CN108249871A - 一种新型透水制品的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型透水制品的制备方法，根据设计孔隙率计算得到各原料组分的用量，采用特殊的拌合方法进行搅拌。先将基层拌合物，分层插捣装模，再将面层拌合物装模，利用1‑3MPa一次性压制成型3‑10s。并蒸汽养护一段时间待用。制得制品抗压强度20‑48MPa，劈裂抗拉强度2.2‑5MPa，透水系数2‑10mm/s，抗冻等级为D25。本着节能、降耗的可持续路线，使得透水制品具有低能耗、早强快硬、耐高温、耐久性优良、功能性多样等优点，不仅扩大透水制品应用前景，也积极响应国家大力推行的装配式建筑政策，减少路面扬尘，降低污染。

Description

一种新型透水制品的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体地说涉及一种新型透水制品的制备方法。
背景技术
水泥混凝土给人类文明带来巨大进步的同时也带来了十分严峻的资源、能源及环境问题。据估算，我国每生产1t水泥熟料需要石灰石1.4-1.5t、粘土0。3t、煤0.2t、排放CO21t、有害气体SO20.74Kg、NOX1.51Kg及大量粉尘等污染物。这与目前推行的以节能、降耗、环保为中心的可持续发展道路相悖。
与普通混凝土相比,透水性混凝土凭借其自身结构，具有透水、透气、吸声降噪、保护地下水资源、缓解城市热岛效应和改善土壤生态环境等众多优良的使用性能。与此同时，其内部存在的大孔隙导致抗压强度普遍较低，透水混凝土的 10—25MPa的抗压强度低于我国建材行业标准混凝土路面规定的最低值30MPa。
新型透水制品是由一类新型的高性能无机聚合物胶凝材料制得，由于其特殊的无机缩聚三维氧化物网络结构，使得该材料在众多方面具有比高分子材料、水泥、陶瓷和金属更高的高温性能和机械性能；另一方面，此胶凝材料制造过程中的能耗生产水泥的1/6—1/4，CO2排放量仅是水泥的1/10—1/5，并且没有毒性气体产生，是一种可持续发展的“绿色环保材料”。
发明内容
本发明的目的是改变水泥基材料作为透水制品中的胶凝材料的现状，解决透水混凝土强度偏低的缺点，同时达到节能减排和早强快硬的目的，大力推广了装配式建筑，减少建筑垃圾和扬尘污染。
本发明的技术路线如下：
步骤1：配制一定重量的碱激发剂和水，混合均匀并调节至一定温度待用。
步骤2：在基层的原料中，称取一重量的骨料、胶凝材料，然后将骨料与部分胶凝材料在搅拌机中搅拌30-60s。
步骤3：在搅拌机中加入部分碱激发剂和水，搅拌30-90s，搅拌过程中加入一定重量的减水剂。
步骤4：将剩余的胶凝材料、碱激发剂、水、减水剂倒入搅拌机中搅拌30-90s。
步骤5：面层的拌合物按照基层拌合物相同的搅拌方式制得。
步骤6：将称取一定重量的基层拌合物分2-3次分层插捣入模，一定重量的面层拌合物再次入模，之后采用1-3MPa一次压制成型3-10s后，蒸汽养护一定时间制得透水制品。
所述的新型透水制品包括新型透水砖，新型透水板等。
所述的胶凝材料、水、骨料的质量由以下公式得来：
G＝ρG×0.98
G---骨料质量 W---水的质量 C---胶凝材料的质量 P---目标孔隙率 K---碱激发剂的质量
ρG---骨料紧密堆积密度 ρg---骨料表观密度 ρc---胶凝材料的密度 ρw---水的密度ρK---碱激发剂的密度
所述的水为自来水，水胶比为0.22-0.30，每组实验中用水量为水玻璃自身含水量和额外添加的自来水的总重量。
所述的胶凝材料是粉煤灰、偏高岭土、矿渣中的任意一种或两种或三种中的任意比例混合物。
所述的目标孔隙率的范围是10％～30％，骨料用量范围是1400～1650kg/m3。
所述面层骨料采用0.3-0.6mm、1-2mm或2-5mm的天然砂或机制砂中的一种。基层骨料为2-5mm、5-10mm、10-20mm的石灰石碎石、玄武岩碎石、鹅卵石碎石或陶粒。
所述的面层(基层)中的激发剂重量为面层(基层)中胶凝材料的30％-70％。
所述的一定重量的基层和面层拌合物指基层和面层的拌合物重量比为 1:10-1:5
所述的蒸汽养护一定时间是指30-80℃蒸汽养护1小时-12小时。
本发明与现有技术相比所具有的优势：
(1)本实验采用基层拌合物和面层拌合物同时搅拌，2次入料的方式，一次压制成型，保证透水制品的有效透水能力和强度。
(2)以偏高岭土、矿渣、粉煤灰为原料，在碱激发条件下制得浆体材料，与骨料拌合压制成型，在蒸汽养护的条件下制得一种新型透水制品，其制备工艺方便快捷，扬尘少，早强快硬，能耗低。
(3)严格控制添加的碱激发剂和水的温度，利于拌合物的凝结硬化和形成孔隙均匀的透水混凝土。
具体实施方式
实例1
基层和面层的胶凝材料、水、骨料的质量由以下公式得来：
G＝ρG×0.98
G---骨料质量 W---水的质量 C---胶凝材料的质量 P---目标孔隙率 K---碱激发剂的质量
ρG---骨料紧密堆积密度 ρg---骨料表观密度 ρc---胶凝材料的密度 ρw---水的密度ρK---碱激发剂的密度
矿渣与偏高岭土的重量比为1:10，基层骨料采取天然碎石5-10mm，面层骨料采取石英砂2-5mm。水玻璃模数1.8，面层碱激发剂添加量为偏高岭土和矿渣总重量的40％，基层碱激发剂添加量为偏高岭土和矿渣总重量的60％。目标孔隙率为25％，水胶比0.30，减水剂掺量1.5％C，基层和面层的重量比为1:10，得到各组成用量，按上述过程搅拌、成型。30℃蒸汽养护4小时待用。所得制品的抗压强度20MPa，劈裂抗拉强度2.2MPa，透水系数10mm/s，抗冻等级为D25。
实例2
矿渣与粉煤灰的重量比为1:9，基层骨料采取天然碎石5-10mm，面层骨料采取石英砂2-5mm。水玻璃模数1.6，面层碱激发剂添加量为粉煤灰和矿渣总重量的50％，基层碱激发剂添加量为粉煤灰和矿渣总重量的70％。目标孔隙率为20％，水胶比 0.30，减水剂掺量1.5％C，基层和面层的重量比为1:9，得到各组成用量，按上述过程搅拌、成型。40℃蒸汽养护6小时待用。所述制品的抗压强度28MPa，劈裂抗拉强度3.6MPa，透水系数8mm/s，抗冻等级为D25。
实例3
粉煤灰与偏高岭土的重量比为1:9，骨料采取天然碎石2-5mm，面层骨料采取石英砂2-5mm。水玻璃模数1.6，面层碱激发剂添加量为偏高岭土和粉煤灰总重量的50％，基层碱激发剂添加量为粉煤灰和矿渣总重量的50％。目标孔隙率为20％，水胶比0.30，减水剂掺量1.0％C，基层和面层的重量比为1:9得到各组成用量，按上述过程搅拌、成型。80℃蒸汽养护8小时待用。所述制品的抗压强度48MPa，劈裂抗拉强度5.0MPa，透水系数8mm/s，抗冻等级为D25。

Claims (8)

1.一种新型透水制品的制备方法，其特征在于，面层和基层的搅拌方式相同，根据设计的目标孔隙率计算配合比得到各原料组分的用量，并调节碱激发剂和水的温度，采用特殊的拌合方法进行搅拌。取一定比例的基层拌合物和面层拌合物，先将基层拌合物，分层插捣装模，再将面层装入，利用1-3MPa一次压制成型3-10s。并在蒸汽养护一段时间待用。制得制品的抗压强度20-48MPa，劈裂抗拉强度2.2-5MPa，透水系数2-10mm/s，抗冻等级为D25。
2.根据权利要求1中所述的一种新型透水制品的制备方法，其特征在于，设计原理为：粗集料在紧密堆积的情况下，胶结材浆体对其适当填充，将表面包裹均匀后粘结在一起，凝结后就形成连续多孔的结构，余下的空隙空间则是目标设计的空隙。计算公式如下：
G＝ρG×0.98
G---骨料质量 W---水的质量 C---胶凝材料的质量 P---目标孔隙率 K---碱激发剂的质量
ρG---骨料紧密堆积密度 ρg---骨料表观密度 ρc---胶凝材料的密度 ρw---水的密度ρK---碱激发剂的密度。
3.根据权利要求1中所述的一种新型透水制品的制备方法中，其特征在于，特殊的拌合方法是指，先将全部骨料与50％-70％的胶凝材料搅拌30-60s，再加入50％-70％的水和外加剂搅拌30-90s，使得骨料表面形成薄浆壳层，然后加入剩余的30％-50％的胶凝材料、水、外加剂一起搅拌30-90s，增加浆壳层厚度，增加胶结强度。
4.根据权利要求1中所述的一种新型透水制品的制备方法，其特征在于，所述原材料为：粉煤灰、矿渣、偏高岭土、碱激发剂、骨料和水。
5.根据权利要求1中所述的一种新型透水制品的制备方法，其特征在于，所述的目标孔隙率的范围是10％～30％。
6.根据权利要求1中所述的一种新型透水制品的制备方法，其特征在于，所述的原材料中，胶凝材料是粉煤灰、偏高岭土、矿渣中的任意一种或两种或三种中的任意比例的混合物，用量范围是300～600kg/m3；碱激发剂为波美度35-50，模数为1.2-1.8的水玻璃(水玻璃原模数为2.2-3.6，用氢氧化钠调节模数)，碱激发剂添加量为胶凝材料总重量的30％-70％；所述的碱激发剂和水的温度采用水浴法控制在20-40℃，防止透水混凝土缓凝或速凝；面层骨料采用0.3-0.6mm、1-2mm、2-5mm的天然砂或机制砂中的一种。基层骨料为2-5mm、5-10mm、10-20mm的石灰石碎石、玄武岩碎石、鹅卵石碎石或陶粒，用量范围是1400～1650kg/m3。
7.根据权利要求1中所述的一种新型透水制品的制备方法，其特征在于，所述的一定比例的基层拌合物和面层拌合物，其重量比为1:10-1:5。
8.根据权利要求1中所述的一种新型透水制品的制备方法，其特征在于，所述的蒸汽养护一定时间是指30-80℃蒸汽养护1小时-12小时。
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