一种透水抗压混凝土及其制备方法与流程

1.本技术涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种透水抗压混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.目前的透水混凝土主要是无砂多孔透水混凝土，该多孔透水混凝土中的碎石表面包覆有一薄层与碎石相互粘结的水泥浆，从而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，因此具有透气、毛细现象不显著、水泥用量小、施工简单等特点，一般用于公路护坡和透水砖领域。
3.相关技术中，透水混凝土不加入砂料，以提高混凝土的空隙率，而提高混凝土的透水性，但不加入砂料，会导致水泥浆与石子之间粘接面积小，界面结构缺陷多，导致混凝土的抗压强度降低，难以满足实际使用需求，耐久性较差，易产生裂缝和变形。


技术实现要素：

4.为了在保证透水性的情况下，提高透水混凝土的抗压强度，本技术提供了一种透水抗压混凝土及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供一种透水抗压混凝土，其采用如下技术方案：一种透水抗压混凝土，其特征在于，其包括如下重量份的原料：水泥150-200份、碎石1000-1500份、细砂150-200份、复合增强剂20-30份、减水剂3-4份、水150-180份；所述复合增强剂包括如下重量份的原料：可再分散聚合物乳胶粉100-200份、改性玻璃纤维50-100份；所述改性玻璃纤维通过碳纳米管包覆改性而得。
6.本技术一种透水抗压混凝土原料可选用水泥150-200份、碎石1000-1500份、细砂150-200份、复合增强剂20-30份、减水剂3-4份、水150-180份；所述复合增强剂包括如下重量份的原料：可再分散聚合物乳胶粉100-200份、改性玻璃纤维50-100份，可选用各自范围内的任一值，且能提高透水混凝土的抗压强度。
7.通过采用上述技术方案，复合增强剂选用可再分散聚合物乳胶粉和改性玻璃纤维的混合物，改性玻璃纤维和可再分散聚合物乳胶粉混合加入，可减少水泥用量，从而降低混凝土的吸水率，提高混凝土抗压强度，且可再分散聚合物乳胶粉与改性玻璃纤维混合，可提高玻璃纤维的耐水性和力学性能，从而提高透水混凝土的抗压强度。
8.改性玻璃纤维为玻璃纤维通过碳纳米管包覆改性而得，可提高玻璃纤维的拉伸强度，同时还可提高玻璃纤维与混凝土的结合强度，从而提高透水混凝土的抗压强度。
9.作为优选：所述改性玻璃纤维与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比为1：(2-3)。
10.通过采用上述技术方案，调节改性玻璃纤维与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比，可进一步提高玻璃纤维的耐水性和力学性能，从而提高透水混凝土的抗压强度。
11.作为优选：所述改性玻璃纤维具体通过如下操作步骤制得：先在50-70℃条件下将多壁碳纳米管加至质量浓度为0.5％-1％过硫酸铵溶液中搅拌10-14h，捞出多壁碳纳米管，再将多壁碳纳米管加至蒸馏水中，超声分散，加入多壁碳
纳米管质量0.3-0.4％乙二烯三胺和多壁碳纳米管质量20-30％聚山梨醇酯-20，在90-110℃条件下搅拌4.5-5.5h，得到多壁碳纳米管溶液；将5-6g浸润剂、3-4g双氰胺甲醛树脂和3-4g双酚a型聚酯树脂加至100ml水中混合，搅拌均匀，得到混合液b；将多壁碳纳米管溶液与混合液b混合，得到多壁碳纳米管浓度为0.4-0.6％的浸润溶液；将玻璃纤维浸泡至浸润溶液中，捞出，冷冻干燥，得到改性玻璃纤维。
12.通过采用上述技术方案，先通过过硫酸铵溶液在50-70℃条件下氧化碳纳米管，使多壁碳纳米管表面产生大量含氧基团，然后通过乙二烯三胺进行功能化处理，使多壁碳纳米管表面布满亲水性的基团，加入聚山梨醇酯-20，使多壁碳纳米管稳定均匀的分散在浸润溶液中，且表面含有羧基和氨基等基团，可与玻璃纤维表面的硅氧键反应，形成稳定的化学键，使玻璃纤维和多壁碳纳米管结合，可明显提高玻璃纤维的拉伸强度。同时还可提高玻璃纤维与混凝土的结合强度，从而提高透水混凝土的抗压强度。
13.作为优选：所述玻璃纤维与浸润溶液的质量比为1：(1-2)。
14.通过采用上述技术方案，调节玻璃纤维与浸润溶液的质量比，可进一步提高碳纳米管包覆玻璃纤维的效果，从而进一步提高混凝土的强度。
15.作为优选：所述复合增强剂还包括如下重量份的原料：超高分子量聚乙烯醇纤维10-20份、聚乙二醇辛基苯基醚10-20份。
16.通过采用上述技术方案，加入超高分子量聚乙烯醇纤维，可提高透水混凝土的抗压强度和韧性。
17.加入聚乙二醇辛基苯基醚与超高分子量聚乙烯醇纤维混合，可提高超高分子量聚乙烯纤维在透水混凝土原料体系中分散，从而进一步提高透水混凝土的抗压强度。
18.作为优选：所述复合增强剂还包括如下重量份的原料：聚二甲基硅氧烷20-30份。
19.通过采用上述技术方案，加入聚二甲基硅氧烷，使可再分散聚合物乳胶粉具有疏水性，从而提高可再分散聚合物乳胶粉在透水混凝土原料体系中的分散稳定性，从而提高透水混凝土的抗压强度。
20.作为优选：所述聚二甲基硅氧烷与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比为1：(3-5)。
21.通过采用上述技术方案，调节聚二甲基硅氧烷与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比，可进一步提高可再分散聚合物乳胶粉在透水混凝土原料体系中的分散稳定性。
22.第二方面，本技术提供一种透水抗压混凝土的制备方法，具体通过以下技术方案得以实现：一种透水抗压混凝土，其包括以下操作步骤：先将水泥、碎石、细砂和减水剂混合，搅拌均匀，得到组分a；将复合增强剂加至60-80℃总用量三分之一的水中，搅拌均匀，得到组分b；将组分a和组分b混合，加入其他原料和剩余水，搅拌均匀，得到透水抗压混凝土。
23.通过采用上述技术方案，将复合增强剂加至热水中，制成热水淤浆，使复合增强剂中的可再分散聚合物乳胶粉更易分散。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
(1)本技术通过控制各原料的种类和掺量，使透水混凝土的28d抗压强度为47.5mpa，提高混凝土抗压强度。
25.(2)本技术通过调节改性玻璃纤维中玻璃纤维与浸润溶液的质量比，使透水混凝土的28d抗压强度为48.8-50.0mpa，进一步提高混凝土抗压强度。
26.(3)本技术通过调节改性玻璃纤维与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比，使透水混凝土的28d抗压强度为53.5-54.0mpa，进一步提高混凝土抗压强度。
27.(4)本技术通过在复合增强剂原料中加入聚乙二醇辛基苯基醚与超高分子量聚乙烯醇纤维，并调节二者用量，使透水混凝土的28d抗压强度为60.5mpa，进一步提高混凝土抗压强度。
28.(5)本技术通过在复合增强剂原料中加入聚二甲基硅氧烷，并调节聚二甲基硅氧烷与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比，使透水混凝土的28d抗压强度为63.7-65.2mpa，进一步提高混凝土抗压强度。
具体实施方式
29.以下结合具体实施例对本技术作进一步详细说明。
30.本技术中的如下各原料均为市售产品，均为使本技术的各原料得以公开充分，不应当理解为对原料的来源产生限制作用。具体为：水泥，选用硅酸盐水泥，p42.5；碎石，选用玄武岩石子，粒径为20-40mm；细砂，粒径为0.35-0.25mm；减水剂，选用聚羧酸减水剂，有效物质含量为99％；可再分散聚合物乳胶粉，型号为fx2350，固含量为99.99％wt％；玻璃纤维，粒度12mm；多壁碳纳米管，直径10-30nm，长度1-2μm；乙二烯三胺，有效物质含量为99％；聚山梨醇酯-20，有效物质含量为99％；浸润剂，选用泊洛尼克6800，有效物质含量为99％；双氰胺甲醛树脂，有效物质含量为99％；双酚a型聚酯树脂，固含量为99％；超高分子量聚乙烯醇纤维，直径为0.15mm，长度为6mm，拉伸强度≥1200mpa，初始模量≥8gpa；聚乙二醇辛基苯基醚，有效物质含量为99％；聚二甲基硅氧烷，有效物质含量为99％。
31.以下为改性玻璃纤维的制备例制备例1制备例1的改性玻璃纤维，通过如下操作步骤制备得到：先在60℃条件下将1kg多壁碳纳米管加至3l质量浓度为0.5％过硫酸铵溶液中搅拌12h，捞出多壁碳纳米管，再将多壁碳纳米管加至3l蒸馏水中，超声分散，加入0.33kg乙二烯三胺和0.25kg聚山梨醇酯-20，在100℃条件下搅拌5h，得到多壁碳纳米管溶液；将5g浸润剂、3g双氰胺甲醛树脂和3g双酚a型聚酯树脂加至100ml水中混合，搅拌均匀，得到混合液b；将多壁碳纳米管溶液与混合液b混合，得到多壁碳纳米管浓度为0.5％的浸润溶液；将1kg玻璃纤维浸泡至0.8l浸润溶液中，捞出，冷冻干燥，得到改性玻璃纤维。
32.制备例2-5制备例2-5的改性玻璃纤维与制备例1的制备方法相同，区别在于浸润溶液的掺量为1l、1.5l、2l和2.2l，其余操作与制备例1相同。
33.以下为复合增强剂的制备例
制备例6制备例6的复合增强剂，通过如下操作步骤制备得到：按照表1的掺量，将可再分散聚合物乳胶粉与制备例1得到的改性玻璃纤维混合，搅拌均匀，得到复合增强剂。
34.制备例7-10制备例7-10的复合增强剂与制备例6的制备方法相同，区别在于改性玻璃纤维分别选用制备例2-5制备得到的改性玻璃纤维，其余操作与制备例1相同。
35.制备例11-14制备例11-14的复合增强剂与制备例8的制备方法相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表1所示。
36.表1复合增强剂的各原料掺量(kg)制备例15-19制备例15-19的复合增强剂与制备例12的制备方法相同，区别在于复合增强剂中还包括超高分子量聚乙烯醇纤维和聚乙二醇辛基苯基醚，具体掺量详见表2所示。
37.表2复合增强剂的各原料掺量(kg)制备例20-24制备例20-24的复合增强剂与制备例19的制备方法相同，区别在于复合增强剂中还包括聚二甲基硅氧烷，具体掺量详见表3所示。
38.表3复合增强剂的各原料掺量(kg)
实施例1一种透水抗压混凝土，其通过如下操作步骤制备得到：按照表4的掺量，先将水泥、碎石、细砂和减水剂混合，搅拌均匀，得到组分a；将复合增强剂加至总用量三分之一的水中，加热至25-30℃，搅拌20-25min，得到组分b；将组分a和组分b混合，加入其他原料和剩余水，搅拌均匀，得到透水抗压混凝土。复合增强剂选用制备例6得到的复合增强剂。
39.实施例2-3实施例2-3的透水抗压混凝土与实施例1的制备方法完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表4所示。
40.表4实施例1-3的透水抗压混凝土的各原料掺量(单位：kg)原料实施例1实施例2实施例3水泥180180180碎石130013001300细沙180180180复合增强剂202530减水剂3.53.53.5水165165165实施例4-21实施例4-21的透水抗压混凝土与实施例2的制备方法完全相同，区别在于复合增强剂选用制备例7-24制备得到的复合增强剂，其余原料与实施例2相同。
41.对比例1对比例1的透水抗压混凝土与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：透水抗压混凝土中未添加复合增强剂，其余原料及掺量与实施例1相同。
42.对比例2对比例2的透水抗压混凝土与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：将复合增强剂中的可再分散聚合物乳胶粉等量替换为改性玻璃纤维，其余原料及掺量与实施例1相同。
43.对比例3对比例3的透水抗压混凝土与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：将复合增强剂中的改性玻璃纤维等量替换为可再分散聚合物乳胶粉，其余原料及掺量与实施例1相
同。
44.性能检测采用如下检测标准或方法分别对不同实施例1-21和对比例1-3得到的透水抗压混凝土进行性能检测，检测结果详见表5。
45.28d抗压强度：根据gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》检测透水混凝土的28d抗压强度。
46.透水系数：根据gb/t25993-2010《标准透水水泥混凝土透水系数试验装置说明书》检测透水混凝土的透水系数。
47.泌水率：根据gb/t50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的泌水试验检测透水混凝土的泌水率。
48.表5不同透水抗压混凝土的性能检测结果
由表5的检测结果表明，本技术得到的透水混凝土的透水系数和泌水率分别在7.2-8.7mm/s，泌水率为5-10％，且28d抗压强度为46.1-65.2mpa，在保证透水性能的情况下，提高了透水混凝土的抗压强度。
49.从实施例1-3中，实施例2透水混凝土的28d抗压强度为47.5mpa，均高于实施例1和实施例3，表明实施例2中复合增强剂的掺量较为合适，提高了透水混凝土的抗压强度。可能与复合增强剂选用可再分散聚合物乳胶粉和改性玻璃纤维的混合物，改性玻璃纤维和可再分散聚合物乳胶粉混合加入，可减少水泥用量，从而降低混凝土的吸水率，提高混凝土抗压强度，且可再分散聚合物乳胶粉与改性玻璃纤维混合，可提高玻璃纤维的耐水性和力学性能，从而提高透水混凝土的抗压强度有关。
50.结合实施例2和实施例4-7透水混凝土的性能检测数据发现，实施例4-6透水混凝土的28d抗压强度为48.8-50.0mpa，均高于实施例2和实施例7，表明玻璃纤维与浸润溶液的质量比为1：(1-2)较为合适，提高了透水混凝土的抗压强度。可能与调节玻璃纤维与浸润溶液的质量比，可进一步提高碳纳米管包覆玻璃纤维的效果，从而进一步提高混凝土的强度有关。
51.结合实施例8-12透水混凝土的性能检测数据发现，实施例9-11透水混凝土的28d抗压强度为53.5-54.0mpa，均高于实施例8和实施例12，表明改性玻璃纤维与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比为1：(2-3)较为合适，提高了透水混凝土的抗压强度。可能与调节改性玻璃纤维与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比，可进一步提高玻璃纤维的耐水性和力学性能，从而提高透水混凝土的抗压强度有关。
52.结合实施例13-17透水混凝土的性能检测数据发现，实施例16透水混凝土的28d抗压强度为60.5mpa，均高于实施例13-15和实施例17，表明实施例16透水混凝土原料中超高分子量聚乙烯醇纤维和聚乙二醇辛基苯基醚较为合适，提高了透水混凝土的抗压强度。可
能与加入聚乙二醇辛基苯基醚与超高分子量聚乙烯醇纤维混合，可提高超高分子量聚乙烯纤维在透水混凝土原料体系中分散，从而进一步提高透水混凝土的抗压强度有关。
53.结合实施例18-22透水混凝土的性能检测数据发现，实施例19-21透水混凝土的28d抗压强度为63.7-65.2mpa，均高于实施例18和实施例22，表明聚二甲基硅氧烷与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比为1：(3-5)较为合适，提高了透水混凝土的抗压强度。可能与调节聚二甲基硅氧烷与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比，可进一步提高可再分散聚合物乳胶粉在透水混凝土原料体系中的分散稳定性有关。
54.结合实施例1和对比例1-3透水混凝土的性能检测数据发现，在透水混凝土原料中加入复合增强剂以及复合增强剂中加入的可再分散聚合物乳胶粉和改性玻璃纤维，均可不同程度的提高透水混凝土的抗压强度。
55.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种透水抗压混凝土，其特征在于，其包括如下重量份的原料：水泥150-200份、碎石1000-1500份、细砂150-200份、复合增强剂20-30份、减水剂3-4份、水150-180份；所述复合增强剂包括如下重量份的原料：可再分散聚合物乳胶粉100-200份、改性玻璃纤维50-100份；所述改性玻璃纤维为玻璃纤维通过多壁碳纳米管包覆改性而得。2.根据权利要求1所述的透水抗压混凝土，其特征在于，所述改性玻璃纤维与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比为1：（2-3）。3.根据权利要求1所述的透水抗压混凝土，其特征在于，所述改性玻璃纤维具体通过如下操作步骤制得：先在50-70℃条件下将多壁碳纳米管加至质量浓度为0.5%-1%过硫酸铵溶液中搅拌10-14h，捞出多壁碳纳米管，再将多壁碳纳米管加至蒸馏水中，超声分散，加入多壁碳纳米管质量0.3-0.4%乙二烯三胺和多壁碳纳米管质量20-30%聚山梨醇酯-20，在90-110℃条件下搅拌4.5-5.5h，得到多壁碳纳米管溶液；将5-6g浸润剂、3-4g双氰胺甲醛树脂和3-4g双酚a型聚酯树脂加至100ml水中混合，搅拌均匀，得到混合液b；将多壁碳纳米管溶液与混合液b混合，得到多壁碳纳米管浓度为0.4-0.6%的浸润溶液；将玻璃纤维浸泡至浸润溶液中，捞出，冷冻干燥，得到改性玻璃纤维。4.根据权利要求3所述的透水抗压混凝土，其特征在于，所述玻璃纤维与浸润溶液的质量比为1：（1-2）。5.根据权利要求1所述的透水抗压混凝土，其特征在于：所述复合增强剂还包括如下重量份的原料：超高分子量聚乙烯醇纤维10-20份、聚乙二醇辛基苯基醚10-20份。6.根据权利要求1所述的透水抗压混凝土，其特征在于，所述复合增强剂还包括如下重量份的原料：聚二甲基硅氧烷20-30份。7.根据权利要求6所述的透水抗压混凝土，其特征在于，所述聚亚甲硅基二硅氧烷与可再分散聚合物乳胶粉的重量份配比为1：（3-5）。8.一种权利要求1-7任一所述的透水抗压混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：先将水泥、碎石、细砂和减水剂混合，搅拌均匀，得到组分a；将复合增强剂加至总用量三分之一的水中，加热至25-30℃，搅拌20-25min，得到组分b；将组分a和组分b混合，加入其他原料和剩余水，搅拌均匀，得到透水抗压混凝土。

技术总结
本申请涉及混凝土技术领域，具体公开了一种透水抗压混凝土及其制备方法，一种透水抗压混凝土，其包括如下重量份的原料：水泥150-200份、碎石1000-1500份、细砂150-200份、复合增强剂20-30份、减水剂3-4份、水150-180份；所述复合增强剂包括如下重量份的原料：可再分散聚合物乳胶粉100-200份、改性玻璃纤维50-100份；所述改性玻璃纤维为玻璃纤维通过多壁碳纳米管包覆改性而得。本申请得到的混凝土28d抗压强度为46.1-65.2MPa，在保证透水性能的情况下，提高了透水混凝土的抗压强度。提高了透水混凝土的抗压强度。


技术研发人员：袁魟 王顺 欧金亮 刘红梅
受保护的技术使用者：仁寿县旭昱商品混凝土有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/10/8