專利名稱：透水路面混凝土的制備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種建材技術領域的材料，具體地講，涉及一種透水路面混凝土的制備方法。
背景技術：
隨著經濟的發展和城市建設步伐的加快，現代城市的地表逐步被建筑物和混凝土等阻水材料所覆蓋，形成形態學上的“人造沙漠”。目前我國城市的道路覆蓋率已達到了7～15％。由于混凝土與瀝青等路面材料不透水的原因，使自然水不能滲入地下，致使地表植物難以正常生長；不透氣的路面很難與空氣進行熱量、水分的交換，缺乏對城市地表溫度、濕度的調節能力，產生所謂的“熱島效應”。此外不透水的道路表面容易積水，降低了道路的舒適性和安全性。當短時間內集中降雨時，雨水只能通過地下水設施排入河流，不能合理、有效地利用自然降水來補充城市地下水資源，造成水資源浪費。針對上述問題，20世紀80年代，美國、日本等開始研究透水性路面鋪筑材料，并將其應用于公園、人行道、輕量級車道、停車場以及各種體育場地。近幾年，國內部分地區也根據國外的經驗做過類似的嘗試，取得了一定的效果。
經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利公開號CN1609349A，發明名稱礦渣透水混凝土護坡及其制備方法，該專利自述為“一種礦渣透水混凝土護坡制備方法，其特征是包括下列步驟a、首先將作為混凝土粗骨料的礦渣和/或煤渣粉碎至10～80mm大小的顆粒備用；b、按水泥∶礦渣粉灰∶高效減水劑＝1000∶200～400∶12～14的重量百分比并加水攪拌配制凝膠材料，所加水為水泥+礦渣粉灰+高效減水劑總重量的35～45％，得到凝膠材料；c、取上述重量份為10份的混凝土粗骨料和重量份為2～5份的凝膠材料置于混凝土攪拌機中攪拌得到鮮混凝土；d、將上述鮮混凝土或運至現場澆筑、或預制成砌塊待其固化后運至現場砌筑。”該專利采用了常規的方法進行攪拌澆注成型，即將水泥、水、骨料共同攪拌成混合料，攪拌成的混凝土易在骨料與水泥漿之間存在界面缺陷，抗壓、抗折強度較低，一般在10MPa左右，難以在道路工程中大面積推廣和應用。同時，目前一些專利提供的都是一些具體的材料制備方法，而不具備廣泛工程推廣應用價值。

發明內容
本發明的目的在于針對現有技術中存在的不足和缺陷，提供一種透水路面混凝土的制備方法，使制備出的混凝土具有良好的透水、透氣性，提高了混凝土在抗壓、抗折強度，可用于道路工程和園林小徑路面的綠色環保。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明制備步驟如下步驟一，設計透水路面混凝土透水路面混凝材料為普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、機制碎石、水和高效減水劑，各原材料配比按以下方法確定先按《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》JGJ 53-92緊密密度測試方法測出機制碎石緊密堆積密度，并以機制碎石緊密堆積密度作為單位體積機制碎石用量，然后按骨料表面包裹一層1.0mm水泥漿計算單位體積水泥漿用量，確定膠凝材料用量(水泥和粉煤灰總量)和用水量，其中粉煤灰摻量為取代膠凝材料中水泥質量的15～20％；骨料比表面積計算參照比表面積理論，假設骨料顆粒粒徑為d，則單位體積骨料比表面積s為6/d，再根據骨料顆粒粒徑分布及表面形狀，乘修正系數0.65～0.75。
步驟二，將以上計算后的各物質用量按比例量取后，按以下順序進行攪拌并利用模具在現場澆注成型①將機制碎石用25％～30％的總用水量預濕進行攪拌1分鐘；②加入硅酸鹽水泥和粉煤灰與機制碎石攪拌2分鐘；③加入30％～40％的總用水量，其攪拌時間為30秒～1分鐘，最后加入剩余的水和減水劑，攪拌成混凝土混合料，其攪拌時間為2～3分鐘。
所述的水泥，宜選52.5強度等級的普通硅酸鹽水泥。
所述的機制碎石，是粒徑為16～20mm間斷級配的機制碎石。
所述的粉煤灰，宜選用II級粉煤灰。
本發明主要利用粒徑為16～20mm間斷級配的機制碎石，其表面粗糙，彼此之間摩擦力增大，從而在混凝土拌和物中形成強度骨架，其中單位體積機制碎石用量以其緊密堆積密度為最佳，配以一定體積的水泥漿體完全包裹機制碎石表面，機制碎石之間留有大量孔隙以提高混凝土的透水性和透氣性。為保證機制碎石之間的粘結強度，采用強度等級較高的52.5普通硅酸鹽水泥，同時為了實現可持續發展和降低成本，在拌和物中摻入大量粉煤灰，達到改善拌和物工作性易于澆注成型，此外粉煤灰摻入后能降低硬化后的混凝土堿性有利于植物的生長。在制備方法上，首先用水預濕機制碎石，然后加入膠凝材料進行攪拌，使得在碎石表面形成一層水灰比較低的水泥漿膜，以提高碎石之間的粘結力達到提高透水混凝土強度。
本發明具有下列優點首先，配比設計方法簡單，現場易于控制實現，采用的原材料來源廣泛，通過一定的加料順序，改變了其內部體系結構，從而制造出強度較高具有高透水性和透氣性用于不同路面的混凝土；所配制的混凝土具有較高的體積穩定性，無收縮，耐磨；價格便宜，具有環保價值，而且強度可達到30MPa，透水系數達到2.9mm/s，可用于道路工程和園林小徑路面的綠色環保。
具體實施例方式
下面對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1首先，對選用的粗集料進行緊密堆積密度測定，測得堆積密度為1350kg/m3，確定單位體積骨料用量為1350kg/m3，通過測試分析，骨料粒徑主要在16～20mm之間，其中顆粒多為球形和方形，經過計算并取修正系數0.70，得單位體積骨料表面包裹1.0mm所需水泥漿體積為0.218，取水灰比0.30，確定以下配合比。
混凝土配合比(kg/m3)水泥52.5普通硅酸鹽水泥 297.5粉煤灰II級粉煤灰 52.5水自來水 105碎石粒徑為16～20mm間斷級配的機制碎石 1350
減水劑萘磺酸鹽系高效減水劑粉末2.1制備過程先將按配合比設計要求的機制碎石用25％左右水預濕進行攪拌1分鐘，加入設計要求重量的硅酸鹽水泥和粉煤灰與機制碎石攪拌2分鐘，然后加入40％水攪拌45秒左右；最后加入剩余的水和設計要求重量的減水劑，攪拌成混凝土混合料，其攪拌時間為2.5分鐘。將攪拌好的混凝土混合料裝入預制模具進行現場澆注成型。帶模養護周期為2天，脫摸養護周期為14～28天。
實施效果混凝土28天立方體抗壓強度為28.0MPa，較普通攪拌工藝強度提高了25％，透水系數為3.2mm/s。
實施例2首先，對選用的粗集料進行緊密堆積密度測定，測得堆積密度為1300kg/m3，確定單位體積骨料用量為1300kg/m3，通過測試分析，骨料粒徑主要在16～20mm之間，其中顆粒多為球形和方形，經過計算并取修正系數0.65，得單位體積骨料表面包裹1.0mm所需水泥漿體積為0.217，取水灰比0.25，確定以下配合比。
混凝土配合比(kg/m3)水泥52.5普通硅酸鹽水泥 304粉煤灰II級粉煤灰 76水自來水 95碎石粒徑為16～20mm間斷級配的機制碎石 1300減水劑萘磺酸鹽系高效減水劑粉末 2.28制備過程先將按配合比設計要求的機制碎石用30％左右水預濕進行攪拌1分鐘，加入設計要求重量的硅酸鹽水泥和粉煤灰與機制碎石攪拌2分鐘，然后加入30％水攪拌1分鐘左右；最后加入剩余的水和設計要求重量的減水劑，攪拌成混凝土混合料，其攪拌時間為2分鐘。將攪拌好的混凝土混合料裝入預制模具進行現場澆注成型。帶模養護周期為2天，脫摸養護周期為28天。
實施效果測得立方體抗壓強度為25.0MPa，較常規方法強度提高了23％，透水系數為2.9mm/s。
實施例3首先，對選用的粗集料進行緊密堆積密度測定，測得堆積密度為1400kg/m3，確定單位體積骨料用量為1400kg/m3，通過測試分析，骨料粒徑主要在16～20mm之間，其中顆粒多為球形和方形，經過計算并取修正系數0.75，得單位體積骨料表面包裹1.0mm所需水泥漿體積為0.245，取水灰比0.30，確定以下配合比。
混凝土配合比(kg/m3)水泥52.5普通硅酸鹽水泥 323.9粉煤灰II級粉煤灰 71.1水自來水 118.5碎石粒徑為16～20mm間斷級配的機制碎石 1400減水劑萘磺酸鹽系高效減水劑粉末 2.37制備過程先將按配合比設計要求的機制碎石用28％左右水預濕進行攪拌1分鐘，加入設計要求重量的硅酸鹽水泥和粉煤灰與機制碎石攪拌2分鐘，然后加入35％水攪拌30秒左右；最后加入剩余的水和設計要求重量的減水劑，攪拌成混凝土混合料，其攪拌時間為3分鐘。將攪拌好的混凝土混合料裝入預制模具進行現場澆注成型。帶模養護周期為2天，脫摸養護周期為28天。
實施效果測得立方體抗壓強度為32.5MPa，較常規方法強度提高了30％，透水系數為2.1mm/s。
權利要求
1.一種透水路面混凝土的制備方法，其特征在于，制備步驟如下步驟一，設計透水路面混凝土透水路面混凝材料為普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、機制碎石、水和高效減水劑，各原材料配比按以下方法確定先按《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》JGJ 53-92緊密密度測試方法測出機制碎石緊密堆積密度，并以機制碎石緊密堆積密度作為單位體積機制碎石用量，然后按骨料表面包裹一層1.0mm水泥漿計算單位體積水泥漿用量，確定膠凝材料用量和用水量，其中粉煤灰摻量為取代膠凝材料中水泥質量的15～20％；骨料比表面積計算參照比表面積理論，假設骨料顆粒粒徑為d，則單位體積骨料比表面積s為6/d，再根據骨料顆粒粒徑分布及表面形狀，乘修正系數0.65～0.75；步驟二，將以上計算后的各物質用量按比例量取后，按以下順序進行攪拌并利用模具在現場澆注成型①將機制碎石用25％～30％的總用水量預濕進行攪拌；②加入硅酸鹽水泥和粉煤灰與機制碎石攪拌；③加入30％～40％的總用水量后攪拌，最后加入剩余的水和減水劑，攪拌成混凝土混合料。
2.根據權利要求1所述的透水路面混凝土的制備方法，其特征是，所述的機制碎石，是粒徑為16～20mm間斷級配的機制碎石。
3.根據權利要求1所述的透水路面混凝土的制備方法，其特征是，所述的①中，攪拌時間為1分鐘。
4.根據權利要求1所述的透水路面混凝土的制備方法，其特征是，所述的②中，攪拌時間為2分鐘。
5.根據權利要求1所述的透水路面混凝土的制備方法，其特征是，所述的③中，加入水后攪拌時間為30秒～1分鐘。
6.根據權利要求1所述的透水路面混凝土的制備方法，其特征是，所述的③中，攪拌成混凝土混合料，其攪拌時間為2～3分鐘。
全文摘要
一種透水路面混凝土的制備方法，屬于建材技術領域。本發明首先設計透水路面混凝土各原材料配比按以下方法確定先按《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》JGJ 53－92緊密密度測試方法測出機制碎石緊密堆積密度，并以機制碎石緊密堆積密度作為單位體積機制碎石用量，然后按骨料表面包裹一層1.0mm水泥漿計算單位體積水泥漿用量，確定膠凝材料用量和用水量，其中粉煤灰摻量為取代膠凝材料中水泥質量的15～20％；骨料比表面積計算參照比表面積理論；步驟二，將以上計算后的各物質用量按比例量取后，進行攪拌并利用模具在現場澆注成型。本發明配比設計方法簡單，現場易于操作，價格便宜，環保。
文檔編號C04B18/04GK101058219SQ20071003912
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月5日 優先權日2007年4月5日
發明者陳兵, 陳龍珠 申請人:上海交通大學