能的高强度混凝土具有能同时保证较佳的透水性能以及强度性能的优点；另外，本申请的制备方法具有制备简单方便的优点。

Description

一种具有高透水性能的高强度混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种具有高透水性能的高强度混凝土及其制备方法。
背景技术
透水混凝土又称多孔混凝土、无砂混凝土，是由骨料、水泥、增强剂和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，透水混凝土中一般不含细骨料。
为了满足透水混凝土的透水性能，透水混凝土通常需要保持一定的贯通孔隙，但贯通孔隙同时会对透水混凝土的抗压强度造成影响，因此，仍有改进的空间。
发明内容
为了同时保证混凝土的强度性能以及透水性能，本申请提供一种具有高透水性能的高强度混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种具有高透水性能的高强度混凝土，采用如下的技术方案：
一种具有高透水性能的高强度混凝土，包括以下质量份数的组分：
水泥390-400份；
水140-150份；
废旧混凝土550-600份；
石1050-1060份；
减水剂3-5份；
增强剂14-20份；
碳酸钙10-15份；
氧化锡5-10份；
脂肪醇聚氧乙烯醚1-3份。
通过采用上述技术方案，加入碳酸钙、氧化锡以及脂肪醇聚氧乙烯醚互相协同复配，有利于更好地提高混凝土的抗压强度，同时，使得混凝土的透水性能更加不容易受到影响，有利于混凝土更好地同时保持较佳的抗压强度以及透水性能。
发明人猜测，一方面，脂肪醇聚氧乙烯醚有利于提高废旧混凝土与石的相容性，使得混凝土中的新旧骨料更容易分散均匀，从而使得混凝土的抗压强度提高；另一方面，碳酸钙以及氧化锡在脂肪醇聚氧乙烯醚的作用下更容易与废旧混凝土以及石堆叠均匀，形成均匀的蜂窝结构，从而使得混凝土具有较强的透水性能的同时还兼具有较强的强度性能，使得混凝土的抗压强度以及透水性能更加不容易互相影响。
另外，混凝土中掺入了废旧混凝土作为部分骨料，有利于减少废弃建筑物对环境的影响，有利于节约资源，从而更好地满足了绿色生产、节能环保的要求。
优选的，所述具有高透水性能的高强度混凝土还包括以下质量份数的组分：
三乙醇胺0.5-0.8份。
通过采用上述技术方案，通过加入三乙醇胺，有利于更好地促进碳酸钙、氧化锡以及脂肪醇聚氧乙烯醚的互相协同复配，有利于混凝土中的骨料更好地堆叠成蜂窝结构，从而有利于更好地保证混凝土同时具备较强的透水性能以及强度性能，使得混凝土的透水性能以及强度性能更加不容易互相影响。
优选的，所述具有高透水性能的高强度混凝土还包括以下质量份数的组分：
氟硅酸镁1-1.5份；
硼酸钙0.3-0.7份。
通过采用上述技术方案，通过加入氟硅酸镁与硼酸钙互相协同复配，还有利于更好地提高混凝土的耐久性能，使得混凝土的耐久性能更加不容易受到透水性能的影响，有利于混凝土在长期受到水浸泡的环境中依然能保持较佳的耐久性。
优选的，所述增强剂包括三氟化钛、氧化锆、硼砂、硅酸钙晶须、碳化硅中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，采用上述中的一种或多种物质作为增强剂，有利于更好地补强混凝土的抗压强度，使得混凝土的抗压强度更加不容易受到透水性能的影响。
优选的，所述增强剂由三氟化钛与硼砂以1:2-4的质量比混合而成。
通过采用上述技术方案，采用特定比例的三氟化钛与硼砂以特定比例互相协同复配，有利于更好地提高混凝土的抗压强度的同时还在一定程度上有利于更好地延长混凝土的耐久性能，使得混凝土的耐久性能更加不容易受到混凝土的透水性能的影响。
优选的，所述减水剂包括木质素磺酸盐、氨基磺酸盐减水剂以及聚羧酸减水剂中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，采用上述中的一种或多种物质作为减水剂，有利于地更好地提高混凝土的抗压强度，使得混凝土的强度性能更加不容易受到透水性能的影响。
优选的，所述减水剂由木质素磺酸钙与木质素磺酸镁以1:3-5的质量比混合而成。
通过采用上述技术方案，采用特定比例的木质素磺酸钙与木质素磺酸镁互相协同复配作为减水剂，有利于进一步更好地提高混凝土的抗压强度的同时还在一定程度上有利于更好地提高混凝土的耐久性能，使得混凝土的耐久性能更加不容易受到长期浸泡水的环境的影响。另外，木质素磺酸钙以及木质素磺酸镁还具有成本低的优点，还有利于更好地降低混凝土的成本。
第二方面，本申请提供一种具有高透水性能的高强度混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种具有高透水性能的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，混合水泥、废旧混凝土、石、碳酸钙、氧化锡以及一半质量的水，搅拌混合均匀，形成预拌物；
步骤(2)，往预拌混合物中加入减水剂、增强剂、碳酸钙、氧化锡以及脂肪醇聚氧乙烯醚，搅拌混合均匀，即得中间拌和料；
步骤(3)，往中间拌和料中加入剩余一半质量的水，搅拌混合均匀，即得混凝土拌和料；
步骤(4)，将混凝土拌和料均匀摊铺至施工面上，养护成型，即得具有高透水性能的高强度混凝土。
优选的，所述步骤(2)中还加入有0.5-0.8质量份的三乙醇胺、1-1.5质量份的氟硅酸镁以及0.3-0.7质量份的硼酸钙。
通过采用上述技术方案，只需经常规的方法将各组分混合均匀，并养护成型，即可实现混凝土的制备，制备方法简单方便，有利于产品的工业化；另外，通过控制各组分的加入顺序，有利于各组分更好地互相协同复配以起作用，从而有利于更好地提高混凝土的性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过在混凝土中加入碳酸钙、氧化锡以及脂肪醇聚氧乙烯醚互相协同复配，有利于更好地同时保证混凝土的透水性能以及强度性能，使得混凝土的抗压强度以及透水性能更加不容易互相影响。
2、通过在混凝土中加入三乙醇胺，有利于更好地促进碳酸钙、氧化锡以及脂肪醇聚氧乙烯醚的互相协同复配，从而有利于更好地同时保证混凝土的强度性能以及透水性能。
3、通过在混凝土中加入氟硅酸镁以及硼酸钙互相协同复配，还有利于更好地延长混凝土的耐久性能，使得混凝土的耐久性更加不容易受到混凝土的透水性能的影响。
4、通过利用常规的方式将各组分混合均匀，并养护成型，即可制备得到混凝土，制备方式简单方便，有利于工业化生产。
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。
以下实施例以及对比例的原料来源见表1。
表1原料来源表
Figure BDA0003113048230000061
实施例1
本实施例公开一种具有高透水性能的高强度混凝土，包括以下质量的组分：
水泥390kg；水140kg；废旧混凝土600kg；石1050kg；减水剂3kg；增强剂14kg；碳酸钙10kg；氧化锡5kg；脂肪醇聚氧乙烯醚1kg。
在本实施例中，减水剂为磺化三聚氢胺甲醛树脂；增强剂为二氧化硅。
本实施例还公开一种具有高透水性能的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，将水泥、废旧混凝土、石、碳酸钙、氧化锡以及一半质量的水投入至搅拌釜中，以100r/min的转速搅拌15min，混合均匀，形成预拌混合物。
步骤(2)，边搅拌边往预拌混合物中加入减水剂、增强剂、碳酸钙、氧化锡以及脂肪醇聚氧乙烯醚，继续搅拌10min，混合均匀，形成中间拌和料。
步骤(3)，边搅拌边往中间拌和料中加入剩余一半质量的水，继续搅拌5min，混合均匀，即得混凝土拌和料。
步骤(4)，将步骤(3)得到的混凝土拌和料均匀摊铺至施工面上，控制养护温度为30℃，湿度为95％，养护成型，即得具有高透水性能的高强度混凝土。
实施例2
与实施例1的区别在于：
混凝土的各组分的质量如下：
水泥400kg；水145kg；废旧混凝土550kg；石1060kg；减水剂5kg；增强剂20kg；碳酸钙15kg；氧化锡10kg；脂肪醇聚氧乙烯醚3kg。
实施例3
与实施例1的区别在于：
混凝土的各组分的质量如下：
水泥395kg；水142kg；废旧混凝土575kg；石1055kg；减水剂4kg；增强剂17kg；碳酸钙13kg；氧化锡7kg；脂肪醇聚氧乙烯醚2kg。
实施例4
与实施例3的区别在于：步骤(2)中还加入有0.5kg的三乙醇胺。
实施例5
与实施例3的区别在于：步骤(2)中还加入有0.8kg的三乙醇胺。
实施例6
与实施例3的区别在于：步骤(2)中还加入有1kg的氟硅酸镁以及0.7kg的硼酸钙。
实施例7
与实施例3的区别在于：步骤(2)中还加入有1.5kg的氟硅酸镁以及0.3kg的硼酸钙。
实施例8
与实施例7的区别在于：以等量的氟硅酸镁替代硼酸钙。
实施例9
与实施例7的区别在于：以等量的硼酸钙替代氟硅酸镁。
实施例10
与实施例3的区别在于：增强剂为碳酸钙晶须。
实施例11
与实施例3的区别在于：增强剂由三氟化钛与硼砂以1：2的质量比均匀混合而成。
实施例12
与实施例3的区别在于：增强剂由三氟化钛与硼砂以1:4的质量比均匀混合而成。
实施例13
与实施例3的区别在于：增强剂由碳酸钙晶须与硼砂以1:4的质量比均匀混合而成。
实施例14
与实施例3的区别在于：增强剂有三氟化钛与碳酸钙晶须以1:4的质量比均匀混合而成。
实施例15
与实施例3的区别在于：减水剂为聚羧酸减水剂。
实施例16
与实施例3的去呗在于：减水剂由木质素磺酸钙与木质素磺酸镁以1:3的质量比均匀混合而成。
实施例17
与实施例3的区别在于：减水剂由木质素磺酸钙与木质素磺酸镁以1:5的质量比均匀混合而成。
实施例18
与实施例3的区别在于：减水剂由聚羧酸减水剂与木质素磺酸镁以1:5的质量比均匀混合而成。
实施例19
与实施例3的区别在于：减水剂由木质素磺酸钙与聚羧酸减水剂以1:5的质量比均匀混合而成。
实施例20
与实施例3的区别在于：
混凝土的各组分的质量如下：
水泥393kg；水145kg；废旧混凝土580kg；石1055kg；减水剂4kg；增强剂15kg；碳酸钙11kg；氧化锡9kg；脂肪醇聚氧乙烯醚2kg。
在本实施例中，减水剂由木质素磺酸钙与木质素磺酸镁以1:4的质量比均匀混合而成；增强剂由三氟化钛与硼砂以1:3的质量比均匀混合而成。
步骤(2)中还加入有0.6kg的三乙醇胺、1.2kg的氟硅酸镁以及0.5kg的硼酸钙。
对比例1
与实施例3的区别在于：以等量的水替代脂肪醇聚氧乙烯醚，以等量的石替代碳酸钙以及氧化锡。
对比例2
与实施例3的区别在于：以等量的石替代碳酸钙。
对比例3
与实施例3的区别在于：以等量的石替代氧化锡。
对比例4
与实施例3的区别在于：以等量的水替代脂肪醇聚氧乙烯醚。
实验1
根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的6.抗压强度试验检测以上实施例以及对比例制备所得的具有高透水性能的高强度混凝土的28d抗压强度(MPa)。
实验2
根据GB/T25993-2010《标准透水水泥混凝土透水系数试验装置说明书》检测以上实施例以及对比例制备所得的具有高透水性能的高强度混凝土的透水系数(mm/s)。
实验3
将实验1中检测完的混凝土试样放在25℃的水中浸泡15天，且浸泡过程中水完全浸没混凝土试样，然后再重新根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的6.抗压强度试验检测经浸泡处理后的混凝土试样的处理后的抗压强度(MPa)，并计算混凝土试样在处理前后的强度变化率(％)，其中，
Figure BDA0003113048230000111
Figure BDA0003113048230000112
以上实验的检测数据见表2。
表2
Figure BDA0003113048230000113
Figure BDA0003113048230000121
Figure BDA0003113048230000131
根据表2中实施例3与对比例1-4的数据对比可得，通过采用碳酸钙、氧化锡以及脂肪醇聚氧乙烯醚互相协同复配，有利于更好地提高混凝土的抗压强度，使得混凝土的抗压强度更加不容易受到混凝土的透水性能的影响，有利于混凝土更好地同时保持较佳的透水性能以及强度性能。发明人猜测，有可能是加入脂肪醇聚氧乙烯醚有利于碳酸钙以及氧化锡更好地与其他骨料堆叠形成蜂窝结构，从而有利于更好地同时保障混凝土的透水性能以及强度性能。
根据表2中实施例3-5的数据对比可得，通过加入三乙醇胺，有利于更好地促进碳酸钙、氧化锡以及脂肪醇聚氧乙烯醚的互相协同复配，从而有利于更好地提高混凝土的抗压强度以及透水性能，使得混凝土更好地同时保持较佳的强度性能以及透水性能。
根据表2中实施例3与实施例6-9的数据对比可得，只有通过同时加入氟硅酸镁与硼酸钙互相协同复配，才有利于更好地延长混凝土的耐久性能，使得混凝土的耐久性能更加不容易受到长期水浸泡的影响，有利于更好地延长混凝土的使用寿命，缺少了其中任一物质，均无法起到效果。
根据表2中实施例3与实施例10-14的数据对比可得，通过采用特定的物质作为增强剂，有利于更好地提高混凝土的抗压强度；同时，只有通过采用特定比例的三氟化钛与硼砂复配形成增强剂，才能在提高混凝土的强度的同时更好地延长混凝土的耐久性能，使得混凝土可同时达到较佳的强度性能、透水性能以及耐久性能。
根据表2中实施例3与实施例15-19的数据对比可得，通过采用特定的物质作为减水剂，在一定程度上有利于更好地提高混凝土的抗压强度；同时，只有通过采用特定比例的木质素磺酸钙与木质素磺酸镁协同复配，才能在更好地提高混凝土的抗压强度的同时更好地延长混凝土的耐久性能，使得混凝土的耐久性能更加不容易受到透水性能的影响。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有高透水性能的高强度混凝土，其特征在于：包括以下质量份数的组分：
水泥390-400份；
水140-150份；
废旧混凝土550-600份；
石1050-1060份；
减水剂3-5份；
增强剂14-20份；
碳酸钙10-15份；
氧化锡5-10份；
脂肪醇聚氧乙烯醚1-3份。
2.根据权利要求1所述的具有高透水性能的高强度混凝土，其特征在于：所述具有高透水性能的高强度混凝土还包括以下质量份数的组分：
三乙醇胺0.5-0.8份。
3.根据权利要求1-2任一所述的具有高透水性能的高强度混凝土，其特征在于：所述具有高透水性能的高强度混凝土还包括以下质量份数的组分：
氟硅酸镁1-1.5份；
硼酸钙0.3-0.7份。
4.根据权利要求1-2任一所述的具有高透水性能的高强度混凝土，其特征在于：所述增强剂包括三氟化钛、氧化锆、硼砂、硅酸钙晶须、碳化硅中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的具有高透水性能的高强度混凝土，其特征在于：所述增强剂由三氟化钛与硼砂以1:2-4的质量比混合而成。
6.根据权利要求3所述的具有高透水性能的高强度混凝土，其特征在于：所述减水剂包括木质素磺酸盐、氨基磺酸盐减水剂以及聚羧酸减水剂中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的具有高透水性能的高强度混凝土，其特征在于：所述减水剂由木质素磺酸钙与木质素磺酸镁以1:3-5的质量比混合而成。
8.一种如权利要求1、4-7任一所述的具有高透水性能的高强度混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤（1），混合水泥、废旧混凝土、石、碳酸钙、氧化锡以及一半质量的水，搅拌混合均匀，形成预拌混合物；
步骤（2），往预拌混合物中加入减水剂、增强剂、碳酸钙、氧化锡以及脂肪醇聚氧乙烯醚，搅拌混合均匀，即得中间拌和料；
步骤（3），往中间拌和料中加入剩余一半质量的水，搅拌混合均匀，即得混凝土拌和料；
步骤（4），将混凝土拌和料均匀摊铺至施工面上，养护成型，即得具有高透水性能的高强度混凝土。
9.根据权利要求8述的具有高透水性能的高强度混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中还加入有0.5-0.8质量份的三乙醇胺、1-1.5质量份的氟硅酸镁以及0.3-0.7质量份的硼酸钙。
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