一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土的制作方法

1.本技术涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土。


背景技术：

2.近年来，“城市看海”、“城市内涝”等现象频繁出现，这不仅有极端的天气问题，也有城市基础设施不完善的问题，但是根本原因还是在于城市建设。由于城市化的快速发展，人口过快集聚，高楼、马路、水泥地不断扩张，虽然带来了生活的便利，但忽视疏浚天然排涝系统的建设，部分城市建设仅停留在地表，对地下排水系统、管网维护上规划不到位，存在漏洞等。所以，在加大对地下排水系统建设的同时，还需要使雨水等进入地下，在此情况下，透水混凝土应运而生。
3.透水混凝土是由骨料、水泥、增强剂和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，其粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，具有透气、透水和重量轻的特点。透水混凝土能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等一些城市环境问题，能有效的消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害，同时能保护地下水、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应。透水混凝土有利于人类生存环境的良性发展，对城市雨水管理与水污染防治等具有重要意义。
4.而随着砂、石的不断开采，很多地方出现资源枯竭，与此同时，建筑的使用寿命短以及大规模的改、扩建等产生了大量的建筑垃圾，所以必须减少砂、石的开采且将建筑垃圾应用起来，实现有效的资源化处理。现有的再生透水混凝土一般采用矿物掺合料(再生微粉)改性，虽然能达到一定的强度，但是会降低透水混凝土的透水率，影响排水。


技术实现要素：

5.为了同时兼顾透水混凝土的强度和透水率，本技术提供一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土。
6.第一方面，本技术提供一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土，采用如下的技术方案：一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土，所述透水混凝土由包含以下重量份的原料制成：水泥10-30份、粗骨料0-50份、改性再生泡沫混凝土颗粒10-50份、水10-30份、丁苯乳液13-27份、硅灰7-15份和外加剂0.5-1份；所述改性再生泡沫混凝土颗粒由硅烷改性剂对泡沫混凝土废料改性制得。
7.通过采用上述技术方案，各组分相互配合，得到透水率高且强度好的透水混凝土。本技术的混凝土体系中，粗骨料与改性再生泡沫混凝土颗粒作为透水混凝土的骨架，提供了强度，丁苯乳液与硅灰的复配，进一步提高了强度，而由硅烷改性剂对泡沫混凝土废料改性制得改性再生泡沫混凝土颗粒不会影响体系的透水率，更重要的是，丁苯乳液、硅灰与改性再生泡沫混凝土颗粒相互协配，在降低透水混凝土的吸水率的同时能提高其强度，改善透水率。
8.本技术中，用硅烷改性剂对泡沫混凝土废料改性，制得再生泡沫混凝土颗粒，随后将再生泡沫混凝土颗粒按配方比例应用于透水混凝土中，一方面，再生泡沫混凝土颗粒可全部取代或部分取代天然石料，解决了石料资源枯竭的问题，从而减少对天然石料的开采，有利于保护环境；另一方面，将泡沫混凝土废料再次利用，变废为宝，节约资源。本技术在实现有限资源再生利用的同时，兼顾了透水混凝土的透水率和抗压强度。
9.优选的，所述改性再生泡沫混凝土颗粒由以下制备方法制得：将泡沫混凝土废料破碎，随后浸泡在硅烷改性液中1-3天，固液分离，自然晾干颗粒表面水分，即可制得改性再生泡沫混凝土颗粒；所述硅烷改性液由硅烷改性剂与水按体积比为1：(3-7)混合制得；所述硅烷改性剂包括甲基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷。
10.用特定的硅烷改性液浸泡破碎后的泡沫混凝土废料，即可制得再生泡沫混凝土颗粒，制备方法简单，易于实施。用包括甲基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷的硅烷改性剂对泡沫混凝土废料进行改性，在降低再生泡沫混凝土颗粒的吸水率的同时不会影响透水混凝土的透水率，从而可保证透水混凝土的强度。
11.本技术中，泡沫混凝土废料可以是泡沫混凝土废的胚体、废板和切割边角料等，制备泡沫混凝土时，废的胚体、废板和切割边角料比较多，将这废料改性处理后再利用，实现资源的最大利用，节约成本。
12.优选的，所述硅烷改性剂为甲基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷，且所述甲基三乙氧基硅烷和所述聚二甲基硅氧烷的重量比为(1-5)：(1-5)，进一步优选为(3-5)：1.8，最优选为3.5:1.8。
13.将泡沫混凝土废料浸入硅烷改性液中，硅烷分子穿透泡沫混凝土废料的微孔，甲基三乙氧基硅烷中硅乙氧基在一定的水分条件下水解生成羟基，羟基脱水缩合反应形成新的硅氧硅键，然后，通过进一步反应在泡沫混凝土废料表面形成硅氧烷交联并包覆在泡沫混凝土废料表面形成防水膜，降低了泡沫混凝土废料的吸水性。更有利的是，甲基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷的硅羟基在脱水缩合过程中相互结合，有利于改善界面结构，使其表面变得更光滑，因此，硅烷改性的再生性能得到提高，且能提高透水混凝的强度。
14.甲基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷按配方比例混合得到硅烷改性剂，硅烷改性剂对泡沫混凝土废料进行改性，可降低透水混凝土的吸水率，提高强度，与此同时不会影响透水混凝土的透水率。
15.优选的，所述改性再生泡沫混凝土颗粒的平均粒径为5-20mm，其中，粒径为5-10mm的颗粒占30％-50％，粒径为11-20mm的颗粒占50％-70％。最优选的，粒径为5-10mm的颗粒占47％，粒径为11-20mm的颗粒占53％。
16.优选的，所述改性再生泡沫混凝土颗粒的重量与粗骨料重量的比值为(1-3):1，进一步优选为1:1，1.5:1，2:1，2.5:1，2.03:1。
17.优选的，所述粗骨料的粒径为5-20mm，其中，粒径为5-10mm的颗粒占20％-30％，粒径为10-20mm的颗粒占70％-80％。进一步优选，粒径为5-10mm的颗粒占25％，粒径为10-20mm的颗粒占75％。
18.通过采用上述技术方案，控制再生泡沫混凝土颗粒的粒径、粗骨料的颗粒粒径以及粗骨料与再生泡沫混凝土颗粒的复掺比例，有利于提高透水混凝土的强度，与此同时，还
能提高透水混凝土的透水率。
19.本技术制得的再生泡沫混凝土颗粒的针片状含量小于5.8％，含泥量小于0.3％，且空隙率小于38％。
20.优选的，所述丁苯乳液与硅灰的重量比为(3-7):3，进一步有选为6.3:3。
21.本技术中，丁苯乳液和硅灰有较好的复合效应，丁苯乳液与硅灰按重量比为(3-7):3的配比加入体系中，可改善透水混凝土的抗压强度，增强抗冻融循环效果，降低吸水率。发明人发现，当丁苯乳液的过量时，吸水率极大的降低，但是也会损害抗压强度；而当硅灰过量时，抗压强度和吸水率均会降低。当丁苯乳液与硅灰的重量比为(3-7):3时，透水混凝土的综合性能较好。
22.优选的，所述外加剂包括减水剂，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。进一步优选，所述减水剂占水泥用量的5％-7％。
23.减水剂可保证透水混凝土的低水胶比，且能提高混凝土的强度。
24.本技术的浆体均匀的包裹骨料(粗骨料和改性再生泡沫混凝土颗粒)，不淌浆，骨料颗粒的粘接良好，不松散。
25.第二方面，本技术提供一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：按配方比例，将硅灰、丁苯乳液和改性再生泡沫混凝土颗粒混合均匀，随后与水泥和/或粗骨料混合，得到混合料ⅰ；将外加剂与水混合均匀，得到混合料ⅱ；将混合料ⅰ和混合料ⅱ混合均匀，即可得到透水混凝土。
26.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术中的各组分相互配合，得到透水率高且强度好的透水混凝土；2、甲基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷相互配合，可在泡沫混凝土废料表面形包覆，形成防水膜，降低泡沫混凝土废料的吸水性且能改善界面结构，提高泡沫混凝土废料的再生性能，提高透水混凝的强度和透水率；3、丁苯乳液、硅灰与改性再生泡沫混凝土颗粒相互协配，在降低透水混凝土的吸水率的同时能提高其强度，改善透水率。
具体实施方式
27.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
28.制备例制备例1改性再生泡沫混凝土颗粒由以下制备方法制得：将泡沫混凝土废料(泡沫混凝土废的胚体、废板和切割边角料)破碎，得到平均粒径为5-20mm的混颗粒，随后浸泡在硅烷改性液中2天，固液分离，自然晾干颗粒表面水分，即可制得改性再生泡沫凝土颗粒1。
29.硅烷的改性液：将20l硅烷改性剂(甲基三乙氧基硅烷10l和聚二甲基硅氧烷10l)与60l水混合均匀，即可得到硅烷的改性液。
30.制备例2改性再生泡沫混凝土颗粒由以下制备方法制得：将泡沫混凝土废料(泡沫混凝土废的胚体、废板和切割边角料)破碎，得到平均粒径为5-20mm的混颗粒，随后浸泡在硅烷改性液中2天，固液分离，自然晾干颗粒表面水分，即可制得改性再生泡沫凝土颗粒2。
31.硅烷的改性液：将20l硅烷改性剂(甲基三乙氧基硅烷10l和聚二甲基硅氧烷10l)与140l水混合均匀，即可得到硅烷的改性液。
32.制备例3改性再生泡沫混凝土颗粒由以下制备方法制得：将泡沫混凝土废料(泡沫混凝土废的胚体、废板和切割边角料)破碎，得到平均粒径为5-20mm的混颗粒，随后浸泡在硅烷改性液中2天，固液分离，自然晾干颗粒表面水分，即可制得改性再生泡沫凝土颗粒2。
33.硅烷的改性液：将20l硅烷改性剂(甲基三乙氧基硅烷12.5l和聚二甲基硅氧烷7.5l)与140l水混合均匀，即可得到硅烷的改性液。
34.制备例4改性再生泡沫混凝土颗粒由以下制备方法制得：将泡沫混凝土废料(泡沫混凝土废的胚体、废板和切割边角料)破碎，得到平均粒径为5-20mm的混颗粒，随后浸泡在硅烷改性液中2天，固液分离，自然晾干颗粒表面水分，即可制得改性再生泡沫凝土颗粒2。
35.硅烷的改性液：将20l硅烷改性剂(甲基三乙氧基硅烷14.7l和聚二甲基硅氧烷5.3l)与140l水混合均匀，即可得到硅烷的改性液。
36.制备例5改性再生泡沫混凝土颗粒由以下制备方法制得：将泡沫混凝土废料(泡沫混凝土废的胚体、废板和切割边角料)破碎，得到平均粒径为5-20mm的混颗粒，随后浸泡在硅烷改性液中2天，固液分离，自然晾干颗粒表面水分，即可制得改性再生泡沫凝土颗粒2。
37.硅烷的改性液：将20l硅烷改性剂(甲基三乙氧基硅烷13.3l和聚二甲基硅氧烷6.7l)与140l水混合均匀，即可得到硅烷的改性液。
38.对比制备例1改性再生泡沫混凝土颗粒由以下制备方法制得：将泡沫混凝土废料(泡沫混凝土废的胚体、废板和切割边角料)破碎，得到平均粒径为5-20mm的混颗粒，随后浸泡在硅烷改性液中2天，固液分离，自然晾干颗粒表面水分，即可制得对比改性再生泡沫凝土颗粒1。
39.硅烷的改性液：将20l硅烷改性剂(甲基三乙氧基硅烷)与140l水混合均匀，即可得到硅烷的改性液。
40.对比制备例2改性再生泡沫混凝土颗粒由以下制备方法制得：
将泡沫混凝土废料(泡沫混凝土废的胚体、废板和切割边角料)破碎，得到平均粒径为5-20mm的混颗粒，随后浸泡在硅烷改性液中2天，固液分离，自然晾干颗粒表面水分，即可制得对比改性再生泡沫凝土颗粒2。
41.硅烷的改性液：将20l硅烷改性剂(聚二甲基硅氧烷)与140l水混合均匀，即可得到硅烷的改性液。
42.对比制备例3再生泡沫混凝土颗粒由以下制备方法制得：将泡沫混凝土废料(泡沫混凝土废的胚体、废板和切割边角料)破碎，得到平均粒径为5-20mm的混颗粒，随后浸泡在清水中2天，固液分离，自然晾干颗粒表面水分，即可制得对比再生泡沫凝土颗粒3。实施例
43.实施例1一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：将10kg硅灰、27kg丁苯乳液和40kg改性再生泡沫混凝土颗粒1(粒径为5-10mm的颗粒20kg，粒径为11-20mm的颗粒20kg)混合均匀，随后与20kg水泥和40kg粗骨料(粒径为5-10mm的颗粒20kg，粒径为10-20mm颗粒的20kg)混合，得到混合料ⅰ；将0.5kg外加剂与13kg水混合均匀，得到混合料ⅱ；将混合料ⅰ和混合料ⅱ混合均匀，即可得到透水混凝土。
44.实施例2-5实施例2-5与实施例1的区别仅在于，实施例2-5中使用的改性再生泡沫混凝土颗粒不同，具体如下表1所示。
45.表1实施例改性再生泡沫混凝土颗粒实施例1改性再生泡沫混凝土颗粒1实施例2改性再生泡沫混凝土颗粒2实施例3改性再生泡沫混凝土颗粒3实施例4改性再生泡沫混凝土颗粒4实施例5改性再生泡沫混凝土颗粒5实施例6一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：将10kg硅灰、27kg丁苯乳液和80kg改性再生泡沫混凝土颗粒5(粒径为5-10mm的颗粒40kg，粒径为11-20mm的颗粒40kg)混合均匀，随后与20kg水泥混合，得到混合料ⅰ；将0.5kg外加剂与13kg水混合均匀，得到混合料ⅱ；将混合料ⅰ和混合料ⅱ混合均匀，即可得到透水混凝土。
46.实施例7一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：将10kg硅灰、27kg丁苯乳液和53.6kg改性再生泡沫混凝土颗粒1(粒径为5-10mm的颗粒26.8kg，粒径为11-20mm的颗粒26.8kg)混合均匀，随后与20kg水泥和26.4kg粗骨料(粒径为5-10mm的颗粒5.3kg，粒径为10-20mm颗粒的21.1kg)混合，得到混合料ⅰ；
将0.5kg外加剂与13kg水混合均匀，得到混合料ⅱ；将混合料ⅰ和混合料ⅱ混合均匀，即可得到透水混凝土。
47.实施例8一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：将10kg硅灰、27kg丁苯乳液和53.6kg改性再生泡沫混凝土颗粒1(粒径为5-10mm的颗粒43.6kg，粒径为11-20mm的颗粒10kg)混合均匀，随后与20kg水泥和26.4kg粗骨料(粒径为5-10mm的颗粒13.2g，粒径为10-20mm颗粒的13.2kg)混合，得到混合料ⅰ；将0.5kg外加剂与13kg水混合均匀，得到混合料ⅱ；将混合料ⅰ和混合料ⅱ混合均匀，即可得到透水混凝土。
48.实施例9一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：将10kg硅灰、27kg丁苯乳液和53.6kg改性再生泡沫混凝土颗粒1(粒径为5-10mm的颗粒25.2kg，粒径为11-20mm的颗粒28.4kg)混合均匀，随后与20kg水泥和26.4kg粗骨料(粒径为5-10mm的颗粒19.8g，粒径为10-20mm颗粒的6.6kg)混合，得到混合料ⅰ；将0.5kg外加剂与13kg水混合均匀，得到混合料ⅱ；将混合料ⅰ和混合料ⅱ混合均匀，即可得到透水混凝土。
49.实施例10一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：将13kg硅灰、13kg丁苯乳液和53.6kg改性再生泡沫混凝土颗粒1(粒径为5-10mm的颗粒25.2kg，粒径为11-20mm的颗粒28.4kg)混合均匀，随后与20kg水泥和26.4kg粗骨料(粒径为5-10mm的颗粒19.8g，粒径为10-20mm颗粒的6.6kg)混合，得到混合料ⅰ；将0.5kg外加剂与11.18kg水混合均匀，得到混合料ⅱ；将混合料ⅰ和混合料ⅱ混合均匀，即可得到透水混凝土。
50.实施例11一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：将7kg硅灰、16.1kg丁苯乳液和53.6kg改性再生泡沫混凝土颗粒1(粒径为5-10mm的颗粒25.2kg，粒径为11-20mm的颗粒28.4kg)混合均匀，随后与20kg水泥和26.4kg粗骨料(粒径为5-10mm的颗粒19.8g，粒径为10-20mm颗粒的6.6kg)混合，得到混合料ⅰ；将0.5kg外加剂与9.93kg水混合均匀，得到混合料ⅱ；将混合料ⅰ和混合料ⅱ混合均匀，即可得到透水混凝土。
51.实施例12一种泡沫混凝土废料制备的透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：将7kg硅灰、16.1kg丁苯乳液和53.6kg改性再生泡沫混凝土颗粒1(粒径为5-10mm的颗粒25.2kg，粒径为11-20mm的颗粒28.4kg)混合均匀，随后与20kg水泥和26.4kg粗骨料(粒径为5-10mm的颗粒19.8g，粒径为10-20mm颗粒的6.6kg)混合，得到混合料ⅰ；将1kg外加剂与9.93kg水混合均匀，得到混合料ⅱ；将混合料ⅰ和混合料ⅱ混合均匀，即可得到透水混凝土。
52.对比例对比例1
对比例1与实施例7的区别仅在于，对比例1中，用粗骨料等量替换改性再生泡沫混凝土颗粒5，即80kg粗骨料(粒径为5-10mm的颗粒20kg，粒径为10-20mm颗粒的60kg)，其余均与实施例7保持一致。
53.对比例2对比例2与实施例7的区别仅在于，对比例2中，用对比改性再生泡沫凝土颗粒1等量替换改性再生泡沫凝土颗粒5，其余均与实施例7保持一致。
54.对比例3对比例3与实施例7的区别仅在于，对比例3中，用对比改性再生泡沫凝土颗粒2等量替换改性再生泡沫凝土颗粒5，其余均与实施例7保持一致。
55.对比例4对比例4与实施例7的区别仅在于，对比例4中，用对比再生泡沫凝土颗粒3等量替换改性再生泡沫凝土颗粒5，其余均与实施例7保持一致。
56.对比例5对比例5与实施例7的区别仅在于，对比例5中，不使用丁苯乳液，其余均与实施例7保持一致。
57.性能检测试验检测实施例1-12和对比例1-5中的值得的透水混凝土的28天抗压强度、透水率和吸水率等指标，具体检测结果如下表2所示。
58.抗压强度试验按cjj/t253-2016《再生骨料透水混凝土应用技术规程》进行；渗透系数试验按cjj/t135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》进行。
59.表2结合实施例1-5和对比例2-4并结合表2可以看出，再生泡沫混凝土颗粒对透水混凝土的影响很大，将按本技术的配方和制备方法得到的再生泡沫混凝土颗粒应用于再生混凝土中，有利于增强透水混凝土的抗压强度和透水率，同时可降低吸水率，减少抗压强度的
冻融损失。
60.结合实施例6-7和对比例1并结合表2可以看出，再生泡沫混凝土颗粒与骨料的重量比会影响透水混凝土的性能，尤其是抗压强度、吸水率和透水率，当改性再生泡沫混凝土颗粒的重量与粗骨料重量的比值为(1-3):1，优选为(2-2.5)：1时，透水混凝土的综合性能较好，此时，可兼顾抗压强度和透水率。
61.结合实施例7-9并结合表2可以看出，再生泡沫混凝土颗粒与骨料粒径分布会影响透水混凝土的性能。
62.结合实施例10-11和对比例5并结合表2可以看出，丁苯乳液与硅灰的重量比为(3-7):3时，可改善透水混凝的性能。
63.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，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，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。