CN116730664A - 一种矿物聚合物透水混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿物聚合物透水混凝土及其制备方法，涉及混凝土技术领域。本发明进行矿物聚合物透水混凝土制备时，添加了矿物聚合物和树脂聚合物；矿物聚合物是以矿渣、高岭土、水玻璃和氢氧化钠为原料制得；矿渣通过碱激发，与具有层状结构的高岭土形成带有大量微小均匀独立气孔的矿渣聚合物，矿物聚合物兼具矿物和高分子聚合物的结构与性能，胶结性能好，强度高，增强了矿物聚合物透水混凝土的强度；树脂聚合物是环氧树脂与三氧化矿物聚合物交联制得；将树脂聚合物加入到浆料中，增加了骨料、矿物聚合物与砂浆之间的粘度，进入矿物聚合物层间，提高了结合强度，从而改善了改性透水混凝力学性能和透水性能。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体为一种矿物聚合物透水混凝土及其制备方法。
背景技术
透水混凝土是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。透水混凝土中一般不含细骨料。
透水性混凝土虽然具有良好的透水性，但力学性能与普通的透水混凝土相比有所下降，由于缺少细骨料，粗骨料外表仅包覆薄层水泥浆，因此本发明在制备矿物聚合物透水混凝土时，加入聚合物，增强透水混凝土的强度和透水性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿物聚合物透水混凝土及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种矿物聚合物透水混凝土，所述矿物聚合物透水混凝土包括聚合物，粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂和水；所述聚合物包括矿物聚合物和树脂聚合物。
优选的，所述矿物聚合物包括矿渣、高岭土、水玻璃和氢氧化钠。
优选的，所述矿渣中各组分质量分数为：氧化钙30～46％，二氧化硅26～40％，三氧化二铝6～24％，氧化镁1～10％。
优选的，所述树脂聚合物是环氧树脂与三氧化矿物聚合物交联制得；所述固化剂为乙二胺。
优选的，所述一种矿物聚合物透水混凝土及其制备方法，包括以下具体步骤：
(1)将矿渣和高岭土按质量比8:1～10:1混合，搅拌均匀后加入矿渣质量1～1.3倍的水玻璃，搅拌均匀制得矿物聚合物浆体；将预制泡沫与矿物聚合物浆体按质量比1:8:1:16混合，并在300～600rpm下搅拌混合20～40min，制得矿物聚合物；
(2)将环氧树脂、三氧化矿物聚合物和水泥按质量比1:20:15～5:20:20混合至于搅拌机中，在200～400rpm下搅拌混合10～30min，制得树脂聚合物；
(3)将矿物聚合物与树脂聚合物按质量比5:1～8:1混合，置于发泡机中进行发泡，制得聚合物；
(4)将聚合物、粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂和水混合，并搅拌均匀后出料，制得矿物聚合物透水混凝土。
优选的，上述步骤(1)中：预制泡沫的制备方法为：将水玻璃与氢氧化钠按质量比6:1～8:1混合并用空气压缩发泡机进行预发泡，气压为0.2～0.4MPa，制得预制泡沫。
优选的，上述步骤(2)中：环氧树脂为E42型环氧树脂，固体含量99％，环氧值为0.48～0.54/100g，密度为1.17g/cm3，粘度为3350mPa·s。
优选的，上述步骤(4)中：聚合物、粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂和水的质量比为1:8:3:0.2:1:0.4:5～1:15:5:0.4:3:0.5:10。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明在进行矿物聚合物透水混凝土制备时，添加了矿物聚合物和树脂聚合物；
矿物聚合物是以矿渣、高岭土、水玻璃和氢氧化钠为原料制得；矿渣是冶炼生铁过程中的副产物，含有大量的氧化钙、二氧化硅和三氧化二铝等，通过碱激发，与具有层状结构的高岭土形成带有大量微小均匀独立气孔的矿渣聚合物，矿物聚合物兼具矿物和高分子聚合物的结构与性能，胶结性能好，强度高，增强了矿物聚合物透水混凝土的强度；
树脂聚合物是环氧树脂与三氧化矿物聚合物交联制得；三氧化矿物聚合物中的硅酸三钙、铝酸三钙、硅酸钙和铁铝酸四钙能够与环氧树脂交联形成树脂聚合物，将三氧化矿物聚合物均匀分散的同时，还降低了三氧化矿物聚合物的孔隙率，增强树脂聚合物的粘度，将树脂聚合物加入到浆料中，增加了骨料、矿物聚合物与砂浆之间的粘度，进入矿物聚合物层间，提高了结合强度，从而改善了改性透水混凝力学性能和透水性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，将实施例和对比例中制备的矿物聚合物透水混凝土的各指标测试方法如下：
将实施例与对比例制得的矿物聚合物透水混凝土倒入模具中，将模具表面用孔径为80目的紫铜网覆盖，硬化后取出，透水混凝土砖制得；
力学性能：将水混凝土砖参照GB/T50081进行抗压强度测试；
透水性：将透水混凝土砖参照CJJ/T135进行渗透性测试。
实施例1
(1)将矿渣和高岭土按质量比8:1混合，搅拌均匀后加入矿渣质量1～1.3倍的水玻璃，搅拌均匀制得矿物聚合物浆体；将水玻璃与氢氧化钠按质量比6:1混合并用空气压缩发泡机进行预发泡，气压为0.2MPa，制得预制泡沫；将预制泡沫与矿物聚合物浆体按质量比1:8:1:16混合，并在300rpm下搅拌混合20min，制得矿物聚合物；
(2)将环氧树脂、三氧化矿物聚合物和水泥按质量比1:20:15混合至于搅拌机中，在200rpm下搅拌混合10min，制得树脂聚合物；
(3)将矿物聚合物与树脂聚合物按质量比5:1混合，置于发泡机中进行发泡，制得聚合物；
(4)将聚合物、粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂乙二胺和水按质量比1:8:3:0.2:1:0.4:5混合，并搅拌均匀后出料，制得矿物聚合物透水混凝土。
实施例2
(1)将矿渣和高岭土按质量比9:1混合，搅拌均匀后加入矿渣质量1.2倍的水玻璃，搅拌均匀制得矿物聚合物浆体；将水玻璃与氢氧化钠按质量比7:1混合并用空气压缩发泡机进行预发泡，气压为0.3MPa，制得预制泡沫；将预制泡沫与矿物聚合物浆体按质量比1:8:1:16混合，并在450rpm下搅拌混合30min，制得矿物聚合物；
(2)将环氧树脂、三氧化矿物聚合物和水泥按质量比3:20:18混合至于搅拌机中，在300rpm下搅拌混合20min，制得树脂聚合物；
(3)将矿物聚合物与树脂聚合物按质量比6.5:1混合，置于发泡机中进行发泡，制得聚合物；
(4)将聚合物、粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂乙二胺和水按质量比1:12:4:0.3:2:0.45:8混合，并搅拌均匀后出料，制得矿物聚合物透水混凝土。
实施例3
(1)将矿渣和高岭土按质量比10:1混合，搅拌均匀后加入矿渣质量1.3倍的水玻璃，搅拌均匀制得矿物聚合物浆体；将水玻璃与氢氧化钠按质量比8:1混合并用空气压缩发泡机进行预发泡，气压为0.4MPa，制得预制泡沫；将预制泡沫与矿物聚合物浆体按质量比1:8:1:16混合，并在600rpm下搅拌混合40min，制得矿物聚合物；
(2)将环氧树脂、三氧化矿物聚合物和水泥按质量比5:20:20混合至于搅拌机中，在400rpm下搅拌混合30min，制得树脂聚合物；
(3)将矿物聚合物与树脂聚合物按质量比8:1混合，置于发泡机中进行发泡，制得聚合物；
(4)将聚合物、粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂乙二胺和水按质量比1:15:5:0.4:3:0.5:10混合，并搅拌均匀后出料，制得矿物聚合物透水混凝土。
对比例1
(1)将矿渣和高岭土按质量比9:1混合，搅拌均匀后加入矿渣质量1.2倍的水玻璃，搅拌均匀制得矿物聚合物浆体；将水玻璃与氢氧化钠按质量比7:1混合并用空气压缩发泡机进行预发泡，气压为0.3MPa，制得预制泡沫；将预制泡沫与矿物聚合物浆体按质量比1:8:1:16混合，并在450rpm下搅拌混合30min，制得矿物聚合物；
(4)将矿物聚合物、粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂乙二胺和水按质量比1:12:4:0.3:2:0.45:8混合，并搅拌均匀后出料，制得矿物聚合物透水混凝土。
对比例2
(1)将矿渣和高岭土按质量比9:1混合，搅拌均匀后加入矿渣质量1.2倍的水玻璃，搅拌均匀制得矿物聚合物浆体；将水玻璃与氢氧化钠按质量比7:1混合并用空气压缩发泡机进行预发泡，气压为0.3MPa，制得预制泡沫；将预制泡沫与矿物聚合物浆体按质量比1:8:1:16混合，并在450rpm下搅拌混合30min，制得矿物聚合物；
(2)将环氧树脂和水泥按质量比3:18混合至于搅拌机中，在300rpm下搅拌混合20min，制得树脂聚合物；
(3)将矿物聚合物与树脂聚合物按质量比6.5:1混合，置于发泡机中进行发泡，制得聚合物；
(4)将聚合物、粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂乙二胺和水按质量比1:12:4:0.3:2:0.45:8混合，并搅拌均匀后出料，制得矿物聚合物透水混凝土。
对比例3
(1)向矿渣中加入矿渣质量1.2倍的水玻璃，搅拌均匀制得矿物聚合物浆体；将水玻璃与氢氧化钠按质量比7:1混合并用空气压缩发泡机进行预发泡，气压为0.3MPa，制得预制泡沫；将预制泡沫与矿物聚合物浆体按质量比1:8:1:16混合，并在450rpm下搅拌混合30min，制得矿物聚合物；
(2)将环氧树脂、三氧化矿物聚合物和水泥按质量比3:20:18混合至于搅拌机中，在300rpm下搅拌混合20min，制得树脂聚合物；
(3)将矿物聚合物与树脂聚合物按质量比6.5:1混合，置于发泡机中进行发泡，制得聚合物；
(4)将聚合物、粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂乙二胺和水按质量比1:12:4:0.3:2:0.45:8混合，并搅拌均匀后出料，制得矿物聚合物透水混凝土。
对比例4
(1)将矿渣和高岭土按质量比9:1混合，搅拌均匀后加入矿渣质量1.2倍的水玻璃，搅拌均匀制得矿物聚合物浆体；将水玻璃与氢氧化钠按质量比7:1混合并用空气压缩发泡机进行预发泡，气压为0.3MPa，制得预制泡沫；将预制泡沫与矿物聚合物浆体按质量比1:8:1:16混合，并在450rpm下搅拌混合30min，制得矿物聚合物；
(2)将环氧树脂、三氧化矿物聚合物和水泥按质量比3:20:18混合至于搅拌机中，在300rpm下搅拌混合20min，制得树脂聚合物；
(4)将矿物聚合物、树脂聚合物/粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂乙二胺和水按质量比6.5:1:12:4:0.3:2:0.45:8混合，并搅拌均匀后出料，制得矿物聚合物透水混凝土。
对比例5
将粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂乙二胺和水按质量比12:4:0.3:2:0.45:8混合，并搅拌均匀后出料，制得矿物聚合物透水混凝土。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至5的矿物聚合物透水混凝土的性能分析结果：
表1
通过表1中实施例与对比例的实验数据比较可以明显发现，实施例1、2、3制备的矿物聚合物透水混凝土的力学性能和透水性较好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种矿物聚合物透水混凝土，其特征在于，所述矿物聚合物透水混凝土包括聚合物，粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂和水；所述聚合物包括矿物聚合物和树脂聚合物。
2.根据权利要求1所述的一种矿物聚合物透水混凝土，其特征在于，所述矿物聚合物包括矿渣、高岭土、水玻璃和氢氧化钠。
3.根据权利要求2所述的一种矿物聚合物透水混凝土，其特征在于，所述矿渣中各组分质量分数为：氧化钙30～46％，二氧化硅26～40％，三氧化二铝6～24％，氧化镁1～10％。
4.根据权利要求1所述的一种矿物聚合物透水混凝土，其特征在于，所述树脂聚合物是环氧树脂与三氧化矿物聚合物交联制得；所述固化剂为乙二胺。
5.一种矿物聚合物透水混凝土的制备方法，其特征在于，所述矿物聚合物透水混凝土的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)将矿渣和高岭土按质量比8:1～10:1混合，搅拌均匀后加入矿渣质量1～1.3倍的水玻璃，搅拌均匀制得矿物聚合物浆体；将预制泡沫与矿物聚合物浆体按质量比1:8:1:16混合，并在300～600rpm下搅拌混合20～40min，制得矿物聚合物；
(2)将环氧树脂、三氧化矿物聚合物和水泥按质量比1:20:15～5:20:20混合至于搅拌机中，在200～400rpm下搅拌混合10～30min，制得树脂聚合物；
(3)将矿物聚合物与树脂聚合物按质量比5:1～8:1混合，置于发泡机中进行发泡，制得聚合物；
(4)将聚合物、粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂和水混合，并搅拌均匀后出料，制得矿物聚合物透水混凝土。
6.根据权利要求5所述的一种矿物聚合物透水混凝土的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中：预制泡沫的制备方法为：将水玻璃与氢氧化钠按质量比6:1～8:1混合并用空气压缩发泡机进行预发泡，气压为0.2～0.4MPa，制得预制泡沫。
7.根据权利要求5所述的一种矿物聚合物透水混凝土的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中：环氧树脂为E42型环氧树脂，固体含量99％，环氧值为0.48～0.54/100g，密度为1.17g/cm3，粘度为3350mPa·s。
8.根据权利要求5所述的一种矿物聚合物透水混凝土的制备方法，其特征在于，上述步骤(4)中：聚合物、粗骨料、水泥、聚羧酸减水剂、粉煤灰、固化剂和水的质量比为1:8:3:0.2:1:0.4:5～1:15:5:0.4:3:0.5:10。
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