CN103360000A - 一种透水混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种透水混凝土及其制备方法，其组分主要包括水泥、骨料、矿物掺合料、水、胶粘剂、混凝土外加剂，本发明利用该组分并通过裹浆法、振压成型加工制成透水混凝土，大幅提高了透水混凝土的强度、耐久性能、透水性能及使用寿命。该透水混凝土的强度等级达到C30，透水系数大于2mm/s，抗冻融等级为F150，且具有优异的防堵塞功能。解决了目前透水混凝土因自身性能差而难以大范围推广的难题，可广泛用于广场、人行道、道路隔离带、停车场及承载性道路等工程。
Description
技术领域
本发明涉及一种透水混凝土及其制备方法，特别涉及一种高强高性能透水混凝土及其制备方法，属于混凝土制备技术领域。
背景技术
近年来，随着城市化与工业化进程的加快，高楼大厦林立，人口高度聚集，生态破坏严重，生活环境急需改善。目前，城市多被钢筋混凝土覆盖，路面透水透气性差，雨水无法及时渗透，造成城市积水严重、地下水供给不足。另外，普通的道路混凝土在太阳照射情况下，吸热能力强，使得道路温度升高，给人们的生活带来极大不便。透水混凝土是一种生态环保型混凝土，是通过材料研选、经过特殊工艺制成的具有连续孔隙的混凝土，既有一定的强度，又有一定的透气透水性。透水混凝土是一种既能满足路用性能，又能与自然环境协调共生，为人类构造舒适生活环境的路面铺装材料，具有上下连通孔隙的透水混凝土可有效改善地表的热量平衡，增强地表上下水的流通，对城市增加地下水资源、缓解热岛效应、改善城市气候具有重要的意义。
目前，关于透水混凝土的制备技术还存在诸多缺陷，大多数透水混凝土存在强度低、耐久性差、透水效果差、使用寿命低的问题，大大限制了其适用范围。透水混凝土由于具有特殊的多孔结构，造成其抗压强度偏低；且由于长时间受水中有害物质侵蚀，造成骨料表面胶凝材料脱落，耐久性较差；另外，透水混凝土在使用过程中，其孔隙极易被尘土、有机物质等堵塞，造成其使用寿命下降，而目前的高压冲洗法存在耗时耗力的缺点。对于目前已公开的透水混凝土领域的专利技术而言，所制备的透水混凝土抗压强度多为20MPa左右，将其用于承载性道路混凝土，强度偏低。另外，对于如何提高透水混凝土的耐久性、透水效果、使用寿命等关键技术，尚未技术公开。
发明内容
本发明目的是提供一种透水混凝土及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：一种透水混凝土，所述透水混凝土的抗压强度大于或等于30MPa、抗折强度大于或等于5MPa、透水系数大于或等于2mm/s、抗冻等级为F150及其以上。
优选的技术方案为：所述透水混凝土的原料配方主要由下列重量份的材料组成：
水泥 15~20重量份；
矿物掺合料 0~2重量份；
骨料 70~90重量份；
水 3.5~5.0重量份；
胶粘剂 0.5~2.5重量份；
混凝土外加剂 0.15~0.5重量份；
所述水泥为强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥；所述矿物掺合料是硅灰、矿粉、粉煤灰和沸石粉中的至少一种；所述胶粘剂为聚乙烯醇、环氧树脂和聚丙烯酸中的至少一种；所述混凝土外加剂的原料配方由下列重量份的材料组成：
聚羧酸 1~1.2重量份；
石油磺酸盐 0.0008~0.0015重量份；
三乙醇胺 0.8~1.2重量份；
葡萄糖酸钠 0.0005~0.001重量份；
水 1~1.5重量份。
优选的技术方案为：所述骨料是粒径为5~10mm的单粒级碎石。
优选的技术方案为：所述矿物掺合料的比表面积大于或等于1000m2/kg。
为达到上述目的，本发明采用的第二种技术方案是：一种透水混凝土的制备方法：包括下列步骤：
将水泥、骨料、矿物掺合料、水、胶粘剂及混凝土外加剂按所述原料配方分别称取；
第二步：将称取材料放入搅拌设备中，利用裹浆法充分搅拌均匀；
第三步：通过振压成型方式制成透水混凝土。
优选的技术方案为：在所述透水混凝土表面喷洒表面封闭剂，表面干燥后重复喷洒一次。
优选的技术方案为：所述表面封闭剂为有机硅防水剂。
优选的技术方案为：所述表面封闭剂为聚合物防水剂。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，混凝土抗冻性一般以抗冻等级表示。抗冻等级是采用龄期28d的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以抗压强度下降不超过25％，而且质量损失不超过5％时所能承受的最大冻融循环次数来确定的。GBJ50164-92将混凝土划分为以下抗冻等级：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等九个等级。
2、上述方案中，混凝土抗压强度是以150mm×l50mm×l50mm的立方体试件，在温度为20±3℃及相对湿度90％以上的条件下，养护28天后，用标准试验方法测试，并按规定计算方法得到的强度值。
3、上述方案中，混凝土抗折强度是以150mm×150mm×550mm的梁形试件，在标准养护条件下达到规定龄期后（28天），在净跨450mm、双支点荷载作用下的弯拉破坏。
4、上述方案中，透水系数是表征透水混凝土透水性能的重要指标，参考冯乃谦编著的《实用混凝土大全》中的“透水性混凝土”一节中提到的“日本混凝土协会”规定的透水性混凝土透水系数的测定方法。
5、上述方案中，所述裹浆法即先将水泥、矿物掺合料、胶粘剂、水、外加剂按上述比例加入搅拌机中搅拌1分钟，然后加入骨料继续搅拌至浆体均匀的包裹在所有骨料表层为止。
6、上述方案中，所述振压成型法即先采用振实设备振动15~20s，再对透水混凝土表面施加1~2MPa的压力，时间约为20~25s。
7、上述方案中，石油磺酸盐是以石油及其馏份为原料，用磺化剂磺化，再用碱中和而制成的产品。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、本发明采用的表面封闭剂为无色、无味、无害、无污染、具有渗透成膜性和碱活性的液体。喷洒表面封闭剂的施工环境温度应不高于25℃。喷洒此液体后，它会在透水混凝土的表面形成一层光滑、坚固的薄膜，可有效防止灰尘、有机物等堵塞透水混凝土，保持透水通畅。
2、本发明针对目前透水混凝土普遍存在的强度偏低、耐久性差、使用寿命短、透水效果差等对透水混凝土性能有较大影响的问题提出的一种高强高性能透水混凝土及其制备方法，该透水混凝土具有施工简单、高强、透水效果好、使用寿命长且耐久性能优的特点，该方法在保证透水混凝土使用要求的同时，可使透水混凝土抗压强度达到30MPa以上，抗冻等级达到F150，且具有优异防堵塞效果，解决了目前透水混凝土因自身性能差而难以大范围推广的难题，可广泛用于广场、人行道、道路隔离带、停车场及承载性道路等工程。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：一种透水混凝土及其制备方法
（1）按如下配合比称取高强高性能透水混凝土各原材料：P.O42.5水泥3.7kg，硅灰0.3kg，5~10mm骨料16kg，聚乙烯醇胶粉0.2kg，混凝土外加剂40g，水700g。所述混凝土外加剂的原料配方的配比如下：
聚羧酸 1公斤；
石油磺酸盐 0.0008公斤；
三乙醇胺 0.8公斤；
葡萄糖酸钠 0.0005公斤；
水 1公斤。
（2）将已称量的水泥、硅灰、聚乙烯醇胶粉、混凝土外加剂及水加入搅拌机后搅拌1分钟；加入骨料，继续搅拌至浆体均匀的包裹在所有骨料表层且出现光亮色为止。
（3）将搅拌均匀的透水混凝土装入试模，在振实台上震动15s，同时对其表面均匀的施加1~2MPa的压力。而后将其表面覆膜后进行标准养护。
（4）2天后取出透水混凝土，对其表面喷洒表面封闭剂，表干后重复喷洒一次，放置1小时后继续标养至规定龄期。按相关标准进行各项指标的测定。
高强高性能透水混凝土各性能指标
| 测试指标 | 透水系数/mm/s | 抗冻融循环次数/次 | 28天抗折强度/MPa | 28天抗压强度/MPa |
| 测试结果 | 2 | 173 | 32.5 | 5.2 |
实施例二：一种透水混凝土及其制备方法
（1）按如下配合比称取高强高性能透水混凝土各原材料：P.O42.5水泥3.6kg，硅灰0.4kg，5~10mm骨料16kg，聚乙烯醇胶粉0.25kg，复合型高效外加剂60g，水600g。所述混凝土外加剂的原料配方的配比如下：
聚羧酸 1.2公斤；
石油磺酸盐 0.0008公斤；
三乙醇胺 1.2公斤；
葡萄糖酸钠 0.0005公斤；
水 1公斤。
（2）将已称量的水泥、硅灰、聚乙烯醇胶粉、外加剂及水加入搅拌机后搅拌1分钟；加入骨料，继续搅拌至浆体均匀的包裹在所有骨料表层且出现光亮色为止。
（3）将搅拌均匀的透水混凝土装入试模，在振实台上震动15s，同时对其表面均匀的施加1~2MPa的压力。而后将其表面覆膜后进行标准养护。
（4）2天后取出透水混凝土，对其表面喷洒表面封闭剂，表干后重复喷洒一次，放置1小时后继续标养至规定龄期。按相关标准进行各项指标的测定。
高强高性能透水混凝土各性能指标：
| 测试指标 | 透水系数/mm/s | 抗冻融循环次数/次 | 28天抗折强度/MPa | 28天抗压强度/MPa |
| 测试结果 | 2.13 | 198 | 35.6 | 6.0 |
实施例三~五：一种透水混凝土及其制备方法
所述透水混凝土的原料配方如下表：
| 实施例三 | 实施例四 | 实施例五 | |
| 水泥 | 18 | 16 | 20 |
| 矿物掺合料 | 0 | 1 | 2 |
| 骨料 | 71 | 80 | 90 |
| 水 | 3.5 | 4 | 5 |
| 胶粘剂 | 1 | 2.5 | 0.5 |
| 混凝土外加剂 | 0.2 | 0.5 | 0.4 |
注：上表的材料中的单位为公斤。
水泥：实施例三、42.5R普通硅酸盐水泥；实施例四、52.5普通硅酸盐水泥；实施例五、52.5R普通硅酸盐水泥。
矿物掺合料：实施例三、粉煤灰，比表面积为1000m2/kg；实施例四、沸石粉，比表面积为1050m2/kg；实施例五、硅灰和沸石粉按照1：1的质量比例混合而得，比表面积为1100m2/kg。
4、根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于：所述矿物掺合料的。
骨料：实施例三、粒径为5~10mm的单粒级碎石；实施例四、粒径为12~15mm的碎石。
胶粘剂：实施例三、环氧树脂；实施例四、聚丙烯酸；实施例五、环氧树脂和聚乙烯醇按照1：1的质量比例混合而得。
混凝土外加剂的原料配方如下表：
| 实施例三 | 实施例四 | 实施例五 | |
| 聚羧酸 | 1 | 1.1 | 1.2 |
| 石油磺酸盐 | 0.0009 | 0.0012 | 0.0015 |
| 三乙醇胺 | 1.2 | 1 | 0.8 |
| 葡萄糖酸钠 | 0.0008 | 0.001 | 0.0005 |
| 水 | 1 | 1.5 | 1.3 |
制备方法：包括下列步骤：
将水泥、骨料、矿物掺合料、水、胶粘剂及混凝土外加剂按所述原料配方分别称取；
第二步：将称取材料放入搅拌设备中，利用裹浆法充分搅拌均匀；
第三步：通过振压成型方式制成透水混凝土。
在所述透水混凝土表面喷洒表面封闭剂，表面干燥后重复喷洒一次。
实施例一和实施例二中的表面封闭剂为有机硅防水剂。
实施例三~实施例五中的表面封闭剂为聚合物防水剂
高强高性能透水混凝土各性能指标：
| 测试指标 | 透水系数/mm/s | 抗冻融循环次数/次 | 28天抗折强度/MPa | 28天抗压强度/MPa |
| 实施例三 | 2.2 | 175 | 36 | 6.0 |
| 实施例四 | 2.3 | 180 | 33 | 5.5 |
| 实施例五 | 2.15 | 195 | 37 | 6.2 |
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
一种透水混凝土及其制备方法，其组分主要包括水泥、骨料、矿物掺合料、水、胶粘剂、混凝土外加剂，本发明利用该组分并通过裹浆法、振压成型加工制成透水混凝土，大幅提高了透水混凝土的强度、耐久性能、透水性能及使用寿命。该透水混凝土的强度等级达到C30，透水系数大于2mm/s，抗冻融等级为F150，且具有优异的防堵塞功能。解决了目前透水混凝土因自身性能差而难以大范围推广的难题，可广泛用于广场、人行道、道路隔离带、停车场及承载性道路等工程。
Claims (8)
1.一种透水混凝土，其特征在于：所述透水混凝土的抗压强度大于或等于30MPa、抗折强度大于或等于5MPa、透水系数大于或等于2mm/s、抗冻等级为F150及其以上。
2.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于：所述透水混凝土的原料配方主要由下列重量份的材料组成：
水泥 15~20重量份；
矿物掺合料 0~2重量份；
骨料 70~90重量份；
水 3.5~5.0重量份；
胶粘剂 0.5~2.5重量份；
混凝土外加剂 0.15~0.5重量份；
所述水泥为强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥；所述矿物掺合料是硅灰、矿粉、粉煤灰和沸石粉中的至少一种；所述胶粘剂为聚乙烯醇、环氧树脂和聚丙烯酸中的至少一种；所述混凝土外加剂的原料配方由下列重量份的材料组成：
聚羧酸 1~1.2重量份；
石油磺酸盐 0.0008~0.0015重量份；
三乙醇胺 0.8~1.2重量份；
葡萄糖酸钠 0.0005~0.001重量份；
水 1~1.5重量份。
3.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于：所述骨料是粒径为5~10mm的单粒级碎石。
4.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征在于：所述矿物掺合料的比表面积大于或等于1000m2/kg。
5.一种制备权利要求1~4任一权利要求所述的透水混凝土的方法：其特征在于：包括下列步骤：
将水泥、骨料、矿物掺合料、水、胶粘剂及混凝土外加剂按所述原料配方分别称取；
第二步：将称取材料放入搅拌设备中，利用裹浆法充分搅拌均匀；
第三步：通过振压成型方式制成透水混凝土。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在所述透水混凝土表面喷洒表面封闭剂，表面干燥后重复喷洒一次。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述表面封闭剂为有机硅防水剂。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述表面封闭剂为聚合物防水剂。
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