CN114620982A - 一种高渗透透水混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高渗透透水混凝土及其制备方法。本发明的高渗透透水混凝土，包括如下质量份的原料：珊瑚骨料425‑430份，砂40‑50份，水泥220‑225份，水100‑110份，掺合料30‑50份，纤维1‑2份和减水剂0‑1份。本发明以珊瑚料作为骨料，能够有效解决沿海地区骨料紧缺等问题，既有利于节约成本，同时有利于固废资源的二次利用；利用珊瑚骨料制备的高渗透透水混凝土表现出良好的空隙结构，可以满足快速排水的需求，透水性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种高渗透透水混凝土及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，在城市建设过程中大量开采地下水，导致路面被大量不透水的混凝土、沥青、砖石覆盖，严重影响了城市地下生态环境，造成的城市热岛效应和城市内涝越来越严重。作为一种新型环保建筑材料，透水混凝土具有较大的孔隙率，能够积蓄热量，有利于调节城市温度和湿度，从而缓解城市“热岛效应”；同时，由于其具有较高的透水性，因此能够减轻城市排水系统的负担，进而有效防止城市内涝发生。
目前，海绵城市建设在全国各地陆续开展，透水混凝土作为海绵城市建设的重要排水系统，已在世界各地的轻型建筑中得到广泛的运用。我国正大力发展岛礁建设，建筑材料资源紧缺，对低能耗、高品质且有特殊性能的建筑材料的需求日益迫切。珊瑚骨料是我国沿海地区及海岛丰富的自然资源，在城市开发建设当中，利用珊瑚骨料制备混凝土不仅能合理地利用固废资源，而且符合生态环保的建设理念，具有重大意义。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高渗透透水混凝土及其制备方法，以解决沿海地区以及岛礁建设建筑材料紧缺的问题和城市内涝快速排水的需要的问题。
本发明提供一种高渗透透水混凝土，包括如下质量份的原料：珊瑚骨料425-430份，砂40-50份，水泥220-225份，水100-110份，掺合料30-50 份，纤维1-2份和减水剂0-1份；优选地，减水剂为0.5-1份。
进一步地，本发明的高渗透透水混凝土还可以包括EVA聚合物乳液4-5 份。
在本发明中，水包括用于珊瑚骨料进行预湿的预湿水以及对原料进行混合搅拌的混合水，对预湿水和混合水的用量不作严格限制，可根据实际需要合理配置；具体地，水可以包括混合水60-65份和预湿水40-45份。
在本发明中，掺合料可以包括粉煤灰30-35份；进一步地，掺合料还可以包括硅灰10-15份或硅藻土10-15份。
在本发明中，珊瑚骨料的粒径可以为2.36-4.75mm或4.75-9.5mm；其中，粒径2.36-4.75mm的珊瑚骨料的表观密度为1825-1835kg/m3，堆积密度为890-900kg/m3，吸水率为10-11％，空隙率为48-50％；粒径4.75-9.5mm 的珊瑚骨料的表观密度为1840-1850kg/m3，堆积密度为870-880kg/m3，吸水率为10-11％，空隙率为46-48％。
在本发明中，砂的粒径小于2.36mm；表观密度为2510-2530kg/m3，紧密堆积密度为1410-1430kg/m3；细度模数为2.3-3.0，优选为2.5-3.0；含泥量小于1％。
在本发明中，水泥可以采用52.5普通硅酸盐水泥，表观密度为 3000-3100kg/m3。
在本发明中，粉煤灰的质量分数为14-16％，表观密度为 2100-2300kg/m3，紧密堆积密度为1000-1200kg/m3。
在本发明中，纤维可以采用有机纤维或无机纤维；其中，有机纤维可以选自涤纶纤维、芳纶纤维、锦纶纤维、尼龙纤维、聚酯纤维、维尼纶纤维、聚丙烯纤维和聚酰亚胺纤维中的至少一种，优选为聚丙烯纤维；无机纤维可以选自玻璃纤维、石英玻璃纤维、硼纤维、陶瓷纤维和玄武岩纤维中的至少一种，优选为玄武岩纤维。更具体地，纤维的体积分数可以控制在1％以内。
在本发明中，减水剂可以采用聚羧酸高效减水剂粉剂；更具体地，聚羧酸高效减水剂粉剂的质量分数可以控制在0.2％以内。
本发明的高渗透透水混凝土的有效空隙率为19.2-19.6％；透水率为 7.03-8.36mm/s；28d强度为11.27-14.78Mpa。
本发明还提供上述高渗透透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1：按质量份准备各原料；
S2：将珊瑚骨料用预湿水预湿后和砂一起装入搅拌机中，随后加入少量的水进行搅拌，搅拌后将水泥和掺合料加入搅拌机中继续搅拌，搅拌后加入剩余的水继续搅拌，搅拌过程中加入纤维，最后加入减水剂继续搅拌；
S3：搅拌结束后快速将搅拌形成的混凝土装入模具(100×100×100mm) 中进行成型、养护、拆模，拆模后放置在标准养护室养护固化。
在本发明中，可以采用体积法计算各原料的用量。
对搅拌时间及养护时间不作严格限制，可根据实际需要合理设置；具体地，加入少量的水后进行搅拌的搅拌时间可以为20-40s；加入水泥和掺合料后进行搅拌的搅拌时间可以为20-40s；加入剩余的水后进行搅拌的搅拌时间可以为50-70s；加入减水剂后进行搅拌的搅拌时间可以为60-120s；成型后的养护时间可以为20-30h；在标准养护室进行养护的时间可以为 25-30d。
在使用前，珊瑚骨料应通过自来水清洗减少表面含泥量，并且在户外晾干。
本发明的实施，至少具有以下优势：
1、本发明的高渗透透水混凝土采用珊瑚骨料作为原料，从而能够有效解决沿海地区骨料紧缺的问题，既节约了成本，同时有利于固废资源的二次利用；
2、本发明运用珊瑚骨料制备的高渗透透水混凝土表现出良好的空隙结构，可以满足快速排水的需求，并且吸声降噪效果较好；
3、本发明的高渗透透水混凝土的有效空隙率为19.2-19.6％，透水率为 7.03-8.36mm/s，28d强度为11.27-14.78Mpa，具有良好的高透气、透水等特性，综合性能优异。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面将结合实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
各实施例原料参数如下：
珊瑚骨料：粒径为2.36-4.75mm、4.75-9.5mm；其中，2.36-4.75mm的骨料表观密度1830kg/m3，堆积密度893kg/m3，吸水率10-11％，空隙率 48.8％；4.75-9.5mm的骨料表观密度1843kg/m3，堆积密度876kg/m3，吸水率10％-11％，空隙率47.5％；
砂：粒径小于2.36mm，表观密度为2520kg/m3，紧密堆积密度为 1420kg/m3；细度模数为2.5-3.0；含泥量小于1％；
水泥：52.5普通硅酸盐水泥，表观密度3000-3100kg/m3；
粉煤灰：质量分数为15％，表观密度为2200kg/m3，紧密堆积密度为 1100kg/m3。
实施例1
本实施例的高渗透透水混凝土，包括如下质量份的原料：珊瑚骨料425 份，砂45份，水泥220份，混合水60份，预湿水45份，玄武岩纤维1.5 份，粉煤灰35份和聚羧酸高效减水剂粉剂1份；其中，珊瑚骨料粒径为 2.36-4.75mm，骨料表观密度1830kg/m3，堆积密度893kg/m3，吸水率10-11％，空隙率48.8％。
本实施例的高渗透透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1、按上述质量份准备各原料；
2、先将珊瑚骨料用预湿水预湿，然后和砂全部装入搅拌机内，加入50％用量的混合水后搅拌30s，确保珊瑚骨料和砂与水充分接触；
3、然后将水泥和粉煤灰加入搅拌机中搅拌30s，确保凝胶材料能够完全包裹砂；
4、将剩余的混合水加入搅拌机内搅拌60s，搅拌过程中将玄武岩纤维加入搅拌，结束后加聚羧酸高效减水剂粉剂搅拌60-120s，混合料装入模具中，室温养护24h后拆模，拆模后放置在标准养护室养护28d固化后测试孔隙率、透水系数以及强度。
测试方法如下：
空隙率测试：将养护完成的试块放入清水中浸泡24h后擦干试块表面的水至试块底面不在向外滴水，称其在水中的质量m0；放置烘干机内，温度调至105摄氏度烘烤24-30h，冷却后称其质量mg。
根据如下公式计算有效孔隙率：
透水系数测试：用变水头法测试透水系数，按如下公式计算透水系数：
测试结果见表1。
实施例2
本实施例的高渗透透水混凝土，包括如下质量份的原料：珊瑚骨料430 份，砂40份，水泥225份，混合水65份，预湿水40份，玄武岩纤维1份，粉煤灰30份，硅灰10份和聚羧酸高效减水剂粉剂0.5份；其中，珊瑚骨料粒径为2.36-4.75mm，骨料表观密度1830kg/m3，堆积密度893kg/m3，吸水率10-11％，空隙率48.8％。
本实施例的高渗透透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1、按上述质量份准备各原料；
2、先将珊瑚骨料用预湿水预湿，然后和砂全部装入搅拌机内，加入50％用量的混合水后搅拌20s，确保珊瑚骨料和砂与水充分接触；
3、然后将水泥和粉煤灰、硅灰加入搅拌机搅拌20s，确保凝胶材料能够完全包裹骨料；
4、将剩余的混合水加入搅拌机内搅拌50s，搅拌过程中将玄武岩纤维加入搅拌，结束后加聚羧酸高效减水剂粉剂搅拌120s，混合料装入模具中，室温养护24h后拆模，拆模后放置在标准养护室养护28d固化，随后按实施例1方法测试孔隙率、透水系数以及强度。
测试结果见表1。
实施例3
本实施例的高渗透透水混凝土，包括如下质量份的原料：珊瑚骨料428 份，砂45份，水泥225份，混合水62份，预湿水43份，玄武岩纤维2份，粉煤灰32份，硅藻土13份和聚羧酸高效减水剂粉剂1份；其中，珊瑚骨料粒径为2.36-4.75mm，骨料表观密度1830kg/m3，堆积密度893kg/m3，吸水率10-11％，空隙率48.8％。
本实施例的高渗透透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1、按上述质量份准备各原料；
2、先将珊瑚骨料用预湿水预湿，然后和砂全部装入搅拌机内，加入60％用量的混合水后搅拌40s，确保珊瑚骨料和砂与水充分接触；
3、然后将水泥和粉煤灰、硅藻土加入搅拌机搅拌40s，确保凝胶材料能够完全包裹骨料；
4、剩余的混合水加入搅拌机内搅拌70s，搅拌过程中将玄武岩纤维加入搅拌，结束后加聚羧酸高效减水剂粉剂搅拌80s，混合料装入模具中，室温养护24h后拆模，拆模后放置在标准养护室养护28d固化，随后按实施例1方法测试孔隙率、透水系数以及强度。
测试结果见表1。
实施例4
本实施例的高渗透透水混凝土，包括如下质量份的原料：珊瑚骨料428 份，砂42份，水泥223份，混合水60份，预湿水40份，玄武岩纤维1份，粉煤灰32份，EVA聚合物乳液4份和聚羧酸高效减水剂粉剂0.8份；其中，珊瑚骨料粒径为2.36-4.75mm，骨料表观密度1830kg/m3，堆积密度 893kg/m3，吸水率10-11％，空隙率48.8％。
本实施例的高渗透透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1、按上述质量份准备各原料；
2、先将珊瑚骨料用预湿水预湿，然后和砂全部装入搅拌机内，加入50％用量的混合水后搅拌30s，确保珊瑚骨料和砂与水充分接触；
3、然后将水泥和粉煤灰、EVA聚合物乳液加入搅拌机搅拌30s，确保凝胶材料能够完全包裹骨料；
4、将剩余的混合水加入搅拌机内搅拌60s，搅拌过程中将玄武岩纤维加入搅拌，结束后加聚羧酸高效减水剂粉剂搅拌120s，混合料装入模具中，室温养护24h后拆模，拆模后放置在标准养护室养护28d固化，随后按实施例1方法测试孔隙率、透水系数以及强度。
测试结果见表1。
实施例5
本实施例的高渗透透水混凝土，包括如下质量份的原料：珊瑚骨料430 份，砂45份，水泥225份，混合水65份，预湿水45份，玄武岩纤维2份，粉煤灰30份，EVA聚合物乳液5份和聚羧酸高效减水剂粉剂1份；其中，珊瑚骨料粒径为4.75-9.5mm，骨料表观密度1843kg/m3，堆积密度876kg/m3，吸水率10-11％，空隙率47.5％。
本实施例的高渗透透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1、按上述质量份准备各原料；
2、先将珊瑚骨料用预湿水预湿，然后和砂全部装入搅拌机内，加入40％用量的混合水后搅拌30s，确保珊瑚骨料和砂与水充分接触；
3、然后将水泥和粉煤灰、EVA聚合物乳液加入搅拌机搅拌30s，确保凝胶材料能够完全包裹骨料；
4、将剩余的混合水加入搅拌机内搅拌60s，搅拌过程中将玄武岩纤维加入搅拌，结束后加聚羧酸高效减水剂粉剂搅拌100s，混合料装入模具中，室温养护24h后拆模，拆模后放置在标准养护室养护28d固化，随后按实施例1方法测试孔隙率、透水系数以及强度。
测试结果见表1。
表1高渗透透水混凝土技术指标
| 指标名称 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 有效空隙率(％) | 19.2 | 19.5 | 19.6 | 19.3 | 19.3 |
| 透水率(mm/s) | 7.03 | 7.41 | 7.38 | 7.12 | 8.36 |
| 28d强度(MPa) | 13.24 | 14.78 | 12.86 | 13.63 | 11.27 |
结果表明：
本发明运用珊瑚骨料制备的透水混凝土表现出良好的空隙结构，可以满足快速排水的需求，吸声降噪的效果较好，同时具有良好的高透气、透水等特性，综合性能优异。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种高渗透透水混凝土，其特征在于，包括如下质量份的原料：珊瑚骨料425-430份，砂40-50份，水泥220-225份，水100-110份，掺合料30-50份，纤维1-2份和减水剂0-1份；
优选地，高渗透透水混凝土还包括EVA聚合物乳液4-5份；
优选地，水包括混合水60-65份和预湿水40-45份；
优选地，掺合料包括粉煤灰30-35份；
优选地，掺合料还包括硅灰10-15份或硅藻土10-15份。
2.根据权利要求1所述的高渗透透水混凝土，其特征在于，珊瑚骨料的粒径为2.36-4.75mm或4.75-9.5mm；其中，粒径2.36-4.75mm的珊瑚骨料的表观密度为1825-1835kg/m3，堆积密度为890-900kg/m3，吸水率为10-11％，空隙率为48-50％；粒径4.75-9.5mm的珊瑚骨料的表观密度为1840-1850kg/m3，堆积密度为870-880kg/m3，吸水率为10-11％，空隙率为46-48％。
3.根据权利要求1所述的高渗透透水混凝土，其特征在于，砂的粒径小于2.36mm；表观密度为2510-2530kg/m3，紧密堆积密度为1410-1430kg/m3；细度模数为2.3-3.0，优选为2.5-3.0；含泥量小于1％。
4.根据权利要求1所述的高渗透透水混凝土，其特征在于，水泥为52.5普通硅酸盐水泥，表观密度为3000-3100kg/m3。
5.根据权利要求1所述的高渗透透水混凝土，其特征在于，粉煤灰的质量分数为14-16％，表观密度为2100-2300kg/m3，紧密堆积密度为1000-1200kg/m3。
6.根据权利要求1所述的高渗透透水混凝土，其特征在于，纤维为有机纤维或无机纤维；其中，有机纤维选自涤纶纤维、芳纶纤维、锦纶纤维、尼龙纤维、聚酯纤维、维尼纶纤维、聚丙烯纤维和聚酰亚胺纤维中的至少一种，优选聚丙烯纤维；无机纤维选自玻璃纤维、石英玻璃纤维、硼纤维、陶瓷纤维和玄武岩纤维中的至少一种，优选玄武岩纤维。
7.根据权利要求1所述的高渗透透水混凝土，其特征在于，减水剂为聚羧酸高效减水剂粉剂。
8.根据权利要求1所述的高渗透透水混凝土，其特征在于，高渗透透水混凝土的有效空隙率为19.2-19.6％；透水率为7.03-8.36mm/s；28d强度为11.27-14.78Mpa。
9.权利要求1-8任一所述的高渗透透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：按质量份准备各原料；
S2：将珊瑚骨料用预湿水预湿后和砂一起装入搅拌机中，随后加入少量的水进行搅拌，搅拌后将水泥和掺合料加入搅拌机中继续搅拌，搅拌后加入剩余的水继续搅拌，搅拌过程中加入纤维，最后加入减水剂继续搅拌；
S3：搅拌结束后快速将搅拌形成的混凝土装入模具中进行成型、养护、拆模，拆模后放置在标准养护室养护固化。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，加入少量的水后进行搅拌的搅拌时间为20-40s；加入水泥和掺合料后进行搅拌的搅拌时间为20-40s；加入剩余的水后进行搅拌的搅拌时间为50-70s；加入减水剂后进行搅拌的搅拌时间为60-120s；成型后的养护时间为20-30h；在标准养护室进行养护的时间为25-30d。
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