一种海绵城市路面用透水混凝土及制备方法与流程

文档序号:21086228发布日期:2020-06-12 16:54阅读:481来源:国知局

本发明属于建筑材料的技术领域,提供了一种海绵城市路面用透水混凝土及制备方法。



背景技术:

随着城市建设的发展,越来越多的场地、道路被混凝土覆盖。由于混凝土的致密性,阻断了地面上与土体之间的空气、水分、湿气的流通和循环。在降雨时,雨水很难渗入土体中,一旦遇到大暴雨,就会出现城市内涝现象。而干旱时,降水量少,土体中的水分无法蒸发到空气中,造成空气湿度低,温度高,引起城市热岛效应。因此,必须大力发展海绵城市,而透水混凝土由于自身良好的透水和蓄水能力,成为极具发展潜力的海绵城市路面材料。

透水混凝土也叫无砂大孔隙混凝土,在制备过程中不加细骨料或少加细骨料,其他组分与普通混凝土相差不大。透水混凝土内部含有许多连通孔隙,具有透水、蓄水、透气等功能,在保护水资源、改善路面环境、缓解城市内涝及热岛效应方面具有重要作用。当降雨发生时,初期雨水自然渗入混凝土内部孔隙中,积蓄在透水面层和基层中。当降雨量较大时,面层和基层中的孔隙被雨水填满,进一步向下渗透进入土体中,防止城市内涝;干燥状态下,面层和基层储存的水分会自然蒸发,润湿空气,降低路面温度,减少城市热岛效应。可见,透水混凝土的使用有利于建立良性的城市生态水循环。

但是,为保证透水效果,透水混凝土制备中没有添加细骨料或添加量较小,大量孔隙的存在导致混凝土密实度差,强度低,大大阻碍了透水混凝土的推广应用。



技术实现要素:

可见,现有透水混凝土在保证透水性的同时,难以保证混凝土的强度。针对这种情况,本发明提出一种海绵城市路面用透水混凝土及制备方法,该混凝土用作海绵城市路面时,在对透水能力要求低的冬季具有高强度,在对透水能力要求高的夏季同时具有高强度和高透水性。

为实现上述目的,本发明涉及的具体技术方案如下:

本发明提供了一种海绵城市路面用透水混凝土,所述透水混凝土是由热收缩粒子、水泥、粗骨料、粉煤灰、减水剂、增粘剂、水拌和而制得。所述热收缩粒子、水泥、粗骨料、粉煤灰、减水剂、增粘剂、水的质量比为15~20:20~30:100:10~15:1~1.5:0.4~0.8:30~35。

优选的,所述粗骨料为粒径5~10mm的碎石或卵石。

优选的,所述减水剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁中的至少一种。

优选的,所述增粘剂为羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的至少一种。

优选的,所述热收缩粒子是由偶联剂包覆热收缩聚合物而制得。进一步优选的,所述偶联剂、热收缩聚合物的质量比为3~5:100。

优选的,所述热收缩聚合物为交联热收缩聚乙烯、交联热收缩聚氯乙烯、交联热收缩聚四氟乙烯、热收缩聚氨酯中的至少一种。

优选的,所述偶联剂为硅烷偶联剂。

本发明还提供了一种海绵城市路面用透水混凝土的制备方法,所述透水混凝土的制备包括以下步骤:

(1)在塑料破碎机中将热收缩聚合物破碎至粒径不大于3mm,然后加入高速混合机中,再加入偶联剂,加热至80~90℃,以300~500r/min的速度搅拌混合20~40min,停止搅拌,自然冷却至室温,得到热收缩粒子;

(2)先在拌和设备中加入热收缩粒子、粗骨料、一半水,搅拌20~40s,然后加入水泥、粉煤灰、另一半水,搅拌20~40s,再加入减水剂、增粘剂,搅拌60~80s,即可得到所述海绵城市路面用透水混凝土。

本发明创造性地在透气混凝土的配方中加入了热收缩粒子,该热收缩粒子是由偶联剂包覆热收缩聚合物而制得。热收缩聚合物又叫热致形状记忆高分子,是一类具有两相微区或交联结构的高分子材料,由固定相和可逆相组成。当温度高于tg时,热收缩聚合物具有热收缩能力,但还需要外界应力作用可逆相才会产生高弹形变而使体积收缩,应力除去后又可恢复形状而使体积膨胀。当温度低于tg时不发生热收缩效应。因此,含有热收缩粒子的混凝土,在不同季节对温度和水分变化具有不同的响应能力:

一方面,夏季气温高于tg,热收缩聚合物具有热收缩能力,下雨时,雨水渗入混凝土中,在雨水压力作用下热收缩聚合物产生体积收缩,使混凝土内部孔隙增大,蓄水能力和透水能力都得到了提高,可满足雨季排水需要,防止内涝现象;雨停后,路面温度逐渐升高,混凝土孔隙中储存的水分蒸发进入空气中,降低路面温度,可防止热岛效应;随着水分逐渐蒸发,作用在热收缩聚合物上的应力逐渐减小,聚合物逐渐恢复形状而使体积膨胀,混凝土内部的孔隙随之减少,聚合物粒子重新密实填充在粗骨料形成的孔隙中,起到类似细骨料的作用,使混凝土的强度提高。

另一方面,冬季气温低,雨水少,不会出现内涝和热岛效应,对蓄水和透水能力要求低,此时,由于环境温度低于tg时聚合物粒子不发生热收缩效应,其填充在混凝土中,使混凝土的密实度增加,强度提高。

本发明提供了一种海绵城市路面用透水混凝土及制备方法,与现有技术相比,其突出的特点和优异的效果在于:

(1)本发明提供的透水混凝土,在夏季,通过热收缩粒子的体积收缩和膨胀,既可防止内涝和热岛效应,还可提高混凝土的强度。

(2)本发明提供的透水混凝土,在冬季,内部的热收缩粒子可起到提高混凝土强度的作用。

(3)本发明的制备方法操作简单,可实现规模化生产。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

粗骨料为粒径5~10mm的碎石;减水剂为木质素磺酸钙;增粘剂为羧甲基纤维素;热收缩聚合物为交联热收缩聚乙烯,经测试其tg为20℃;偶联剂为硅烷偶联剂kh550;水泥为普通硅酸盐水泥42.5;

热收缩粒子、水泥、粗骨料、粉煤灰、减水剂、增粘剂、水的质量比为15:26:100:11:1.3:0.7:33;

热收缩粒子中的偶联剂、热收缩聚合物的质量比为4:100;

制备步骤:

(1)在塑料破碎机中将热收缩聚合物破碎至粒径不大于3mm,然后加入高速混合机中,再加入偶联剂,加热至80℃,以500r/min的速度搅拌混合20min,停止搅拌,自然冷却至室温,得到热收缩粒子;

(2)先在拌和设备中加入热收缩粒子、粗骨料、一半水,搅拌40s,然后加入水泥、粉煤灰、另一半水,搅拌40s,再加入减水剂、增粘剂,搅拌60s,即可得到所述海绵城市路面用透水混凝土。

实施例2

粗骨料为粒径5~10mm的卵石;减水剂为木质素磺酸钠;增粘剂为羟丙基甲基纤维素;热收缩聚合物为热收缩聚氨酯,经测试其tg为22℃;偶联剂为硅烷偶联剂kh570;水泥为普通硅酸盐水泥42.5;

热收缩粒子、水泥、粗骨料、粉煤灰、减水剂、增粘剂、水的质量比为20:28:100:13:1:0.8:30;

热收缩粒子中的偶联剂、热收缩聚合物的质量比为3:100;

制备步骤:

(1)在塑料破碎机中将热收缩聚合物破碎至粒径不大于3mm,然后加入高速混合机中,再加入偶联剂,加热至90℃,以300r/min的速度搅拌混合20min,停止搅拌,自然冷却至室温,得到热收缩粒子;

(2)先在拌和设备中加入热收缩粒子、粗骨料、一半水,搅拌20s,然后加入水泥、粉煤灰、另一半水,搅拌40s,再加入减水剂、增粘剂,搅拌80s,即可得到所述海绵城市路面用透水混凝土。

实施例3

粗骨料为粒径5~10mm的卵石;减水剂为木质素磺酸镁;增粘剂为羟丙基甲基纤维素;热收缩聚合物为交联热收缩聚四氟乙烯,经测试其tg为24℃;偶联剂为硅烷偶联剂kh570;水泥为普通硅酸盐水泥42.5;

热收缩粒子、水泥、粗骨料、粉煤灰、减水剂、增粘剂、水的质量比为16:30:100:10:1.2:0.7:35;

热收缩粒子中的偶联剂、热收缩聚合物的质量比为3:100;

制备步骤:

(1)在塑料破碎机中将热收缩聚合物破碎至粒径不大于3mm,然后加入高速混合机中,再加入偶联剂,加热至85℃,以400r/min的速度搅拌混合30min,停止搅拌,自然冷却至室温,得到热收缩粒子;

(2)先在拌和设备中加入热收缩粒子、粗骨料、一半水,搅拌30s,然后加入水泥、粉煤灰、另一半水,搅拌30s,再加入减水剂、增粘剂,搅拌70s,即可得到所述海绵城市路面用透水混凝土。

实施例4

粗骨料为粒径5~10mm的碎石;减水剂为木质素磺酸镁;增粘剂为羧甲基纤维素;热收缩聚合物为交联热收缩聚四氟乙烯,经测试其tg为24℃;偶联剂为硅烷偶联剂kh560;水泥为普通硅酸盐水泥42.5;

热收缩粒子、水泥、粗骨料、粉煤灰、减水剂、增粘剂、水的质量比为18:22:100:12:1:0.6:30;

热收缩粒子中的偶联剂、热收缩聚合物的质量比为4:100;

制备步骤:

(1)在塑料破碎机中将热收缩聚合物破碎至粒径不大于3mm,然后加入高速混合机中,再加入偶联剂,加热至85℃,以350r/min的速度搅拌混合40min,停止搅拌,自然冷却至室温,得到热收缩粒子;

(2)先在拌和设备中加入热收缩粒子、粗骨料、一半水,搅拌25s,然后加入水泥、粉煤灰、另一半水,搅拌35s,再加入减水剂、增粘剂,搅拌65s,即可得到所述海绵城市路面用透水混凝土。

实施例5

粗骨料为粒径5~10mm的卵石;减水剂为木质素磺酸钙;增粘剂为羟丙基甲基纤维素;热收缩聚合物为交联热收缩聚氯乙烯,经测试其tg为21℃;偶联剂为硅烷偶联剂kh550;水泥为普通硅酸盐水泥42.5;

热收缩粒子、水泥、粗骨料、粉煤灰、减水剂、增粘剂、水的质量比为15:20:100:15:1:0.8:30;

热收缩粒子中的偶联剂、热收缩聚合物的质量比为5:100;

制备步骤:

(1)在塑料破碎机中将热收缩聚合物破碎至粒径不大于3mm,然后加入高速混合机中,再加入偶联剂,加热至80℃,以450r/min的速度搅拌混合30min,停止搅拌,自然冷却至室温,得到热收缩粒子;

(2)先在拌和设备中加入热收缩粒子、粗骨料、一半水,搅拌30s,然后加入水泥、粉煤灰、另一半水,搅拌25s,再加入减水剂、增粘剂,搅拌75s,即可得到所述海绵城市路面用透水混凝土。

对比例1

未加入热收缩粒子,其他与实施例5一致。

对比例2

以粒径3mm以下的细砂代替热收缩粒子,其他与实施例5一致。

性能测试:

将实施例5、对比例1、对比例2制得的混凝土制成标准试块,养护28d后:(1)先在5℃下测试混凝土的抗压强度,然后用5℃的水测试透水系数;(2)先在28℃下测试抗压强度,然后用28℃的水测试透水系数。所得数据如表1所示。

表1:

由表1可见:(1)对比例1中的混凝土,透水性高,强度不高,且在夏季和冬季无明显变化;(2)对比例2中的混凝土,强度高,透水性不高,且在夏季和冬季无明显变化;(3)本发明实施例5中的混凝土,在对透水能力要求低的冬季具有高强度,在对透水能力要求高的夏季同时具有高强度和高透水性。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1