CN115650654A - 一种抗堵塞透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及透水混凝土领域，尤其是涉及一种抗堵塞透水混凝土及其制备方法。一种抗堵塞透水混凝土，包括以下重量份物质：粗骨料120～150份；水泥400～500份；粉煤灰30～60份；水100～150份；功能助剂6～8份；改性颗粒10～15份；所述改性颗粒为表观密度550～600g/L的胶粉颗粒。通过采用上述技术方案，本申请通过优化了抗堵塞透水混凝土材料的组分，降低了混凝土长期使用由于强度降低导致出现磨损的现象，改善透水混凝土的长效透水性能，同时本申请采用的胶粉颗粒的有效填充，骨料和骨料之间形成的孔隙在受外力作用下形成一定的形变，改善透水混凝土的长效透水性能。

Description

一种抗堵塞透水混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及透水混凝土领域，尤其是涉及一种抗堵塞透水混凝土及其制备方法。

背景技术

透水混凝土是由粗骨料、胶凝材料、水、掺合料、外加剂和细骨料等按照一定的配比经某种拌合工艺拌制而成的一种多孔轻质混凝土，因而又称无砂混凝土或大孔混凝土。它是由特定粒级的粗骨料作为骨架，由胶凝浆体或加入少量细骨料的砂浆作为骨料颗粒之间胶结层，从而形成的骨架—空隙结构。由于这种内部含有连通孔隙的特殊结构，使得透水混凝土在具有良好透水、透气性能的同时，也导致了其强度要比普通混凝土低得多。

相比于传统的混凝土路面，透水混凝土路面能够使雨水直接渗透到土壤，具有过滤地表水，吸声降噪和缓解“热岛效应”等优势。但透水混凝土在服役使用期间内部孔隙结构容易被外界杂质堵塞，最终失去透水性能。

针对上述相关技术，发明人发现现有的透水混凝土在实际使用过程中，由于磨损产生的细小颗粒，同时雨水冲刷形成的大量砂石，易出现透水混凝土出现堵塞导致其透水性能降低的缺陷。

发明内容

为了改善现有抗堵塞透水混凝土长期使用后易出现堵塞的缺陷，本申请提供一种抗堵塞透水混凝土及其制备方法。

本申请提供一种抗堵塞透水混凝土，采用如下的技术方案：

一种抗堵塞透水混凝土，包括以下重量份物质：

粗骨料120～150份；

水泥400～500份；

粉煤灰30～60份；

水100～150份；

功能助剂6～8份；

改性颗粒10～15份；

所述改性颗粒为表观密度550～600g/L的胶粉颗粒。

通过采用上述技术方案，本申请通过优化了抗堵塞透水混凝土材料的组分，由于本申请选用了胶粉颗粒为改性颗粒，一方面，胶粉颗粒在骨料和骨料之间形成良好的“桥梁结构”，对表面高强度的冲击和压力形成有效的形变，提高混凝土材料的抗冲击性能，降低了混凝土长期使用由于强度降低导致出现磨损的现象，改善透水混凝土的长效透水性能。

另一方面，由于本申请采用的胶粉颗粒的有效填充，骨料和骨料之间形成的孔隙在受外力作用下形成一定的形变，从而使孔隙中堵塞的颗粒在形变作用下出现松动，小颗粒能有效分散，改善透水混凝土孔隙内部小颗粒堵塞的现象，从而进一步改善透水混凝土的长效透水性能。

优选的，所述改性颗粒还包括硅灰，所述硅灰与所述胶粉的质量比为1：4.5～6.6。

通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了抗堵塞透水混凝土中硅灰与胶粉之间的比例，由于胶粉的添加虽然能在一定程度上改善透水混凝土材料的透水性能和抗冲击性能，但是胶粉含量过高则会导致透水混凝土强度降低，胶粉含量过低则会出现长效透水性能提高不显著的现象，本申请进一步优化了透水混凝土的组分，提高了透水混凝土的长效透水性能。

优选的，所述粗骨料为经整形处理后的粗骨料，所述粗骨料的堆积密度为1560kg/m³。

通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了粗骨料的结构和堆积密度，从而改善粗骨料在制备透水混凝土方案中骨料与骨料之间的接触距离，改善透水混凝土内部孔隙的结构，从而进一步优化了透水混凝土的透水性能。

优选的，所述粗骨料在整形处理后还进行了热处理，所述热处理包括以下步骤：

将粗骨料置于200～300℃下保温热处理，静置冷却至室温后，过筛并收集得热处理粗骨料。

通过采用上述技术方案，本申请对粗骨料进行进一步的热处理，由于热处理后的粗骨料能有效活化，改善粗骨料内部孔隙结构，进一步优化粗骨料的孔隙贯穿结构，从而有效提高了粗骨料制备的透水混凝土的透水性能。

优选的，所述粗骨料在热处理后还进行包覆改性处理，所述包覆改性处理液包括质量比1:8.5～10.5的包覆弹性体和乙醇，所述包覆弹性体包括以下重量份物质：

丙烯酸钙单体45～50份；

氨水引发剂0.5～1.5份；

促进剂1～3份；

水120～150份。

优选的，所述包覆改性处理液还包括下列重量份物质：

正硅酸乙酯15～35份；

乙基硅酸盐3～8份；

纤维素酯10～15份。

优选的，所述包覆改性处理包括以下步骤：

取热处理骨料置于包覆改性液中，搅拌混合并置于3～5MPa下静置15～30min，过滤并收集滤饼，真空干燥，即可完成包覆改性处理。

通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了粗骨料的改性处理步骤，通过对粗骨料进行包覆改性，由于本申请采用了丙烯酸钙单体聚合形成的弹性凝胶对粗骨料表面以及粗骨料内部孔隙内壁形成有效的包覆，在实际使用过程中，当骨料后外部压力作用下，弹性凝胶形成的包覆层有效形变并带动孔隙内部杂质活动，改善细小杂质易在透水混凝土内部孔隙之间出现堵塞的现象，从而进一步改善了透水混凝土材料的长效透水性能。

第二方面，本申请提供了一种抗堵塞透水混凝土的制备方法，包括以下制备步骤：

S1、一次搅拌：取粗骨料、粉煤灰和改性颗粒搅拌混合，收集一次搅拌料；

S2、二次搅拌：再取一次搅拌料、水泥、水和功能助剂搅拌混合，收集得混合料；

S3、浇筑成型：将混合料置于模具中，插捣成型后，拆模后置于饱和石灰水中养护，即可制备得抗堵塞透水混凝土。

通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了透水混凝土材料的制备过程，由于透水混凝土在实际使用过程中，先将粗骨料与改性颗粒形成有效的分散，在后续制备的透水混凝土具有较为均匀的胶粉分散结构，从而进一步改善了透水混凝土材料的长效透水性能。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

第一、本申请通过优化了抗堵塞透水混凝土材料的结构，通过优化了抗堵塞透水混凝土的机构，使其形成一端尺寸与结构，由于两端尺寸不等的设计，有效改善了三维光波导材料的折射率的变化状态，从而能有效调节其耦合效率，通过改善光波导结构实现其控制和调整抗堵塞透水混凝土的耦合效果。

第二、本申请进一步优化了抗堵塞透水混凝土的制备方法，通过先设计光波导图形，在进行掩膜制作和离子交换，使制备的抗堵塞透水混凝土具有良好的耦合效果。

第三、本申请进一步优化了制备过程中的温度和参数，通过优化后的制备方案进一步改善了制备的抗堵塞透水混凝土材料的芯径渐变和折射率渐变结构，通过实现三维光波导材料的梯度渐变可控，有效控制了抗堵塞透水混凝土的耦合效果，同时还进一步通过温控有效调整了抗堵塞透水混凝土材料的结构。

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。

制备例1：取4.5kg丙烯酸钙单体、0.05kg0.1mol/L氨水、0.1kg促进剂和12kg水搅拌混合，再在75℃、0.5MPa下保温反应3h，即可制备得所述包覆弹性体1；

再取1kg包覆弹性体、15kg正硅酸乙酯、3kg乙基硅酸盐10kg纤维素酯和8.5kg乙醇搅拌混合，均质处理25min后，过0.25μm筛网，制备得包覆改性处理液1。

制备例2：取4.75kg丙烯酸钙单体、0.10kg0.1mol/L氨水、0.2kg促进剂和13.5kg水搅拌混合，再在77℃、0.65MPa下保温反应4h，即可制备得所述包覆弹性体2；

再取1kg包覆弹性体、24kg正硅酸乙酯、5kg乙基硅酸盐12kg纤维素酯和9.5kg乙醇搅拌混合，均质处理27min后，过0.25μm筛网，制备得包覆改性处理液2。

制备例3：取5.0kg丙烯酸钙单体、0.15kg0.1mol/L氨水、0.3kg促进剂和15kg水搅拌混合，再在80℃、0.8MPa下保温反应5h，即可制备得所述包覆弹性体3；

再取1kg包覆弹性体、35kg正硅酸乙酯、8kg乙基硅酸盐15kg纤维素酯和10.5kg乙醇搅拌混合，均质处理30min后，过0.25μm筛网，制备得包覆改性处理液3。

制备例4

粗骨料1：堆积密度为1560kg/m³花岗岩碎石；

制备例5

粗骨料2：取堆积密度为1560kg/m³花岗岩碎石置于200℃下保温热处理，静置冷却至室温后，过筛并收集得粗骨料2。

制备例6

粗骨料3：取堆积密度为1560kg/m³花岗岩碎石置于300℃下保温热处理，静置冷却至室温后，过筛并收集得粗骨料3。

制备例7

粗骨料4：取20kg粗骨料2置于100kg包覆改性液中，搅拌混合并置于3MPa下静置15min，过滤并收集滤饼，真空干燥，即可制备得粗骨料4。

制备例8

粗骨料5：取20kg粗骨料2置于100kg包覆改性液中，搅拌混合并置于5MPa下静置30min，过滤并收集滤饼，真空干燥，即可制备得粗骨料5。

制备例9

粗骨料6：取20kg粗骨料3置于100kg包覆改性液中，搅拌混合并置于3MPa下静置15min，过滤并收集滤饼，真空干燥，即可制备得粗骨料6。

实施例

实施例1～5

一种抗堵塞透水混凝土，采用下表表1所示的组分，具体抗堵塞透水混凝土的制备方法包括：

S1、一次搅拌：取120～150kg粗骨料1、30～60kg粉煤灰和10～15kg表观密度550～600g/L的胶粉颗粒搅拌混合，收集一次搅拌料；

S2、二次搅拌：再取一次搅拌料、400～500kg水泥、100～150kg水和6～8kg固含量20％聚羧酸减水剂搅拌混合，收集得混合料；

S3、浇筑成型：将混合料置于模具中，插捣成型后，拆模后置于25℃下的饱和石灰水中养护，即可制备得抗堵塞透水混凝土。

表1抗堵塞透水混凝土组分表

对比例

对比例1

一种抗堵塞透水混凝土，与实施例1对比，未添加表观密度550～600g/L的胶粉颗粒。

性能检测试验

将实施例1～8制备的抗堵塞透水混凝土进行检测，具体检测其透水性能和孔隙率，先采用GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》慢冻法进行，测试冻融10次后，再测量其透水性能和孔隙率，孔隙率测试方法参考CJJ/T253—2016《再生骨料透水混凝土应用技术规程》进行。透水系数参考GB/T25993—2010《透水路面砖和透水路面板》进行测试，检测结果如下表2所示：

表2性能检测表

结合实施例1～8与对比例1和表2数据可以发现，本申请技术方案采用的胶粉颗粒为改性颗粒，降低了混凝土长期使用由于强度降低导致出现磨损的现象，使骨料和骨料之间形成的孔隙在受外力作用下形成一定的形变，从而使孔隙中堵塞的颗粒在形变作用下出现松动，小颗粒能有效分散，改善透水混凝土孔隙内部小颗粒堵塞的现象，从而进一步改善透水混凝土的长效透水性能。

同时，由实施例4～8进一步说明了通过对粗骨料进行包覆改性，由于本申请采用了丙烯酸钙单体聚合形成的弹性凝胶对粗骨料表面以及粗骨料内部孔隙内壁形成有效的包覆，在实际使用过程中，当骨料后外部压力作用下，弹性凝胶形成的包覆层有效形变并带动孔隙内部杂质活动，改善细小杂质易在透水混凝土内部孔隙之间出现堵塞的现象，从而进一步改善了透水混凝土材料的长效透水性能。

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。

Claims (8)

1.一种抗堵塞透水混凝土，其特征在于，包括以下重量份物质：

粗骨料120～150份；

水泥400～500份；

粉煤灰30～60份；

水100～150份；

功能助剂6～8份；

改性颗粒10～15份；

所述改性颗粒为表观密度550～600g/L的胶粉颗粒。

2.根据权利要求1所述的一种抗堵塞透水混凝土，其特征在于，所述改性颗粒还包括硅灰，所述硅灰与所述胶粉的质量比为1：4.5～6.6。

3.根据权利要求1所述的一种抗堵塞透水混凝土，其特征在于，所述粗骨料为经整形处理后的粗骨料，所述粗骨料的堆积密度为1560kg/m³。

4.根据权利要求3所述的一种抗堵塞透水混凝土，其特征在于，所述粗骨料在整形处理后还进行了热处理，所述热处理包括以下步骤：

将粗骨料置于200～300℃下保温热处理，静置冷却至室温后，过筛并收集得热处理粗骨料。

5.根据权利要求4所述的一种抗堵塞透水混凝土，其特征在于，所述粗骨料在热处理后还进行包覆改性处理，所述包覆改性处理液包括质量比1:8.5～10.5的包覆弹性体和乙醇，所述包覆弹性体包括以下重量份物质：

丙烯酸钙单体45～50份；

氨水引发剂0.5～1.5份；

促进剂1～3份；

水120～150份。

6.根据权利要求5所述的一种抗堵塞透水混凝土，其特征在于，所述包覆改性处理液还包括下列重量份物质：

正硅酸乙酯15～35份；

乙基硅酸盐3～8份；

纤维素酯10～15份。

7.根据权利要求5所述的一种抗堵塞透水混凝土，其特征在于，所述包覆改性处理包括以下步骤：

取热处理骨料置于包覆改性液中，搅拌混合并置于3～5MPa下静置15～30min，过滤并收集滤饼，真空干燥，即可完成包覆改性处理。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种抗堵塞透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

S1、一次搅拌：取粗骨料、粉煤灰和改性颗粒搅拌混合，收集一次搅拌料；

S2、二次搅拌：再取一次搅拌料、水泥、水和功能助剂搅拌混合，收集得混合料；

S3、浇筑成型：将混合料置于模具中，插捣成型后，拆模后置于饱和石灰水中养护，即可制备得抗堵塞透水混凝土。