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(diǎn)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(jì)快速發(fā)展、城市建設(shè)步伐加快的當(dāng)今社會(huì)，透水混凝土一方面對(duì)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(duì)無透水性路面中雨水不能及時(shí)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(shí)，透水混凝土對(duì)降雨期間無法及時(shí)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(shí)，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(qiáng)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(shí)，使減震效果下降，進(jìn)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(diǎn)。

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(dá)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(shí)廢舊輪胎長期露天堆放，不僅占用了大量土地資源，還嚴(yán)重污染環(huán)境、威脅人體健康。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)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(shí)提供一種簡(jiǎn)單易行的制備方法。

為了實(shí)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(jì)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(shí)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(jìn)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(jí)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(jìn)一步的，為使透水混凝土修補(bǔ)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(shí)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(jí)為Ⅱ級(jí)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(jí)不低于105，比表面≥1500 m²/kg。

進(jìn)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?？刹捎贸胤鬯榉ㄖ苽洌?/p>

（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(jī)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(jī)中，以除去廢纖維，得到除雜膠粒；（3）細(xì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌20~50s進(jìn)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(jìn)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(qiáng)度、抗折強(qiáng)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(shí)還表現(xiàn)出韌性強(qiáng)、抗沖擊性能高、彈性模量低等優(yōu)勢(shì)，對(duì)“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(dòng)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(jìn)資源重復(fù)利用、環(huán)境友好治理等實(shí)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(jiǎn)單易行。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)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(xì)碎制成。

實(shí)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(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌40 s進(jìn)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(jìn)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(shí)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(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌30 s進(jìn)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(jìn)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(shí)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(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌25 s進(jìn)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(jìn)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(shí)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(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌45 s進(jìn)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(jìn)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(shí)施例五

對(duì)實(shí)施例一至四制備的膠粉透水混凝土進(jìn)行性能檢測(cè)。分為兩個(gè)階段進(jìn)行：

1、成型：將實(shí)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(qiáng)度、抗折強(qiáng)度的檢測(cè)；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(cè)；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(cè)試，上述試塊均在標(biāo)準(zhǔn)溫度濕度養(yǎng)護(hù)28 d。

2、測(cè)試：抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度測(cè)試方案按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)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(cè)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(cè)試采取現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《纖維混凝土試驗(yàn)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(shí)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(jià)值，最大限度實(shí)現(xiàn)了固體廢棄資源的重復(fù)利用。在具體使用時(shí)，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(chǎng)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(duì)于現(xiàn)場(chǎng)成型可采取平板振動(dòng)法、壓路機(jī)法、碾壓輥法或低頻振動(dòng)壓實(shí)法其中一種；其養(yǎng)護(hù)在自然養(yǎng)護(hù)下薄膜覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)至齡期。

上述所得到的廢舊輪胎橡膠粉透水混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)在C20-C40之間，抗折強(qiáng)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(shí)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(shí)施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)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(dòng)。這里無法對(duì)所有的實(shí)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(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。