CN109824296A

CN109824296A - 一种透水混凝土增强剂及其制备方法

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Publication number: CN109824296A
Application number: CN201910274267.2A
Authority: CN
Inventors: 邹勇前; 李高; 武娴; 侯福泉
Original assignee: Hunan Dongfang Road Solid Mstar Technology Ltd
Current assignee: Hunan Dongfang Road Solid Mstar Technology Ltd
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2019-05-31

Abstract

本发明公开了一种透水混凝土增强剂，由可再分散性胶粉、减水剂、纤维素保水材料、重钙和硅微粉制备而成，各组成成份按重量百分比为：可再分散性胶粉17‑23％，减水剂2‑8％，纤维素保水材料2‑8％，重钙47‑53％，硅微粉17‑23%；其制备方法，包括以下步骤：1）在适当温度条件下，按重量配比在生产设备中先添加重钙和硅微粉，在适当转速搅拌条件下逐渐加入纤维素保水材料，并搅拌一定的时间；2）依次加入可再分散性乳胶粉以及减水剂搅拌一定的时间；3）搅拌至成品分散均匀、无颗粒与气泡，即得所述透水混凝土增强剂。本发明保证了水泥和骨料之间的粘结力、透水性能良好且混凝土强度高，并能提早初凝时间。

Description

一种透水混凝土增强剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种透水混凝土增强剂及其制备方法。

背景技术

随着我国城市化建设进程的加快，许多城镇逐步被各种不透水的道路和地面所覆盖。使得大部分降水只能通过城市的排水***排出，这不仅增加了城市排水***的负担，而且易造成城市道路积水问题。同时，由于城市地下水位得不到应有的补充，造成地下水位下降。由于城市路面的不透水性及排水***功能的欠缺，致使城市内涝现象逐渐增多，严重时导致交通瘫痪，每年因暴雨导致汽车与人员被淹的事件不胜枚举，透水混凝土作为一类新型的绿色材料能很好的改善这种状况。透水混凝土为由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点。

然而，在我国生态混凝土的性能研究起步较晚，应用仅处于起步阶段，目前还难以解决透水混凝土透水性能与强度之间的矛盾，一般来说，透水性能越好，则强度较低，强度越大，则透水性能较差。原因为：要增加强度，需要增加大量胶材(水泥和粉煤灰)或者降低孔隙率，孔隙率降低，透水系数自然降低。

因此，十分有必要开发出一种保证水泥和骨料之间的粘结力、透水性能良好且混凝土强度高的透水混凝土专用增强剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种透水混凝土增强剂及其制备方法，保证了水泥和骨料之间的粘结力、透水性能良好且混凝土强度高，并能提早初凝时间。

本发明是这样实现的，一种透水混凝土增强剂，由可再分散性胶粉、减水剂、纤维素保水材料、重钙和硅微粉制备而成，各组成成份按重量百分比为：可再分散性胶粉17-25％减水剂2-8％纤维素保水材料2-8％重钙47-53％硅微粉17-23%。

进一步的，各组成成份按重量百分比为：可再分散性胶粉19-21％；减水剂4-6％；纤维素保水材料4-6％；重钙49-51％；硅微粉19-21%。

进一步的，各组成成份按重量百分比为：可再分散性胶粉20％；减水剂5％；纤维素保水材料5％；重钙50％；硅微粉20%。

进一步的，所述分散性胶粉为醋酸乙烯酯-乙烯共聚物，颗粒尺寸为1～7μm。可再分散性胶粉的尺寸极其重要，颗粒越小，形成的聚合物膜越连续，粘接性能越优良，但是本发明是透水混凝土，颗粒过小会导致其膜在砂浆间“无孔不入”，对其透水性能造成不利影响。

进一步的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。羧甲基纤维素钠，俗称纤维素、羧甲基纤维素、cmc等多种称呼，是可再生取之不尽用之不竭的化工原料。

进一步的，所述纤维素保水材料为羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素。

进一步的，所述重钙的密度为2.5～2.8g/cm³，直径为1.0～5.2μm，长径比为40～70的占95％以上，莫氏硬度为2～5，抗张强度为19.0～22.0Gpa；重钙，就是方解石粉，是重质碳酸钙的简称，是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成；是常用的粉状无机填料，具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点；可根据需要提供不同粒度要求的普通重钙粉、超细重质碳酸钙、湿法研磨超细碳酸钙、超细表面改性重质碳酸钙。

进一步的，所述硅微粉的粒径为0.15～0.33μm，比表面积为15～22m²/g，比重为2.2～2.5g/cm³，自然堆积密度为200～240kg/m³；硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料；由于它具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热系数高、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，被广泛用于化工。

一种透水混凝土增强剂的制备方法，包括以下步骤：

1）在适当温度条件下，按重量配比在生产设备中先添加重钙和硅微粉，在适当转速搅拌条件下逐渐加入纤维素保水材料，并搅拌一定的时间；

2）依次加入可再分散性乳胶粉以及减水剂搅拌一定的时间；

3）搅拌至成品分散均匀、无颗粒与气泡，即得所述透水混凝土增强剂。

进一步的，所述温度为25±10℃，所述转速为500r/min，所述时间为5min。

本发明的有益效果是，可再分散性乳胶粉为粘结性能较好的材料，通过一定比例的混合，其粘结性可达到最优，可再分散乳胶粉在混凝土孔腔及表面成膜，抗拉性能较好，可显著提高透水混凝土的抗拉强度，改善透水混凝土的综合性能。保证骨料之间的粘结力、提高强度值并提早初凝时间，为透水混凝土的推广应用提供了基础。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，具体实施例1-4的配方如表1所示。

表1 实施例透水混凝土增强剂的配方

实施例1：一种透水混凝土增强剂，由可再分散性胶粉、减水剂、纤维素保水材料、重钙和硅微粉制备而成，各组成成份按重量百分比为：可再分散性胶粉17％，减水剂2％，纤维素保水材料5％，重钙53％，硅微粉23%。

实施例2：一种透水混凝土增强剂，由可再分散性胶粉、减水剂、纤维素保水材料、重钙和硅微粉制备而成，各组成成份按重量百分比为：可再分散性胶粉20％，减水剂5％，纤维素保水材料5％，重钙50％，硅微粉20%。

实施例3：一种透水混凝土增强剂，由可再分散性胶粉、减水剂、纤维素保水材料、重钙和硅微粉制备而成，各组成成份按重量百分比为：可再分散性胶粉23％，减水剂6％，纤维素保水材料7％，重钙47％，硅微粉17%。

实施例4：一种透水混凝土增强剂，由可再分散性胶粉、减水剂、纤维素保水材料、重钙和硅微粉制备而成，各组成成份按重量百分比为：可再分散性胶粉25％，减水剂6％，纤维素保水材料6％，重钙45％，硅微粉18%。

实施例1~4中，分散性胶粉为醋酸乙烯酯-乙烯共聚物，颗粒尺寸为1～7μm。可再分散性胶粉的尺寸极其重要，颗粒越小，形成的聚合物膜越连续，粘接性能越优良，但是本发明是透水混凝土，颗粒过小会导致其膜在砂浆间“无孔不入”，对其透水性能造成不利影响。减水剂为聚羧酸减水剂。

羧甲基纤维素钠，俗称纤维素、羧甲基纤维素、cmc等多种称呼，是可再生取之不尽用之不竭的化工原料。所述纤维素保水材料为羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素。

重钙的密度为2.5～2.8g/cm³，直径为1.0～5.2μm，长径比为40～70的占95％以上，莫氏硬度为2～5，抗张强度为19.0～22.0Gpa。重钙，就是方解石粉，是重质碳酸钙的简称，是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成；是常用的粉状无机填料，具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点；可根据需要提供不同粒度要求的普通重钙粉、超细重质碳酸钙、湿法研磨超细碳酸钙、超细表面改性重质碳酸钙。

硅微粉的粒径为0.15～0.33μm，比表面积为15～22m²/g，比重为2.2～2.5g/cm³，自然堆积密度为200～240kg/m³。硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料；由于它具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热系数高、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，被广泛用于化工。

按实施例1~4的配方制备透水混凝土增强剂的步骤为： 1）在温度25±10℃条件下，按重量配比在生产设备中先添加重钙和硅微粉，在转速500r/min搅拌条件下逐渐加入纤维素保水材料，并搅拌5min； 2）依次加入可再分散性乳胶粉以及减水剂搅拌5min； 3）搅拌至成品分散均匀、无颗粒与气泡，即得所述透水混凝土增强剂。

将上述实施例中制得的透水混凝土增强剂进行性能测试，步骤如下：

1）准备透水混凝土的原料，配合比如下：

骨料：单级配玄武岩，粒径5～12mm；填料：水泥(普通硅酸盐水泥42.5)用量360kg/m³；水灰比(w/c)为0.3，集灰比为4.1；透水混凝土目标孔隙率为15％；

2）将原料进行搅拌：将同等份量的骨料与水量加入搅拌机搅拌30s，然后加入水泥进行搅拌，最后将3％的实施例1-4中的透水混凝土增强剂和水混合稀释并逐渐加入搅拌机进行搅拌，整个搅拌过程控制在120～180s，目的是使所有骨料全部被水泥及增强剂均匀包裹，拌和后的混凝土表面有较明显的金属光泽。将搅拌均匀的混凝土装入150mm×150mm×150mm的抗压试模和高50mm、直径100mm的透水试模中，先插捣两层，然后平板振捣10s。

3）试件标准养护1h、7d和28d后，测试混凝土抗压强度与透水系数。测试结果如表1。

表1透水混凝土抗压强度及透水系数测试结果

当实施例2中的透水混凝土中增强剂掺量依次为0％、3％、5％、7％时，测试结果如表3。

表3掺量不同时透水混凝土抗压强度及透水系数测试结果

测试结果表明：使用本发明的透水混凝土增强剂后的透水混凝土可以在1小时以内抗压强度达到最终强度的70~86％，7天养护之后强度达到最终强的90~97%度的28天养护之后，强度可以达到C30强度性能。随着透水混凝土增强剂掺量的增加，其1h、7d和28d抗压强度明显提高；增强剂掺量由0％增加到3％、5％、7％，其28d抗压强度从16.1MPa增加到26.3MPa、38.2MPa和42.6MPa，强度分别提高了63.35％、137.27％、164.60％。说明本发明的透水混凝土增强剂能显著提高透水混凝土的抗压强度。同时，随着强度的增加，其透水系数逐渐降低，尤其是增强剂从5％增加到7％时，透水系数降低幅度较大，因此，需要根据混凝土的要求来选择增强剂的掺量。

本发明的使用效果超过了现有技术，如透水混凝土增强剂及其制备方法公 (公告号CN106746884A)和一种透水混凝土增强剂及其制备方法(公告号CN107382125A)。本发明的透水混凝土增强剂可使透水混凝土强度达到C50，远超过目前国内只能达到C20、C30混凝土的标准，是促使未来海绵城市发展的基础与动力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种透水混凝土增强剂，其特征在于，由可再分散性胶粉、减水剂、纤维素保水材料、重钙和硅微粉制备而成，各组成成份按重量百分比为：可再分散性胶粉17-25％；减水剂2-8％；纤维素保水材料2-8％；重钙47-53％；硅微粉17-23%。

2.根据权利要求1所述的一种透水混凝土增强剂，其特征在于，各组成成份按重量百分比为：可再分散性胶粉19-21％；减水剂4-6％；纤维素保水材料4-6％；重钙49-51％；硅微粉19-21%。

3.根据权利要求2所述的一种透水混凝土增强剂，其特征在于，各组成成份按重量百分比为：可再分散性胶粉20％；减水剂5％；纤维素保水材料5％；重钙50％；硅微粉20%。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种透水混凝土增强剂，其特征在于，所述分散性胶粉为醋酸乙烯酯-乙烯共聚物，颗粒尺寸为1～7μm。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种透水混凝土增强剂，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种透水混凝土增强剂，其特征在于，所述纤维素保水材料为羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种透水混凝土增强剂，其特征在于，所述重钙的密度为2.5～2.8g/cm³，直径为1.0～5.2μm，长径比为40～70的占95％以上，莫氏硬度为2～5，抗张强度为19.0～22.0Gpa。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种透水混凝土增强剂，其特征在于，所述硅微粉的粒径为0.15～0.33μm，比表面积为15～22m²/g，比重为2.2～2.5g/cm³，自然堆积密度为200～240kg/m³。

9.根据权利要求1所述的一种透水混凝土增强剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1）在适当温度条件下，按重量配比在生产设备中先添加重钙和硅微粉，在适当转速搅拌条件下逐渐加入纤维素保水材料，并搅拌一定的时间； 2）依次加入可再分散性乳胶粉以及减水剂搅拌一定的时间； 3）搅拌至成品分散均匀、无颗粒与气泡，即得所述透水混凝土增强剂。

10.根据权利要求9所述的一种透水混凝土增强剂的制备方法，其特征在于，所述温度为25±10℃，所述转速为500r/min，所述时间为5min。