CN113402206B - 一种回收料制备的透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种回收料制备的透水混凝土及其制备方法。一种回收料制备的透水混凝土，由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下组分：水泥、水、粉煤灰、粗骨料、再生骨料、减水剂、椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷、三异丙醇胺；其制备方法为：步骤1)：将水泥、粉煤灰进行搅拌、混合，得到胶凝料；步骤2)：把水、椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷和三异丙醇胺搅拌、混合，得到液态料；步骤3)：把液态料与胶凝材料搅拌、混合在一起，得到浆料；步骤4)：将浆料与粗骨料、再生骨料进行搅拌、混合，得到成品。本申请的产品具有提高透水混凝土的抗压强度的优点。

Description

一种回收料制备的透水混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种回收料制备的透水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，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。透水混凝土由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，具有透气、透水和重量轻的特点。
回收料指的是一切工业上可以回收，通过某种加工过程而可以再次使用的原料。
随着我国城镇化进程的发展，建筑垃圾排放量逐年增长，可再生组分比例也不断提高。为了保护土地和资源，生产和利用建筑垃圾再生骨料对于节约资源、保护环境和实现建筑业的可持续发展具有重要意义。骨料在混凝土内占了比较重的比例，使用再生骨料对环保有很大的贡献，故现阶段有很多工程都开始在使用再生骨料。
由于再生骨料来源于废气混凝土，在表面存有一定数量的水泥砂浆，表面比较粗糙且有棱角，导致再生骨料的堆积密度和表观密度均比普通混凝土低。而透水混凝土的多孔结构，又进一步降低了混凝土的抗压强度。这导致在对强度有要求的条件下，无法使用掺杂了再生骨料的透水混凝土，因此还有待改善。
发明内容
为了提高透水混凝土的抗压强度，本申请提供一种回收料制备的透水混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种回收料制备的透水混凝土，采用如下的技术方案：
一种回收料制备的透水混凝土，由混凝土拌合料制备而成，所述混凝土拌合料包括以下重量份数的组分：
水泥：312-338份；
水：105-126份；
粉煤灰：45-68份；
粗骨料：748-830份；
再生骨料：166份-213份；
减水剂：2-7份；
椰油酰胺丙基甜菜碱：1.2-1.6份；
三萜皂苷：0.38-0.60份；
三异丙醇胺：0.32-0.56份。
水泥：321-326份；
水：113-120份；
粉煤灰：52-58份；
粗骨料：775-815份；
再生骨料：186份-195份；
减水剂：4-6份；
椰油酰胺丙基甜菜碱：1.3-1.5份；
三萜皂苷：0.45-0.52份；
三异丙醇胺：0.42-0.48份。
通过采用上述技术方案，粗骨料、再生骨料形成骨架，水泥、水、椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷和三异丙醇胺所形成的胶结层包裹在骨架表面，胶结层与骨架紧密相连，胶结层与骨架之间的孔隙相通，从而具备透水性。
而在椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷和三异丙醇胺的共同配合下，使得各种原料之间更加紧密地联系在一起，从而在具备透水性的同时，具备良好的抗压强度。
具体的，三萜皂苷由单糖基、苷基和苷元组成，单糖基中的单糖具有很多羟基，同时椰油酰胺丙基甜菜碱中也包括了羧基，这些羧基都可以能与水分子形成氢键，因此具有较强的亲水性。发明人猜测，可能是因为三异丙醇胺对椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷产生了某些影响，进一步加强了三萜皂苷、椰油酰胺丙基甜菜碱中羧基与水分子结合的程度，降低了气液界面上的张力，使得搅拌混凝土的过程中，能够引入大量均匀分布、稳定且封闭的微小气泡，从而增加了浆体的流动性和体积，增加了混凝土的密实程度，从而提高混凝土的抗压强度。
另外，三异丙醇胺因其空间立体的分子结构，具有很强的极性，具有良好的分散效果，不仅可以使得三萜皂苷、椰油酰胺丙基甜菜碱更紧密、更均匀地与水分子结合，还可以在水泥中起到很好的分散颗粒的作用，使得水泥颗粒不易团聚、更紧密地与粗骨料结合。
综上，由混凝土拌合料制得的混凝土在具备透水能力的同时，还具有良好的抗压强度。
优选的，所述混凝土拌合料还包括有重量份数为0.2-0.5份的松香酸钠。
通过采用上述技术方案，松香酸钠与椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷的共同配合下，进一步降低了气液界面的张力，引入更加微小的气泡，同时也使得引入的气泡更加均匀地分布在浆体内，进一步提高混凝土的抗压强度。
优选的，所述混凝土拌合料还包括有重量份数为0.15-0.22份的硫代硫酸钙。
通过采用上述技术方案，在硫代硫酸钙与三异丙醇胺的配合下，硫代硫酸钙可能改变了三异丙醇胺的某些性能，使得三异丙醇胺的极性进一步得到加强，从而提高了三异丙醇胺对椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷的影响，进而提高了混凝土的抗压强度。
优选的，所述粗骨料为平均粒径10-15mm的碎石。
通过采用上述技术方案，采用该尺寸范围内的碎石，可以提高混凝土的孔隙尺寸，使得总孔隙率提高，透水系数加大，从而提高透水效果。
第二方面，本申请提供一种回收料制备的透水混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种回收料制备的透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)：将水泥、粉煤灰进行搅拌、混合，得到胶凝料；
步骤2)：把水、椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷和三异丙醇胺搅拌、混合，得到液态料；
步骤3)：把液态料与胶凝材料搅拌、混合在一起，得到浆料；
步骤4)：将浆料与粗骨料、再生骨料进行搅拌、混合，得到成品。
通过采用上述技术方案，水与椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷和三异丙醇胺搅拌混合，椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷可以更好地与水分子连接，然后再把得到的液态料与胶凝料搅拌混合，搅拌过程中大部分的水与水泥形成浆料，然后浆料便可以更均匀地包裹粗骨料、再生骨料，改善了水泥与其他原料之间的粘接强度，更好地提高了混凝土的透水性与抗压强度。
优选的，所述步骤2)中，还投入有重量份数为0.2-0.5份的松香酸钠。
通过采用上述技术方案，松香酸钠在步骤2)中投入，可以更紧密地与椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷相互配合，从而进一步提高混凝土的透水性和抗压强度。
优选的，所述步骤2)中，还投入有重量份数为0.15-0.22份的硫代硫酸钙。
通过采用上述技术方案，硫代硫酸钙在步骤2)中投入，可以直接地三异丙醇胺接触、相互配合，从而进一步加强三异丙醇胺的极性，进一步提高混凝土的透水性和抗压强度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、粗骨料、再生骨料形成骨架，水泥、水、椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷和三异丙醇胺所形成的胶结层包裹在骨架表面，胶结层与骨架紧密相连，胶结层与骨架之间的孔隙相通，从而具备透水性。
2、椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷和三异丙醇胺的共同配合下，使得各种原料之间更加紧密地联系在一起，从而在具备透水性的同时，具备良好的抗压强度。
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。
以下实施例及对比例中所用原料的来源信息详见表1。
表1
原料 型号 来源信息
再生骨料 / 郑州伟达耐火材料有限公司
水泥 CA50-G6 河南昊耐建材有限公司
粉煤灰 cw2-5 灵寿县创伟矿产品加工厂
椰油酰胺丙基甜菜碱 DR发泡剂 济南道融化工有限公司
萘系高效减水剂 DNF-C 北京海岩兴业混凝土外加剂销售有限公司
葡萄糖酸钠减水剂 / 苏州博格瑞化工科技有限公司
聚羧酸减水剂 / 济南汇锦川商贸有限公司
三萜皂苷 LA-8Q 山东力昂新材料科技有限公司
三异丙醇胺 55991 南京长江江宇油脂有限公司
松香酸钠 HZ003 山东煌梓新材料有限公司
硫代硫酸钙 / 济宁佰一化工有限公司
实施例
实施例1-5
一种回收料制备的透水混凝土，由混凝土拌合料制备而成，回收料制备的透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)：将水泥、粉煤灰在转速48r/min的条件下搅拌5分钟，得到胶凝料；
步骤2)：把水、椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷和三异丙醇胺在转速38r/min的条件下搅拌3分钟，得到液态料；
步骤3)：把液态料与胶凝材料在转速55r/min的条件下搅拌6分钟，混合在一起，得到浆料；
步骤4)：将浆料与粗骨料、再生骨料在转速58r/min的条件下搅拌5分钟，得到成品。
减水剂为聚羧酸减水剂、葡萄糖酸钠减水剂、萘系高效减水剂中的一种；粗骨料为破碎砾石或碎石中的一种。
其中，各种原料的具体选择及用量参照表2。
表2
Figure BDA0003079037190000051
实施例6-8
一种回收料制备的透水混凝土，与实施例5的不同之处在于，步骤2)中，还投入有松香酸钠，松香酸钠的投入量参照表3。
表3
项目 实施例6 实施例7 实施例8
投入量(kg) 0.2 0.4 0.5
实施例9-11
一种回收料制备的透水混凝土，与实施例5的不同之处在于，步骤2)中，还投入有硫代硫酸钙，硫代硫酸钙的投入量参照表4。
表4
项目 实施例9 实施例10 实施例11
投入量(kg) 0.15 0.22 0.18
实施例12
一种回收料制备的透水混凝土，与实施例5的不同之处在于，粗骨料采用平均粒径为20mm的碎石。
实施例13
一种回收料制备的透水混凝土，与实施例8的不同之处在于，步骤2)中，还投入有0.18kg的硫代硫酸钙。
对比例
对比例1
一种回收料制备的透水混凝土，与实施例5的不同之处在于，将椰油酰胺丙基甜菜碱替换为等量的平均粒径为13mm的碎石。
对比例2
一种回收料制备的透水混凝土，与实施例5的不同之处在于，将三萜皂苷替换为等量的平均粒径为13mm的碎石。
对比例3
一种回收料制备的透水混凝土，与实施例5的不同之处在于，将三异丙醇胺替换为等量的平均粒径为13mm的碎石。
性能检测试验
1、抗压强度检测：根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对实施例1-13、对比例1-3所得到的混凝土进行检测，将所得的混凝土制成150mm*150mm*150mm的立方体试件。
2、孔隙率检测：根据日本混凝土协会试验方法来对实施例1-13、对比例1-3所得到的混凝土进行检测，将所得的混凝土制成ф100mm*200mm的圆柱体试件，将试件浸泡在水中24h后和自然风干24h达到饱和面干之后的质量改变，通过公式计算出孔隙率。
3、透水系数检测：根据日本混凝土协会试验方法的定水头法来对实施例1-13、对比例1-3所得到的混凝土进行检测，将所得的混凝土制成ф100mm*200mm的圆柱体试件，在一个200mm的水头下匀速滴落30s水的条件下，通过试件的水量以计算出透水系数。
实验1-3的具体检测数据详见表5-8。
表5
类目 抗压强度(MPa) 孔隙率(％) 透水系数(mm/s)
实施例1 45.6 16.8 3.3
实施例2 44.3 16.2 3.1
实施例3 46.1 17.0 3.6
实施例4 46.4 17.3 3.7
实施例5 46.8 17.8 4.0
对比例1 32.6 14.3 2.4
对比例2 33.1 14.6 2.7
对比例3 32.9 14.7 2.8
根据表5中实施例1-5与对比例1-3的检测数据对比可得，由实施例1-5的混凝土拌合料所制得的混凝土的抗压强度和透水效果都优于对比例1-3的。发明人猜测，在椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷和三异丙醇胺的配合下，提高了所制得的混凝土的透水性和抗压性。
表6
类目 抗压强度(MPa) 孔隙率(％) 透水系数(mm/s)
实施例5 46.8 17.8 4.0
实施例6 47.7 18.1 4.2
实施例7 47.9 17.9 4.3
实施例8 48.5 18.0 4.3
根据表6中实施例5与实施例6-8的检测数据对比可得，由实施例6-8所制得的混凝土的抗压强度较实施例5的好，实施例6-8的透水效果与实施例5的相近。发明人猜测，松香酸钠与椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷的共同配合，可能降低了气液界面的张力，从而引入大量微小、均匀的气泡，进一步提高混凝土的抗压强度。
表7
类目 抗压强度(MPa) 孔隙率(％) 透水系数(mm/s)
实施例5 46.8 17.8 4.0
实施例9 47.5 18.0 4.3
实施例10 47.8 18.3 4.4
实施例11 48.2 18.8 5.0
根据表7中实施例5与实施例9-11的检测数据对比可得，实施例9-11的抗压强度、透水效果都较实施例5的好。发明人猜测，在硫代硫酸钙与三异丙醇胺的配合下，硫代硫酸钙可能改变了三异丙醇胺的某些性能，从而提高了三异丙醇胺对椰油酰胺丙基甜菜碱、三萜皂苷的影响，进而提高了透水效果和抗压强度。
表8
类目 抗压强度(MPa) 孔隙率(％) 透水系数(mm/s)
实施例5 46.8 17.8 4.0
实施例12 45.6 18.0 4.1
实施例13 49.8 19.1 5.4
根据表8中实施例5与实施例12的检测数据对比可得，由实施例5的混凝土拌合料所制得的混凝土的抗压强度优于实施例12的，说明采用平均粒径10-15mm的粗骨料时，所制得的混凝土在具有良好的空隙尺寸的同时，具有更好的抗压强度。
本具体实施例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 (3)

1.一种回收料制备的透水混凝土，其特征在于，由混凝土拌合料制备而成，所述混凝土拌合料包括以下重量份数的组分：
水泥：312-338份；
水：105-126份；
粉煤灰：45-68份；
粗骨料：748-830份；
再生骨料：166份-213份；
减水剂：2-7份；
椰油酰胺丙基甜菜碱：1.2-1.6份；
三萜皂苷：0.38-0.60份；
三异丙醇胺：0.32-0.56份；
松香酸钠：0.2-0.5份。
2.根据权利要求1所述的回收料制备的透水混凝土，其特征在于：所述混凝土拌合料还包括有重量份数为0.15-0.22份的硫代硫酸钙。
3.根据权利要求1所述的回收料制备的透水混凝土，其特征在于：所述粗骨料为平均粒径10-15mm的碎石。
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