CN85104069A - 生产具有高透水性水泥混凝土结构工艺 - Google Patents

Abstract

一种透水性和强度都高的水泥混凝土，是将由普特兰水泥，粘合剂和一种粒子尺寸在特定的范围内的骨料所组成的水泥混凝土混合物揉合在一起，并使揉合了的混合物硬化。采用本发明之方法所得的透水率约为10^-1至10°厘米/秒。硬化产品有足够的强度，可用作人行道及停车场之路面。

Description

随着都市化的趋向，在各个方面的不适宜现象愈为明显。

这些不适宜现象之一是地表上面的水份量被沥青路面，混凝土路面和从各种房屋与建筑结构拦蓄而导致积水。

这样，雨水本应自然地穿透这些地面而渗入地下，但因上述原因而使这种穿透性受阻，结果造成地下水急剧减少，由此而使地面下沉，抑制了树木的生长和影响了地球上生物的生态平衡，同时由于一些地区每年都要出现的暴雨，几乎每年会发生河水泛滥而导致水灾。这些困忧现象，现已成为公众的关切的主要问题。为此，解决这些问题已成为急需;因此，需创造一种具有透水性的新路面，已经是盼望殷切的。到目前为止只知道有一种可透水的沥青，但是，这种透水的沥青路面，已证明未必总是令人满意的。因为其透水性不良，而且是会保留水的。在日晒之下会使沥青熔结，使路面的空隙被堵住，这就降低了它的透水性，而且日久以后路面的强度亦变坏。

另一方面，有人认为透水性结构既要有足够的透水性还须有强度，不能从水泥混凝土这一项中获得的。所以作为实际应用的透水性混凝土至今未见问世。

经过广泛的研究，本发明者过去曾确定了一项透水系数为10^-1-10^-4厘米/秒的透水性水泥混凝土结构的工艺，其目的在于提供一种可透水的混凝土结构并获得一种可用作实际路面的水泥混凝土结构（日本专利申请NoSho，58-80063）。

本发明者继续进行了研究，找到了生产可透水的混凝土的工艺，其透水系数从10^-1-10⁰厘米/秒，这使得本发明可以完成。对于制备一种满意的可透水的水泥混凝土一直认为是很困难的，由于水泥混凝土具有透水性的系数达到10^-1-10⁰厘米/秒是从未知道过的，这次发明得到的效果应是使人惊讶的。

这样，按照本发明，提供的一种透水性水泥混凝土结构生产工艺，包括揉合水泥混凝土的混合料，其组成为普特兰水泥300-400公斤/米，0.005-0.1份粘合剂，0.35-0.45份水，以水泥的1份重为基数，其余为骨料，所谓骨料的粒度分布为5毫米孔的筛下料占重量的50-100%，水与水泥之重量比是0.35-0.43时，2.5毫米孔筛下料占8-25%，最好是8-18%而当水/水泥的重量比大于0.43但不超过0.45时则为0-18%，最好是5-15%。在这种情况下，1.2毫米孔筛下料为0-6%;流注或浇铸后的混合料予以硬化。这里所指每米³的水泥混凝土混合料，是指所谓理论密度，是在混合料中不计空间的情况下，经过计算而得。

从这种一定组成所制备的水泥混凝土结构具有优良的透水性，并有足够的强度，而在长期使用下的强度与透水性变化是很小的。

此次发明中关于水/水泥的重量比必须是0.35-0.45，所用的骨料分布的粒度必须是5毫米孔筛下占50-100%，2.5毫米孔筛下是8-25%，1.2毫米孔筛下为0-6%。

按重量比来说应是0.35-0.43，即重量比可大于0.43，但不能大于0.45;按粒度百分比重量来说，5毫米孔筛下重量为50-100%;2.5毫米为0-18%，1.2毫米为0.6%，对13毫米孔的筛则一般为占重量100%，虽然较大的卵石，砾石也可以夹入，但外观较逊色。0.6毫米孔筛下料宜以0-3%为佳。这里所称网目是指标尺寸。如上所述，沿用本发明的骨料的粒度分布与水/水泥比例之间的特定关系，严格调配，可以得到一种高透水性的系数从10^-1-10⁰厘米/秒的水泥混凝土结构，而且可以维持足够的强度。令人惊讶的是按照本发明进行，可以把过去从未期望到的事情办到了，这是经过如上所述的各种基本组分的配合与限制而达成的。虽然所用水泥混凝土混合料的每个组分都是已知的，但使其实现却是由本发明首先办到。

骨料的最低限度粒度（以筛下料的重量百分数计）的规定主要是根据透水性的要求来决定的，为了提高透水性，必须严格控制好具有细粒度的骨料的组成配比。因为通常所用的碎石含有标称粒度范围以外的大量的细砂，按照本发明的粒度分级法必须把这一点也计算进去。如用碎石则必须事先估计这些细沙的比例，例如可用水洗法把细沙从碎石中分离出来。

另一方面骨料的粒度的最大限度（按筛下料重量百分比）主要决定于水泥混凝土结构的强度。在这发明中曾开展了研究工作，关注历时4个星期的抗弯强度δ₂₀（在20℃恒温水里养护），从实际应用中，本发明已经可以作到高透水性并且有足够的高于20公斤/平方厘米的强度，甚至可超过25公斤/平方厘米。

普特兰水泥用量是300-400公斤/米³，最好是320-370公斤/米³，以全部水泥混凝土混合料包括水份来计算，若水泥量大于400公斤，透水性将变坏，虽然强度可能加大。为此本发明不拟如此作。反之，如水泥量小于300公斤，则结果是强度不够。

一种粘合剂亦须加入，数量是0.005-0.10份，最好是0.005-0.04份;按水泥重量是1份计。关于粘合剂，可用任一已知的一般用于水泥砂浆的粘合剂。可以用天然橡胶与合成橡胶如SBR与NBR，丙烯酸与环氧树脂等。通常以乳状液加入。粘合剂的加入量照上面所述是按照乳状液内固体树脂数量来表示。例如，工业上沿用的胶乳粘合剂（按日本合成橡胶公司JSR）SBR，其中固体含量为0.45%，采用的数量如上所述，抗弯强度可以提高10-60%，但是如用量超过了上述范围，透水性可能大大降低导致不合乎要求。如粘合剂用的是丙烯酸树脂（X-5142，ACR公司）抗弯强度可改进60-90%。如用环氧树脂作粘合剂可以增加其抗弯强度达20-40%，但是用环氧树脂一般是有加工性能差的缺陷。

至于用水量，以1份（重）水泥配水0.35-0.45份为佳。如用水量大于上述最大限量则透水性下降;反之，如水量低于上述下限则不能充分地进行揉合。

另外，除了上述的主要组成部分，可添加一些其他为水泥混凝土所惯用的添加物，如红色的氧化铁，为了着色的目的可以添加3-5%，按水泥份量而定。

本发明的水泥混凝土结构是指一般用的水泥混凝土结构而需要有透水性的，如用于人行道上铺的路面，停车场等，为了改善排水，透水层可铺设在表土下面，而且可制成块状以便施用。

根据本发明，水泥混凝土结构的一个特征就是它们的空间比率较高，空隙率可以达10-30%，个别达15-25%，所以水份的暂时停留和随后的良好渗透是超过了可透水的沥青路面，它们的优点是没有阻塞现象，热天融结与长年变化的现象，而这些在沥青透水性路面是常有的。还有一个优点是由于鞋子，汽车轮胎带到路面上的细小泥颗粒，砂子等可以为雨水经过这些地方而冲刷掉，为此路面必然清洁。

特别应该强调的是按照本发明，这些能透水的水泥混凝土结构，不仅具有如上所述高空隙度与透水率，而且有足够实际使用的高强度。按照本发明的可透水的水泥混凝土路面，它的抗弯强度可达2.5公斤/平方厘米（20℃恒温下在水中养护4星期的强度）以上。

这些数值显示这种路面不仅可用在人行道停车场，运动场地，还可很耐用的用在运输级B（按混凝土路面手册的交通密集分级规定的）。

现将本发明关于路面的实际应用解释如下：

在设计一段路面时，必须考虑的如雨量，下雨的强度，路面承受的负荷，路面保持水份的能力，路床的水渗透力等。大概的计量的厚度是人行道10厘米，停车场和运动场地15厘米，一般的轻的交通道路厚度可采用15-20厘米。这里可以安放一个具有高抗拉强度的网，（玻璃纤维网等）装在路面的断面，以期达到加强路面强度的目的。

在进行可透水的水泥混凝土路面的施工中，可以这样进行：把水泥混凝土的原成份在具有一般设施的混凝土混合厂进行混合，以装混合料的卡车或翻斗式卡车运到施工工地，按预定厚度平坦地铺在路床上，而后以一精修的压路机予以完成。

下面的实例可作为本发明的进一步叙述。

实例1和2及它们的比较例：

所采用的骨料的粒度分布如表1，水泥混凝土混合料的组成中含有350公斤普特兰水泥，132.3公斤水（不包括粘合剂中含水量），14公斤45%乳状液形式的粘合剂（JSR Tomack Super，如前所述含有固体物6.3公斤），其余为骨料，以上是理论上1米³的水泥混凝土混合料，经过混合而后予以硬化。水/水泥重量比是0.40。每种硬化产品的透水率系数与四星期的抗弯强度δ₂₀如下表1：

表1

在实例1和2中，透水系数和抗弯强度都较好，而在比较例1和比较例2中，不是抗弯强度差就是透水系数差。

实例3和比较例3

所使用的骨料的粒度分布如表2所示，混合料的组成中含有350公斤的水泥，148.8公斤（不包括粘合剂中含水量），15.8公斤粘合剂（其中含有7.1公斤的固体物），其余为所说的骨料，是理论上的每立方米的水泥混凝土混合料，将其揉合之后予以硬化。所得的水/水泥重量比为0.45。硬化产品的透水系数与四星期的抗弯强度δ₂₀列于表2。

表2

图纸简解：

图示实例1-3及比较例1-3的骨料的粒度分布曲线。

Claims (4)

1、生产一种可透水的水泥凝土结构的工艺方法，包括揉合一种水泥混凝土混合料，该水泥混凝土混合料是由普特兰水泥300-400公斤/米，0.005-0.1份重的粘合剂和水0.35-0.45(份)重，各按水泥重量1份计，其余部分为骨料所组成，其特征在于所说的骨料的粒度分布是通过5毫米筛孔的占重量的50-100%，过2.5毫米筛孔的占8-25%，水/水泥重量比为0.35-0.43时，而当水/水泥重量比是大于0.43，但不大于0.45时则占0-18%，至于通过1.2毫米筛孔的是0-6%，混合料经过流注或铸造，而后使它硬化。

2、如权利要求1的方法，其中，0.6毫米筛下料重量是0-3%。

3、如权利要求1或2的方法，其中以重量计，每份水泥使用0.015-0.03份粘合剂。

4、如权利要求1至3中的方法，其中，水泥的使用量为每立方米320-370公斤。