CN116986883A - 一种高透水性的混凝土新材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土制备技术领域，具体涉及一种高透水性的混凝土新材料及其制备方法，包括准备原料：将粗骨料、细骨料、透水性增强剂、喷补料以及水按照确定的重量百分比准备好；搅拌混合：将上述准备好的所有原料一起倒入混凝土搅拌机中；振动压实：将混合均匀的混凝土浆料倒入预先准备好的模具中，使用振动器对其进行振动压实；保养硬化：将振动压实后的混凝土新材料放置在湿润环境下；脱模：在混凝土新材料硬化后，进行脱模，完成后得到所述的高透水性的混凝土新材料。本发明，不仅能够满足特定应用环境对混凝土透水性的需求，同时也具有优秀的强度和耐久性，且成本较低，具有很高的实用价值和广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土制备技术领域，尤其涉及一种高透水性的混凝土新材料及其制备方法。
背景技术
混凝土作为建筑行业中最常用的一种建筑材料，其性能优异，广泛应用于各类建筑结构中。然而，传统混凝土材料存在透水性较差的问题，这在某些特定的应用环境中，如公路、城市广场、停车场等，会导致雨水无法迅速渗透，从而引发一系列问题，如城市内涝等。
近年来，研究者们致力于通过改变混凝土的成分配比或添加特殊的材料来改善其透水性。例如，一些研究提出了添加特殊的透水增强剂来改善混凝土的透水性，但这些透水增强剂往往价格昂贵，不利于大规模应用。另一些研究提出了通过改变骨料的粒径和比例来改善混凝土的透水性，但这样做往往会牺牲混凝土的强度和耐久性。
因此，急需一种新型的高透水性混凝土新材料和其制备方法，既能保持混凝土的强度和耐久性，又能显著提高其透水性，而且成本较低，便于大规模应用。
发明内容
基于上述目的，本发明提供了一种高透水性的混凝土新材料及其制备方法。
一种高透水性的混凝土新材料，包括粗骨料、细骨料、透水性增强剂、喷补料、水；
其中，各组分按重量百分比为：
粗骨料40％-60％；
细骨料10％-20％；
透水性增强剂5％-10％；
喷补料5％-15％；
水10％-20％。
进一步的，所述透水性增强剂包括硅酸钠、硅酸钙、硅酸镁的其中一种或多种混合物。
进一步的，所述喷补料包括微硅粉、煤矸石粉以及石英粉的混合料，所述微硅粉、煤矸石粉、石英粉重量比为1：1：1。
进一步的，所述喷补料的混合步骤包括：
将微硅粉、煤矸石粉、石英粉按重量比1：1：1的比例准备好；
将原料一起倒入搅拌器中，设置搅拌器的转速在30转/分钟，保持搅拌时间在8分钟；
将原料充分混合均匀，最后将混合均匀的原料取出，得到喷补料。
进一步的，该混凝土新材料的压强范围为C30-C60，抗冻性为F300以上，透水性为0.1-0.3cm/s。
进一步的，包括以下步骤：
步骤一：准备原料：将粗骨料、细骨料、透水性增强剂、喷补料以及水按照确定的重量百分比准备好，其中粗骨料40％-60％，细骨料10％-20％，透水性增强剂5％-10％，喷补料5％-15％，及水10％-20％；
步骤二：搅拌混合：将上述准备好的所有原料一起倒入混凝土搅拌机中，设定搅拌速度为60-80转/分钟，搅拌时间为15-20分钟，确保所有原料充分混合均匀；
步骤三：振动压实：将混合均匀的混凝土浆料倒入预先准备好的模具中，使用振动器对其进行振动压实，振动频率设定为4000-5000次/分钟，直到混凝土浆料在模具中充分分布、填充并达到所需的压实度；
步骤四：保养硬化：将振动压实后的混凝土新材料放置在湿润环境下，保养时间设定为24-48小时，使混凝土新材料能够充分硬化；
步骤五：脱模：在混凝土新材料硬化后，进行脱模，脱模时间设定为24-48小时，完成后得到所述的高透水性的混凝土新材料。
进一步的，所述粗骨料和细骨料混合前经过筛选，其颗粒尺寸在5mm-25mm之间，以保证混凝土新材料的稳定性和强度。
进一步的，所述喷补料在添加到混合物之前，需要进行预湿润处理，以改善其与其他原料的混合效果，所述透水性增强剂的添加顺序在喷补料之前，以提高混凝土新材料的透水性。
进一步的，还包括质检，所述质检包括强度、耐久性、透水性测试，具体步骤如下：
首先，使用压力测试机对混凝土新材料进行抗压强度测试；
然后，使用耐久性测试机对混凝土新材料进行耐久性测试；
最后，通过将水注入混凝土新材料中，观察其透水性能，确保混凝土新材料满足所设定的性能标准。
本发明的有益效果：
本发明，采用特殊的配方设计和制备工艺，能够在保持混凝土强度和耐久性的同时，显著提高其透水性，对混凝土的成分配比进行了特别设计，粗骨料、细骨料、透水性增强剂、喷补料及水的比例配合得当，使得混凝土材料具有优异的透水性，可以快速渗透雨水，有效解决城市内涝等问题。
本发明，通过特定的混合、振动压实和保养硬化工艺，以及对模具和振动器的特殊选择，进一步保证了混凝土新材料的透水性和强度，制备完毕后，采用严格的检测测试步骤，确保每批生产出的混凝土新材料都能满足设定的性能标准，保证了混凝土新材料的质量。
本发明，混凝土新材料不仅能够满足特定应用环境对混凝土透水性的需求，同时也具有优秀的强度和耐久性，且成本较低，具有很高的实用价值和广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的制备方法流程示意图；
图2为本发明实施例的混凝土新材料示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例1
如图1-图2所示，一种高透水性的混凝土新材料，包括粗骨料、细骨料、透水性增强剂、喷补料、水；
其中，各组分按重量百分比为：
粗骨料50％；
细骨料20％；
透水性增强剂5％；
喷补料10％；
水15％；
粗骨料：粗骨料通常是指颗粒直径大于4.75mm的骨料，通常由天然石料如卵石、鹅卵石、碎石等，或人造石料如砖石、瓷砖碎片等构成。粗骨料主要承担混凝土的主要荷载，对混凝土的抗压强度、抗拉强度、耐磨性等有显著影响。
细骨料：细骨料通常是指颗粒直径小于或等于4.75mm的骨料，通常由天然砂、砂石、砂砾等，或人造砂如石粉、飞灰、钢砂、矿渣砂等构成。细骨料在混凝土中起填充作用，改善混凝土的工作性能，增强混凝土的稠度，减少水泥和水的用量，还能增强混凝土的阻塞性，使混凝土内部结构更紧密。
所述透水性增强剂为硅酸钠。
所述喷补料包括微硅粉、煤矸石粉以及石英粉的混合料，所述微硅粉、煤矸石粉、石英粉重量比为1：1：1。
所述喷补料的混合步骤包括：
将微硅粉、煤矸石粉、石英粉按重量比1：1：1的比例准备好；
将原料一起倒入搅拌器中，设置搅拌器的转速在30转/分钟，保持搅拌时间在8分钟；
将原料充分混合均匀，最后将混合均匀的原料取出，得到喷补料。
该混凝土新材料的压强范围为C30，抗冻性为F300以上，透水性为0.1cm/s。
包括以下步骤：
步骤一：准备原料：将粗骨料、细骨料、透水性增强剂、喷补料以及水按照确定的重量百分比准备好，其中粗骨料，细骨料，透水性增强剂，喷补料，及水；
步骤二：搅拌混合：将上述准备好的所有原料一起倒入混凝土搅拌机中，设定搅拌速度为60转/分钟，搅拌时间为15分钟，确保所有原料充分混合均匀；
步骤三：振动压实：将混合均匀的混凝土浆料倒入预先准备好的模具中，使用振动器对其进行振动压实，振动频率设定为4000次/分钟，直到混凝土浆料在模具中充分分布、填充并达到所需的压实度；
步骤四：保养硬化：将振动压实后的混凝土新材料放置在湿润环境下，保养时间设定为24小时，使混凝土新材料能够充分硬化；
步骤五：脱模：在混凝土新材料硬化后，进行脱模，脱模时间设定为24小时，完成后得到所述的高透水性的混凝土新材料。
保养硬化的具体步骤：
覆盖保养：制成的混凝土在开始硬化之后，可以使用湿润的麻袋、草席等材料覆盖在混凝土表面，然后定时用水进行湿润，以维持混凝土表面的湿度。
喷雾保养：可以使用喷雾设备定时向混凝土表面喷洒水雾，保持混凝土表面的湿润。
水池保养：对于较小的混凝土构件，可以将其完全浸入水中进行保养。这种方法适用于预制构件，如混凝土管、箱涵等。
保养剂保养：将一种具有防止水分蒸发的保养剂喷涂或刷涂在混凝土表面，形成一层保护膜，阻止水分的蒸发，维持混凝土内部的湿度。
在保养硬化过程中，还需要对环境温度进行控制。夏季需要避免混凝土在高温下迅速失水，冬季需要保护混凝土不受冻结。一般来说，混凝土保养硬化的最佳温度应控制在20-30℃之间。
所述粗骨料和细骨料混合前经过筛选，其颗粒尺寸在5mm-25mm之间，以保证混凝土新材料的稳定性和强度。
所述喷补料在添加到混合物之前，需要进行预湿润处理，以改善其与其他原料的混合效果，所述透水性增强剂的添加顺序在喷补料之前，以提高混凝土新材料的透水性。
还包括质检，所述质检包括强度、耐久性、透水性测试，具体步骤如下：
首先，使用压力测试机对混凝土新材料进行抗压强度测试；
然后，使用耐久性测试机对混凝土新材料进行耐久性测试；
最后，通过将水注入混凝土新材料中，观察其透水性能，确保混凝土新材料满足所设定的性能标准。
实施例2：
与实施例1相比，本实施例中，原料中的透水性增强剂为含硅酸钙和硅酸镁的混合物，其百分比为7％；喷补料的百分比为12％；粗骨料的百分比为55％；细骨料的百分比为15％；水的百分比为11％。
在搅拌混合的过程中，搅拌速度设定为70转/分钟，搅拌时间设定为18分钟。振动压实的过程中，振动频率设定为4500次/分钟。保养硬化的时间设定为36小时，脱模时间设定为36小时。
完成后得到的混凝土新材料的压强范围为C40，抗冻性为F320，透水性为0.2cm/s。
实施例3：
本实施例中，所有原料的百分比、搅拌混合和振动压实的设定与实施例2相同。不同的是，振动压实后的混凝土新材料的保养硬化时间设定为48小时，脱模时间也设定为48小时。
完成后得到的混凝土新材料的压强范围为C50，抗冻性为F340，透水性为0.25cm/s。
实施例4：
与实施例3相比，本实施例中，原料中的透水性增强剂包括硅酸钠、硅酸钙、硅酸镁的混合物，其百分比为10％；喷补料的百分比为15％；粗骨料的百分比为60％；细骨料的百分比为10％；水的百分比为20％。
在搅拌混合的过程中，搅拌速度设定为80转/分钟，搅拌时间设定为20分钟。振动压实的过程中，振动频率设定为5000次/分钟。
完成后得到的混凝土新材料的压强范围为C60，抗冻性为F360，透水性为0.3cm/s。
表1：实验测试数据。
分析：
从上表中可以看出，当使用不同种类和比例的透水性增强剂、调整原料配比及处理方式时，混凝土新材料的压强范围、抗冻性和透水性存在明显差异。
对于压强范围，随着透水性增强剂种类的增加和比例的提升，混凝土新材料的压强范围也在增加。这可能是因为增强剂在材料中的分散性和填充作用，改善了混凝土的密实性，因此提高了其压强。
抗冻性方面，随着透水性增强剂种类的增加和比例的提升，混凝土新材料的抗冻性也在增强。这可能是因为透水性增强剂改善了混凝土的微观结构，使得在冻融循环下，混凝土的耐久性增强。
透水性方面，随着透水性增强剂种类的增加和比例的提升，混凝土新材料的透水性也在提高。这可能是因为增强剂提高了混凝土的孔隙连接性，使得水分可以更容易地通过混凝土。
总的来说，通过适当地选择和调整透水性增强剂的种类和比例，可以有效地调控混凝土新材料的性能，实现在保证混凝土强度和耐久性的同时，提高其透水性。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明旨在涵盖落入权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高透水性的混凝土新材料，其特征在于，包括粗骨料、细骨料、透水性增强剂、喷补料、水；
其中，各组分按重量百分比为：
粗骨料40％-60％；
细骨料10％-20％；
透水性增强剂5％-10％；
喷补料5％-15％；
水10％-20％。
2.根据权利要求1所述的一种高透水性的混凝土新材料，其特征在于，所述透水性增强剂包括硅酸钠、硅酸钙、硅酸镁的其中一种或多种混合物。
3.根据权利要求2所述的一种高透水性的混凝土新材料，其特征在于，所述喷补料包括微硅粉、煤矸石粉以及石英粉的混合料，所述微硅粉、煤矸石粉、石英粉重量比为1：1：1。
4.根据权利要求3所述的一种高透水性的混凝土新材料，其特征在于，所述喷补料的混合步骤包括：
将微硅粉、煤矸石粉、石英粉按重量比1：1：1的比例准备好；
将原料一起倒入搅拌器中，设置搅拌器的转速在30转/分钟，保持搅拌时间在8分钟；
将原料充分混合均匀，最后将混合均匀的原料取出，得到喷补料。
5.根据权利要求4所述的一种高透水性的混凝土新材料，其特征在于，该混凝土新材料的压强范围为C30-C60，抗冻性为F300以上，透水性为0.1-0.3cm/s。
6.根据权利要求5所述的一种高透水性的混凝土新材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：准备原料：将粗骨料、细骨料、透水性增强剂、喷补料以及水按照确定的重量百分比准备好，其中粗骨料40％-60％，细骨料10％-20％，透水性增强剂5％-10％，喷补料5％-15％，及水10％-20％；
步骤二：搅拌混合：将上述准备好的所有原料一起倒入混凝土搅拌机中，设定搅拌速度为60-80转/分钟，搅拌时间为15-20分钟，确保所有原料充分混合均匀；
步骤三：振动压实：将混合均匀的混凝土浆料倒入预先准备好的模具中，使用振动器对其进行振动压实，振动频率设定为4000-5000次/分钟，直到混凝土浆料在模具中充分分布、填充并达到所需的压实度；
步骤四：保养硬化：将振动压实后的混凝土新材料放置在湿润环境下，保养时间设定为24-48小时，使混凝土新材料能够充分硬化；
步骤五：脱模：在混凝土新材料硬化后，进行脱模，脱模时间设定为24-48小时，完成后得到所述的高透水性的混凝土新材料。
7.根据权利要求6所述的一种高透水性的混凝土新材料的制备方法，其特征在于，所述粗骨料和细骨料混合前经过筛选，其颗粒尺寸在5mm-25mm之间，以保证混凝土新材料的稳定性和强度。
8.根据权利要求6所述的一种高透水性的混凝土新材料的制备方法，其特征在于，所述喷补料在添加到混合物之前，需要进行预湿润处理，以改善其与其他原料的混合效果，所述透水性增强剂的添加顺序在喷补料之前，以提高混凝土新材料的透水性。
9.根据权利要求6所述的一种高透水性的混凝土新材料的制备方法，其特征在于，还包括质检，所述质检包括强度、耐久性、透水性测试，具体步骤如下：
首先，使用压力测试机对混凝土新材料进行抗压强度测试；
然后，使用耐久性测试机对混凝土新材料进行耐久性测试；
最后，通过将水注入混凝土新材料中，观察其透水性能，确保混凝土新材料满足所设定的性能标准。
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