CN105174995B - 一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明取900‑1000份的玄武岩碎石、260‑390份的水泥、31‑41份的硅灰、8.5‑18.5份的矿渣微粉、7‑11份的粉煤灰和100‑130份的水，放入无重力搅拌机搅拌3～5分钟；然后，投入0.9‑1.1份的成孔剂、2.8‑3.2份的减水剂于所得混合物料中，搅拌1～2分钟下料待用；常温、常压下，将所得物料静置2～3分钟后放料至静压机中，压制成型得混凝土防堵透水砖。本发明通过优化的组分设计及合理的组分配比，有效解决了路面透水砖透水性能不佳、抗压强度低等问题，且生产工艺简单，便于推广应用。

Description

一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说，涉及一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展和城市化建设进程的加快，现代城市的地表逐步被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖。但这些不透水的道路给城市的生态环境带来了许多负面的影响。与自然的土壤相比，混凝土路面缺乏呼吸性、吸收热量和渗透雨水的能力。随之产生一系列环境问题：能够渗入地表的雨水明显减少，城市的地下水位急剧下降；不透水的路面很难与空气进行热量与湿度的交换，产生“热岛现象”；短时间的集中降雨，大量雨水不能及时渗入地表，容易造成道路被淹没交通瘫痪等社会问题。目前我国已开始重视城市雨水排涝与地表水储蓄功能，并于2015年初在全国推荐审批了十六个城市为“海绵城市”，即雨水排涝与地表水储蓄试点城市。但现阶段城市雨水排涝与地表水储蓄功能的现状仍不甚理想。

新一代绿色环保路面材料透水砖的出现能在一定程度上减轻上述现象。目前市场上的透水砖主要原料采用陶瓷或混凝土，陶瓷透水砖要釆用大量的矿土资源，原料的开采造成对环境的破坏，陶瓷型透水砖生产工艺复杂，而且陶瓷基砖在成型烧结时需要耗费大量的能源，成本高，生产效率低，环保投入大；混凝土透水砖虽然成本低，但现有的混凝土透水砖表面颗粒粗大，靠表面的大孔隙透水，空隙率在20％以上，容易被灰尘堵死，因此不能持续保持高透水性能；而且由于空隙较大，其用于水过滤效果及抗压能力也较差。

针对现有路面透水砖存在的生产工艺复杂、抗压强度低、透水性能不佳、易堵塞等问题，已有相关技术方案公开。如中国专利申请号201410175629.X，申请日为2014年8月13日，发明创造名称为：一种仿石材纹理透水混凝土预制砖及其制备方法；该申请案自下而上由透水本体层和仿石材纹理透水面层两个部分组成；其中，透水本体层所用的原材料和每立方米混凝土的重量配合比为：(a)骨料为碎石，加入量为1400kg/m³～1550kg/m³；(b)水泥：310kg/m³～350kg/m³；(c)减水剂：3.0kg/m³～3.5kg/m³；(d)粉煤灰：25kg/m³～35kg/m³。该申请案的预制砖具有较好的透水功能，同时表面有类似天然石材的装饰效果，但该申请案在透水砖的抗压强度方面仍有待提高。

中国专利申请号201510100878.7，申请日为2015年5月20日，发明创造名称为：一种高强度混凝土透水路面砖；该申请案包括表面层和砖基层；所述表面层重量比例为：石英砂20％-40％、大沙60％-80％、水泥占以上二种材料总重量的40％-50％，氨基磺酸盐占水泥重量的3％-6％；op乳化剂或烷基茶磺酸盐占水泥重量的2‰左右；所述砖基层由小碎石70％-80％、大碎石骨料20％-30％、水泥占以上两种材料总重量的30％-45％、减水剂木质素磺酸钙占水泥重量的0.1％-0.3％、粉煤灰占水泥重量比的5％-10％、引汽剂脂肪醇酸纳或烷基酚环氧乙烷占水泥重量的1‰-2‰的重量比制成。该申请案的透水路砖透水效果好，表面美观，抗压能力强。但该申请案的路面透水砖生产工艺复杂、制备成本高，仍需进一步改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有路面透水砖生产工艺复杂、抗压强度低、透水性能不佳、易堵塞等问题，提供了一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖及其制备方法；本发明通过优化的组分设计及合理的组分配比，有效解决了路面透水砖透水性能不佳、抗压强度低等问题，且生产工艺简单，便于推广应用。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖，其每立方米的组分配比为：

更进一步地，所述的玄武岩碎石的粒径为7～10mm。

更进一步地，所述的水泥型号为42.5#低碱水泥。

更进一步地，所述的成孔剂为酚醛树脂复合聚乙二醇成孔剂。

更进一步地，所述的硅灰采用800目硅灰。

更进一步地，所述的减水剂为JY-PCA型聚羧酸系减水剂。

更进一步地，防堵透水砖每立方米的组分配比为：

本发明的一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖的制备方法，其步骤为：

步骤一、按质量份数计，取900-1000份的玄武岩碎石、260-390份的水泥、31-41份的硅灰、8.5-18.5份的矿渣微粉、7-11份的粉煤灰和100-130份的水，放入无重力搅拌机搅拌3～5分钟；

步骤二、投入0.9-1.1份的成孔剂、2.8-3.2份的减水剂于步骤一所得混合物料中，搅拌1～2分钟下料待用；

步骤三、常温、常压下，将步骤二所得物料静置2～3分钟后放料至静压机中，在激振75KW条件下压制成型得混凝土防堵透水砖。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖，采用粒径为7～10mm的玄武岗碎石为骨料，配以硅灰、低碱水泥、成孔剂、聚羧酸减水剂、矿渣微粉等材料制成，通过优化的组分设计及合理的组分配比，其抗压强度高达35-50MPa，透水系数能达到1.55-1.78mm/s，且具有不堵塞、耐磨、耐候等优点，有效解决了路面透水砖透水性能不佳、抗压强度低等问题；

(2)本发明的一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖，在材料选用方面充分利用了粉煤灰、矿渣微粉、废弃石屑等工业废渣，资源综合利用指数高，且造价低廉；

(3)本发明的一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖的制备方法，配合选用原料的物化性能，制定了合理的物料投放顺序，且使用了适宜的压制条件，不会因为过于紧密夯实影响透水功能、也不会因为保证透水而使砖体结构疏松，保证了混凝土防堵透水砖的透水性，耐磨性及物理力学指标。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例的一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖，每立方米各原料所占比例为：990kg的玄武岩碎石，360kg低碱水泥、34kg硅灰、15kg矿渣微粉、10.5kg一级粉煤灰、0.95kg成孔剂、2.8kg高效减水剂和120kg洁净自来水。

本实施例中透水砖骨料采用的是马鞍山龙马石料厂生产的粒径为7～10mm的玄武岩碎石，该骨料强度高、粒径匀、无杂质。低碱水泥选用唐山特种水泥厂生产的型号42.5#低碱硅酸盐水泥。减水剂则选用上海立典新材料有限公司生产的JY-PCA型聚羧酸系高效减水剂，硅灰为苏州尊越新材料有限公司生产的800目硅灰，成孔剂为上海立典新材料有限公司生产的酚醛树脂复合聚乙二醇成孔剂，矿渣微粉选用马钢嘉华公司生产的400级矿渣微粉，粉煤灰为当涂大唐电厂生产的工业副产品。

本实施例在材料选用方面充分利用了粉煤灰、矿渣微粉、废弃石屑等工业废渣，资源综合利用指数高，且造价低廉。值得说明的是，传统工艺中只能使用3～5mm粒径的玄武岩碎石，因为玄武岩碎石的粒径越大，虽然透水率会越好，但砖体强度会下降，这也是透水砖一直不能平衡高抗压强度和高透水性能的技术瓶颈之一。本实施例通过优化的组分设计及合理的组分配比，不仅使用了粒径为7～10mm的玄武岩碎石来增加透水砖的透水率，同时也保证了透水砖具有高抗压强度。下面将对本实施例的具体设计进行介绍：

本发明采用高标号低碱水泥(即标号为42.5#的低碱水泥)，低碱水泥中硅含量较少，使得低碱水泥能够起到很好的粘结骨料之间的接触点的作用，进而调节砖体强度，增加透水率。减水剂采用JY-PCA型聚羧酸系高效减水剂，可以增强透水砖的基础强度，降低透水砖的表面张力，保持透水砖的耐久性。而硅灰是激发低碱水泥强度的，采用800目硅灰则不仅可以有效增强透水砖的抗压强度，还可以减少冻融对透水砖强度的损失。

更为重要的是，透水砖要达到很好的透水性能，其砖体内部的空隙率是非常关键的指标。为了提高透水砖的成孔率，发明人尝试使用过双氧水、发泡剂和蛋清等作为成孔剂，但都达不到理想的成孔效果。其中，发泡剂的成孔效果在实验中是最好的，但砖体强度却始终达不到要求。为了克服这一问题，发明人考虑到在本发明中成孔剂主要在低碱水泥和硅灰之间起扩展成孔机理的作用，尝试使用了上海立典新材料有限公司生产的酚醛树脂复合聚乙二醇成孔剂，酚醛树脂复合聚乙二醇成孔剂是一种化学成孔剂，凝胶材料(即低碱水泥)在初凝过程中产生的气泡经过该成孔剂的作用能够形成非常理想的孔腔。此外，本实施例通过反复试验确定了成孔剂、低碱水泥和硅灰之间的投加比例，即本实施例所述每立方米低碱水泥360kg、硅灰34kg、成孔剂0.95kg。在该投加比例条件下，兼顾了成孔效果(即透水率)和砖体强度两方面效果，且具有不堵塞、耐磨、耐候等优点。

以制备1立方体积的防堵透水砖为例，本实施例制备高强耐磨混凝土防堵透水砖的过程如下：

取990kg的玄武岩碎石、360kg的低碱水泥、34kg的800目硅灰、15kg份的矿渣微粉、10.5kg的粉煤灰和120kg的水，放入无重力搅拌机，经3分钟搅拌均匀后，投入0.95kg的成孔剂、2.8kg的减水剂于所得混合物料中，再经2分钟搅拌，观察充分均匀后，下料由输送带送入容器中待用。常温、常压下，在容器中静置2分钟后即可放料进入800型透水砖专用静压机在激振75KW条件下压制成型，专用场地标养即可得混凝土防堵透水砖。

本实施例的透水砖制备过程，配合选用原料的物化性能，制定了合理的物料投放顺序，使得各物料之间能够充分混匀，同时使用了适宜的压制条件，不会因为过于紧密夯实影响透水功能、也不会因为保证透水而使砖体结构疏松，保证了混凝土防堵透水砖的透水性，耐磨性及物理力学指标。

本实施例制得的透水砖抗压强度高达50mpa，透水系数能达到1.78mm/s，相对于传统透水砖抗压强度只能达到20～25MPa，透水系数只能达到1.20mm/s，取得了显著地进步。

实施例2

本实施例的一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖，基本同实施例1，其不同之处在于：每立方米各原料所占比例为：1000kg的玄武岩碎石，390kg低碱水泥、36kg硅灰、13.5kg矿渣微粉、9kg一级粉煤灰、1.0kg成孔剂、2.8kg高效减水剂和115kg洁净自来水。

以制备1立方体积的防堵透水砖为例，本实施例制备高强耐磨混凝土防堵透水砖的过程如下：

取1000kg的玄武岩碎石、390kg的低碱水泥、36kg的800目硅灰、13.5kg份的矿渣微粉、9kg的粉煤灰和115kg的水，放入无重力搅拌机，经5分钟搅拌均匀后，投入1.0kg的成孔剂、2.8kg的减水剂于所得混合物料中，再经1.5分钟搅拌，观察充分均匀后，下料由输送带送入容器中待用。常温、常压下，在容器中静置3分钟后即可放料进入800型透水砖专用静压机压制成型，专用场地标养即可得混凝土防堵透水砖。

本实施例制得的透水砖抗压强度高达40MPa，透水系数能达到1.66mm/s。

实施例3

本实施例的一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖，基本同实施例1，其不同之处在于：每立方米各原料所占比例为：900kg的玄武岩碎石，260kg低碱水泥、31kg硅灰、8.5kg矿渣微粉、7kg一级粉煤灰、0.9kg成孔剂、2.8kg高效减水剂和100kg洁净自来水。

以制备1立方体积的防堵透水砖为例，本实施例制备高强耐磨混凝土防堵透水砖的过程如下：

取900kg的玄武岩碎石、260kg的低碱水泥、31kg的800目硅灰、8.5kg份的矿渣微粉、7kg的粉煤灰和100kg的水，放入无重力搅拌机，经4分钟搅拌均匀后，投入0.9kg的成孔剂、2.8kg的减水剂于所得混合物料中，再经1分钟搅拌，观察充分均匀后，下料由输送带送入容器中待用。常温、常压下，在容器中静置2.5分钟后即可放料进入800型透水砖专用静压机压制成型，专用场地标养即可得混凝土防堵透水砖。

本实施例制得的透水砖抗压强度高达35MPa，透水系数能达到1.55mm/s。

实施例4

本实施例的一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖，基本同实施例1，其不同之处在于：每立方米各原料所占比例为：950kg的玄武岩碎石，300kg低碱水泥、41kg硅灰、18.5kg矿渣微粉、11kg一级粉煤灰、1.1kg成孔剂、3.2kg高效减水剂和130kg洁净自来水。

以制备1立方体积的防堵透水砖为例，本实施例制备高强耐磨混凝土防堵透水砖的过程如下：

取950kg的玄武岩碎石、300kg的低碱水泥、41kg的800目硅灰、18.5kg份的矿渣微粉、11kg的粉煤灰和130kg的水，放入无重力搅拌机，经3分钟搅拌均匀后，投入1.1kg的成孔剂、3.2kg的减水剂于所得混合物料中，再经2分钟搅拌，观察充分均匀后，下料由输送带送入容器中待用。常温、常压下，在容器中静置3分钟后即可放料进入800型透水砖专用静压机压制成型，专用场地标养即可得混凝土防堵透水砖。

本实施例制得的透水砖抗压强度高达46MPa，透水系数能达到1.72mm/s。

Claims (3)

1.一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖，其特征在于：其每立方米的组分配比为：

其中，所述的玄武岩碎石的粒径为7～10mm，水泥型号为42.5#低碱水泥，成孔剂为酚醛树脂复合聚乙二醇成孔剂，硅灰采用800目硅灰，减水剂为JY-PCA型聚羧酸系减水剂。

2.根据权利要求1所述的一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖，其特征在于：防堵透水砖每立方米的组分配比为：

3.根据权利要求1所述的一种静压高强耐磨混凝土防堵透水砖的制备方法，其步骤为：

步骤一、按质量份数计，取900-1000份的玄武岩碎石、260-390份的水泥、31-41份的硅灰、8.5-18.5份的矿渣微粉、7-11份的粉煤灰和100-130份的水，放入无重力搅拌机搅拌3～5分钟；

步骤二、投入0.9-1.1份的成孔剂、2.8-3.2份的减水剂于步骤一所得混合物料中，搅拌1～2分钟下料待用；

步骤三、常温、常压下，将步骤二所得物料静置2～3分钟后放料至静压机中，在激振75KW条件下压制成型得混凝土防堵透水砖。