CN115432966B - 一种透水混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透水混凝土及其制备方法，属于混凝土材料技术领域。以质量分数计，所述透水混凝土由以下原料制备得到：10～25％水泥，30～50％碎石混合料，10～25％风化料，10～20％改性料，0.1～1％减水剂，1～10％水；透水混凝土的制备包括如下步骤：首先，将风化料研磨至100～200μm；接着，将水泥、风化料、改性料、减水剂按照比例混合并搅拌均匀；随后，加入水并搅拌均匀；接着，加入碎石混合料并搅拌均匀，得混合浆料；最后，对所述混合浆料浇注成型，即得透水混凝土。本发明提供的透水混凝土，原料易得，能够降低碎石的使用量，降低了使用成本；同时，各物质间集配合理，协同作用，保证混凝土具备一定透水性的同时，还具有较好的强度，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于混凝土材料技术领域，具体涉及一种透水混凝土及其制备方法。
背景技术
我国经济建设的快速发展，城市内涝、城市热岛效应逐步显现。对此，“海绵城市”这一概念于2012年首次被提出，并随之受到了极大的关注和发展；其中，城市道路建设中透水性混凝土的使用需求也快速增加；新型透水性混凝土的研究也成为一个热点方向。
现有技术中，中国专利201610322853.6公开了一种基于稻壳灰的高透水混凝土，其，通过如下重量份的原料制备而成：水泥，312～314份；稻壳灰，26～28份；骨料I，1394～1396份；骨料II，104～106份；增塑剂，2～4份；水，111～113份；还包括辅加剂，辅加剂的添加体积为混凝土体积的0.2～0.4％；其所使用到的稻壳灰量较少，相应的骨料量仍旧非常大。中国专利201810703171.9公开了以废弃混凝土为骨料的透水混凝土、其制备方法及应用，：对经过预处理的废弃混凝土进行破碎、筛分，得到粗碎石和细碎石；将粗碎石放入酸溶液中浸泡后捞出沥干，然后加入硅酸钠或偏硅酸钠来进行表面修饰；将细碎石和粉煤灰、煤矸石进行研磨粉碎，得到微米级粉末；将硅酸盐水泥、微米级粉末、水、外加剂和增强剂进行预混合后，加入经修饰后的粗碎石，混合以废弃混凝土为骨料的透水混凝土；尽管使用到了废弃混凝土，但是其改性过程比较复杂。中国专利201510174943.0公开了掺入工业废渣的透水性混凝土及其生产方法，各组份按质量比配合的组成比例为：粉煤灰∶硅灰∶电石渣∶水泥∶间断级配骨料∶水∶减水剂＝20～30∶5～12∶10～15∶25～35∶270～290∶23～28∶0.8～1.2；所述间断级配骨料包括粒径为2.5～5.0mm和10～15mm的两种碎石，粒径2.5～5.0mm与粒径10～15mm的碎石的质量比为1∶4～1∶1；其使用到了多种工业废料，但量较少，且透水性还有待进一步提高。
风化料是菱镁矿生产过程中所产生的副产物，目前对其利用比较局限，如中国专利202010891304.7、中国专利201410326506.1均提供了一种风化料进行回填防护的思路，使用场景比较局限且使用量较小，风化料的整体利用价值不高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种透水混凝土及其制备方法，以碎石、风化料和改性料为主要原料，降低了碎石的使用量；同时，制得的混凝土透水性好，且具有较高的机械强度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种透水混凝土，以质量分数计，由以下原料制备得到：10～25％水泥，30～50％碎石混合料，10～25％风化料，10～20％改性料，0.1～1％减水剂，1～10％水。
优选的，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥。
优选的，所述碎石混合料由粒径3～5mm的细碎石和粒径5～10mm的粗碎石混合而成。
优选的，所述细碎石和粗碎石的质量比为1∶1～2。
优选的，以质量分数计，所述风化料的组成为：20～23％ CaO，21～25％ SiO2，20～24％ MgO，3.5～4.5％ Al2O3，4～5.5％ Fe2O3，0.1～0.2％碱金属氧化物，余量为烧失量。
优选的，所述风化料的粒径为100～200μm。
优选的，所述改性料的制备包括如下步骤：按照质量比1∶0.6～1.2称取累托石和氢氧化钠，研磨后混合均匀；随后于790～810℃下煅烧0.5～3h，最后研磨至50～80μm，即得改性料。
优选的，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。
同时，本发明还提供一种上述透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先，将风化料、研磨至100～200μm；接着，将水泥、风化料、改性料、减水剂按照比例混合并搅拌均匀；随后，加入水并搅拌均匀；接着，加入碎石混合料并搅拌均匀，得混合浆料；最后，对所述混合浆料浇注成型，即得透水混凝土。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的一种透水混凝土，以碎石混合料、风化料、改性料为主要配方；风化料和改性料的使用降低了碎石的使用量；同时，所得透水混凝土透水性好，且具备较高的机械强度。
(2)本发明提供的一种透水混凝土，碎石混合料为常规的粗碎石和细碎石搭配，粒径分别为5～10mm、3～5mm，碎石之间会形成丰富的空隙，便于透水；50～80μm的改性料和100～200μm的风化料配合使用，能够使得风化料充分填充至碎石的空隙之间，改性料充分填充至碎石的空隙之间以及碎石和风化料的空隙之间，既丰富了混凝土内部微观的相互连通的空隙，改善了混凝土的透水性；同时还使得混凝土的内部结构更加致密，提升了混凝土的机械强度(抗压强度)；其中，改性料由累托石原料经过碱融改性得到，经过处理，改性料具有丰富的微孔结构，且经过高温煅烧后具有一定的机械强度，填充到碎石之间后，一方面所具有的丰富的微孔结构有利于水流的穿透，进一步提升混凝土的透水性；另一方面，改性料于碎石之间的大量填充能够极大地改善混凝土的机械强度(抗压强度)；此外，累托石于高温(790～810℃)下的煅烧能够破坏累托石的层状结构，未完全反应的活化氧化硅、活化氧化铝可以加快水化，进一步改善混凝土的机械强度，并降低干燥收缩。
(3)本发明提供的一种透水混凝土，使用到了风化料，其为菱镁矿开采过程中的副产物，目前对其利用形式比较单一；本发明基于风化料的组成，创造性地将其引入到透水混凝土的制备过程中，能够提升风化料的利用价值；风化料中含有一定量的二氧化硅，能够有效提高混凝土的机械强度(抗压强度)。
总之，本发明提供的透水混凝土，原料易得，能够降低碎石的使用量，降低了使用成本；同时，各物质间集配合理，协同作用，保证混凝土具备一定透水性的同时，还具有较好的强度，具有较好的应用前景。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。需要强调的是，实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明中，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
本发明中，聚羧酸系高性能减水剂牌号为DH-4004。
本发明中，所述风化料的组成为：22.1％ CaO，22.8％ SiO2，20.9％ MgO，4.2％Al2O3，4.5％ Fe2O3，0.1％碱金属氧化物，余量为烧失量。
实施例1
一种透水混凝土，以质量分数计，由以下原料制备得到：18％水泥，45％碎石混合料，20％风化料，15％改性料，0.4％减水剂，1.6％水。
其中，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥。
其中，所述碎石混合料由质量比为1∶1.4的细碎石(粒径3～5mm)和粗碎石(粒径5～10mm)混合而成。
其中，所述风化料的粒径为100～200μm，组成为：22.1％ CaO，22.8％ SiO2，20.9％ MgO，4.2％ Al2O3，4.5％ Fe2O3，0.1％碱金属氧化物，余量为烧失量。
其中，所述改性料的制备包括如下步骤：按照质量比1∶0.9称取累托石和氢氧化钠，研磨后混合均匀；随后于795℃下煅烧2h，最后研磨至50～80μm，即得改性料。
其中，所述减水剂为DH-4004。
同时，本实施例中还提供上述透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先，将风化料研磨至100～200μm；接着，将水泥、风化料、改性料、减水剂按照比例混合并搅拌均匀；随后，加入水并搅拌均匀；接着，加入碎石混合料并搅拌均匀，得混合浆料；最后，利用在模具中采用捣插击实的方法制作成型，即得透水混凝土。
实施例2
一种透水混凝土，以质量分数计，由以下原料制备得到：19％水泥，44％碎石混合料，19.5％风化料，15.5％改性料，0.3％减水剂，1.7％水。
其中，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥。
其中，所述碎石混合料由质量比为1∶1.5的细碎石(粒径3～5mm)和粗碎石(粒径5～10mm)混合而成。
其中，所述风化料的粒径为100～200μm，组成为：22.1％ CaO，22.8％ SiO2，20.9％ MgO，4.2％ Al2O3，4.5％ Fe2O3，0.1％碱金属氧化物，余量为烧失量。
其中，所述改性料的制备包括如下步骤：按照质量比1∶1称取累托石和氢氧化钠，研磨后混合均匀；随后于800℃下煅烧1.5h，最后研磨至50～80μm，即得改性料。
其中，所述减水剂为DH-4004。
同时，本实施例中还提供上述透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先，将风化料、研磨至100～200μm；接着，将水泥、风化料、改性料、减水剂按照比例混合并搅拌均匀；随后，加入水并搅拌均匀；接着，加入碎石混合料并搅拌均匀，得混合浆料；最后，利用在模具中采用捣插击实的方法制作成型，即得透水混凝土。
实施例3
一种透水混凝土，以质量分数计，由以下原料制备得到：19.5％水泥，43.5％碎石混合料，18.5％风化料，16.5％改性料，0.5％减水剂，1.5％水。
其中，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥。
其中，所述碎石混合料由质量比为1∶1.6的细碎石(粒径3～5mm)和粗碎石(粒径5～10mm)混合而成。
其中，所述风化料的粒径为100～200μm，组成为：22.1％ CaO，22.8％ SiO2，20.9％ MgO，4.2％ Al2O3，4.5％ Fe2O3，0.1％碱金属氧化物，余量为烧失量。
其中，所述改性料的制备包括如下步骤：按照质量比1∶1.1称取累托石和氢氧化钠，研磨后混合均匀；随后于805℃下煅烧1.5h，最后研磨至50～80μm，即得改性料。
其中，所述减水剂为DH-4004。
同时，本实施例中还提供上述透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先，将风化料研磨至100～200μm；接着，将水泥、风化料、改性料、减水剂按照比例混合并搅拌均匀；随后，加入水并搅拌均匀；接着，加入碎石混合料并搅拌均匀，得混合浆料；最后，利用在模具中采用捣插击实的方法制作成型，即得透水混凝土。
对比例1
一种透水混凝土，以质量分数计，由以下原料制备得到：18％水泥，45％碎石混合料，20％风化料，15％累托石，0.4％减水剂，1.6％水。
其中，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥。
其中，所述碎石混合料由质量比为1∶1.4的细碎石(粒径3～5mm)和粗碎石(粒径5～10mm)混合而成。
其中，所述风化料的粒径为100～200μm，组成为：22.1％ CaO，22.8％ SiO2，20.9％ MgO，4.2％ Al2O3，4.5％ Fe2O3，0.1％碱金属氧化物，余量为烧失量。
其中，所述的粒径为50～80μm。
其中，所述减水剂为DH-4004。
同时，本对比例中还提供上述透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先，将风化料研磨至100～200μm；接着，将水泥、风化料、累托石、减水剂按照比例混合并搅拌均匀；随后，加入水并搅拌均匀；接着，加入碎石混合料并搅拌均匀，得混合浆料；最后，利用在模具中采用捣插击实的方法制作成型，即得透水混凝土。
对比例2
一种透水混凝土，以质量分数计，由以下原料制备得到：18％水泥，65％碎石混合料，15％改性料，0.4％减水剂，1.6％水。
其中，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥。
其中，所述碎石混合料由质量比为1∶1.4的细碎石(粒径3～5mm)和粗碎石(粒径5～10mm)混合而成。
其中，所述改性料的制备包括如下步骤：按照质量比1∶0.9称取累托石和氢氧化钠，研磨后混合均匀；随后于795℃下煅烧2h，最后研磨至50～80μm，即得改性料。
其中，所述减水剂为DH-4004。
同时，本对比例中还提供上述透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先，将水泥、改性料、减水剂按照比例混合并搅拌均匀；随后，加入水并搅拌均匀；接着，加入碎石混合料并搅拌均匀，得混合浆料；最后，利用在模具中采用捣插击实的方法制作成型，即得透水混凝土。
对实施例1～3及对比例1～2制备得到的透水混凝土进行抗压强度、透水系数性能测试，测试参照CJJ/T 135-2009进行。测试结果见表1所示。
表1 透水混凝土性能测试结果
从表1中可以看到，本申请各实施例制备得到的混凝土透水性和抗压强度好。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种透水混凝土，其特征在于，以质量分数计，由以下原料制备得到：10~25%水泥，30~50%碎石混合料，10~25%风化料，10~20%改性料，0.1~1%减水剂，1~10%水；
其中，所述风化料的组成为：20~23% CaO，21~25% SiO2，20~24% MgO，3.5~4.5%Al2O3，4~5.5% Fe2O3，0.1~0.2%碱金属氧化物，余量为烧失量；
其中，所述改性料的制备包括如下步骤：按照质量比1：0.6~1.2称取累托石和氢氧化钠，研磨后混合均匀；随后于790~810℃下煅烧0.5~3h，最后研磨至50~80μm，即得改性料；
其中，所述风化料的粒径为100~200μm。
2.根据权利要求1所述的一种透水混凝土，其特征在于，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述一种透水混凝土，其特征在于，所述碎石混合料由粒径3~5mm的细碎石和粒径5~10mm的粗碎石混合而成。
4.根据权利要求3所述一种透水混凝土，其特征在于，所述细碎石和粗碎石的质量比为1：1~2。
5.根据权利要求1所述一种透水混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。
6.一种权利要求1~5任一项所述透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先，将风化料研磨至100~200μm；接着，将水泥、风化料、改性料、减水剂按照比例混合并搅拌均匀；随后，加入水并搅拌均匀；接着，加入碎石混合料并搅拌均匀，得混合浆料；最后，对所述混合浆料浇注成型，即得透水混凝土。
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