CN106116327A - 一种利用固态废弃物生产的透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用固态废弃物生产的透水混凝土及其制备方法,所述透水混凝土按重量份包括以下组分:水泥11.0‑22.0份、活性微粉掺和剂6.0‑11.0份、再生骨料74.0‑80.0份、聚羧酸减水剂0.3‑0.6份、界面粘结剂0.3‑1.0份和水3.0‑8.0份。既提高了混凝土的强度和透水性，又实现了废弃物的合理再利用。制备方法采用再生骨料、界面粘合剂和50％的水混合第一次搅拌，然后加活性微粉掺和剂和水泥，进行第二次搅拌15s,再加聚羧酸减水剂进行第三次搅拌，最后加50％水第四次搅拌1‑3min的制备方法，浆体易包裹骨料，且黏聚性合适，工作性容易得到保证，硬化后强度高。

Description

一种利用固态废弃物生产的透水混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种固态废弃物资源化循环利用，尤其是涉及一种利用固态废弃物生产的透水混凝土及其制备方法。

背景技术

透水混凝土是由一系列相连通的孔隙和混凝土实体部分骨架构成的具有透气透水性的多孔结构的混凝土。透水混凝土是生态友好型混凝土，与传统混凝土相比，其具有15-25％的连通孔隙率，具有优良的透气性和透水性。透水混凝土在满足强度要求的同时，还需要保持一定的贯通孔隙率，满足透水性要求。透水混凝土既能满足人类活动对于硬化地面的使用要求，又有天然草坪和土壤地面的生态优势，能够减轻城市“热岛效应”，减轻非透水硬化地面对大自然的破坏程度，同时也有效的保护了地表植物及微生物的生存空间，体现了“与环境共生”的可持续发展观念。

现有技术将建筑垃圾制成再生粗细骨料作为透水混凝土原料，在配制时多采用优质天然砂、石骨料作为骨架，再加入水泥、水等配制而成。为增加骨料强度和界面黏结力，通常加大水泥等胶凝材料用量后可改善效果，但制作的透水混凝土孔隙率低，透水性差。同时，单依靠再生骨料，其活性不能更好激发出来，混凝土强度低、耐磨性、耐久性等指标不如单掺水泥的效果。同时，水泥胶凝浆体与骨料界面强度低，易造成破碎。

另外，我国正处于经济建设的发展时期，每年有大量的施工建设和拆迁改造工程不可避免的产生数亿吨的建筑垃圾。各工业矿业生产每年排放约6亿吨工业废渣。如此巨量的固态废弃物已经严重侵害到人们赖以生存的环境，带来土壤污染、水污染等一系列环境问题。已经成为我国面临的一大难题。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是：提供一种利用固态废弃物生产的透水混凝土，既提高了混凝土的强度和透水性，又实现了废弃物的合理再利用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种利用固态废弃物生产的透水混凝土，所述透水混凝土按重量份包括以下组分：水泥11.0-22.0份、活性微粉掺和剂6.0-11.0份、再生骨料74.0-80.0份、聚羧酸减水剂0.3-0.6份、界面粘结剂0.3-1.0份和水3.0-8.0份。

作为一种优选的方案，所述透水混凝土按重量份包括以下组分：水泥11.3-21.4份、微粉掺和剂7.1-10.7份、再生骨料76.2-78.6份、聚羧酸减水剂0.3-0.6份、界面粘结剂0.3-1.0份和水3.8-7.1份。

作为一种优选的方案，所述界面粘结剂包括乳胶粉、甲基纤维素、氢氧化钠和水，所述界面粘结剂包括的乳胶粉、甲基纤维素、氢氧化钠和水按质量百分比分别为1％，0.5％，0.1％和98.4％。

作为一种优选的方案，所述界面粘结剂的粘度为0.025-0.06Pa.s，PH值为7-8.5，固体含量为5-7，剪切强度不小于0.4MPa，抗拉粘结强度不小于0.2MPa。

作为一种优选的方案，所述活性微粉掺和剂为粉煤灰、矿渣、氟石膏、煤矸石、钢渣铁尾矿和磷石膏的两种或两种以上。

作为一种优选的方案，所述活性微粉掺和剂的比表面积大于430m/kg，3d活性指数大于50％，7d活性指数大于90％，28d活性指数不小于100％，需水量比不大于95％，烧失量不大于5％。

作为一种优选的方案，所述再生骨料包括再生粗骨料和再生细骨料，所述再生粗骨料和再生细骨料比例为5-8:1。

作为一种优选的方案，所述再生粗骨料的粒径5～16mm，吸水率小于6％，压碎指标小于12％，所述再生粗骨料的含泥量小于1.5％，泥块含量小于0.5％，针片状颗粒小于10％。

作为一种优选的方案，所述再生细骨料的细度模数为2.3-3.0，压碎指标小于25％。

本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种利用固态废弃物生产的透水混凝土的制备方法，制备简单，且硬化后强度高。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

所述透水混凝土的制备方法，包括按以下步骤：

a)选择建筑垃圾经分拣、破碎、处理等加工制成再生骨料，工业废渣经粉磨得到活性微粉掺和剂，并按所述重量份称量；

b)将称量好的再生骨料、界面粘合剂和50％的水混合搅拌15-30s；

c)继续加入活性微粉掺和剂和水泥搅拌15s，然后加入聚羧酸减水剂搅拌10-30s；

d)最后，加入剩余50％的水，搅拌1-3min,得到透水混凝土成品。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)利用固态废弃物制成骨料，不浪费自然资源并解决了废旧建筑垃圾占用空间的问题；透水混凝土能减轻城市排水设施的负担，能使雨水迅速渗入地下，还原地下水，保持土壤湿润；防治路面积水，夜间不反光，增加交通安全性；调节城市的温度和湿度，改善城市热循环，缓解城市热岛效应；降低车辆行驶的路面噪音、吸附粉尘。

(2)用活性微粉掺合料代替部分水泥，能改善浆体的黏聚性，减少水泥毛细孔数量和改变毛细孔分布状态，提高混凝土耐久性，增加混凝土的耐磨性和强度，该透水混凝土涉及的活性微粉掺合料相对现有的矿物掺和料活性高，成孔性好，从而有利于提高混凝土的透水性；用来代替一部分水泥，一定程度上减少了成本。使用界面粘结剂，增加水泥浆体与骨料间的黏结力，提高水泥浆体与骨料的界面强度。使用聚羧酸减水剂，控制混凝土浆体稠度，降低胶凝材料用量，调整凝结时间，大幅度提高混凝土早期及后期强度。

(3)采用再生骨料、界面粘合剂和50％的水混合第一次搅拌，然后加活性微粉掺和剂和水泥，进行第二次搅拌15s,再加聚羧酸减水剂进行第三次搅拌，最后加50％水第四次搅拌1-3min的制备方法，浆体易包裹骨料，且黏聚性合适，工作性容易得到保证，硬化后强度高。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

透水混凝土按重量份包括以下组分：

水泥13份；活性微粉掺和剂8份；再生骨料79份；聚羧酸减水剂0.5份；界面粘结剂0.6份；水7份。

所述水泥用P.0 42.5普通硅酸盐水泥，符合《通用硅酸盐水泥》GB175-2007的要求。

所述聚羧酸减水剂的减水率达30％以上，可显著提高减水效果，改善混凝土和易性。

所述水需达到饮用水要求。

所述再生骨料采用建筑垃圾分拣并破碎，再生骨料是透水混凝土的结构骨料，使用的粗骨料粒径范围为5-16mm，颗粒大小均匀。所述再生粗骨料和再生细骨料的性能要求如下表1和表2。

表1再生粗骨料性能指标

项目	含泥量(％)	泥块含量(％)	针片状颗粒(％)	压碎值(％)	吸水率(％)
						再生粗骨料	<1.5	<0.5	<10	<12	<6

表2再生粗骨料性能指标

其中，活性微粉掺和剂为粉煤灰、矿渣、煤矸石和钢渣铁尾矿的混合物，这四种的混合物比现有的矿物掺和料活性高，成孔性好。

所述界面粘结剂包括乳胶粉、甲基纤维素、氢氧化钠和水，所述乳胶粉、甲基纤维素、氢氧化钠和水按质量百分比分别为1％，0.5％，0.1％和98.4％。

所述活性微粉掺和剂和界面粘结剂的指标要求如下表3和表4所示，

表3活性微粉掺和剂性能指标

表4界面粘结剂性能指标

实施例2

透水混凝土按重量份包括以下组分：

水泥11.5份；微粉掺和剂8.5份；再生骨料78份；聚羧酸减水剂0.4份；界面粘结剂0.8份；水6份。

所述再生骨料采用建筑垃圾分拣并破碎，再生骨料是透水混凝土的结构骨料，使用的粗骨料粒径范围为5-16mm，颗粒大小均匀，所述再生粗骨料和再生细骨料的性能要求与实施例1相同。

其中，活性微粉掺和剂为粉煤灰、煤矸石和氟石膏的混合物，所述活性微粉掺和剂和界面粘结剂的指标要求与实施例1相同。

实施例3

透水混凝土的制备方法包括以下步骤：

a)选择原材料，建筑垃圾经分拣、破碎、处理等加工制成符合实施例1指标的再生骨料，工业废渣经粉磨得到符合实施例1指标的活性微粉掺和剂，并按实施例1所述重量份称量。

b)将称量好的再生骨料、界面粘合剂和50％的水混合搅拌15s。

c)继续加入活性微粉掺和剂和水泥搅拌15s，然后加入聚羧酸减水剂搅拌15s。

d)最后，加入剩余50％的水，搅拌1.5min,得到透水混凝土成品。

实施例4

分别按照下表5和表6原料比例制备利用固态废弃物生产的透水混凝土和普通混凝土，其中表5中的活性微粉掺合料采用粉煤灰、矿渣和氟石膏的混合物，界面粘结剂包括乳胶粉、甲基纤维素、氢氧化钠和水，所述乳胶粉、甲基纤维素、氢氧化钠和水按质量百分比分别为1％，0.5％，0.1％和98.4％。且表5和表6中物料性能与实施例1相同。

分别检测两种混凝土的抗拉、抗压、孔隙率与抗冻融200次的质量损失和强度损失，并对比。

表5利用固态废弃物生产的透水混凝土的原料配比

表6普通透水混凝土的原料配比

按上表5配合比称料计量，先加入再生骨料，再加入50％水和界面粘结剂，搅拌，再加入水泥、活性微粉掺合料，搅拌并加入聚羧酸减水剂搅拌15s，最后加入剩余水再搅拌90s。

按上表6配合比称料计量，先加入骨料，再加入50％水搅拌，再加入水泥，搅拌并加入聚羧酸减水剂，搅拌15s，最后加入剩余水再搅拌90s。

出机性能对比：利用固态废弃物生产的透水混凝土容重2127kg/m，浆体包裹骨料成团，坍落度60mm，颗粒间有一定粘结力，不跑浆，整体呈多孔堆积状态。普通透水混凝土容重2125kg/m，浆体包裹骨料成团，坍落度40mm，颗粒间粘结力小，稍微跑浆，整体呈多孔堆积状态。

利用固态废弃物生产的透水混凝土与普通透水混凝土性能比较如下表7：

表7两种透水混凝土性能比较

通过上表看出，利用固态废弃物生产的透水混凝土，早期抗压、抗折强度增长较快，7d后增长缓慢。一般7d可达到28d强度的80％以上。普通透水混凝土与利用固态废弃物生产的透水混凝土的7d、28d抗压强度差别不大，但两龄期抗折强度差别较大，界面粘结剂的加入对利用固态废弃物生产的透水混凝土的抗折强度有较明显的提高。

同时，利用固态废弃物生产的透水混凝土的孔隙率(透水系数)和抗冻融性均比普通透水混凝土有较大提升。

Claims (10)

1.一种利用固态废弃物生产的透水混凝土，其特征在于，所述透水混凝土按重量份包括以下组分：水泥11.0-22.0份、活性微粉掺和剂6.0-11.0份、再生骨料74.0-80.0份、聚羧酸减水剂0.3-0.6份、界面粘结剂0.3-1.0份和水3.0-8.0份。

2.如权利要求1所述的利用固态废弃物生产的透水混凝土，其特征在于，所述透水混凝土按重量份包括以下组分：水泥11.3-21.4份、微粉掺和剂7.1-10.7份、再生骨料76.2-78.6份、聚羧酸减水剂0.3-0.6份、界面粘结剂0.3-1.0份和水3.8-7.1份。

3.如权利要求1或2所述的利用固态废弃物生产的透水混凝土，其特征在于，所述界面粘结剂包括乳胶粉、甲基纤维素、氢氧化钠和水，所述界面粘结剂中乳胶粉、甲基纤维素、氢氧化钠和水的质量百分比分别为1％，0.5％，0.1％和98.4％。

4.如权利要求3所述的利用固态废弃物生产的透水混凝土，其特征在于，所述界面粘结剂的粘度为0.025-0.06Pa.s，PH值为7-8.5，固体含量为5-7，剪切强度不小于0.4MPa，抗拉粘结强度不小于0.2MPa。

5.如权利要求1或2所述的利用固态废弃物生产的透水混凝土，其特征在于，所述活性微粉掺和剂为粉煤灰、矿渣、氟石膏、煤矸石、钢渣铁尾矿和磷石膏的两种或两种以上。

6.如权利要求5所述的利用固态废弃物生产的透水混凝土，其特征在于，所述活性微粉掺和剂的比表面积大于430m/kg，3d活性指数大于50％，7d活性指数大于90％，28d活性指数不小于100％，需水量比不大于95％，烧失量不大于5％。

7.如权利要求1或2所述的利用固态废弃物生产的透水混凝土，其特征在于，所述再生骨料包括再生粗骨料和再生细骨料，所述再生粗骨料和再生细骨料比例为5-8:1。

8.如权利要求7所述的利用固态废弃物生产的透水混凝土，其特征在于，所述再生粗骨料的粒径5～16mm，吸水率小于6％，压碎指标小于12％，所述再生粗骨料的含泥量小于1.5％，泥块含量小于0.5％，针片状颗粒小于10％。

9.如权利要求7所述的利用固态废弃物生产的透水混凝土，其特征在于，所述再生细骨料的细度模数为2.3-3.0，压碎指标小于25％。

10.如权利要求1所述的利用固态废弃物生产的透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将建筑垃圾经分拣、破碎、处理等加工制成再生骨料，工业废渣经粉磨得到活性微粉掺和剂，并按所述重量份称量；

b)将称量好的再生骨料、界面粘合剂和50％的水混合搅拌15-30s；

c)继续加入活性微粉掺和剂和水泥搅拌15s，然后加入聚羧酸减水剂搅拌10-30s；

d)最后，加入剩余50％的水，搅拌1-3min,得到透水混凝土成品。