CN101058219A - 透水路面混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种透水路面混凝土的制备方法，属于建材技术领域。本发明首先设计透水路面混凝土：各原材料配比按以下方法确定：先按《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ 53－92紧密密度测试方法测出机制碎石紧密堆积密度，并以机制碎石紧密堆积密度作为单位体积机制碎石用量，然后按骨料表面包裹一层1.0mm水泥浆计算单位体积水泥浆用量，确定胶凝材料用量和用水量，其中粉煤灰掺量为取代胶凝材料中水泥质量的15～20％；骨料比表面积计算参照比表面积理论；步骤二，将以上计算后的各物质用量按比例量取后，进行搅拌并利用模具在现场浇注成型。本发明配比设计方法简单，现场易于操作，价格便宜，环保。

Description

透水路面混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种建材技术领域的材料，具体地讲，涉及一种透水路面混凝土的制备方法。
背景技术
随着经济的发展和城市建设步伐的加快，现代城市的地表逐步被建筑物和混凝土等阻水材料所覆盖，形成形态学上的“人造沙漠”。目前我国城市的道路覆盖率已达到了7～15％。由于混凝土与沥青等路面材料不透水的原因，使自然水不能渗入地下，致使地表植物难以正常生长；不透气的路面很难与空气进行热量、水分的交换，缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力，产生所谓的“热岛效应”。此外不透水的道路表面容易积水，降低了道路的舒适性和安全性。当短时间内集中降雨时，雨水只能通过地下水设施排入河流，不能合理、有效地利用自然降水来补充城市地下水资源，造成水资源浪费。针对上述问题，20世纪80年代，美国、日本等开始研究透水性路面铺筑材料，并将其应用于公园、人行道、轻量级车道、停车场以及各种体育场地。近几年，国内部分地区也根据国外的经验做过类似的尝试，取得了一定的效果。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号：CN1609349A，发明名称：矿渣透水混凝土护坡及其制备方法，该专利自述为：“一种矿渣透水混凝土护坡制备方法，其特征是包括下列步骤：a、首先将作为混凝土粗骨料的矿渣和/或煤渣粉碎至10～80mm大小的颗粒备用；b、按水泥∶矿渣粉灰∶高效减水剂＝1000∶200～400∶12～14的重量百分比并加水搅拌配制凝胶材料，所加水为水泥+矿渣粉灰+高效减水剂总重量的35～45％，得到凝胶材料；c、取上述重量份为10份的混凝土粗骨料和重量份为2～5份的凝胶材料置于混凝土搅拌机中搅拌得到鲜混凝土；d、将上述鲜混凝土或运至现场浇筑、或预制成砌块待其固化后运至现场砌筑。”该专利采用了常规的方法进行搅拌浇注成型，即将水泥、水、骨料共同搅拌成混合料，搅拌成的混凝土易在骨料与水泥浆之间存在界面缺陷，抗压、抗折强度较低，一般在10MPa左右，难以在道路工程中大面积推广和应用。同时，目前一些专利提供的都是一些具体的材料制备方法，而不具备广泛工程推广应用价值。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种透水路面混凝土的制备方法，使制备出的混凝土具有良好的透水、透气性，提高了混凝土在抗压、抗折强度，可用于道路工程和园林小径路面的绿色环保。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明制备步骤如下：
步骤一，设计透水路面混凝土：透水路面混凝材料为普通硅酸盐水泥、粉煤灰、机制碎石、水和高效减水剂，各原材料配比按以下方法确定：先按《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ 53-92紧密密度测试方法测出机制碎石紧密堆积密度，并以机制碎石紧密堆积密度作为单位体积机制碎石用量，然后按骨料表面包裹一层1.0mm水泥浆计算单位体积水泥浆用量，确定胶凝材料用量(水泥和粉煤灰总量)和用水量，其中粉煤灰掺量为取代胶凝材料中水泥质量的15～20％；骨料比表面积计算参照比表面积理论，假设骨料颗粒粒径为d，则单位体积骨料比表面积s为6/d，再根据骨料颗粒粒径分布及表面形状，乘修正系数0.65～0.75。
步骤二，将以上计算后的各物质用量按比例量取后，按以下顺序进行搅拌并利用模具在现场浇注成型：
①将机制碎石用25％～30％的总用水量预湿进行搅拌1分钟；
②加入硅酸盐水泥和粉煤灰与机制碎石搅拌2分钟；
③加入30％～40％的总用水量，其搅拌时间为30秒～1分钟，最后加入剩余的水和减水剂，搅拌成混凝土混合料，其搅拌时间为2～3分钟。
所述的水泥，宜选52.5强度等级的普通硅酸盐水泥。
所述的机制碎石，是粒径为16～20mm间断级配的机制碎石。
所述的粉煤灰，宜选用II级粉煤灰。
本发明主要利用粒径为16～20mm间断级配的机制碎石，其表面粗糙，彼此之间摩擦力增大，从而在混凝土拌和物中形成强度骨架，其中单位体积机制碎石用量以其紧密堆积密度为最佳，配以一定体积的水泥浆体完全包裹机制碎石表面，机制碎石之间留有大量孔隙以提高混凝土的透水性和透气性。为保证机制碎石之间的粘结强度，采用强度等级较高的52.5普通硅酸盐水泥，同时为了实现可持续发展和降低成本，在拌和物中掺入大量粉煤灰，达到改善拌和物工作性易于浇注成型，此外粉煤灰掺入后能降低硬化后的混凝土碱性有利于植物的生长。在制备方法上，首先用水预湿机制碎石，然后加入胶凝材料进行搅拌，使得在碎石表面形成一层水灰比较低的水泥浆膜，以提高碎石之间的粘结力达到提高透水混凝土强度。
本发明具有下列优点：首先，配比设计方法简单，现场易于控制实现，采用的原材料来源广泛，通过一定的加料顺序，改变了其内部体系结构，从而制造出强度较高具有高透水性和透气性用于不同路面的混凝土；所配制的混凝土具有较高的体积稳定性，无收缩，耐磨；价格便宜，具有环保价值，而且强度可达到30MPa，透水系数达到2.9mm/s，可用于道路工程和园林小径路面的绿色环保。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
首先，对选用的粗集料进行紧密堆积密度测定，测得堆积密度为1350kg/m3，确定单位体积骨料用量为1350kg/m3，通过测试分析，骨料粒径主要在16～20mm之间，其中颗粒多为球形和方形，经过计算并取修正系数0.70，得单位体积骨料表面包裹1.0mm所需水泥浆体积为0.218，取水灰比0.30，确定以下配合比。
混凝土配合比(kg/m3)：
水泥：52.5普通硅酸盐水泥                     297.5
粉煤灰：II级粉煤灰                           52.5
水：自来水                                   105
碎石：粒径为16～20mm间断级配的机制碎石       1350
减水剂：萘磺酸盐系高效减水剂粉末            2.1
制备过程：
先将按配合比设计要求的机制碎石用25％左右水预湿进行搅拌1分钟，加入设计要求重量的硅酸盐水泥和粉煤灰与机制碎石搅拌2分钟，然后加入40％水搅拌45秒左右；最后加入剩余的水和设计要求重量的减水剂，搅拌成混凝土混合料，其搅拌时间为2.5分钟。将搅拌好的混凝土混合料装入预制模具进行现场浇注成型。带模养护周期为2天，脱摸养护周期为14～28天。
实施效果：混凝土28天立方体抗压强度为28.0MPa，较普通搅拌工艺强度提高了25％，透水系数为3.2mm/s。
实施例2
首先，对选用的粗集料进行紧密堆积密度测定，测得堆积密度为1300kg/m3，确定单位体积骨料用量为1300kg/m3，通过测试分析，骨料粒径主要在16～20mm之间，其中颗粒多为球形和方形，经过计算并取修正系数0.65，得单位体积骨料表面包裹1.0mm所需水泥浆体积为0.217，取水灰比0.25，确定以下配合比。
混凝土配合比(kg/m3)：
水泥：52.5普通硅酸盐水泥                     304
粉煤灰：II级粉煤灰                           76
水：自来水                                   95
碎石：粒径为16～20mm间断级配的机制碎石       1300
减水剂：萘磺酸盐系高效减水剂粉末             2.28
制备过程：
先将按配合比设计要求的机制碎石用30％左右水预湿进行搅拌1分钟，加入设计要求重量的硅酸盐水泥和粉煤灰与机制碎石搅拌2分钟，然后加入30％水搅拌1分钟左右；最后加入剩余的水和设计要求重量的减水剂，搅拌成混凝土混合料，其搅拌时间为2分钟。将搅拌好的混凝土混合料装入预制模具进行现场浇注成型。带模养护周期为2天，脱摸养护周期为28天。
实施效果：测得立方体抗压强度为25.0MPa，较常规方法强度提高了23％，透水系数为2.9mm/s。
实施例3
首先，对选用的粗集料进行紧密堆积密度测定，测得堆积密度为1400kg/m3，确定单位体积骨料用量为1400kg/m3，通过测试分析，骨料粒径主要在16～20mm之间，其中颗粒多为球形和方形，经过计算并取修正系数0.75，得单位体积骨料表面包裹1.0mm所需水泥浆体积为0.245，取水灰比0.30，确定以下配合比。
混凝土配合比(kg/m3)：
水泥：52.5普通硅酸盐水泥                     323.9
粉煤灰：II级粉煤灰                           71.1
水：自来水                                   118.5
碎石：粒径为16～20mm间断级配的机制碎石       1400
减水剂：萘磺酸盐系高效减水剂粉末             2.37
制备过程：
先将按配合比设计要求的机制碎石用28％左右水预湿进行搅拌1分钟，加入设计要求重量的硅酸盐水泥和粉煤灰与机制碎石搅拌2分钟，然后加入35％水搅拌30秒左右；最后加入剩余的水和设计要求重量的减水剂，搅拌成混凝土混合料，其搅拌时间为3分钟。将搅拌好的混凝土混合料装入预制模具进行现场浇注成型。带模养护周期为2天，脱摸养护周期为28天。
实施效果：测得立方体抗压强度为32.5MPa，较常规方法强度提高了30％，透水系数为2.1mm/s。

Claims (6)

1、一种透水路面混凝土的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
步骤一，设计透水路面混凝土：透水路面混凝材料为普通硅酸盐水泥、粉煤灰、机制碎石、水和高效减水剂，各原材料配比按以下方法确定：先按《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ 53-92紧密密度测试方法测出机制碎石紧密堆积密度，并以机制碎石紧密堆积密度作为单位体积机制碎石用量，然后按骨料表面包裹一层1.0mm水泥浆计算单位体积水泥浆用量，确定胶凝材料用量和用水量，其中粉煤灰掺量为取代胶凝材料中水泥质量的15～20％；骨料比表面积计算参照比表面积理论，假设骨料颗粒粒径为d，则单位体积骨料比表面积s为6/d，再根据骨料颗粒粒径分布及表面形状，乘修正系数0.65～0.75；
步骤二，将以上计算后的各物质用量按比例量取后，按以下顺序进行搅拌并利用模具在现场浇注成型：
①将机制碎石用25％～30％的总用水量预湿进行搅拌；
②加入硅酸盐水泥和粉煤灰与机制碎石搅拌；
③加入30％～40％的总用水量后搅拌，最后加入剩余的水和减水剂，搅拌成混凝土混合料。
2、根据权利要求1所述的透水路面混凝土的制备方法，其特征是，所述的机制碎石，是粒径为16～20mm间断级配的机制碎石。
3、根据权利要求1所述的透水路面混凝土的制备方法，其特征是，所述的①中，搅拌时间为1分钟。
4、根据权利要求1所述的透水路面混凝土的制备方法，其特征是，所述的②中，搅拌时间为2分钟。
5、根据权利要求1所述的透水路面混凝土的制备方法，其特征是，所述的③中，加入水后搅拌时间为30秒～1分钟。
6、根据权利要求1所述的透水路面混凝土的制备方法，其特征是，所述的③中，搅拌成混凝土混合料，其搅拌时间为2～3分钟。
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