本发明属于建筑材料
技术领域：
，具体涉及一种以废弃陶瓷为骨料的透水混凝土材料及其制备方法。
背景技术：
：我国盛产陶瓷，在陶瓷的使用和生产上已经连续10年位居第一。生产和使用的总数占世界的45％。废弃陶瓷大致有三个来源：第一个是建筑行业中因建筑物拆迁而产生或装修装饰工程中产生的陶瓷废品；第二个是人类生产生活中产生的废弃瓷器等；第三种是陶瓷艺术品在生产、运输、使用过程中因烧制失败或破碎而产生。但是目前只对少量的废弃陶瓷进行了回收再利用，绝大多数采取了简单的废弃堆积或者掩埋的处理方式，存在着很多的弊端。随着我国城乡化进程的加快，越来越多的泥土路被换成了由水泥、沥青等阻水材料铺就的路。建筑行业致力于混凝土结构强度和稳定性的增强，提高了混凝土材料的致密性，使得整个城市无法“呼吸”。在暴雨季节，经常出现城市地面积水，进而导致城市内涝的现象出现，给国民经济带来直接经济损失的同时，也逐渐出现了“城市荒漠化”的问题，城市地下水越来越少。透水混凝土的使用，可以平衡城市地下水位、有效改善热效应、减轻城市的噪音环境、减少城市地表径流等，透水性混凝土地坪和路面可保证地下水位波动在正常的范围内，杜绝因地下水得不到正常的补给而引起的问题，也能解决地基的沉降问题。基于可持续发展的需求，将废陶瓷再利用到再生透水混凝土中，是保护生态环境有效的途径之一。而废陶瓷具有的强度低、孔隙度高、吸水率大、多针片状、粘结性能不好等特点，是废陶瓷再利用中需要解决的关键性问题。技术实现要素：本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种以废弃陶瓷为骨料的透水混凝土材料及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种以废弃陶瓷为骨料的透水混凝土，所述透水混凝土由水、水泥、混合粗骨料和聚乙烯醇按质量比0.25～0.5:1:1.9～3.9:0.01～0.02组成；所述混合粗骨料由改性废陶瓷粗骨料和天然粗骨料按体积比1:1组成；所述改性废陶瓷粗骨料是用普通硅酸盐水泥、废陶瓷粉和水制备的浆液对废陶瓷粗骨料改性处理获得。进一步地，所述废陶瓷粗骨料和天然粗骨料的粒径均为5～16mm。进一步地，所述废陶瓷粉的中值粒径为5～8μm。进一步地，所述透水混凝土由水、水泥、混合粗骨料和聚乙烯醇按质量比为0.3～0.4:1:2.1～3.3:0.011～0.017组成。上述透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将废陶瓷清洗、晾干后进行破碎，筛分得粒径为5～16mm的废陶瓷粗骨料和中值粒径为5～8μm废陶瓷粉；步骤2：将普通硅酸盐水泥和废陶瓷粉按质量比6:(3～4)混合，得混合粉末，然后将水和混合粉末混合制成水灰比为0.7～1.1的浆液，将废陶瓷粗骨料放入浆液中浸泡，浸泡24小时后取出晾干，得改性废陶瓷粗骨料；步骤3：将改性废陶瓷粗骨料和天然粗骨料按体积比1:1混合，得混合粗骨料；步骤4：将混合粗骨料和质量为mw1的水混匀，静置20～30min，得预处理混合粗骨料；步骤5：将水泥和聚乙烯醇按比例加入到预处理混合粗骨料中，混匀，然后再加入剩余的质量为mw2的水，搅拌均匀，得混凝土浆；所述mw1：mw2为1:(2～3)。步骤6：将混凝土浆装入模具后进行机器振捣，然后进行养护，即得透水混凝土；所述机器振捣的时间为10秒。上述一种以废弃陶瓷为骨料的透水混凝土的生产装置，包括支撑装置、搅拌装置和出料装置，所述支撑装置包括支架和两个承载架，所述支架包括四个支撑杆和布设在支撑杆上方的固定板，所述支撑杆通过地脚固定在地面上。两个所述承载架位于支架内的两侧，承载架包括两个支撑杆和布设在支撑杆上方的l形承载板，所述l形承载板的水平端布设有水箱、第一电机和第二电机，水箱的出水口处布设有水表，两个承载架之间布设有搅拌装置，所述搅拌装置包括加料料斗、搅拌槽和搅拌桨，所述加料料斗布设在固定板和搅拌槽之间，所述搅拌槽包括固定槽和布设在固定槽下方的活动槽，所述固定槽和活动槽相对设置，固定槽顶部相对加料料斗的出口和水管的出口布设有进料口和进水口，所述水箱通过水管与固定槽的进水口连接。所述搅拌桨布设在固定槽的下部，搅拌桨与第一电机的输出轴连接，活动槽通过转轴与第二电机的输出轴连接，活动槽的下方布设有出料装置，所述出料装置包括出料料斗、第三电机和固定座，所述出料料斗的上部呈矩形、下部呈梯形，所述固定座布设在出料料斗的下方，固定座包括支撑座和布设在支撑座上方的减振弹簧，出料料斗底部的中间布设有混凝土出料口，所述第三电机布设在固定座和混凝土出料口之间。进一步地，所述加料料斗包括第一料斗和第二料斗。进一步地，所述固定槽和活动槽均包括弧形底板和布设在弧形底板两侧的半圆形挡板，固定槽的半圆形挡板的外侧固定连接有支撑板，所述支撑板布设在l形承载板的垂直端，所述活动槽的半圆形挡板上部的中间开设有第一圆孔，活动槽和l形承载板之间布设有转轴，所述转轴包括第一转轴和第二转轴，第一转轴和第二转轴的一端穿入第一圆孔固定连接在活动槽上，第一转轴的另一端穿过l形承载板的垂直端与第二电机的输出轴连接，第二转轴的另一端布设在l形承载板的垂直端上，所述第一圆孔的一侧开设有半圆形槽，所述半圆形槽的内径不小于搅拌桨上轴承座的外径。进一步地，所述活动槽的弧形底板内表面布设有凸起，活动槽的半圆形挡板外侧的宽度小于固定槽的半圆形挡板内侧的宽度，活动槽的半圆形挡板外侧的高度小于固定槽的半圆形挡板内侧的高度，活动槽的弧形底板外侧的长度不大于固定槽的弧形底板内侧的长度。进一步地，所述搅拌桨的一端穿过支撑板上的第二圆孔与第一电机的输出轴连接，搅拌桨的另一端布设在固定槽的内侧，所述搅拌桨为螺杆式搅拌桨。相比现有技术，本发明的有益效果在于：1、废陶瓷粉具有火山灰活性，将普通硅酸盐水泥和废陶瓷粉按质量比6:(3～4)混合，得混合粉末，然后将水和混合粉末制成的水灰比为0.7～1.1的浆液对废陶瓷粗骨料进行浸泡，有效改善了废陶瓷粗骨料的性能，提高了透水混凝土的抗压强度，抗压强度提高了12.26％～47.06％，平均提高25.85％。2、聚乙烯醇的使用，可有效提高透水混凝土的韧性，抗折强度提高了8.11％～33.33％，平均提高了20.36％。3、本发明中所用的水灰比为0.25～0.5，在该水灰比条件下，制备的透水混凝土可以满足强度要求和不同孔隙率的需求。4、因废陶瓷具有的强度低、孔隙度高、吸水率大、多针片状、粘结性能不好等特点，在制备透水混凝土过程中，先将废陶瓷粗骨料进行改性，使其性能得以改善。另外改性废陶瓷粗骨料的制备步骤简单，不用经过烘干等步骤，大大节约了时间和成本。5、本发明中透水混凝土的原料组成简单、易获得、成本低，透水混凝土的制备步骤简便，易操作。6、在水箱出水口安装水表，可控制两次加水的量，在搅拌过程中，搅拌桨在电机的作用下，能够把原料搅拌均匀，实现品质的提高，搅拌结束，第二电机带动第一转轴和第二转轴转动，活动槽可向上翻转大于90°，并将其中的混凝土浆倒进出料料斗，可提高生产效率。7、出料料斗上布设有第三电机，且出料料斗下部呈梯形，可将混凝土浆更加快速的送到混凝土出料口。支撑座上减振弹簧的使用使得出料料斗的振幅不会过大。附图说明图1为实施例3中透水混凝土样a4的立体图。图2为实施例3中透水混凝土样a4的透水效果图。图3是实施例7中生产装置的主视图。图4是实施例7中生产装置的侧视图。图5是实施例7中固定槽的结构示意图。图6是实施例7中活动槽的结构示意图。图7是实施例7中搅拌槽的剖视图。图8是实施例7中螺杆式搅拌桨的结构示意图。附图中，1为承载架，2为第一电机，3为固定槽，5为第一料斗，7为第二料斗，8为水表，9为水箱，10为第二电机，11为支架，12为地脚，13为混凝土出料口，14为活动槽，15为螺杆式搅拌桨，16为出料料斗，17为凸起，18为l形承载板，19为弧形底板，20为半圆形挡板，21为支撑板，22为第一圆孔，23为第一转轴，24为第二转轴，25为半圆形槽，28为第三电机，29为支撑座，30为减振弹簧，31为进料口，32进水口，33为第二圆孔。具体实施方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例1废陶瓷粗骨料和废陶瓷粉末的制备试验材料：废地砖、粒径为5～16mm的碎石、聚乙烯醇1788、水、425普通硅酸盐水泥。将废地砖清洗后晾干，用颚式破碎机进行破碎，然后用5mm和16mm刻度的筛子对碎瓷片进行筛分，即得粒径为5～16mm的废陶瓷粗骨料。将废地砖清洗后晾干，使用球磨机磨8h，制得中值粒径为5～8μm的废陶瓷粉末。实施例2混合粗骨料的制备将普通硅酸盐水泥和废陶瓷粉按质量比6:(3～4)混合，得混合粉末，然后将水和混合粉末混合制成水灰比0.7～1.1的浆液，将废陶瓷粗骨料放入浆液中浸泡，浸泡24小时后取出晾干，得改性废陶瓷粗骨料；所述废陶瓷粗骨料与浆液的质量比为1:2。表1改性废陶瓷粗骨料的不同配合比设计向废陶瓷粗骨料中掺入相同体积的天然粗骨料，混匀，得对比混合粗骨料；向组合1～组合6得到的改性陶瓷粗骨料中掺入相同体积的天然粗骨料，混匀，得到混合粗骨料1～混合粗骨料6，所述天然粗骨料是粒径为5～16mm的碎石。所得的混合粗骨料的性能如下：表2混合粗骨料的性能混合粗骨料表观密度(kg/m3)堆积密度(kg/m3)孔隙率(％)混合粗骨料12535130248.01混合粗骨料22542131547.22混合粗骨料32539131147.65混合粗骨料42536130847.89混合粗骨料52529130348.00混合粗骨料62545131647.06对比混合粗骨料2521129548.66实施例3透水混凝土的制备利用实施例2中的混合粗骨料6制备透水混凝土。配制1m3透水混凝土，按水灰比0.25、0.30、0.35、0.40、0.45和0.50，以及目标孔隙率15％、20％和25％设计，共计分为十八个配合比设计，详见表3。先将混合粗骨料6和质量为mw1的水混匀，静置30min，得预处理混合粗骨料；然后将水泥和聚乙烯醇1788按比例加入到预处理混合粗骨料中，混匀，然后再加入剩余的质量为mw2的水，搅拌均匀，得混凝土浆。然后将混凝土浆装入模具后进行机器振捣，然后放在水里养护28天，即得透水混凝土；所述机器振捣的时间为10秒。表3透水混凝土的配合比设计一a、b、c分别代表目标孔隙率为15％、20％、25％；1～6分别代表水灰比为0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50；表中mc、mg、mw1、mw2、ma分别代表1m3透水混凝土里水泥、混合粗骨料6、第一次添加的水的质量、第二次添加的水的质量和聚乙烯醇1788的质量，单位为kg。实施例4对比实施例利用实施例2中的对比混合粗骨料制备透水混凝土。制备方法同实施例3。表4透水混凝土的配合比设计二a、b、c分别代表目标孔隙率为15％、20％、25％；1'～6'分别代表水灰比为0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50；表中mc、mg、mw1、mw2、ma分别代表1m3透水混凝土里水泥、对比混合粗骨料、第一次添加的水的质量、第二次添加的水的质量和聚乙烯醇1788的质量，单位为kg。实施例5对比实施例利用实施例2中的混合粗骨料6制备透水混凝土。配制1m3透水混凝土，按水灰比0.25、0.30、0.35、0.40、0.45和0.50，以及目标孔隙率15％、20％和25％设计，共计分为十八个配合比设计，详见表5。先将混合粗骨料和质量为mw1的水混匀，静置30min，得预处理混合粗骨料；然后将水泥加入到预处理混合粗骨料中混匀，然后再加入剩余的质量为mw2的水，搅拌均匀，得混凝土浆。然后将混凝土浆装入模具后进行机器振捣，然后放在水里养护28天，即得透水混凝土；所述机器振捣的时间为10秒。表5透水混凝土的配合比设计三a、b、c分别代表目标孔隙率为15％、20％、25％；1”～6”分别代表水灰比为0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50；表中mc、mg、mw1、mw2分别代表1m3透水混凝土里水泥、混合粗骨料6、第一次添加的水的质量和第二次添加的水的质量，单位为kg。实施例6透水混凝土性能测定利用透水仪对实施例3～实施例5所得的透水混凝土样测定透水系数(mm/s)，测试结果如下：表6不同透水混凝土样的透水系数试块编号透水系数(mm/s)试块编号透水系数(mm/s)试块编号透水系数(mm/s)a10.96b13.87c14.16a20.87b23.47c23.91a30.62b33.09c33.74a40.58b43.00c43.43a50.41b52.87c53.16a60.31b62.79c62.89a1'1.00b1'3.86c1'4.17a2'0.88b2'3.60c2'4.00a3'0.64b3'3.10c3'3.85a4'0.59b4'3.10c4'3.49a5'0.42b5'2.97c5'3.17a6'0.32b6'2.89c6'3.00a1”1.01b1”4.12c1”4.19a2”0.92b2”3.47c2”4.11a3”0.66b3”3.10c3”3.85a4”0.60b4”3.20c4”3.60a5”0.44b5”3.12c5”3.34a6”0.30b6”2.99c6”3.01利用抗压抗折一体机，对所得的透水混凝土样的抗折强度(mpa)和抗压强度(mpa)进行测定，结果分别见表7和表8。表7不同透水混凝土样的抗折强度表8不同透水混凝土样的抗压强度编号抗压强度(mpa)编号抗压强度(mpa)编号抗压强度(mpa)a111.6b18.7c18.6a213.7b215.4c213.7a317.4b316.5c312.9a419.9b414.2c49.8a515.7b510.7c57.5a610b68.5c69.8a1'10.6b1'6.8c1'6.4a2'11.3b2'11.1c2'10.7a3'14.9b3'13.9c3'11a4'16.8b4'10.5c4'7.1a513.4b5'9.2c5'5.1a6'7.8b6'7.5c6'6.2a1”10.9b1”7.9c1”7.9a2”13.2b2”12.6c2”12.7a3”15.5b3”14.4c3”12.1a4”16.9b4”14.1c4”9a5”14.6b5”10.7c5”7.4a6”9.5b6”8c6”9.2实施例3中的混凝土的制备原料包括：水、水泥、混合粗骨料和聚乙烯醇，其中混合粗骨料由改性废陶瓷粗骨料和天然粗骨料(碎石)混合而成。实施例4中的混凝土的制备原料包括：水、水泥、混合粗骨料和聚乙烯醇，其中混合粗骨料由废陶瓷粗骨料和天然粗骨料(碎石)混合而成。实施例5中的混凝土的制备原料包括：水、水泥、混合粗骨料，其中混合粗骨料由改性废陶瓷粗骨料和天然粗骨料(碎石)混合而成。相较实施例4来看，除b1'外，实施例3制得的透水混凝土的透水系数均有降低，降低范围为0.24％～4.00％，平均降低2.24％；相较实施例4来看，实施例3制得的透水混凝土的抗压强度有所提高，提高了12.26％～47.06％，平均提高25.85％，抗折强度也有所提高，最大提高了10％，平均提高了4.51％。相较实施例5来看，除a6”和b2”外，实施例3制得的透水混凝土的透水系数均有降低，降低了0.32％～8.01％，平均降低4.06％；相较实施例4来看，实施例3制得的透水混凝土的抗折强度有所提高，提高了8.11％～33.33％，平均提高了20.36％，抗压强度也有所提高，提高了0％～22.22％，平均提高了8.32％。实施例7一种以废弃陶瓷为骨料的透水混凝土的生产装置，所述生产装置包括支撑装置、搅拌装置和出料装置，所述支撑装置包括支架11和两个承载架1，所述支架11包括四个支撑杆和布设在支撑杆上方的固定板，所述支撑杆通过地脚12固定在地面上。两个所述承载架1位于支架11内的两侧，承载架1包括两个支撑杆和布设在支撑杆上方的l形承载板18，所述l形承载板18的水平端布设有水箱9、第一电机2和第二电机10，水箱9的出水口处布设有水表8。两个承载架1之间布设有搅拌装置，所述搅拌装置包括加料料斗、搅拌槽和搅拌桨，所述加料料斗布设在固定板和搅拌槽之间，加料料斗包括第一料斗5和第二料斗7。所述搅拌槽包括固定槽3和布设在固定槽3下方的活动槽14，所述固定槽3和活动槽14相对设置，固定槽3顶部相对加料料斗的出口和水管的出口布设有进料口31和进水口32，所述水箱9通过水管与固定槽3的进水口32连接。所述搅拌桨布设在固定槽3的下部，搅拌桨的一端穿过支撑板21上的第二圆孔33与第一电机2的输出轴连接，搅拌桨的另一端布设在固定槽3的内侧。固定槽3和活动槽14均包括弧形底板19和布设在弧形底板19两侧的半圆形挡板20，固定槽3的半圆形挡板20的外侧固定连接有支撑板21，所述支撑板21布设在l形承载板18的垂直端，所述活动槽14的半圆形挡板20上部的中间开设有第一圆孔22，活动槽14和l形承载板18之间布设有转轴，所述转轴包括第一转轴23和第二转轴24，第一转轴23和第二转轴24的一端穿入第一圆孔22固定连接在活动槽14上，第一转轴23的另一端穿过l形承载板18的垂直端与第二电机10的输出轴连接，第二转轴24的另一端布设在l形承载板18的垂直端上，所述第一圆孔22的一侧开设有半圆形槽25，所述半圆形槽25的内径不小于搅拌桨上轴承座的外径。所述活动槽14的弧形底板19内表面布设有凸起17，活动槽14的半圆形挡板20外侧的宽度小于固定槽3的半圆形挡板20内侧的宽度，活动槽14的半圆形挡板20外侧的高度小于固定槽3的半圆形挡板20内侧的高度，活动槽14的弧形底板19外侧的长度不大于固定槽3的弧形底板19内侧的长度。所述搅拌桨为螺杆式搅拌桨15。活动槽14的下方布设有出料装置，所述出料装置包括出料料斗16、第三电机28和固定座，所述出料料斗16的上部呈矩形、下部呈梯形，所述固定座布设在出料料斗16的下方，固定座包括支撑座29和布设在支撑座29上方的减振弹簧30，出料料斗16底部的中间布设有混凝土出料口13，所述第三电机28布设在固定座和混凝土出料口13之间。工作原理：根据配比需要计算好所需的改性废陶瓷粗骨料、天然粗骨料、水泥、聚乙烯醇1788和水的量，接通电源，在第一料斗5和第二料斗7中分别加入相同体积的改性废陶瓷粗骨料和天然粗骨料，在水箱9中加入水，进料时，第二电机10带动活动槽14向上转动，转动角度不超过45°，第一电机2带动螺杆式搅拌桨15转动，螺杆式搅拌桨15运动方向与活动槽14运动方向相反，搅拌结束后，静置20～30min。然后再向第一料斗5和第二料斗7中分别加入水泥和聚乙烯醇1788，进料时，启动第一电机2和第二电机10，活动槽14向上转动，螺杆式搅拌桨15转动，螺杆式搅拌桨15运动方向与活动槽14运动方向相反。然后，通过固定槽3上的进水口32，加入剩余的水，进水时，螺杆式搅拌桨15运动方向与活动槽14运动方向相反。搅拌结束后，第二电机10带动活动槽14向上转动，转动角度大于90°，混凝土浆被倒进出料槽16，打开第三电机28，第三电机28震动，促使混凝土浆向混凝土出料口13运动并出料。以上所述之实施例，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本
技术领域：
的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理及工艺条件所做的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。当前第1页12