专利名称：透水路面混凝土的制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种建材技术领域的材料，具体地讲，涉及一种透水路面混凝土的制备方法。
背景技术：
随着经济的发展和城市建设步伐的加快，现代城市的地表逐步被建筑物和混凝土等阻水材料所覆盖，形成形态学上的“人造沙漠”。目前我国城市的道路覆盖率已达到了7～15％。由于混凝土与沥青等路面材料不透水的原因，使自然水不能渗入地下，致使地表植物难以正常生长；不透气的路面很难与空气进行热量、水分的交换，缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力，产生所谓的“热岛效应”。此外不透水的道路表面容易积水，降低了道路的舒适性和安全性。当短时间内集中降雨时，雨水只能通过地下水设施排入河流，不能合理、有效地利用自然降水来补充城市地下水资源，造成水资源浪费。针对上述问题，20世纪80年代，美国、日本等开始研究透水性路面铺筑材料，并将其应用于公园、人行道、轻量级车道、停车场以及各种体育场地。近几年，国内部分地区也根据国外的经验做过类似的尝试，取得了一定的效果。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号CN1609349A，发明名称矿渣透水混凝土护坡及其制备方法，该专利自述为“一种矿渣透水混凝土护坡制备方法，其特征是包括下列步骤a、首先将作为混凝土粗骨料的矿渣和/或煤渣粉碎至10～80mm大小的颗粒备用；b、按水泥∶矿渣粉灰∶高效减水剂＝1000∶200～400∶12～14的重量百分比并加水搅拌配制凝胶材料，所加水为水泥+矿渣粉灰+高效减水剂总重量的35～45％，得到凝胶材料；c、取上述重量份为10份的混凝土粗骨料和重量份为2～5份的凝胶材料置于混凝土搅拌机中搅拌得到鲜混凝土；d、将上述鲜混凝土或运至现场浇筑、或预制成砌块待其固化后运至现场砌筑。”该专利采用了常规的方法进行搅拌浇注成型，即将水泥、水、骨料共同搅拌成混合料，搅拌成的混凝土易在骨料与水泥浆之间存在界面缺陷，抗压、抗折强度较低，一般在10MPa左右，难以在道路工程中大面积推广和应用。同时，目前一些专利提供的都是一些具体的材料制备方法，而不具备广泛工程推广应用价值。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种透水路面混凝土的制备方法，使制备出的混凝土具有良好的透水、透气性，提高了混凝土在抗压、抗折强度，可用于道路工程和园林小径路面的绿色环保。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明制备步骤如下步骤一，设计透水路面混凝土透水路面混凝材料为普通硅酸盐水泥、粉煤灰、机制碎石、水和高效减水剂，各原材料配比按以下方法确定先按《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ 53-92紧密密度测试方法测出机制碎石紧密堆积密度，并以机制碎石紧密堆积密度作为单位体积机制碎石用量，然后按骨料表面包裹一层1.0mm水泥浆计算单位体积水泥浆用量，确定胶凝材料用量(水泥和粉煤灰总量)和用水量，其中粉煤灰掺量为取代胶凝材料中水泥质量的15～20％；骨料比表面积计算参照比表面积理论，假设骨料颗粒粒径为d，则单位体积骨料比表面积s为6/d，再根据骨料颗粒粒径分布及表面形状，乘修正系数0.65～0.75。
步骤二，将以上计算后的各物质用量按比例量取后，按以下顺序进行搅拌并利用模具在现场浇注成型①将机制碎石用25％～30％的总用水量预湿进行搅拌1分钟；②加入硅酸盐水泥和粉煤灰与机制碎石搅拌2分钟；③加入30％～40％的总用水量，其搅拌时间为30秒～1分钟，最后加入剩余的水和减水剂，搅拌成混凝土混合料，其搅拌时间为2～3分钟。
所述的水泥，宜选52.5强度等级的普通硅酸盐水泥。
所述的机制碎石，是粒径为16～20mm间断级配的机制碎石。
所述的粉煤灰，宜选用II级粉煤灰。
本发明主要利用粒径为16～20mm间断级配的机制碎石，其表面粗糙，彼此之间摩擦力增大，从而在混凝土拌和物中形成强度骨架，其中单位体积机制碎石用量以其紧密堆积密度为最佳，配以一定体积的水泥浆体完全包裹机制碎石表面，机制碎石之间留有大量孔隙以提高混凝土的透水性和透气性。为保证机制碎石之间的粘结强度，采用强度等级较高的52.5普通硅酸盐水泥，同时为了实现可持续发展和降低成本，在拌和物中掺入大量粉煤灰，达到改善拌和物工作性易于浇注成型，此外粉煤灰掺入后能降低硬化后的混凝土碱性有利于植物的生长。在制备方法上，首先用水预湿机制碎石，然后加入胶凝材料进行搅拌，使得在碎石表面形成一层水灰比较低的水泥浆膜，以提高碎石之间的粘结力达到提高透水混凝土强度。
本发明具有下列优点首先，配比设计方法简单，现场易于控制实现，采用的原材料来源广泛，通过一定的加料顺序，改变了其内部体系结构，从而制造出强度较高具有高透水性和透气性用于不同路面的混凝土；所配制的混凝土具有较高的体积稳定性，无收缩，耐磨；价格便宜，具有环保价值，而且强度可达到30MPa，透水系数达到2.9mm/s，可用于道路工程和园林小径路面的绿色环保。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1首先，对选用的粗集料进行紧密堆积密度测定，测得堆积密度为1350kg/m3，确定单位体积骨料用量为1350kg/m3，通过测试分析，骨料粒径主要在16～20mm之间，其中颗粒多为球形和方形，经过计算并取修正系数0.70，得单位体积骨料表面包裹1.0mm所需水泥浆体积为0.218，取水灰比0.30，确定以下配合比。
混凝土配合比(kg/m3)水泥52.5普通硅酸盐水泥 297.5粉煤灰II级粉煤灰 52.5水自来水 105碎石粒径为16～20mm间断级配的机制碎石 1350
减水剂萘磺酸盐系高效减水剂粉末2.1制备过程先将按配合比设计要求的机制碎石用25％左右水预湿进行搅拌1分钟，加入设计要求重量的硅酸盐水泥和粉煤灰与机制碎石搅拌2分钟，然后加入40％水搅拌45秒左右；最后加入剩余的水和设计要求重量的减水剂，搅拌成混凝土混合料，其搅拌时间为2.5分钟。将搅拌好的混凝土混合料装入预制模具进行现场浇注成型。带模养护周期为2天，脱摸养护周期为14～28天。
实施效果混凝土28天立方体抗压强度为28.0MPa，较普通搅拌工艺强度提高了25％，透水系数为3.2mm/s。
实施例2首先，对选用的粗集料进行紧密堆积密度测定，测得堆积密度为1300kg/m3，确定单位体积骨料用量为1300kg/m3，通过测试分析，骨料粒径主要在16～20mm之间，其中颗粒多为球形和方形，经过计算并取修正系数0.65，得单位体积骨料表面包裹1.0mm所需水泥浆体积为0.217，取水灰比0.25，确定以下配合比。
混凝土配合比(kg/m3)水泥52.5普通硅酸盐水泥 304粉煤灰II级粉煤灰 76水自来水 95碎石粒径为16～20mm间断级配的机制碎石 1300减水剂萘磺酸盐系高效减水剂粉末 2.28制备过程先将按配合比设计要求的机制碎石用30％左右水预湿进行搅拌1分钟，加入设计要求重量的硅酸盐水泥和粉煤灰与机制碎石搅拌2分钟，然后加入30％水搅拌1分钟左右；最后加入剩余的水和设计要求重量的减水剂，搅拌成混凝土混合料，其搅拌时间为2分钟。将搅拌好的混凝土混合料装入预制模具进行现场浇注成型。带模养护周期为2天，脱摸养护周期为28天。
实施效果测得立方体抗压强度为25.0MPa，较常规方法强度提高了23％，透水系数为2.9mm/s。
实施例3首先，对选用的粗集料进行紧密堆积密度测定，测得堆积密度为1400kg/m3，确定单位体积骨料用量为1400kg/m3，通过测试分析，骨料粒径主要在16～20mm之间，其中颗粒多为球形和方形，经过计算并取修正系数0.75，得单位体积骨料表面包裹1.0mm所需水泥浆体积为0.245，取水灰比0.30，确定以下配合比。
混凝土配合比(kg/m3)水泥52.5普通硅酸盐水泥 323.9粉煤灰II级粉煤灰 71.1水自来水 118.5碎石粒径为16～20mm间断级配的机制碎石 1400减水剂萘磺酸盐系高效减水剂粉末 2.37制备过程先将按配合比设计要求的机制碎石用28％左右水预湿进行搅拌1分钟，加入设计要求重量的硅酸盐水泥和粉煤灰与机制碎石搅拌2分钟，然后加入35％水搅拌30秒左右；最后加入剩余的水和设计要求重量的减水剂，搅拌成混凝土混合料，其搅拌时间为3分钟。将搅拌好的混凝土混合料装入预制模具进行现场浇注成型。带模养护周期为2天，脱摸养护周期为28天。
实施效果测得立方体抗压强度为32.5MPa，较常规方法强度提高了30％，透水系数为2.1mm/s。
权利要求
1.一种透水路面混凝土的制备方法，其特征在于，制备步骤如下步骤一，设计透水路面混凝土透水路面混凝材料为普通硅酸盐水泥、粉煤灰、机制碎石、水和高效减水剂，各原材料配比按以下方法确定先按《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ 53-92紧密密度测试方法测出机制碎石紧密堆积密度，并以机制碎石紧密堆积密度作为单位体积机制碎石用量，然后按骨料表面包裹一层1.0mm水泥浆计算单位体积水泥浆用量，确定胶凝材料用量和用水量，其中粉煤灰掺量为取代胶凝材料中水泥质量的15～20％；骨料比表面积计算参照比表面积理论，假设骨料颗粒粒径为d，则单位体积骨料比表面积s为6/d，再根据骨料颗粒粒径分布及表面形状，乘修正系数0.65～0.75；步骤二，将以上计算后的各物质用量按比例量取后，按以下顺序进行搅拌并利用模具在现场浇注成型①将机制碎石用25％～30％的总用水量预湿进行搅拌；②加入硅酸盐水泥和粉煤灰与机制碎石搅拌；③加入30％～40％的总用水量后搅拌，最后加入剩余的水和减水剂，搅拌成混凝土混合料。
2.根据权利要求1所述的透水路面混凝土的制备方法，其特征是，所述的机制碎石，是粒径为16～20mm间断级配的机制碎石。
3.根据权利要求1所述的透水路面混凝土的制备方法，其特征是，所述的①中，搅拌时间为1分钟。
4.根据权利要求1所述的透水路面混凝土的制备方法，其特征是，所述的②中，搅拌时间为2分钟。
5.根据权利要求1所述的透水路面混凝土的制备方法，其特征是，所述的③中，加入水后搅拌时间为30秒～1分钟。
6.根据权利要求1所述的透水路面混凝土的制备方法，其特征是，所述的③中，搅拌成混凝土混合料，其搅拌时间为2～3分钟。
全文摘要
一种透水路面混凝土的制备方法，属于建材技术领域。本发明首先设计透水路面混凝土各原材料配比按以下方法确定先按《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ 53－92紧密密度测试方法测出机制碎石紧密堆积密度，并以机制碎石紧密堆积密度作为单位体积机制碎石用量，然后按骨料表面包裹一层1.0mm水泥浆计算单位体积水泥浆用量，确定胶凝材料用量和用水量，其中粉煤灰掺量为取代胶凝材料中水泥质量的15～20％；骨料比表面积计算参照比表面积理论；步骤二，将以上计算后的各物质用量按比例量取后，进行搅拌并利用模具在现场浇注成型。本发明配比设计方法简单，现场易于操作，价格便宜，环保。
文档编号C04B18/04GK101058219SQ20071003912
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月5日 优先权日2007年4月5日
发明者陈兵, 陈龙珠 申请人:上海交通大学