缓释型抗冻高强透水混凝土及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种混凝土及其制备方法，更具体的说，尤其涉及一种缓释型抗冻高强透水混凝土及其制备方法。。


背景技术：

2.透水混凝土在海绵城市的建设中起到了至关重要的作用，但是在严寒地区，冻融循环严重破坏了透水混凝土的结构，降低了透水混凝土路面的使用年限。同时，由于透水混凝土结构孔隙大且多，强度比普通混凝土低，同等强度下，透水混凝土造价远高于普通混凝土，因此透水混凝土的使用条件苛刻，应用范围较小。如果能合理解决透水混凝土的抗冻性能和强度两个温度，将会扩大透水混凝土的应用范围。


技术实现要素：

3.本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种缓释型抗冻高强透水混凝土及其制备方法。
4.本发明的缓释型抗冻高强透水混凝土，其特征在于，包含如下组分：粗骨料、水泥、掺合料、缓释型抗凝冰剂、减水剂以及水，所述缓释型抗凝冰剂通过如下方法制备：a).盐溶液制备：制备氯化钠饱和溶液；b).载体加入和沉淀：向氯化钠饱和溶液中加入适量作为载体的沸石粉末，然后用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌后沉淀12h以上；c).载体烘干：沉淀完成后，抽滤表面液体，剩余物放入烘干箱进行烘干；d).载体获得：将烘干后的样品重新作为载体，循环进行步骤a)至步骤c)的操作3次以上，得到盐化物载体，备用；e).溶解表面活性剂：将无水乙醇与作为表面活性剂的单硬脂酸甘油酯混合，用磁力搅拌器在水浴条件下进行搅拌，待表面活性剂充分溶解，获得表面活性剂溶液；f).获取缓释型抗凝冰剂：将盐化物载体与表面活性剂溶液混合，在水浴条件下充分搅拌，搅拌完成后烘干，剩余物即为所要制备的缓释型抗凝冰剂。
5.本发明的缓释型抗冻高强透水混凝土，步骤b)中所加入的沸石粉的克数与氯化钠饱和溶液的毫升数之比为1:5；步骤e)中所混合的无水乙醇与表面活性剂的体积比为5:1；步骤f)中所混合的盐化物载体与表面活性剂溶液的质量比为4:1。
6.本发明的缓释型抗冻高强透水混凝土，步骤b)中磁力搅拌器的搅拌时间为3～4h，步骤c)和步骤f)中的烘干温度均为120℃，步骤e)中的水浴温度为80℃、搅拌时间为2h，步骤f）中的水浴温度为80℃、搅拌时间为5h。
7.本发明的缓释型抗冻高强透水混凝土，所述掺合料由硅灰和矿粉混合而成；掺合料中硅灰与矿粉的质量比为1:3。
8.本发明的缓释型抗冻高强透水混凝土，各组分按重量份数计如下：粗骨料
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2000～3400份；
硅灰
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22～33份；矿粉
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66～99份；缓释型抗凝冰剂
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26～40份；水泥
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350～530份；减水剂
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2.2～3.3份；水
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150～222份；其中，粗骨料的粒径为5～10mm。
9.本发明的缓释型抗冻高强透水混凝土，各组分按重量份数计如下：粗骨料
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2700份；硅灰
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27.5份；矿粉
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82.5份；缓释型抗凝冰剂
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33份；水泥
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440份；减水剂
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2.75份；水
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186份。
10.本发明的缓释型抗冻高强透水混凝土，各组分按重量份数计如下：粗骨料
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2350份；硅灰
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25份；矿粉
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75份；缓释型抗凝冰剂
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29.5份；水泥
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395份；减水剂
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2.45份；水
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168份。
11.本发明的缓释型抗冻高强透水混凝土，各组分按重量份数计如下：粗骨料
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3050份；硅灰
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30份；矿粉
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90份；缓释型抗凝冰剂
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36.5份；水泥
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485份；减水剂
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3.05份；水
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204份。
12.本发明的缓释型抗冻高强透水混凝土的制备方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：步骤1：粗骨料与水的混合，把总量为20%的水与全部的粗骨料加入水泥搅拌机中，一次性搅拌30s，使粗骨料充分浸湿；步骤2：余料的加入和搅拌，经步骤1搅拌完成后，向搅拌机中加入全部的水泥、硅灰、矿粉、缓释型抗凝冰剂、减水剂以及剩余的80%的水，再次搅拌150s，搅拌完成后即可得到透水混凝土料。
13.本发明的有益效果是：本发明的缓释型抗冻高强透水混凝土具有如下优点：
（1）利用氯化钠溶液、表面活性剂和作为载体的沸石粉制作出缓释型抗凝冰剂，通过在混凝土的组分里添加缓释型抗凝冰剂，使得所形成的透水混凝土具有良好的抗冻融循环性能，经数十次冻融循环后的质量损失较少，仍旧可以保持混凝土的透水性能，使得本发明的透水混凝土适于在严寒地区铺装路面之用；（2）通过在混凝土的组分里添加由质量比为1:3的硅灰和矿粉形成的掺合料，有效地增加了所形成的透水混凝土的强度，解决了现有透水混凝土强度不足所导致的使用年限较低的问题。
具体实施方式
14.下面通过实施例对本发明作进一步说明。
15.首先需要制备缓释型抗凝冰剂，在制备缓释型抗凝冰剂的过程中，所利用到的原料为氯化钠、沸石粉末、单硬脂酸甘油酯，沸石粉末作为制备缓释型抗凝冰剂的载体，单硬脂酸甘油酯作为表面活性剂使用。其制备过程通过以下步骤来实现：a).盐溶液制备：制备氯化钠饱和溶液；b).载体加入和沉淀：向氯化钠饱和溶液中加入适量作为载体的沸石粉末，然后用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌后沉淀12h以上；该步骤中，所加入的沸石粉的克数与氯化钠饱和溶液的毫升数之比为1:5，磁力搅拌器的搅拌时间为3～4h。
16.c).载体烘干：沉淀完成后，抽滤表面液体，剩余物放入烘干箱进行烘干；该步骤中，烘干温度为120℃。
17.d).载体获得：将烘干后的样品重新作为载体，循环进行步骤a)至步骤c)的操作3次以上，得到盐化物载体，备用；e).溶解表面活性剂：将无水乙醇与作为表面活性剂的单硬脂酸甘油酯混合，用磁力搅拌器在水浴条件下进行搅拌，待表面活性剂充分溶解，获得表面活性剂溶液；该步骤中，所混合的无水乙醇与表面活性剂的体积比为5:1；水浴温度为80℃、搅拌时间为2h。
18.f).获取缓释型抗凝冰剂：将盐化物载体与表面活性剂溶液混合，在水浴条件下充分搅拌，搅拌完成后烘干，剩余物即为所要制备的缓释型抗凝冰剂。
19.该步骤中，所混合的盐化物载体与表面活性剂溶液的质量比为4:1，烘干温度均为120℃，水浴温度为80℃、搅拌时间为5h。
20.实施例1，称取如下质量的混凝土原料：粗骨料（采用粒径为5～10mm的石子）27kg；硅灰275g；矿粉825g；缓释型抗凝冰剂330g；水泥（采用p.o42.5普通硅酸盐水泥）4.4kg；减水剂27.5g；水1.86kg。
21.然后按照如下步骤制备透水混凝土：步骤1：粗骨料与水的混合，把总量为20%的水与全部的粗骨料加入水泥搅拌机中，一次性搅拌30s，使粗骨料充分浸湿；步骤2：余料的加入和搅拌，经步骤1搅拌完成后，向搅拌机中加入全部的水泥、硅灰、矿粉、缓释型抗凝冰剂、减水剂以及剩余的80%的水，再次搅拌150s，搅拌完成后即可得到透水混凝土料。
22.实施例2，称取如下质量的混凝土原料：粗骨料（采用粒径为5～10mm的石子）23.5kg；硅灰250g；矿粉750g；缓释型抗凝冰剂295g；水泥（采用p.o42.5普通硅酸盐水泥）3.95kg；减水剂24.5g；水1.68kg。
23.然后利用上述质量的混凝土原料，按照与实施例1中相同的方法步骤制备出透水混凝土。
24.实施例3，称取如下质量的混凝土原料：粗骨料（采用粒径为5～10mm的石子）30.5kg；硅灰300g；矿粉900g；缓释型抗凝冰剂365g；水泥（采用p.o42.5普通硅酸盐水泥）4.85kg；减水剂30.5g；水2.04kg。
25.然后利用上述质量的混凝土原料，按照与实施例1中相同的方法步骤制备出透水混凝土。
26.实施例4，称取如下质量的混凝土原料：粗骨料（采用粒径为5～10mm的石子）20kg；硅灰220g；矿粉660g；缓释型抗凝冰剂260g；水泥（采用p.o42.5普通硅酸盐水泥）3.5kg；减水剂22g；水1.5kg。
27.然后利用上述质量的混凝土原料，按照与实施例1中相同的方法步骤制备出透水混凝土。
28.实施例5，称取如下质量的混凝土原料：粗骨料（采用粒径为5～10mm的石子）34kg；硅灰330g；矿粉990g；缓释型抗凝冰剂400g；水泥（采用p.o42.5普通硅酸盐水泥）5.3kg；减水剂33g；水2.22kg。
29.然后利用上述质量的混凝土原料，按照与实施例1中相同的方法步骤制备出透水混凝土。
30.将实施例1至实施例5所制备的透水混凝土分别制作成试验试件，并对实验试件的孔隙率、透水系数、25次冻融循环后质量损失率、28天抗压强度、28天抗弯拉强度进行测试，并预测其使用年限，所获取的实验数据如表1所示：表 1由表1可以看出，实施例1至实施例5所制备的透水混凝土，在铺设成透水混凝土路面后，其孔隙率范围为15%～18%，透水系数大于3.5mm/s，25次冻融循环后质量损失率均小于5%，28d抗压强度大于32mpa，28d抗弯拉强度大于3mpa，满足透水混凝土铺装路面的要求。预测其使用年限为8年。
31.对比例1，称取如下质量的混凝土原料：粗骨料（采用粒径为5～10mm的石子）27kg；硅灰275g；矿粉825g；缓释型抗凝冰剂0g；水泥（采用p.o42.5普通硅酸盐水泥）4.4kg；减水剂27.5g；水1.86kg。
32.然后利用上述质量的混凝土原料，按照与实施例1中相同的方法步骤制备出透水混凝土。
33.对比例2，称取如下质量的混凝土原料：粗骨料（采用粒径为5～10mm的石子）23.5kg；硅灰250g；矿粉750g；缓释型抗凝冰剂150g；水泥（采用p.o42.5普通硅酸盐水泥）3.95kg；减水剂24.5g；水1.68kg。
34.然后利用上述质量的混凝土原料，按照与实施例1中相同的方法步骤制备出透水混凝土。
35.透水混凝土分别制作成试验试件，并对实验试件的孔隙率、透水系数、25次冻融循环后质量损失率、28天抗压强度、28天抗弯拉强度进行测试，并预测其使用年限，所获取的实验数据如表2所示：表 2由表1可以看出，由于对比例1中没有加入缓释型抗凝冰剂，使得其25次冻融循环后质量损失率达到了12%，预测年限只有3年，而对比例2中由于只添加了150g的缓释型抗凝冰剂，使得其25次冻融循环后质量损失率达到了8%，预测年限只有4年。由此可见，通过在混凝土中添加本发明所制备的缓释型抗凝冰剂，可有效降低混凝土的25次冻融循环后质量损失率，保证其透水系数，可延长混凝土路面的使用年限。