一种混凝土透水砖及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体而言，涉及一种混凝土透水砖及其制备方法。


背景技术：

2.随着经济的快速发展和城市化进程的加快，城市地表被越来越多的水泥路面、沥青路面等不透水材料覆盖，带来便利交通的同时，也造成了许多负面的影响。不透水材料阻断了空气和土壤之间的热量和水分交换，导致城市温湿度失调，产生城市“热岛效应”和“雨岛效应。透水砖路面具有缓解地表径流、补给地下、净化路面雨水、改善城市热环境、吸收城市噪音、改善城市地表土壤生态环境等作用。
3.现有技术中应用和研究最为广泛的是混凝土透水砖。混凝土透水砖是将胶结材料、骨料、添加剂和水以一定配比掺配而成，有一定的透水性、通气性和保水性。混凝土透水砖是直接进行摊铺、压实而成的连通多孔结构路面。混凝土透水砖由骨料、水泥、减水剂和水等材料拌合硬化而成，广泛应用于建筑、市政、公路及基础等工程。
4.方永浩等人研究了粉煤灰掺量对水泥
‑
粉煤灰混凝土透水砖的干体积密度和抗压强度的影响，建立了混凝土透水砖的抗压强度与气孔结构参数的数学关系式。管文等人研究了聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂和萘系减水剂对混凝土透水砖性能的影响。
5.中国专利申请cn103360010a公开了一种透水砖的制备方法,所述制备方法包含：制取胶凝材料，所述胶凝材料的原料包含硅钙渣。该发明提供的透水砖的制备方法，首先对硅钙渣进行热活化处理，然后以热活化硅钙渣为主要原料制备胶凝材料，最后以硅钙渣胶凝材料为粘结剂，与石子骨料混合、搅拌、成型制备出透水砖。由于所制备的硅钙渣胶凝材料是一种碱激发材料，可与石子骨料发生反应，形成终水化产物为c
‑
s
‑
a
‑
α(na、k等碱金属离子)
‑
h体系凝胶，使得胶凝材料与石子骨料形成整体，从而使透水砖的制备工艺免烧免蒸养，在常温条件下成型，具有较高的抗压强度、透水效果好。
6.中国专利申请cn107216092a公开了一种水泥基柔性透水砖，是由以下重量份的原料制得的：橡胶颗粒30
‑
50份、钢渣25
‑
45份、水泥15
‑
30份、二氧化双环戊二烯环氧树脂1.5
‑
4份、改性剂1
‑
2份、减水剂0.3
‑
0.8份、水3
‑
8份。该发明的水泥基柔性透水砖在满足抗压强度和透水系数的前提下，其弹性模量较低、减震降噪效果较好、抗冻性好，不仅能满足人们对舒适度的要求，又具备良好的降噪能力和抗冻性能，可大面积应用于园林、人行道、广场等。
7.中国专利申请cn109354447a公开了一种由陶粒砂制备的透水砖，所述透水砖包括底坯，其由包括以下重量份数的原料制备得到：陶粒砂60
‑
80份，水泥20
‑
30份，促进剂0.5
‑
1份，减水剂5
‑
10份。在优选的方案中，该透水砖还包括面砂层。该发明将固体废弃物再生砂除尘灰和铸造废灰转化为免烧结陶粒用于制备透水砖，具有良好的经济和社会效益。该透水砖具有良好的抗压强度、保水性和透水速率，完全满足透水砖的使用标准。
8.然而，现有技术中的上述透水砖的透水速率等透水性能仍然不能令人满意。在现有技术基础上，本发明提供了一种透水性能性能更好的混凝土透水砖及其制备方法。


技术实现要素：

9.针对上述问题，本发明目的在于提供一种透水性能性能更好的混凝土透水砖及其制备方法。
10.为实现上述目的，一方面，本发明采取以下技术方案：一种混凝土透水砖混合料，其特征在于，所述混合料配方为：按照每单位体积dm3计算，
[0011][0012]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，所述混合料配方为：按照每单位体积dm3计算，
[0013][0014]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，p.i 42.5硅酸盐水泥与粉煤灰的重量比为(3.5
‑
4.5)：1。
[0015]
优选地，p.i 42.5硅酸盐水泥与粉煤灰的重量比为(3.8
‑
4.2)：1。
[0016]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，所述混合料的水胶比为(0.24
‑
0.32)：1。
[0017]
优选地，所述混合料的水胶比为(0.26
‑
0.30)：1。
[0018]
在本发明中，水胶比定义为水与(p.i 42.5硅酸盐水泥与粉煤灰重量之和)的重量比。
[0019]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，所述建筑集料由建筑垃圾破碎，筛分而成；粒径为4.75
‑
9.5mm之间；压碎值为13.6％；饱和吸水率7.9％；表观密度为2.54g/cm3。
[0020]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，所述强化建筑集料由建筑集料置于6
‑
10wt％的硅酸钠水溶液中浸泡1
‑
4h得到。
[0021]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，粉煤灰的表观密度为2.08g/cm3；需水量比91.7％；烧失量4.29％；三氧化硫0.82％；含水量0.24％；45μm筛余量9.2％。
[0022]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，所述减水剂乳液的固含量为10
‑
30wt％。
[0023]
优选地，所述减水剂乳液的固含量为15
‑
25wt％。
[0024]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，所述减水剂由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸和具有中链脂肪烷基的阳离子丙烯酰胺单体在引发剂存在下反应得到。
[0025]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚选自平均分子量mn为1200
‑
3600道尔顿。
[0026]
优选地，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚选自平均分子量mn为1800
‑
3000道尔顿。
[0027]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，具有中链脂肪烷基的阳离子丙烯酰胺单体由甲基丙烯酸二甲氨乙酯与具有中链脂肪烷基的卤代烃进行季铵化反应得到。
[0028]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，所述中链脂肪烷基选自8
‑
16个碳原子的直链或支化烷基。
[0029]
优选地，所述中链脂肪烷基选自10
‑
14个碳原子的直链或支化烷基。
[0030]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸和具有中链脂肪烷基的阳离子丙烯酰胺单体的摩尔比为10：(24
‑
28)：(2
‑
6)。
[0031]
优选地，甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸和具有中链脂肪烷基的阳离子丙烯酰胺单体的摩尔比为10：(25
‑
27)：(3
‑
5)。
[0032]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，所述引发剂选自过硫酸铵。
[0033]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，所述引发剂的加入量为所有单体总量的1.4
‑
3.0wt％。
[0034]
优选地，所述引发剂的加入量为所有单体总量的1.8
‑
2.6wt％。
[0035]
根据本发明所述的透水砖混合料，其中，所述反应温度为75
‑
95℃；反应时间为2
‑
10h。
[0036]
优选地，所述反应温度为80
‑
90℃；反应时间为4
‑
8h。
[0037]
另一方面，本发明提供了一种根据本发明所述的透水砖混合料的制备方法，包括：
[0038]
(1)干混搅拌：将除减水剂乳液和水以外的混合料加入搅拌机中搅拌15
‑
90s；
[0039]
(2)一次加水：向干混料中加30
‑
70％拌合水，然后再搅拌15
‑
90s；
[0040]
(3)二次加水：将减水剂乳液和剩余70
‑
30％拌合水加入搅拌机，再搅拌15
‑
90s；
[0041]
(4)清理后继续搅拌：拌合水全部加完后暂停，清理粘附在搅拌机叶片、轴和内壁上面的混合料，最后搅拌15
‑
120s，即制得透水砖混合料。
[0042]
进一步地，本发明提供了一种混凝土透水砖的制备方法，包括：将透水砖混合料装入模具，静压成型，12
‑
96h后脱模，标准养护。
[0043]
最后一方面，本发明还提供了一种根据本发明所述制备方法所得到的混凝土透水砖。
[0044]
与现有技术相比，本发明的混凝土透水砖的透水速率更高。
具体实施方式
[0045]
在下文中，对本发明的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本发明，并能够实施本发明。在不违背本发明原理的情况下，不同实施例中的特征可进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
[0046]
下列实施例仅仅是阐释本发明的实施方式，而非限制发明的保护范围。
[0047]
实施例1
[0048]
称取100mmol甲基丙烯酸二甲氨乙酯(dmam)和100mmol月桂基氯(ddc)，加入80ml丙酮和5mmol对苯二酚，在50℃条件下搅拌反应24h，冷却结晶、过滤，无水乙醚洗涤3次、无水乙酸乙酯重结晶，室温真空干燥24h，得到白色晶体dmamddc，收率为87.4％。
[0049]1h nmr图谱在δ＝0.74
‑
0.92、1.22
‑
1.38、1.60
‑
1.86和3.26
‑
3.45处出现多处质子共振峰，表明白色晶体由dmam和ddc发生了季铵化反应。ir图谱在718cm
‑1、1382cm
‑1、1462cm
‑1、2850cm
‑1和2918cm
‑1处出现特征吸收峰，同样证实了季铵化反应结果。
[0050]
实施例2
[0051]
将10mmol甲基烯丙基聚氧乙烯醚(hpeg
‑
2400，平均分子量mn取2400道尔顿)与60ml蒸馏水加到250ml的四颈烧瓶，通入氮气，加热至85℃，搅拌使得大分子单体hpeg
‑
2400充分溶解。
[0052]
将27mmol单体丙烯酸(aa)和3mmol阳离子单体dmamddc配成40ml混合单体溶液a以及600mg过硫酸铵(aps)配成的10ml溶液b在2h内缓慢滴加到烧瓶中，保温反应6h，反应结束后用饱和naoh溶液调节ph＝7.0，并控制乳液固含量为20％，得到减水剂乳液。
[0053]
将少量减水剂乳液干燥为固体，并置于玛瑙研钵中，加入红外灯干燥的粉末状溴化钾，研细混匀，粉末状样品采用kbr压片制样。ir图谱在722cm
‑1、1255cm
‑1、1297cm
‑1、1382cm
‑1、1468cm
‑1、1627cm
‑1、2874cm
‑1和2915cm
‑1、3468cm
‑1处出现特征吸收峰。
[0054]
实施例3
[0055]
混凝土的混合料配方为：按照每单位体积dm3计算，
[0056][0057]
其中，建筑集料由建筑垃圾破碎，筛分而成；粒径为4.75
‑
9.5mm之间；压碎值为13.6％；饱和吸水率7.9％；表观密度为2.54g/cm3；将其置于8wt％的硅酸钠水溶液中浸泡2h得到强化建筑集料。
[0058]
粉煤灰表观密度为2.08g/cm3；需水量比91.7％；烧失量4.29％；三氧化硫0.82％；含水量0.24％；45μm筛余量9.2％。
[0059]
混凝土透水砖混合料采用二次加水法进行制备，具体步骤为：
[0060]
(1)干混搅拌。将除减水剂乳液和水以外的混合料加入搅拌机中搅拌45s；
[0061]
(2)一次加水。向干混料中加50％拌合水，然后再搅拌45s；
[0062]
(3)二次加水。将减水剂乳液和剩余50％拌合水加入搅拌机，再搅拌45s；
[0063]
(4)清理后继续搅拌。拌合水全部加完后暂停15s，清理粘附在搅拌机叶片、轴和内壁上面的混合料，最后搅拌60s，即制得混凝土透水砖混合料。
[0064]
(5)将混凝土透水砖混合料装入模具，采用8mpa的压力静压成型，保持压力30s，
48h后脱模，标准28d养护，得到混凝土透水砖。
[0065]
比较例1
[0066]
将10mmol甲基烯丙基聚氧乙烯醚(hpeg
‑
2400)与60ml蒸馏水加到250ml的四颈烧瓶，通入氮气，加热至85℃，搅拌使得大分子单体hpeg
‑
2400充分溶解。
[0067]
将30mmol单体丙烯酸(aa)配成40ml混合单体溶液a以及600mg过硫酸铵(aps)配成的10ml溶液b在2h内缓慢滴加到烧瓶中，保温反应6h，反应结束后用饱和naoh溶液调节ph＝7.0，并控制乳液固含量为20％，得到减水剂乳液。
[0068]
比较例2
[0069]
混凝土的混合料配方为：按照每单位体积dm3计算，
[0070][0071]
其中，建筑集料由建筑垃圾破碎，筛分而成；粒径为4.75
‑
9.5mm之间；压碎值为13.6％；饱和吸水率7.9％；表观密度为2.54g/cm3；将其置于8wt％的硅酸钠水溶液中浸泡2h得到强化建筑集料。
[0072]
粉煤灰表观密度为2.08g/cm3；需水量比91.7％；烧失量4.29％；三氧化硫0.82％；含水量0.24％；45μm筛余量9.2％。
[0073]
混凝土透水砖混合料采用二次加水法进行制备，具体步骤为：
[0074]
(1)干混搅拌。将除减水剂乳液和水以外的混合料加入搅拌机中搅拌45s；
[0075]
(2)一次加水。向干混料中加50％拌合水，然后再搅拌45s；
[0076]
(3)二次加水。将减水剂乳液和剩余50％拌合水加入搅拌机，再搅拌45s；
[0077]
(4)清理后继续搅拌。拌合水全部加完后暂停15s，清理粘附在搅拌机叶片、轴和内壁上面的混合料，最后搅拌60s，即制得混凝土透水砖混合料。
[0078]
(5)将混凝土透水砖混合料装入模具，采用8mpa的压力静压成型，保持压力30s，48h后脱模，标准28d养护，得到混凝土透水砖。
[0079]
性能评价
[0080]
透水砖性能评价按照gb/t 25993
‑
2010《透水路面砖和透水路面板》的试验方法对再生骨料透水砖的抗压强度、抗折强度、透水速率进行检测。
[0081]
结果参见表1。
[0082]
表1
[0083]
[0084][0085]
与比较例相比，本发明实施例透水砖的透水速率更高。
[0086]
应理解，本发明的具体实施方式仅用于阐释本发明的精神和原则，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明的技术方案作出各种改动、替换、删减、修正或调整，这些等价技术方案同样落于本发明权利要求书所限定的范围。