CN112079604B - 一种透水抗压混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及透水混凝土的领域，尤其是涉及一种透水抗压混凝土及其制备方法，其包括如下重量份数的各组分：粗骨料：1050‑1500份；细砂：160‑220份；水泥：150‑210份；水：140‑190份；细粉料添加剂：80‑105份；减水剂：3.1‑4.25份；其中，所述粗骨料包括碎石颗粒和陶瓷颗粒，所述细粉料添加剂包括粉煤灰、硅胶粉和滑石粉。本申请具有维持混凝土的透水性能的同时，提高混凝土的抗压性能的效果。

Description

一种透水抗压混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及透水混凝土的领域，尤其是涉及一种透水抗压混凝土及其制备方法。

背景技术

目前透水混凝土主要为无砂大孔透水混凝土，此类透水混凝土是由粗骨料、掺和料、水泥、外加剂和水拌制而成的一种多孔混凝土。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，具有透气、毛细现象不显著、透水性大，水泥用量小、施工简单等特点。强度在5～15MPa，一般用于公路护坡和透水砖。

透水混凝土的制作过程中，未使用砂料，其主要是为了提高混凝土的空隙率，而提高混凝土的透水性。实际上透水混凝土透水系数与有效空隙率呈线性关系，而与总空隙率不是比例关系。有效空隙率并非一直随着总空隙率的增大而增大，总空隙率的增加导致水泥浆与石子之间粘接面积小，界面结构缺陷多，透水混凝土强度明显降低，但透水系数并不增加。因此通过制作无砂混凝土而增大透水性，容易影响混凝土的抗压性能。

发明内容

为了维持混凝土的透水性能的同时，提高混凝土的抗压性能，本申请提供一种透水抗压混凝土。

第一方面，本申请提供一种透水抗压混凝土，采用如下的技术方案：

一种透水抗压混凝土，包括如下重量份数的各组分：

粗骨料：1050-1500份；

细砂：160-220份；

水泥：150-210份；

水：140-190份；

细粉料添加剂：80-105份；

减水剂：3.1-4.25份；

其中，所述粗骨料包括碎石颗粒和陶瓷颗粒，所述细粉料添加剂包括粉煤灰、硅胶粉和滑石粉。

通过采用上述技术方案，细砂将粗骨料之间的间隙进行填充，而减小混凝土的无效空隙，且提高了粗骨料之间的连接性能，而增大了混凝土的抗压性能，同时细砂对混凝土的有效空隙影响较少，而对混凝土的透水性的影响较小，根据实施例3和对比例2的性能检测数据可知，添加细砂后的混凝土在透水性能在几乎维持不变，而在混凝土的抗压性能上，添加细砂的混凝土的抗压性能大幅提高，以此提高了混凝土的抗压性能；

而在混凝土内添加细粉料添加剂，其中滑石粉使得混凝土的搅拌更加顺畅，便于混凝土的加工，其中粉煤灰混合后成为胶状而便于粗骨料之间连接，硅胶粉具有吸附能力，对粉煤灰和滑石粉进行吸附而牢固填充在粗骨料之间，而进一步提高混凝土的抗压强度，硅胶粉混合后，自身为微孔结构，而便于维持混凝土的透水性能，根据实施例3和对比例1的性能检测数据可知，在将细粉料添加剂替换成常规选用的矿粉后，混凝土的抗压性能和透水性能均有提高。

优选的，所述粉煤灰、所述硅胶粉和所述滑石粉的重量比为(40-50)：(20-30)：(18-27)。

通过采用上述技术方案，通过实施例3和实施例8的性能检测数据可以看出，将细粉料添加剂中的粉煤灰、硅胶粉和滑石粉的重量比设在上述比例内，所制得的混凝土的抗压强度和透水性能均较好。

优选的，所述碎石颗粒和所述陶瓷颗粒的重量比为(600-800)：(450-700)。

通过采用上述技术方案，粗骨料中混合使用碎石颗粒和陶瓷颗粒，碎石颗粒作为主要结构框架，且碎石颗粒的形状较陶瓷颗粒比较圆润，便于粗骨料之间的连接，而维持混凝土的抗压性能，陶瓷颗粒不规则，便于使得粗骨料之间留有更大的空隙，而提高混凝土的透水性能。根据实施例1-6的性能检测数据可知，碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比在(600-800)：(450-700)时，所制得的混凝土的抗压性能和透水性能差别不大，且在碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比在1.3：1时，此时所制得的混凝土的抗压性能和透水性能均更好。

优选的，所述碎石颗粒和所述陶瓷颗粒的粒径均为5-15mm，所述细砂的粒径为0.2-0.25mm。

通过采用上述技术方案，碎石颗粒和陶瓷颗粒的粒径小于5mm时，此时粗骨料之间的间隙较小，影响所制得的混凝土的透水性能，碎石颗粒和陶瓷颗粒的粒径大于15mm时，粗骨料之间的空隙较大，存在较多的无效空隙，对混凝土的透水性能提升较小，但是对严重影响成品混凝土的抗压性能。细砂的粒径选在此范围内，便于对粗骨料之间的多余空隙进行填充，且便于细砂之间留出空隙而维持有效的空隙，便于维持混凝土的透水性能。

优选的，所述水泥包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种。

通过采用上述技术方案，硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥是性能优异、价格低廉且易得的水泥材料，而且这些水泥的胶凝粘合能力强，在混凝土中起到良好的胶黏作用，便于使粗骨料之间连接强度更高，有利于提高混凝土力学性能。。

优选的，所述减水剂固含量为20％，减水率大于30％。

通过采用上述技术方案，选用此类高效减水剂进一步提升所制备混凝土的流动性，进而保障后续工作过程中混凝土的泵送性。

第二方面，本申请提供一种透水抗压混凝土的制备方法，采用如下技术方案：

一种透水抗压混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：混合搅拌粉煤灰、硅胶粉和滑石粉而制备细粉料添加剂；

S2：依次将粗骨料、细砂、水泥、减水剂、水和S1中配好的细粉料添加剂依次放入搅拌机内拌匀而制得透水抗压混凝土。

优选的，所述S2中具体包括有：

S21：先将细砂、粗骨料、水泥和减水剂放入搅拌机拌匀而成初混料；

S22：再将所需用水量的70％倒入搅拌机内，进一步搅匀初混料；

S23：朝搅拌机内加入S1中配好的细粉料添加剂，并加入剩余的30％的水，经搅拌机搅拌均匀而制成透水抗压混凝土。

通过采用上述技术方案，先将细砂、粗骨料、水泥和减水剂混合便于将细砂和粗骨料混合均匀，和使得细砂填充在粗骨料之间的空隙中，便于减小无效空隙，先加总量中70％的水而便于粗骨料和细砂之间进行粘附，形成混凝土的基本形态；而先将细粉料添加剂混合均匀，便于粉煤灰、硅胶粉和滑石粉均匀的分散在混凝土内，便于硅胶粉将滑石粉和粉煤灰吸附且填充在粗骨料之间的间隙中，且滑石粉的加入，提高了混凝土搅拌时的顺畅度，便于制作混凝土，进一步根据实施例3和对比例3的性能检测数据可知，通过上述步骤制得的混凝土在抗压性能和透水性能上均较常规手段有所提升。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在透水混凝土内添加细砂和细粉料添加剂，而团队粗骨料之间的空隙进行填充，提高粗骨料之间的连接性能，以此提高混凝土的抗压强度，且粗骨料之间的有效空隙率不易被细砂和细粉料添加剂影响，而便于在提高混凝土透水性能的同时，提高混凝土的抗压性能；

2.由于混凝土内添加了滑石粉，在加工搅拌混凝土时，混凝土搅拌更顺畅，而便于各类物料搅拌更均匀，便于加工的同时，提高物料的均匀性，而提高混凝土的透水性能和抗压性能；

3.硅胶粉的吸附能力便于将粉料吸附而填充在粗骨料之间的间隙，以此提高粗骨料之间的连接强度，提高了混凝土的抗压强度，同时硅胶粉的微孔结构维持了混凝土的透水性能，而便于在维持透水性能的同时，提高混凝土的抗压性能。

具体实施方式

实施例1

本申请公开的一种透水抗压混凝土，包括粗骨料、细砂、水泥、水、细粉料添加剂和减水剂。

其中粗骨料包括碎石和陶瓷颗粒。

细粉料添加剂包括粉煤灰、硅胶粉和滑石粉。

水泥为硅酸盐水泥。

减水剂为木质素磺酸盐类减水剂且固含量为20％，其减水率大于30％。

各组分具体重量分数详细见表1。

其中细粉料添加剂中粉煤灰、硅胶粉和滑石粉的重量比为40:20:18。

粗骨料中碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比为600:450。

该透水抗压混凝土的制备方法包括以下步骤：

S1：混合搅拌粉煤灰、硅胶粉和滑石粉而制备细粉料添加剂；

S2：依次将粗骨料、细砂、水泥、减水剂、水和S1中配好的细粉料添加剂依次放入搅拌机内拌匀而制得透水抗压混凝土。

其中S2中具体包括有：

S21：先将细砂、粗骨料、水泥和减水剂放入搅拌机拌匀而成初混料；

S22：再将所需用水量的70％倒入搅拌机内，进一步搅匀初混料；

S23：朝搅拌机内加入S1中配好的细粉料添加剂，并加入剩余的30％的水，经搅拌机搅拌均匀而制成透水抗压混凝土。

实施例2

一种透水抗压混凝土，所包含的各组分重量份数不同，详细数值见表1。

其中：

细粉料添加剂中粉煤灰、硅胶粉和滑石粉的重量比为43:22:20。

粗骨料中碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比为660：500。

实施例3

一种透水抗压混凝土，所包含的各组分重量份数不同，详细数值见表1。

其中：

细粉料添加剂中粉煤灰、硅胶粉和滑石粉的重量比为46:24:22。

粗骨料中碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比为720：560。

实施例4

一种透水抗压混凝土，所包含的各组分重量份数不同，详细数值见表1。

其中：

细粉料添加剂中粉煤灰、硅胶粉和滑石粉的重量比为48：25:23。

粗骨料中碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比为750:590。

实施例5

一种透水抗压混凝土，所包含的各组分重量份数不同，详细数值见表1。

其中：

细粉料添加剂中粉煤灰、硅胶粉和滑石粉的重量比为50:26:24。

粗骨料中碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比为800:630。

实施例6

一种透水抗压混凝土，所包含的各组分重量份数不同，详细数值见表1。

其中：

细粉料添加剂中粉煤灰、硅胶粉和滑石粉的重量比为52:28:25。

粗骨料中碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比为800:700。

实施例7

一种透水抗压混凝土，和实施例3对比，碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比不同，详细数值见表1。

其中：

细粉料添加剂中粉煤灰、硅胶粉和滑石粉的重量比为46:24:22。

粗骨料中碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比为：725:555。

实施例8

一种透水抗压混凝土，和实施例3相比，粉煤灰、硅胶粉和滑石粉的重量比不同，详细数值见表1。

其中：

细粉料添加剂中粉煤灰、硅胶粉和滑石粉的重量比为47.2:22.4:22.4。

粗骨料中碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比为720:560。

对比例1

一种透水抗压混凝土，和实施例3相比，将细粉料添加剂等重量代替为矿粉，详细数值表见表1。

对比例2

一种透水抗压混凝土，和实施例3相比，将细砂等质量替换成粗骨料，详细数值表见表1。

其中：

细砂的重量份数根据实施例3中的碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比而替换成碎石颗粒和陶瓷颗粒，则对比例2中碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比为828:644。

对比例3

一种透水抗压混凝土的制备方法，与实施例3相比具有以下不同，包括以下步骤：S1：将粉煤灰、硅胶粉、滑石粉、粗骨料、细砂、水泥、减水剂和水依次放入搅拌机内拌匀。

表1：透水抗压混凝土各组分重量份数示意表

性能测试

对各实施例与对比例所制得的混凝土试件进行抗压强度试验，混凝土试件为15cm×15cm×15cm立方体，每组三块，成型后按标准方法(温度20℃±2℃、相对湿度95％RH以上)养护。所得性能结果表如表2所示。

表2：抗压强度性能检测数据表

对各实施例和对比例所制得的混凝土进行透水性试验。将各个实施例和对比例中所制得的混凝土加工成直径为100mm，高度为50mm的圆柱体试块，每组设置三块。成型后按标准方法(温度20℃±2℃、相对湿度95％RH以上)养护，最后依据《GJJ/T 135-2009透水水泥混凝土路面技术规范》进行测量透水系数。所得性能结果表如表3所示。

表3：透水系数检测数据表

结果分析

结合实施例3和对比例1的性能检测数据可以看出，将细粉料添加剂等重量更换为矿粉后，所制得的混凝土抗压强度明显下降，且透水系数并未有较大的提升。因此可知在混凝土内添加细粉料添加剂，在维持混凝土透水性能的同时，大幅加强了制得混凝土的抗压性能。其中，细粉料添加剂内的硅胶粉、粉煤灰和滑石粉一方面将粗骨料之间的空隙间隙，而不影响混凝土的有效空隙率，以此维持在增强粗骨料之间连接强度的同时，维持了混凝土的透水率。另一方面，硅胶粉的吸附性能便于将粉煤灰和滑石粉进行吸附，而易于填充混凝土内多余的空隙，以此提高混凝土的抗压性能。

硅胶粉还具有多孔结构，在提高粗骨料连接性能的同时，也具有透水性。其中细粉料添加剂内的滑石粉，在搅拌混凝土时，提高了搅拌流畅度，便于对混凝土进行加工，方便了透水抗压混凝土的制作。

结合实施例3和对比例2的性能检测数据可以看出，将细砂等质量替换成粗骨料后，成型后的混凝土试块的抗压强度大幅减小，且透水系数未有较大的提升。以此可知细砂在维持混凝土的透水性能的同时，大幅提高了混凝土的抗压性能。细砂便于对粗骨料的多余空隙进行填充，而提高粗骨料之间的连接强度，以此提高了混凝土的抗压性能。同时细砂之间留有小空隙，便于维持混凝土的透水性能。

结合实施例3和实施例7的性能检测数据可以看出，将粗骨料中碎石颗粒和陶瓷颗粒的重量比定为725:555即1.3:1时，此时混凝土的透水性能和抗压性能均有一定的提升。由于陶瓷颗粒的不规则性，便于提供更大的空隙，但是也相应粗骨料之间的连接性能会受到影响，因此控制陶瓷颗粒的使用比例，能在进一步的提高混凝土的抗压性能和透水性能。

结合实施例3和实施例8的性能检测数据可以看出，将细粉料添加剂中的粉煤灰、硅胶粉和滑石粉的重量比设为47.2:22.4:22.4即2.1:1：1时，此时混凝土的抗压性能和透水性能均有一定的提升。

结合实施例3和对比例3的性能检测数据可以看出，使采用实施例3中公开的步骤，便于将细粉料添加剂混合均匀，而便于细粉料添加剂内的粉料均匀的填充在粗骨料之间的间隙中，便于硅胶粉、粉煤灰和滑石之间先相互结合，而便于对粗骨料之间多余的间隙进行填充，以此提高混凝土的抗压性能。同时，不易存在细粉料添加剂配合细砂和水泥而直接封堵粗骨料之间空隙的可能，以此实施例3中所公开的步骤的透水性能更好。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种透水抗压混凝土，其特征在于：包括如下重量份数的各组分：

粗骨料：1050-1500份；

细砂：160-220份；

水泥：150-210份；

水：140-190份；

细粉料添加剂：80-105份；

减水剂：3.1-4.25份；

其中，所述粗骨料包括碎石颗粒和陶瓷颗粒，所述细粉料添加剂包括粉煤灰、硅胶粉和滑石粉；

所述粉煤灰、所述硅胶粉和所述滑石粉的重量比为（40-50）：（20-30）：（18-27）；

所述碎石颗粒和所述陶瓷颗粒的重量比为（600-800）：（450-700）。

2.根据权利要求1所述的一种透水抗压混凝土，其特征在于：所述碎石颗粒和所述陶瓷颗粒的粒径均为5-15mm，所述细砂的粒径为0.2-0.25mm。

3.根据权利要求1所述的一种透水抗压混凝土，其特征在于：所述水泥包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种透水抗压混凝土，其特征在于：所述减水剂固含量为20%，减水率大于30%。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种透水抗压混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：混合搅拌粉煤灰、硅胶粉和滑石粉而制备细粉料添加剂；

S2： 依次将粗骨料、细砂、水泥、减水剂、水和S1中配好的细粉料添加剂依次放入搅拌机内拌匀而制得透水抗压混凝土；

所述S2中具体包括有：

S21：先将细砂、粗骨料、水泥和减水剂放入搅拌机拌匀而成初混料；

S22：再将所需用水量的70%倒入搅拌机内，进一步搅匀初混料；

S23：朝搅拌机内加入S1中配好的细粉料添加剂，并加入剩余的30%的水，经搅拌机搅拌均匀而制成透水抗压混凝土。