一种透水混凝土及其制备方法与流程

文档序号:25543918发布日期:2021-06-18 20:41

本申请涉及混凝土领域,更具体地说,它涉及一种透水混凝土及其制备方法。



背景技术:

透水混凝土是一种多孔混凝土,与普通混凝土相比,其最大特点是有15%-30%的连通孔隙,具有透气性和透水性,能够使雨水迅速渗入地表,有效补充地下水,保护城市自然水系不被破坏。

但是,由于透水混凝土中存在大量的透水空隙,其强度较差,限制了透水混凝土的推广和应用。



技术实现要素:

为了改善透水混凝土强度不足的问题,本申请提供一种透水混凝土及其制备方法。

本申请提供的一种透水混凝土及其制备方法采用如下的技术方案:

第一方面,本申请提供一种透水混凝土,采用如下的技术方案:

一种透水混凝土,包括如下重量分数的原料:

750-1000份矿渣;

300-400份水泥;

100-150份水;

40-60份聚酰胺树脂;

10-15份玉米秸秆纤维;

0.5-1份减水剂;

0.5-0.9份界面改性剂。

通过采用上述技术方案,聚酰胺树脂具有高活性的氨基和羰基等化学键,原料中的水为聚酰胺树脂提供了极性溶剂,使聚酰胺树脂能发挥出较好的流动性和胶黏能力,混合后提高了水泥与矿渣之间的粘合力,使得制得的透水混凝土的抗压强度增强。

玉米秸秆纤维能跨越透水混凝土内的微裂缝区域传递荷载,改善透水混凝土内部的应力分布,增加裂缝扩展的动能消耗,从而约束裂缝扩展,提高透水混凝土的抗拉抗裂能力,进而间接提高了透水混凝土的强度。同时采用玉米秸秆纤维,可对玉米秸秆进行充分利用,减少了玉米秸秆的浪费和焚烧产生的污染,具有一定的节能和环保效果。

加入界面改性剂可改善聚酰胺树脂和玉米秸秆纤维两相界面间的粘接力,提高聚酰胺树脂和玉米秸秆纤维的相容性,有效传递应力,从而对聚酰胺树脂进行增强,进而提高了制得的透水混凝土的强度。

减水剂的加入可降低透水混凝土的单方用水量,从而降低了水灰比,在同等矿渣和水泥用量下,提高了透水混凝土的强度。

综上所述,通过聚酰胺树脂、玉米秸秆纤维、界面改性剂和减水剂的配合,综合提高了制得的透水混凝土的强度。

优选的,按重量份数计,所述原料还包括8-15份3-甲基戊二酸、5-8份二甲苯、0.4-0.7份过氧化二苯甲酰和0.2-0.5份交联剂。

通过采用上述技术方案,二甲苯提供反应环境,在过氧化二苯甲酰的引发下,聚酰胺树脂和3-甲基戊二酸发生接枝,进而发生改性,提高了聚酰胺树脂的粘度,然后通过交联剂的作用,使接枝后的聚酰胺树脂大分子之间发生交联,进一步提高了聚酰胺树脂的粘度,从而进一步提高了水泥与矿渣之间的粘合力,使得制得的透水混凝土的强度更好。

优选的,所述交联剂为二甲胺基丙胺。

优选的,按重量份数计,所述原料还包括15-20份云母粉。

通过采用上述技术方案,云母粉富弹性,可弯曲,抗磨性和耐磨性好,云母粉和减水剂一起使用产生协同作用,既保证了透水率,还可增强制得的透水混凝土的抗压强度。

优选的,按重量份数计,所述玉米秸秆纤维的制备方法为:取5-6份玉米秸秆粉碎,过20目筛,与100-120份50%氯化氢溶液混合,常温搅拌均匀,分散机高速分散40-60min,抽滤,取滤饼洗涤至中性,加入水中,接着加入0.05-0.1份月桂醇硫酸钠,高速分散80-100min,超声处理20-30min,再高速分散20-40min,抽滤、洗涤并干燥,得到玉米秸秆纤维。

优选的,所述减水剂为木质素磺酸钠、亚甲基二萘磺酸钠中的一种。

优选的,所述矿渣的粒径为5-9mm。

通过采用上述技术方案,矿渣的粒径为5-9mm时,矿渣的堆积效果最佳,进而间接提高了制得的透水混凝土的强度。

第二方面,本申请提供一种透水混凝土的制备方法,采用如下的技术方案:

一种透水混凝土的制备方法,包括以下步骤:取15-30份玉米秸秆纤维粉粹,过100目,加入聚酰胺树脂和界面改性剂在70-90℃下搅拌10-15min,制得产物a;将矿渣、水泥、水、剩余的玉米秸秆纤维和减水剂搅拌混匀,接着加入产物a,搅拌混匀,冷却至室温,制得透水混凝土。

通过采用上述技术方案,将玉米秸秆纤维分次进行添加,减少了其他组分对玉米秸秆纤维增强聚酰胺树脂的影响,使得玉米秸秆纤维对聚酰胺树脂的增强效果更佳,剩余的玉米秸秆纤维与其他原料组分混合后,提高了透水混凝土的抗拉抗裂能力,从而综合提升了制得的混凝土的强度。

优选的,将40-60份聚酰胺树脂、8-15份3-甲基戊二酸、5-8份二甲苯和0.4-0.7份过氧化二苯甲酰搅拌混合,置于60-80℃的恒温水浴中,通入氮气进行保护,搅拌反应1-1.5h,抽真空,制得产物b;在产物b中加入0.2-0.5份交联剂,常压搅拌反应40-60min,制得产物c;取15-30份玉米秸秆纤维粉粹,过100目,加入产物c和0.5-0.9份界面改性剂在70-90℃下搅拌10-15min,制得产物a;将750-1000份矿渣、300-400份水泥、100-150份水、剩余的玉米秸秆纤维、0.5-1份减水剂和15-20份云母粉搅拌混匀,接着加入产物a,搅拌混匀,冷却至室温,制得透水混凝土。

通过采用上述技术方案,减少了其他组分对聚酰胺树脂和3-甲基戊二酸反应的干扰,有利于得到聚酰胺树脂和3-甲基戊二酸接枝的产物,并有利于得到后续聚酰胺树脂接枝产物发生交联反应后的产物。

综上所述,本申请具有以下有益效果:

1、由于本申请采用聚酰胺树脂、玉米秸秆纤维、界面改性剂和减水剂,玉米秸秆纤维在界面改性剂的作用下对聚酰胺树脂进行增强,提高了制得的透水混凝土的拉伸强度和弯曲强度,减水剂的加入降低了水灰比,从而综合提高了制得的透水混凝土的强度。

2、本申请中优选采用3-甲基戊二酸、二甲苯、过氧化二苯甲酰和交联剂,聚酰胺树脂在二甲苯、过氧化二苯甲酰的作用下与3-甲基戊二酸发生接枝,提高了聚酰胺树脂的粘度,然后通过交联剂的作用,进一步提高了聚酰胺树脂的粘度,从而进一步提高了水泥与矿渣之间的粘合力,使得制得的透水混凝土的强度更好。

3、本申请的方法,通过将聚酰胺树脂和3-甲基戊二酸的反应与其他组分的混合分开进行,减少了其他组分对聚酰胺树脂和3-甲基戊二酸反应的干扰,有利于得到聚酰胺树脂和3-甲基戊二酸接枝的产物。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

矿渣购于衢州石广建材有限公司,粒径为5-9mm;聚酰胺树脂购于江苏强盛功能化学股份有限公司,型号:651;界面改性剂采用kh570,购于济南荣广化工有限公司;3-甲基戊二酸购于无锡志诚化学品有限公司;云母粉购于粤江新材料(广州)有限公司,粒度过1250目;

以下实施方式中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。

玉米秸秆纤维的制备例

制备例1

玉米秸秆纤维的制备:取6份玉米秸秆粉碎,过20目筛,与120份50%氯化氢溶液混合,常温搅拌均匀,分散机高速分散45min,抽滤,取滤饼洗涤至中性,加入水中,接着加入0.05份月桂醇硫酸钠,高速分散80min,超声处理25min,再高速分散30min,抽滤、洗涤并干燥,得到玉米秸秆纤维。

实施例

实施例1

本申请公开了一种透水混凝土,透水混凝土包括如下原料:矿渣、水泥、水、聚酰胺树脂、制备例1制得的玉米秸秆纤维、减水剂、界面改性剂,其中,减水剂采用木质素磺酸钠,各组分含量如下表1-1所示。

透水混凝土的制备方法包括以下步骤:取15份玉米秸秆纤维粉粹,过100目,加入聚酰胺树脂和界面改性剂在70℃下搅拌10min,制得产物a;

将矿渣、水泥、水、剩余的玉米秸秆纤维和减水剂搅拌混匀,接着加入产物a,搅拌混匀,冷却至室温,制得透水混凝土。

实施例2

本申请公开了一种透水混凝土,透水混凝土包括如下原料:矿渣、水泥、水、聚酰胺树脂、制备例1制得的玉米秸秆纤维、减水剂、界面改性剂,其中,减水剂采用木质素磺酸钠,各组分含量如下表1-1所示。

透水混凝土的制备方法包括以下步骤:取30份玉米秸秆纤维粉粹,过100目,加入聚酰胺树脂和界面改性剂在90℃下搅拌15min,制得产物a;

将矿渣、水泥、水、剩余的玉米秸秆纤维和减水剂搅拌混匀,接着加入产物a,搅拌混匀,冷却至室温,制得透水混凝土。

实施例3

本申请公开了一种透水混凝土,透水混凝土包括如下原料:矿渣、水泥、水、聚酰胺树脂、制备例1制得的玉米秸秆纤维、减水剂、界面改性剂,其中,减水剂采用木质素磺酸钠,各组分含量如下表1-1所示。

透水混凝土的制备方法包括以下步骤:取22份玉米秸秆纤维粉粹,过100目,加入聚酰胺树脂和界面改性剂在80℃下搅拌12min,制得产物a;

将矿渣、水泥、水、剩余的玉米秸秆纤维和减水剂搅拌混匀,接着加入产物a,搅拌混匀,冷却至室温,制得透水混凝土。

实施例4

与实施例1的区别在于,透水混凝土的原料中加入3-甲基戊二酸、二甲苯、过氧化二苯甲酰和交联剂,其中,交联剂采用二甲胺基丙胺,各组分含量如下表1-1所示。

透水混凝土的制备方法包括以下步骤:将聚酰胺树脂、3-甲基戊二酸、二甲苯和过氧化二苯甲酰搅拌混合,置于60℃的恒温水浴中,通入氮气进行保护,搅拌反应1h,抽真空,制得产物b;

在产物b中加入交联剂,常压搅拌反应40min,制得产物c;

取15份玉米秸秆纤维粉粹,过100目,加入产物c和界面改性剂在70℃下搅拌10min,制得产物a;

将矿渣、水泥、水、剩余的玉米秸秆纤维和减水剂搅拌混匀,接着加入产物a,搅拌混匀,冷却至室温,制得透水混凝土。

实施例5

与实施例1的区别在于,透水混凝土的原料中加入云母粉,各组分含量如下表1-1所示。

透水混凝土的制备方法包括以下步骤:取15份玉米秸秆纤维粉粹,过100目,加入聚酰胺树脂和界面改性剂在70℃下搅拌10min,制得产物a;

将矿渣、水泥、水、剩余的玉米秸秆纤维、减水剂和云母粉搅拌混匀,接着加入产物a,搅拌混匀,冷却至室温,制得透水混凝土。

实施例6

本申请公开了一种透水混凝土,透水混凝土包括如下原料:矿渣、水泥、水、聚酰胺树脂、制备例1制得的玉米秸秆纤维、减水剂、界面改性剂、3-甲基戊二酸、二甲苯、过氧化二苯甲酰、交联剂、云母粉,其中,减水剂采用亚甲基二萘磺酸钠,交联剂采用二甲胺基丙胺,各组分含量如下表1-1所示。

透水混凝土的制备方法包括以下步骤:将聚酰胺树脂、3-甲基戊二酸、二甲苯和过氧化二苯甲酰搅拌混合,置于60℃的恒温水浴中,通入氮气进行保护,搅拌反应1h,抽真空,制得产物b;

在产物b中加入交联剂,常压搅拌反应40min,制得产物c;

取15份玉米秸秆纤维粉粹,过100目,加入产物c和界面改性剂在70℃下搅拌10min,制得产物a;

将矿渣、水泥、水、剩余的玉米秸秆纤维、减水剂和云母粉搅拌混匀,接着加入产物a,搅拌混匀,冷却至室温,制得透水混凝土。

实施例7

本申请公开了一种透水混凝土,透水混凝土包括如下原料:矿渣、水泥、水、聚酰胺树脂、制备例1制得的玉米秸秆纤维、减水剂、界面改性剂、3-甲基戊二酸、二甲苯、过氧化二苯甲酰、交联剂、云母粉,其中,减水剂采用亚甲基二萘磺酸钠,交联剂采用二甲胺基丙胺,各组分含量如下表1-1所示。

透水混凝土的制备方法包括以下步骤:将聚酰胺树脂、3-甲基戊二酸、二甲苯和过氧化二苯甲酰搅拌混合,置于80℃的恒温水浴中,通入氮气进行保护,搅拌反应1.5h,抽真空,制得产物b;

在产物b中加入交联剂,常压搅拌反应60min,制得产物c;

取30份玉米秸秆纤维粉粹,过100目,加入产物c和界面改性剂在90℃下搅拌15min,制得产物a;

将矿渣、水泥、水、剩余的玉米秸秆纤维、减水剂和云母粉搅拌混匀,接着加入产物a,搅拌混匀,冷却至室温,制得透水混凝土。

实施例8

本申请公开了一种透水混凝土,透水混凝土包括如下原料:矿渣、水泥、水、聚酰胺树脂、制备例1制得的玉米秸秆纤维、减水剂、界面改性剂、3-甲基戊二酸、二甲苯、过氧化二苯甲酰、交联剂、云母粉,其中,减水剂采用亚甲基二萘磺酸钠,交联剂采用二甲胺基丙胺,各组分含量如下表1-1所示。

透水混凝土的制备方法包括以下步骤:将聚酰胺树脂、3-甲基戊二酸、二甲苯和过氧化二苯甲酰搅拌混合,置于70℃的恒温水浴中,通入氮气进行保护,搅拌反应1.5h,抽真空,制得产物b;

在产物b中加入交联剂,常压搅拌反应50min,制得产物c;

取22份玉米秸秆纤维粉粹,过100目,加入产物c和界面改性剂在80℃下搅拌12min,制得产物a;

将矿渣、水泥、水、剩余的玉米秸秆纤维、减水剂和云母粉搅拌混匀,接着加入产物a,搅拌混匀,冷却至室温,制得透水混凝土。

实施例9

与实施例4的区别在于,将3-甲基戊二酸替换为乙酸,各组分含量如下表1-1所示。

实施例10

与实施例4的区别在于,交联剂采用二乙三胺,各组分含量如下表1-2所示。

实施例11

与实施例5的区别在于,将云母粉替换为滑石粉,各组分含量如下表1-2所示。

对比例

对比例1

与实施例1的区别在于,以水泥、矿渣、水和减水剂为原料的普通透水混凝土作为空白对照组。

对比例2

与实施例1的区别在于,将聚酰胺树脂替换为油酸酰胺,各组分含量如下表1-2所示。

对比例3

与实施例1的区别在于,将玉米秸秆纤维替换为粉煤灰,各组分含量如下表1-2所示。

对比例4

与对比例2的区别在于,将玉米秸秆纤维替换为粉煤灰,各组分含量如下表1-2所示。

对比例5

与实施例1的区别在于,不添加界面改性剂,各组分含量如下表1-2所示。

对比例6

与实施例1的区别在于,不添加减水剂,各组分含量如下表1-2所示。

对比例7

与实施例5的区别在于,不添加减水剂,各组分含量如下表1-2所示。

对比例8

与对比例2的区别在于,加入3-甲基戊二酸、二甲苯、过氧化二苯甲酰和交联剂,各组分含量如下表1-2所示。

表1-1组分含量表

表1-2组分含量表

性能检测试验

(1)强度测试(以强度等级表征强度):按照标准gb/t50107-2010(混凝土强度检验评定标准)中的相关要求,测试实施例1-11和对比例1-8制得的透水混凝土的强度,等级越高,强度越大,测试结果如下表2所示。

(2)透水率测试(以透水系数表征透水率):根据cjj/t135-2009《透水混凝土路面技术规程》中的路面透水系数的测定方法测定实施例1、5、11和对比例6-7的透水系数(mm/s),透水系数越大,透水率越高,测试结果如下表2所示。

表2各实施例和对比例的测试结果表

综上所述,可以得出以下结论:

1.结合实施例1和对比例1-5并结合表2可以看出,聚酰胺树脂的加入可提高透水混凝土的强度,玉米秸秆纤维的添加也可提高透水混凝土的强度,且聚酰胺树脂、玉米秸秆纤维和界面改性剂的共同添加能更好的提高透水混凝土的强度,其原因可能是:聚酰胺树脂具有高活性的氨基和羰基等化学键,原料中的水为聚酰胺树脂提供了极性溶剂,使聚酰胺树脂能发挥出较好的流动性和胶黏能力,与其他组分混匀后提高了水泥与矿渣之间的粘合力,使得制得的透水混凝土的抗压强度增强。

玉米秸秆纤维能跨越透水混凝土内的微裂缝区域传递荷载,改善透水混凝土内部的应力分布,增加裂缝扩展的动能消耗,从而约束裂缝扩展,提高透水混凝土的抗拉抗裂能力,进而间接提高了透水混凝土的强度。

界面改性剂的加入改善了聚酰胺树脂和玉米秸秆纤维两相界面间的粘接力,提高聚酰胺树脂和玉米秸秆纤维的相容性,有效传递应力,从而对聚酰胺树脂进行增强,进而提高了制得的透水混凝土的强度。

2.结合实施例1、4、9和对比例2、8并结合表2可以看出,聚酰胺树脂、3-甲基戊二酸、二甲苯、过氧化二苯甲酰和交联剂的共同加入有利于提升透水混凝土的强度,其原因可能是:聚酰胺树脂在二甲苯提供的环境以及过氧化二苯甲酰的引发下,和3-甲基戊二酸发生接枝,进而发生改性,提高了聚酰胺树脂的粘度,然后通过交联剂的作用,使接枝后的聚酰胺树脂大分子之间发生交联,进一步提高了聚酰胺树脂的粘度,从而进一步提高了水泥与矿渣之间的粘合力,使得制得的透水混凝土的强度更好。

3.结合实施例1和对比例6并结合表2可以看出,减水剂的加入提高了透水混凝土的透水率和强度。

4.结合实施例1、5并结合表2可以看出,添加云母粉可提高透水混凝土的强度。

5.结合实施例1、5、11和对比例6-7并结合表2可以看出,共同添加减水剂和云母粉,在保证透水混凝土透水率的同时,更好的提升了透水混凝土的强度,其原因可能是:云母粉和减水剂一起使用产生协同作用,既保证了透水率,还可增强制得的透水混凝土的抗压强度。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

再多了解一些
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