一种超高开孔率轻质透水混凝土、其制备方法、专用配料及应用技术

本发明专利技术公开了一种超高开孔率轻质透水混凝土、其制备方法、专用配料及应用，透水混凝土按重量份包括：水泥700

【技术实现步骤摘要】
一种超高开孔率轻质透水混凝土、其制备方法、专用配料及应用


[0001]本专利技术涉及建筑材料领域，特别是涉及一种超高开孔率轻质透水混凝土、其制备方法、专用配料及应用。

技术介绍

[0002]道路作为城市的骨架，是城市发展必不可少的组成部分。城市中大部分路面被沥青、混凝土等路面材料覆盖，这些不透水的传统材料会引发城市的一系列问题：阻碍雨水下渗，对城市排水系统造成极大压力，形成城市内涝、城市内能消耗巨大，产生大量热量，城市温度上升，导致城市的“热岛效应”。
[0003]为解决上述问题，国家提出“海绵城市”的概念，将人工排水管网的建造与当地自然生态系统有机结合。透水混凝土是一种由同等长粒径或与大间断透水级别相配合的骨料、胶凝材料、外加剂混合组成的，并使其具有一定程度空隙透水率的一种混合材料。与传统混凝土相比，透水混凝土具有优良的透水性和透气性，内部大量连通孔隙可以将雨水快速下渗，同时吸收大量的热能和噪声，热岛效应和噪声污染随之减少，对调节城市生态平衡和节约自然资源具有重要作用。同时可以缓解雨天路面积水给城市排水系统带来的巨大压力。是未来“海绵城市”发展必不可少的材料。
[0004]透水性混凝土与传统混凝土不同的是以单一级配粗骨料为主体，其粘结剂的主要成分是水泥净砂浆或少量的细骨料砂浆，且粘结剂一方面要对粗骨料有保护作用，另一方面要在不堵塞骨料间空隙的情况下保证骨料间粘结强度。因此，透水性混凝土在一定透水率下渗透系数多为2
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5.4mm/s，透水能力较传统混凝土强，且抗压强度一般在3.5r/>‑
28MPa。由于透水性混凝土具有疏松多孔的特点，所以内部有大量的空隙。半联通或联通的孔隙形成通道让雨水或积水渗入进而深入地下，而未联通的孔隙则作为可利用的储蓄空间。这也是透水混凝土透水的基本原理。
[0005]骨料是透水性混凝土中起骨架和支撑作用的材料，粗骨料的品种对透水性混凝土的强度也会有影响，骨料除了碎石，也有的用旧建筑物的水泥碎砖、废弃混凝土生产的再生骨料或者钢渣等固废骨料,目前主要是采用石子，因为石子是最稳定且强度较高的骨料，而且单一粒径骨料的堆积形成孔隙率是有上限的，因此目前提高透水混凝土性能的研究方向主要是提高外加剂和胶凝材料的性能。在胶凝材料方面，国内研究掺硅灰能够提高填充水泥浆体的毛细孔隙，硅灰是一种颗粒细小的火山灰活性粉末，硅灰中活性SiO2与水化时析出的Ca(OH)2化合，生成C
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S
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H凝胶，提高强度。随着硅灰掺量的提高，透水混凝土抗压强度随之提高；此外掺入一部分增粘剂如纤维素可以改善浆体流变性，提高混凝土的透水系数，改善透水混凝土拌合的触变性能；掺加聚合物乳液，大大提高了透水混凝土的冻融循环次数和透水系数。虽然透水混凝土由于海绵城市建设需求获得了一定的发展，但是也存在很多问题，有些是现有透水混凝土体系无法解决的。基于透水混凝土的透水原理为高孔隙率，骨料自身不透水且孔隙率是有上限的，孔隙结构直接决定了其透水性能，而过高孔隙率又
会降低强度，因此透水系数随着抗压强度的增加而减小，保持抗压强度和透水系数的平衡依然是透水混凝土目前最大的难题；其次透水混凝土的流变性很难掌握，需要一些增粘材料和聚合物乳液调节以防止底部堵浆，后期透水混凝土吸附灰尘、杂质的同时也会经常面临堵塞问题，而定期养护清理成本过高，也是透水混凝土目前不能替代其它城市路面的一个重大原因。
[0006]由此可见，上述现有的透水混凝土在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的超高开孔率轻质透水混凝土、其制备方法、专用配料及应用，成为当前业界极需改进的目标。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供一种超高开孔率轻质透水混凝土，使其具有较高的透水系数且能保持较高的抗压强度，而且不易产生瘀堵，从而克服传统透水混凝土骨料不透水、只依靠孔隙率来透水、透水性能差、无法保持抗压强度和透水系数平衡的问题，以及克服传统透水混凝土存在孔隙较大容易淤堵的问题。
[0008]本专利技术要解决的技术问题还包括提供上述超高开孔率轻质透水混凝土的制备方法、专用配料及应用。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种超高开孔率轻质透水混凝土，按重量份包括：
[0011][0012][0013]本专利技术首创通过将开孔泡沫混凝土料浆复合通孔型透水轻骨料的方法来制备高开孔率轻质透水混凝土，通过专用的开孔型物理发泡剂制备开孔泡沫混凝土料浆，然后复合通孔的透水轻骨料，搅拌成型，这样骨料和水泥石都具有联通的开孔结构，极大地增加了材料的开孔率，同时区别于传统单一粒径骨料制备的透水混凝土，本专利技术的轻质透水混凝土，孔径均为联通的小孔，在实际应用中不易产生瘀堵。而且通孔型透水轻骨料和开孔泡沫混凝土料浆的复合体，一方面泡孔的引入大大降低了材料的容重，另外一个方面通孔型透水轻骨料作为骨料也降低了水泥基多孔材料的收缩率。综合两种轻质混凝土的各自优点，
取长补短，且骨料和水泥石均为开孔结构，都能透水，促进材料透水系数等性能的提高。
[0014]所述开孔型物理发泡剂按重量份包括：
[0015][0016]优选地，所述开孔型物理发泡剂中各组分的组成比例为：十六烷基三甲基氯化铵：十六烷基苄基氯化铵：正己烷：乙醇＝1.5:1:4:3.5。
[0017]本专利技术配置的开孔型物理发泡剂可以在加水稀释后形成发泡液，通过空气压缩型的发泡机产生大量水膜型气泡，掺入到胶凝材料浆体中混合均匀后，即完成了物理发泡过程，形成泡孔。水泥胶凝材料反应硬化过程中，会产生水化热，温度可达50
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70度，随着浆体温度的上升，发泡剂中的正己烷、乙醇溶剂，便会开始挥发，于是在泡孔壁上产生无数针孔大小的细孔，穿透泡孔壁，将泡孔形成开孔状态，再加上后期水分的散失，泡孔的开孔率进一步变大。
[0018]所述料浆稳定剂按重量份包括：
[0019][0020]优选地，所述料浆稳定剂中各组分的组成比例为：四硼酸钠：硫酸铝：氯化钙：可再分散乳胶粉：聚乙烯醇＝1:2:2:1:1。
[0021]上述料浆稳定剂中的几种材料主要通过调整材料料浆的凝结时间和粘度，来保证料浆的稳定性，凝结时间过快，没有施工操作时间并会消弭泡孔，相反硬化过慢，胶凝材料浆体不能将开孔型泡沫剂产生的泡孔固结住，往往就会发生串泡、气泡逸出甚至塌模现象。另外的可再分散乳胶粉和聚乙烯醇能够增加浆体的粘聚性、防止透水轻骨料上浮或下沉，从而保持材料的稳定性。本专利技术中配制的料浆稳定剂可以很好地控制料浆凝结时间和粘聚性，确保开孔的泡孔与通孔型透水轻骨料能够均匀且有级配性的分布于于胶凝材料之中，并及时硬化固结产生强度。
[0022]所述水泥为硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。
[0023]所述中空聚丙烯纤维为3mm聚丙烯中空结构短纤维，其不仅可以起到防止材料收缩开裂的作用，还可以起到一定排水作用。
[0024]所述孔道疏水剂，按本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高开孔率轻质透水混凝土，其特征在于，按重量份包括：2.根据权利要求1所述的超高开孔率轻质透水混凝土，其特征在于，所述开孔型物理发泡剂按重量份包括：和/或，所述料浆稳定剂按重量份包括：和/或，所述料浆稳定剂按重量份包括：和/或，所述水泥为硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥；和/或，所述中空聚丙烯纤维为3mm聚丙烯中空结构短纤维；和/或，所述孔道疏水剂，按重量份包括：硬脂酸铝2
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6份高氟硅醇钠1
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3份硫酸钾铝1
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3份；和/或，所述界面偶联剂按重量份包括：
乙烯基三氯硅烷2
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4份三硬脂酸钛酸异丙酯1
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2份。3.根据权利要求2所述的超高开孔率轻质透水混凝土，其特征在于，所述开孔型物理发泡剂中各组分的组成比例为：十六烷基三甲基氯化铵：十六烷基苄基氯化铵：正己烷：乙醇＝1.5:1:4:3.5；所述料浆稳定剂中各组分的组成比例为：四硼酸钠：硫酸铝：氯化钙：可再分散乳胶粉：聚乙烯醇＝1:2:2:1:1；所述孔道疏水剂中各组分的组成比例为硬脂酸铝：高氟硅醇钠：硫酸钾铝＝2:1:1；所述界面偶联剂中各组分的组成比例为乙烯基三氯硅烷：三硬脂酸钛酸异丙酯＝2:1。4.根据权利要求1
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3任一项所述的超高开孔率轻质透水混凝土，其特征在于，所述通孔型透水轻骨料按如下方法制备：按成陶原料化学组分要求配料,再加入高温发气剂及水进行搅拌混合，混合过程中加入引气剂，搅拌过程中产生微小气孔，然后放至圆盘造粒机上制备生料球，将制备好的生料球静停、烘干，然后将生料球放至高温炉中焙烧，最后将焙烧后的透水轻骨料移出炉膛，冷却至常温，得到通孔型透水轻骨料。5.根据权利要求4所述的超高开孔率轻质透水混凝土，其特征在于，所述成陶原料采用冶金固废2～4份、污水处理厂污泥1～2份、低品质粉煤灰5～10份、渣土0.5～1份，分别烘干后处理成细度＜150μm的粉料进行混料；所述高温发气剂包含碳酸钠、四氧化三铁、碳化硅，其重量组成比例为0.8～1:0.7～1.1:1.1～1.3；所述引气剂，是将4～6份松香热聚物、1～2份十二烷基硫酸钠，在12～18份水中，保持80℃恒温搅拌20min，冷却后得到；所述成陶原料为100～120份；所述高温发气剂为5～8份；所述通孔型透水轻骨料中的水为10～12份；所述引气剂为1～2份；所述静停时间为1h；所述烘干为105℃烘干机烘干3h；所述将生料球放至高温炉中焙烧为：将生料球放至高温炉中，由常温按照14℃/min的升温速度逐步升温至400℃，保持20min，继续以14℃/min的升温速...

【专利技术属性】
技术研发人员：扈士凯，李应权，韩磊，陈志纯，高阳阳，任强伟，陈嘉宇，王笑帆，
申请(专利权)人：建筑材料工业技术监督研究中心，
类型：发明
国别省市：