本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種膠粉透水混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
透水混凝土是一種由輕骨料、膠凝材料、外加劑與水共同拌合而成的多孔結(jié)構(gòu)混凝土，其內(nèi)部粗骨料被一層水泥漿體包裹，并相互粘接而形成均勻粉蜂窩孔狀。同普通混凝土相比，透水混凝土的多孔結(jié)構(gòu)、高孔隙率特點賦予了自身具有良好的透水、透氣、凈化水體、吸聲降噪等功能。尤其在經(jīng)濟快速發(fā)展、城市建設(shè)步伐加快的當(dāng)今社會，透水混凝土一方面對城市地表因大量積水造成溫度、濕度調(diào)節(jié)能力下降所引起的“熱島現(xiàn)象”能起到緩解作用；另一方面，透水混凝土對無透水性路面中雨水不能及時滲透入地下造成的植物生長困難、土壤生態(tài)平衡被破壞的現(xiàn)象能起到一定改善的作用；同時，透水混凝土對降雨期間無法及時排除的大量雨水導(dǎo)致路面出現(xiàn)“積水現(xiàn)象”起到較好抑制。因此，透水混凝土在現(xiàn)代化城市的道路建設(shè)中倍受青睞，也是當(dāng)今我國建設(shè)“海綿城市”的具體體現(xiàn)。
透水混凝土做為“海綿城市”路面典型代表的同時，其性能上不僅要求具有高的力學(xué)性能和透水性能，還須具有很好的抗滑性、柔韌性、耐磨性及彈性，尤其在高強度荷載的承受能力下，普通透水混凝土路面易出現(xiàn)脆性大，韌性、彈性模量低等通病，并且普通透水混凝土在剛度增大的同時，使減震效果下降，進一步造成行車噪音大，影響人們生活環(huán)境。因此，如何改善路面透水混凝土的柔韌性，降低其脆性，一直是道路透水混凝土工程技術(shù)中的難點。
而另一方面，在當(dāng)今交通建設(shè)的快速發(fā)展中，汽車工業(yè)直接導(dǎo)致了大量廢棄輪胎的產(chǎn)生，據(jù)資料顯示，我國在2004年廢舊橡膠輪胎產(chǎn)量有1.12條，2010年超過2億條，到2013年廢舊輪胎產(chǎn)生量已經(jīng)達到2.99億條，并以每年約8％至10％的速度在增長，在2015年中國廢舊輪胎產(chǎn)生量已經(jīng)突破3億條。因此，日益加劇的廢舊輪胎產(chǎn)量導(dǎo)致我國汽車產(chǎn)業(yè)遭遇‘黑色污染’侵蝕，同時廢舊輪胎長期露天堆放，不僅占用了大量土地資源，還嚴重污染環(huán)境、威脅人體健康。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種抗滑性好、柔韌性高、耐磨性好的膠粉透水混凝土，同時提供一種簡單易行的制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種膠粉透水混凝土，包括按質(zhì)量份計的如下組分：水泥300~450 份、粗集料1300~1800 份、外加劑2~15 份、礦物摻和料20~50 份、廢舊輪胎橡膠粉6~50 份、膠結(jié)劑4~12 份、保濕劑0.2~1.0 份、水100~150份。
廢舊橡膠輪胎膠粉的分子結(jié)構(gòu)呈三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具備天然橡膠的高彈性與再膠聯(lián)特性，尤其在外力作用下，具有很好的彈性恢復(fù)變形能力，同時還具有一定的耐磨性、抗滑性、抗疲勞性能等筑路材料基本性能。因此，將廢舊橡膠輪胎粉磨并應(yīng)用于道路建設(shè)中的透水混凝土，有效地改善透水混凝土的韌性、抗沖擊性能、耐磨性能、脆性及吸聲隔熱性能。
其中：所述的水泥為普通硅酸鹽水泥。其在膠粉透水混凝土中作為膠凝材料使用，可以選用P·O42.5或P·O52.5等普通硅酸鹽水泥。
進一步的，所述的粗集料為通過方孔篩或圓孔篩的碎石，其粒徑為2.36~10 mm，性能指標(biāo)應(yīng)符合《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685）中二級要求：泥塊含量<0.5%、針片狀含量<10%、壓碎值<15%、孔隙率35~45%、表觀密度應(yīng)為2300~2700 kg/m3。
進一步的，為使透水混凝土修補材料早期水化熱較低，并防止發(fā)生開裂、收縮等現(xiàn)象，同時還提高后期力學(xué)性能，引入礦物摻合料，所述礦物摻和料為礦粉、粉煤灰、硅灰中的一種或兩種。礦粉應(yīng)當(dāng)滿足《用于水泥和混凝土的?；郀t礦渣粉》（GB/T 18046-2008），活性指數(shù)不低于S95，比表面≥400 m2/kg；粉煤灰應(yīng)當(dāng)滿足《用于水泥和混凝土的粉煤灰》（GB/T 27690-2011），等級為Ⅱ級以上；硅灰應(yīng)當(dāng)滿足《砂漿和混凝土用硅灰》（GB/T 27690-2011），其SiO2含量不低于85%，活性指數(shù)等級不低于105，比表面≥1500 m2/kg。
進一步的，由于大粒徑輪胎橡膠粉促使透水混凝土力學(xué)性能大幅度下降，小粒徑輪胎橡膠粉具有一定引氣作用，也不利于其在拌合物中分散，因此，所述的廢舊輪胎橡膠粉粒徑為80~120目的粉末。可采用常溫粉碎法制備：
（1）粗碎：首先將廢舊輪胎破碎成粒徑20~60 mm之間的橡膠塊；再將上述橡膠塊經(jīng)粉粹成粒徑1~10 mm之間的膠粒；（2）除雜：用金屬分離機分離出膠粒中所含的金屬雜質(zhì)，再將分離后的膠粒送入風(fēng)選機中，以除去廢纖維，得到除雜膠粒；（3）細碎：將上述除雜膠粒粉碎，并過40目的圓孔篩或方孔篩，得到粒徑為40~120目的廢舊輪胎橡膠粉。
進一步的，為降低拌合物用水量，提高混凝土力學(xué)性能、工作性能以及施工效率，所述的外加劑包括減水劑、粘度改性劑、緩凝劑和水；其中，減水劑占10-30 wt%，所述減水劑為萘系減水劑或聚羧酸系減水劑，其減水率不小于10%；緩凝劑占0.2-1 wt%，為蔗糖或葡萄糖酸鹽；余量為水。
進一步的，為提高集料與集料之間、漿體與集料之間的結(jié)合能力，所述的膠結(jié)劑為苯乙烯-丙烯酸乳膠粉、丙烯酸酯膠粉、乙烯-醋酸乙烯酯乳膠粉或環(huán)氧樹脂膠粉。
進一步的，為使透水混凝土在施工過程中維持保濕狀態(tài)，防止過干，所述的保濕劑為低粘度甲基纖維素醚、乙基纖維素醚或羥乙基纖維素醚，粘度范圍為1000~3000 mPa·S。
一種上述膠粉透水混凝土的制備方法，包括以下步驟：
1）漿體制備，將所有水泥、礦物摻和料、廢舊輪胎橡膠粉、膠結(jié)劑、保濕劑與40%~70%的水以及50%-80%的外加劑加入強制式攪拌機，攪拌20~50s進行漿體制備；
2）裹漿處理，再將粗集料投入步驟1）制備的漿體中繼續(xù)攪拌40-120s，進行裹漿處理；
3）攪拌成品，加入余下的水和外加劑，繼續(xù)攪拌40-150s，得到膠粉透水混凝土。
該制備方法可使輪胎橡膠粉更均勻的分布于拌合物中，并與拌合物中的粉料共同包裹粗骨料。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
1、本發(fā)明所制備的膠粉透水混凝土利用了高韌性、高耐磨性及彈性的廢舊輪胎橡膠粉，其抗壓強度、抗折強度、孔隙率、透水系數(shù)、耐磨性等符合CJJ/T135-2009《透水混凝土路面技術(shù)規(guī)程》，同時還表現(xiàn)出韌性強、抗沖擊性能高、彈性模量低等優(yōu)勢，對“海綿城市”建設(shè)中的高性能混凝土技術(shù)發(fā)展起到很好推動作用。
2、本發(fā)明將廢舊輪胎橡膠粉應(yīng)用于混凝土制備，具有變廢為寶、促進資源重復(fù)利用、環(huán)境友好治理等實際意義。
3、采用本明的方法來制備膠粉透水混凝土，不需要增加新的設(shè)備，簡單易行。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
實踐中，各組分的用量可以按每立米中使用的質(zhì)量表示為kg/m3。所用的廢舊輪胎橡膠粉采用粗碎、除雜和細碎制成。
實施例一
將以下配比的組分為原料制備膠粉透水混凝土：水泥350 kg/m3、過方孔篩0.085-2.36 mm的粗集料1400 kg/m3、外加劑7 kg/m3（聚羧酸減水劑占25 wt%，粘度改性劑占0.6 wt%；葡萄糖酸鹽緩凝劑占0.4 wt%，余量為水）、粉煤灰與硅灰（二者質(zhì)量比1：2）20 kg/m3、廢舊輪胎橡膠粉10 kg/m3、苯乙烯-丙烯酸乳膠粉4 kg/m3、甲基纖維素醚0.35 kg/m3和水100 kg/m3，具體步驟為：
1）將所有水泥、粉煤灰與硅灰、廢舊輪胎橡膠粉、苯乙烯-丙烯酸乳膠粉、甲基纖維素醚與50%的水以及70%的外加劑加入強制式攪拌機，攪拌40 s進行漿體制備。
2）再將粗集料投入步驟1）制備的漿體中繼續(xù)攪拌60s，進行裹漿處理。
3）加入余下的水和外加劑，繼續(xù)攪拌90s，得到膠粉透水混凝土。
實施例二
將以下配比的組分為原料制備膠粉透水混凝土：水泥365 kg/m3、過方孔篩2.36-4.75mm的粗集料1500 kg/m3、外加劑8.65 kg/m3（萘系減水劑占15 wt%，粘度改性劑占0.8 wt%；葡萄糖酸鹽緩凝劑占0.6 wt%，余量為水）、硅灰24 kg/m3、廢棄橡膠粉27 kg/m3、丙烯酸酯膠粉5 kg/m3、乙基纖維素醚0.4 kg/m3和水120 kg/m3，具體步驟為：
1）將所有水泥、硅灰、廢舊輪胎橡膠粉、丙烯酸酯膠粉、乙基纖維素醚與40%的水以及80%的外加劑加入強制式攪拌機，攪拌30 s進行漿體制備。
2）再將粗集料投入步驟1）制備的漿體中繼續(xù)攪拌80s，進行裹漿處理。
3）加入余下的水和外加劑，繼續(xù)攪拌70s，得到膠粉透水混凝土。
實施例三
將以下配比的組分為原料制備膠粉透水混凝土：水泥425 kg/m3、過圓孔篩5-10mm的粗集料1750 kg/m3、外加劑7.9 kg/m3（聚羧酸減水劑占30 wt%，粘度改性劑占0.4 wt%；蔗糖緩凝劑占0.8 wt%，余量為水）、礦粉與硅灰30 kg/m3（二者質(zhì)量比1：2）、廢棄橡膠粉20 kg/m3、環(huán)氧樹脂膠粉6 kg/m3、羥乙基纖維素醚0.5 kg/m3和水125 kg/m3，具體步驟為：
1）將所有水泥、礦粉與硅灰、廢舊輪胎橡膠粉、環(huán)氧樹脂膠粉、羥乙基纖維素醚與70%的水以及60%的外加劑加入強制式攪拌機，攪拌25 s進行漿體制備。
2）再將粗集料投入步驟1）制備的漿體中繼續(xù)攪拌100s，進行裹漿處理。
3）加入余下的水和外加劑，繼續(xù)攪拌120s，得到膠粉透水混凝土。
實施例四
將以下配比的組分為原料制備膠粉透水混凝土：水泥380 kg/m3、過圓孔篩2.5-5mm的粗集料1800 kg/m3、外加劑8.3 kg/m3（奈系減水劑占25wt%，粘度改性劑占0.7 wt%；蔗糖緩凝劑占0.6 wt%，余量為水）、粉煤灰與礦粉35 kg/m3（二者質(zhì)量比1：3）、廢棄橡膠粉35 kg/m3、乙烯-醋酸乙烯酯乳膠粉7 kg/m3、羥乙基纖維素醚0.65 kg/m3和水111 kg/m3，具體步驟為：
1）將所有水泥、礦物摻和料、廢舊輪胎橡膠粉、乙烯-醋酸乙烯酯乳膠粉、羥乙基纖維素醚與40%的水以及50%的外加劑加入強制式攪拌機，攪拌45 s進行漿體制備。
2）再將粗集料投入步驟1）制備的漿體中繼續(xù)攪拌90s，進行裹漿處理。
3）加入余下的水和外加劑，繼續(xù)攪拌140s，得到膠粉透水混凝土。
實施例五
對實施例一至四制備的膠粉透水混凝土進行性能檢測。分為兩個階段進行：
1、成型：將實施例一至四制備的膠粉透水混凝土分別拌合后用以下試件制樣， 150 mm×150 mm×150 mm立方體試件、100 mm×100 mm×400 mm長方體試件，分別用于抗壓強度、抗折強度的檢測；100 mm×100 mm×100 mm立方體試件、Ф100 mm×50 mm圓柱體試件、100 mm×100 mm×20 mm正方塊體分別用于孔隙率、透水系數(shù)、耐磨度的檢測；Ф150 mm×63 mm圓柱體、150 mm×150 mm×300 mm長方體分別用于抗沖擊性能、彈性模量性能測試，上述試塊均在標(biāo)準(zhǔn)溫度濕度養(yǎng)護28 d。
2、測試：抗壓強度、抗折強度測試方案按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081執(zhí)行；孔隙率、透水系數(shù)、耐磨度性能測試均參考《透水混凝土及其應(yīng)用技術(shù)》（宋中南等編著，中國建筑工業(yè)出版社，2011.8）中介紹的重量法、定水頭法、鋼輪式摩擦法；彈性模量、抗沖擊性能測試采取現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《纖維混凝土試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》CECS 13:2009中規(guī)定的方法。具體結(jié)果如表一所示：
表一實施例一至四制備的膠粉透水混凝土性能表
所得到的透水混凝土材料充分利用了廢舊輪胎橡膠粉的潛在價值，最大限度實現(xiàn)了固體廢棄資源的重復(fù)利用。在具體使用時，可按以下方式施工：
該發(fā)明的廢舊輪胎橡膠粉透水混凝土現(xiàn)場施工中，路面模板采用膠合板、鋼模板或者兩種模板混用，攤鋪采用分層攤鋪方式，對于現(xiàn)場成型可采取平板振動法、壓路機法、碾壓輥法或低頻振動壓實法其中一種；其養(yǎng)護在自然養(yǎng)護下薄膜覆蓋并灑水養(yǎng)護至齡期。
上述所得到的廢舊輪胎橡膠粉透水混凝土抗壓強度等級在C20-C40之間，抗折強度、透水系數(shù)、孔隙率、耐磨性均符合CJJ/T135-2009《透水混凝土路面技術(shù)規(guī)程》中要求，同時彈性模量得到降低、抗沖擊性能得到提高。
本發(fā)明的上述實施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。