高强度透水混凝土及其制备方法与流程

2021-01-31 04:01:24|

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本发明属于混凝土技术领域，具体是高强度透水混凝土及其制备方法。

背景技术：

混凝土是指由胶结料、颗粒状集料、水以及需要加入的化学外加剂和矿物掺合料按适当比例拌制而成的混合料，或经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料普通是以胶凝材料、水、细骨料、粗骨料，需要时掺入外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，是当代最主要的土木工程材料之一，透水混凝土是一种新型的混凝土，具有高透水性，能够保证水分快速渗透，在既不影响正常工作生活的条件下，水分的渗透还能够有效的对地下的水资源起到保护作用。

如专利申请号201810464928.3公开了一种高强度透水混凝土及其制备方法，包括如下重量份数的原料：粗骨料30-40份、硫铝酸盐水泥20-30份、转炉钢渣5-10份、煅烧偏膨润土粉2-4份、粉煤灰4-8份、硅粉1-3份、铁尾矿砂3-8份、陶粒4-8份、煤矸石粉2-5份、增强纤维2-8份、硅酸钠2-5份、铝矾土2-4份、粘结剂0.5-1.5份、减水剂0.3-0.8份、凝胶剂1-3份、分散剂0.1-0.5份，该制备的混凝土制备简单，易于实现，但是现有的混凝土在制备和使用过程中仍存在以下不足：

1、现有的透水混凝土通过水泥粘合石子，混凝土硬化后，混凝土在受到外力作用时，水泥内部没有加强水泥强度的物质，且水泥与石子之间的粘合力较弱，混凝土内部出现大量的结构裂缝，导致混凝土的强度差；

2、现有的透水混凝土在制备过程中对于制备基料和辅助基料的混合是通过两套混合设备进行混合，混合后再通过人工进行转运到第三套混合设备中进行混合制备，在转运过程中不仅操作人员劳动强度大，费时费力，且降低了透水混凝土的制备效率，同时通过多套混合设备，加大了企业的生产投资；

3、现有的透水混凝土制备过程中，没有设置对碎石的处理设备，导致碎石的尺寸不一，影响了混凝土整体的透水性，降低了混凝土的制备质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供高强度透水混凝土及其制备方法及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

高强度透水混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥20-30份、改性粗骨料40-60份、抗碱玻璃纤维5-10份、增强剂5-10份、聚丙烯酰胺5-10份、碎石10-20份、黄沙10-20份、吸水凝胶2-4份、膨胀剂1-2份、粘合剂2-4份、减水剂1-3份；

该高强度透水混凝土的制备，包括以下步骤：

步骤一：按重量份将碎石导入配制台上的碎石进料斗，将硅酸盐水泥、黄沙、改性粗骨料、聚丙烯酰胺和抗碱玻璃纤维导入沙粒进料斗，通过粉碎机构一对碎石进行粉碎得到碎石细料，通过粉碎机构二对硅酸盐水泥、黄沙、改性粗骨料、聚丙烯酰胺和抗碱玻璃纤维进行碾碎，得到混合精料，通过搅拌电机一驱动搅拌轴一以60-80r/min的转速对配制腔内部的碎石细料和混合精料搅拌25-35分钟，混合得到制备基料a；

步骤二：将增强剂、吸水凝胶、膨胀剂、粘合剂和减水剂加入到混合罐一中，搅拌电机二驱动搅拌轴二以85-100r/min转速搅拌30-40分钟，使增强剂、吸水凝胶、膨胀剂、粘合剂和减水剂在混合罐一内混合均匀，得到辅助基料b；

步骤三：将步骤一中得到的制备基料a和步骤二中得到的辅助基料b导入混合罐二内，使混合罐二内的搅拌轴以160-180r/min转速搅拌15-20分钟，使制备基料a与辅助基料b混合均匀，从而得到该高强度透水混凝土。

作为本发明再进一步的方案：所述改性粗骨料的制备是通过质量分数为10-30％聚乙烯醇水溶液浸泡粗骨料10-20小时，浸泡完毕后，将粗骨料晾至半干，并在晾至半干的粗骨料的外部粘上硅粉、聚乙烯醇粉末以及氧化钙颗粒混合物，再将粗骨料晾至全干，得到该改性粗骨料；

按重量份所述硅粉2-8份、聚乙烯醇粉末5-10份、氧化钙颗粒2-8份。

作为本发明再进一步的方案：所述增强剂由以下方法制备：

步骤一：将空心玻璃微珠、高分子多孔微球、碳化硅晶须和陶粒放入反应器中，在400-600r/min的转速下搅拌均匀；

步骤二：将纳米二氧化硅、有机硅乳液和水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液，在80-100℃下搅拌1-2小时；

步骤三：将步骤一和步骤二所得物混合均匀，得到增强剂。

作为本发明再进一步的方案：所述吸水凝胶由聚丙烯酸树脂、羧甲基纤维素钠、酯化淀粉、二氧化硅、交联剂、引发剂混合制备而成；

所述吸水凝胶中各原料所占质量百分数为：聚丙烯酸树脂10～25％、羧甲基纤维素钠30～50％、酯化淀粉20～25％、二氧化硅15～20％、引发剂0.5～1％、交联剂1～5％。

作为本发明再进一步的方案：所述减水剂为聚羧酸系减水剂。

作为本发明再进一步的方案：所述膨胀剂是由质量比为2：2：1：1的膨胀珍珠岩、膨胀石墨、明矾石和纳米钛酸铝纤维混合制成。

作为本发明再进一步的方案：所述抗碱玻璃纤维的制备方法是将破碎的硅灰石、氧化硅、氧化铝、氧化镁以及硼酸等混合料经过熔制成玻璃，然后拉成玻璃纤维，其中硅灰石55-70份、二氧化硅10-18份、氧化铝5-15份、氧化镁5-10份、硼酸5-10份，且玻璃熔制温度应控制在1400-1450℃，纤维拉制温度控制在1250-1350℃。

作为本发明再进一步的方案：所述粘合剂为聚环氧乙烯。

作为本发明再进一步的方案：高强度透水混凝土的制备方法，该制备方法的具体步骤为：

步骤一：按重量份将碎石导入配制台上的碎石进料斗，将硅酸盐水泥、黄沙、改性粗骨料、聚丙烯酰胺和抗碱玻璃纤维导入沙粒进料斗，通过粉碎机构一(104)对碎石进行粉碎得到碎石细料，通过粉碎机构二对硅酸盐水泥、黄沙、改性粗骨料、聚丙烯酰胺和抗碱玻璃纤维进行碾碎，得到混合精料，通过搅拌电机一驱动搅拌轴一以60-80r/min的转速对配制腔内部的碎石细料和混合精料搅拌25-35分钟，混合得到制备基料a；

作为本发明再进一步的方案：步骤一中所述粉碎机构一与粉碎机构二的结构完全一致，所述粉碎机构一与粉碎机构二并排设置在配制腔的内部；

所述粉碎机构一包括固定块、推动杆、工字型滑块、转轴一、转轴二、粉碎辊一、粉碎辊二、伺服电机一和伺服电机二，所述配制腔供粉碎机构一架设的前、后侧面沿水平方向开设有条形槽，且在配制腔前、后侧面的条形槽上滑动设置有工字型滑块，且在两侧的工字型滑块之间设置有转轴一，所述转轴一上固定设置有粉碎辊一，所述配制腔内部位于条形槽的一端固定设置有转轴二，所述转轴二上固定连接有粉碎辊二，所述粉碎辊一与粉碎辊二的结构完全一致；

所述转轴一的一端固定工字型滑块同伺服电机一输出端连接，所述转轴二的一端贯穿配制腔同伺服电机二输出端连接，所述伺服电机一固定安装在工字型滑块的外侧面上，所述伺服电机二固定安装在配制腔的外侧面上；

所述条形槽另一端固定设置有固定块，所述固定块固定设置在配制腔的外表面上，所述固定块的中心位置沿水平方向开设有螺纹通孔，所述固定块上通过螺纹连接有推动杆，所述推动杆的末端同工字型滑块的侧面相抵。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明制得透水混凝土以碎石、硅酸盐水泥和黄沙为基础原料，碎石之间的相互搭接构筑成透水间隙，促进混凝土的排水性，并且透水空隙可以吸收路面上的部分噪音，起到吸音降噪的作用，并通过加入改性粗骨料和聚丙烯酰胺，增加了碎石、硅酸盐水泥和黄沙之间的粘合性，能够有效提高增加浆体的粘度，增加各种原料之间的搭接强度，并通过加入抗碱玻璃纤维，通过抗碱玻璃纤维对混凝土结构中的孔隙进行堵塞，由于抗碱玻璃纤维具有孔隙度大、吸收性强、渗透性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，能够有利于水分通过，便于地面的水分流出，提高混凝土的透水效果，同时通过添加吸水凝胶，是吸水凝胶均匀填充在粗骨料形成的空隙中，在混凝土中形成完全贯通的微细可透水微孔，不但保证了混凝土的强度、耐磨性，也进一步提高了混凝土的可透水性，本发明中的制备的透水混凝土参照《普通混凝土力学性能试验方法标准gb/t50081-2002》和参照《透水混凝土路面技术规程cjj135-2009》检测可得：抗压强度≥37mpa，抗折强度达到≥3.8mpa，透水系数达到≥7.1mm/s。

2、本发明中通过在配制台上设置配制腔、混合罐一和混合罐二，通过配制腔对碎石、硅酸盐水泥、黄沙、改性粗骨料、聚丙烯酰胺和抗碱玻璃纤维搅拌混合，得到制备基料a，通过混合罐一对增强剂、吸水凝胶、膨胀剂、粘合剂和减水剂搅拌混合，得到辅助基料b，再将制备基料a经传送带导入混合罐二、辅助基料b经螺旋输送筒也导入混合罐二，通过混合罐二对制备基料a和辅助基料b搅拌混合制得透水混凝土，该透水混凝土在制备过程中避免了人工对制备原料的原料的转运，不仅降低了操作人员劳动强度，而且提高了透水混凝土的制备效率，即通过一套配制台完成了混凝土的制备，降低了企业的生产成本；

3、通过在配制腔内设置粉碎机构一和粉碎机构二，通过粉碎机构一对碎石进一步粉碎，通过粉碎机构二对其它块状原料进行粉碎，即将碎石和其它块状原料分开粉碎，不仅能够得到尺寸更加均匀的碎石，而且不会对其它原料的粉碎造成干扰，有效避免原料在粉碎过程中由于碎石的尺寸而得不到有效的碾碎，使透水混凝土中碎石的粒度更加均匀，有效提高了透水混凝土在制备过程中的延展性，提高了透水混凝土的制备质量。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为配制台的立体图。

图2为配制腔中粉碎机构一与粉碎机构二的结构示意图。

图3为配制腔中导料板一与导料板二的结构示意图。

图4为图1中a处放大图。

图5为图1中b处放大图。

图6为混合罐一内部结构示意图。

图中：配制腔1、配制腔底座101、碎石进料斗102、沙粒进料斗103、粉碎机构一104、固定块1041、条形槽1042、推动杆1043、工字型滑块1044、转轴一1045、转轴二1046、粉碎辊一1047、粉碎辊二1048、伺服电机一1049、伺服电机二1040、粉碎机构二105、导料斜板一106、导料斜板二107、搅拌电机一108、搅拌轴一109、搅拌叶一110、混合罐一2、搅拌电机二201、搅拌轴二202、搅拌叶二203、搅拌叶三204、混合罐安装座205、混合罐二3、u型固定块301、支撑杆架302、辅助支撑台303、导料管道304、传送带安装架4、传送带401、u型板架402、c型连接扣403、螺旋输送筒5、出料管501、进料管502、伺服电机三503。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

请参阅图1～6，本发明实施例中，高强度透水混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥25份、改性粗骨料50份、抗碱玻璃纤维7.5份、增强剂7.5份、聚丙烯酰胺7.5份、碎石15份、黄沙15份、吸水凝胶3份、膨胀剂1.5份、粘合剂3份、减水剂2份；

该高强度透水混凝土的制备，包括以下步骤：

步骤一：按重量份将碎石导入配制台上的碎石进料斗102，将硅酸盐水泥、黄沙、改性粗骨料、聚丙烯酰胺和抗碱玻璃纤维导入沙粒进料斗103，通过粉碎机构一104对碎石进行粉碎得到碎石细料，通过粉碎机构二105对硅酸盐水泥、黄沙、改性粗骨料、聚丙烯酰胺和抗碱玻璃纤维进行碾碎，得到混合精料，通过搅拌电机一108驱动搅拌轴一109以60-80r/min的转速对配制腔1内部的碎石细料和混合精料搅拌25-35分钟，混合得到制备基料a；

步骤二：将增强剂、吸水凝胶、膨胀剂、粘合剂和减水剂加入到混合罐一2中，搅拌电机二201驱动搅拌轴二202以85-100r/min转速搅拌30-40分钟，使增强剂、吸水凝胶、膨胀剂、粘合剂和减水剂在混合罐一2内混合均匀，得到辅助基料b；

步骤三：将步骤一中得到的制备基料a和步骤二中得到的辅助基料b导入混合罐二3内，使混合罐二3内的搅拌轴以160-180r/min转速搅拌15-20分钟，使制备基料a与辅助基料b混合均匀，从而得到该高强度透水混凝土。

所述改性粗骨料的制备是通过质量分数为10-30％聚乙烯醇水溶液浸泡粗骨料10-20小时，浸泡完毕后，将粗骨料晾至半干，并在晾至半干的粗骨料的外部粘上硅粉、聚乙烯醇粉末以及氧化钙颗粒混合物，再将粗骨料晾至全干，得到该改性粗骨料；

按重量份所述硅粉2-8份、聚乙烯醇粉末5-10份、氧化钙颗粒2-8份。

所述增强剂由以下方法制备：

步骤一：将空心玻璃微珠、高分子多孔微球、碳化硅晶须和陶粒放入反应器中，在400-600r/min的转速下搅拌均匀；

步骤二：将纳米二氧化硅、有机硅乳液和水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液，在80-100℃下搅拌1-2小时；

步骤三：将步骤一和步骤二所得物混合均匀，得到增强剂。

所述吸水凝胶由聚丙烯酸树脂、羧甲基纤维素钠、酯化淀粉、二氧化硅、交联剂、引发剂混合制备而成；

所述减水剂为聚羧酸系减水剂。

所述膨胀剂是由质量比为2：2：1：1的膨胀珍珠岩、膨胀石墨、明矾石和纳米钛酸铝纤维混合制成。

所述抗碱玻璃纤维的制备方法是将破碎的硅灰石、氧化硅、氧化铝、氧化镁以及硼酸等混合料经过熔制成玻璃，然后拉成玻璃纤维，其中硅灰石55-70份、二氧化硅10-18份、氧化铝5-15份、氧化镁5-10份、硼酸5-10份，且玻璃熔制温度应控制在1400-1450℃，纤维拉制温度控制在1250-1350℃。

所述粘合剂为聚环氧乙烯。

高强度透水混凝土的制备方法，其该制备方法的具体步骤为：

步骤一中所述配制台包括配制腔1、混合罐一2和混合罐二3，所述配制腔1、混合罐一2和混合罐二3在水平方向上并排设置，所述配制腔1固定架设在配制腔底座101上，所述混合罐一2固定架设在混合罐安装座205上，所述配制腔底座101与混合罐安装座205并排设置且均为四边框型结构，所述配制腔底座101与混合罐安装座205的内部倾斜设置有传送带安装架4，所述传送带安装架4的顶端贯穿混合罐安装座205设置在混合罐安装座205的外部，所述传送带安装架4上固定设置有传送带401，所述混合罐安装座205远离配制腔底座101的一侧固定设置有辅助支撑台303，所述辅助支撑台303上倾斜设置有支撑杆架302，所述支撑杆架302的末端与传送带安装架4顶端的底面相抵，所述支撑杆架302上沿竖直方向设置有若干个u型固定块301，所述混合罐二3固定架设在u型固定块301的的卡槽内；

所述配制腔1的顶面两端分别设置有碎石进料斗102和沙粒进料斗103，所述配制腔1的内部且位于碎石进料斗102和沙粒进料斗103的下方分别设置有粉碎机构一104和粉碎机构二105，所述粉碎机构一104的正下方设置有导料斜板一106，所述粉碎机构二105的正下方设置有导料斜板二107，所述导料斜板一106与导料斜板二107在配制腔1内呈倒“八”字型结构，所述配制腔1的外部一侧固定设置有搅拌电机一108，所述搅拌电机一108的输出轴贯穿配制腔1的侧壁同搅拌轴一109连接，所述搅拌轴一109水平设置在配制腔1的内部，所述搅拌轴一109上且位于导料斜板一106与导料斜板二107之间设置有搅拌轴一109，所述配制腔1的底部出料口位于传送带401正上方；

所述粉碎机构一104与粉碎机构二105的结构完全一致，所述粉碎机构一104与粉碎机构二105并排设置在配制腔1的内部；

所述粉碎机构一104包括固定块1041、推动杆1043、工字型滑块1044、转轴一1045、转轴二1046、粉碎辊一1047、粉碎辊二1048、伺服电机一1049和伺服电机二1040，所述配制腔1供粉碎机构一104架设的前、后侧面沿水平方向开设有条形槽1042，且在配制腔1前、后侧面的条形槽1042上滑动设置有工字型滑块1044，且在两侧的工字型滑块1044之间设置有转轴一1045，所述转轴一1045上固定设置有粉碎辊一1047，所述配制腔1内部位于条形槽1042的一端固定设置有转轴二1046，所述转轴二1046上固定连接有粉碎辊二1048，所述粉碎辊一1047与粉碎辊二1048的结构完全一致；

所述转轴一1045的一端固定工字型滑块1044同伺服电机一1049输出端连接，所述转轴二1046的一端贯穿配制腔1同伺服电机二1040输出端连接，所述伺服电机一1049固定安装在工字型滑块1044的外侧面上，所述伺服电机二1040固定安装在配制腔1的外侧面上；

所述条形槽1042另一端固定设置有固定块1041，所述固定块1041固定设置在配制腔1的外表面上，所述固定块1041的中心位置沿水平方向开设有螺纹通孔，所述固定块1041上通过螺纹连接有推动杆1043，所述推动杆1043的末端同工字型滑块1044的侧面相抵；

所述混合罐一2的顶面中心位置固定设置有搅拌电机二201，所述搅拌电机二201的输出轴贯穿混合罐一2顶面同搅拌轴二202连接，所述搅拌轴二202上设置有若干个一字型搅拌叶二203，所述搅拌轴二202的底端设置有与混合罐一2底面斜度相适配的搅拌叶三204，所述混合罐一2的底端出料口与螺旋输送筒5的进料管502相连；

所述传送带安装架4的表面上等距设置有若干个u型板架402，所述螺旋输送筒5通过c型连接扣403倾斜设置在u型板架402上，所述螺旋输送筒5的斜度与传送带401的斜度一致，所述螺旋输送筒5的底部端面上固定设置有伺服电机三503，所述伺服电机三503的输出轴贯穿螺旋输送筒5的端面同螺旋输送筒5内部的绞龙连接，所述螺旋输送筒5的顶端底面上开设有出料管501，所述出料管501同导料管道304连通，所述导料管道304固定设置在混合罐二3上，所述传送带401的顶端设置在导料管道304的内部；

所述混合罐二3与混合罐一2的结构完全一致。

配制台的工作原理：通过转动推动杆1043，使推动杆1043推动工字型滑块1044在条形槽1042内滑动，从而对粉碎辊一1047和粉碎辊二1078的间距进行调整，从而使粉碎机构一104和粉碎机构二105对不同的原料进行粉碎，即通过配制腔1内的粉碎机构一104对碎石进行粉碎，通过粉碎机构二105对其它块状原料进行碾碎，使配制腔1对粉碎后的碎石、硅酸盐水泥、黄沙、改性粗骨料、聚丙烯酰胺和抗碱玻璃纤维搅拌混合，制到制备基料a，通过混合罐一2对增强剂、吸水凝胶、膨胀剂、粘合剂和减水剂搅拌混合，得到辅助基料b，再将制备基料a经传送带401导入混合罐二3、辅助基料b经螺旋输送筒5也导入混合罐二3，通过混合罐二3对制备基料a和辅助基料b搅拌混合制得透水混凝土。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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