一种用于道路面层的碳酸钙晶须生态透水混凝土

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种用于道路面层的碳酸钙晶须生态透水混凝土。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的快速发展，城市化进程不断加快，快速城市化，导致的自然水循环演变和城市水问题恶化引发了严重的城市病。我国也提出了建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”，建设透水性道路，减少道路硬化面积，均为解决城市洪涝等水问题有效和必要措施。透水混凝土作为典型的透水路面材料，具有优异的透水性和透气性，广泛应用在广场、街道、道路两侧人行道、公园、停车场等城市路面建设中。

透水混凝土与普通混凝土不同，透水混凝土既要具备一定的孔隙率，又要保证其作为路面结构组成部分的力学强度；透水混凝土产品是典型的骨架-空隙结构，主要由粗集料、浆体和空隙三部分组成，几乎不含有细集料，其强度主要通过由集料的嵌挤作用和包裹在集料表面的水泥胶浆的粘结作用形成。作为透水路面铺装材料，透水混凝土既要具备一定的孔隙率满足排水要求，又要保证足够的力学强度抵抗路面荷载。然而粗骨料之间大多为点式连接，导致其抗压、抗拉和抗弯强度偏低，目前混凝土产品的孔隙率与强度之间是此消彼长的关系，限制了使用发展。因此如何在保证一定孔隙率的前提下尽可能的提高透水混凝土的力学性能尤其是抗弯拉强度一直是透水混凝土产品开发的难题。

现有技术中已有通过纤维等对透水混凝土进行改性，从而增强透水混凝土强度，但加入纤维后透水混凝土孔隙率降低，且纤维在透水混凝土中存在团聚现象，施工工艺复杂。

研究表明，全球7％左右的CO

虽然使用硅灰相比较粉煤灰能够一定程度上改善其力学性能，但是其效果并不明显，且我国硅灰资源并不充足，高二氧化硅含量的硅灰产量较低，市场上大多以中、低二氧化硅含量的硅灰为主。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种生态透水混凝土，通过成分的合理配比，添加高效减水剂、降失水剂和碳酸钙晶须优化了透水混凝土的力学性能，采用稻壳灰部分替代水泥成分，形成经济环保的透水混凝土路面铺设材料，解决现有技术中透水混凝土强度低，CO

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

一种用于道路面层的碳酸钙晶须生态透水混凝土，以重量份数计由以下原料制成：水泥10％～20％，集料70％～85％，稻壳灰0.5％～4％，水3％～10％，高效减水剂0.05％～0.2％，降失水剂0.5％～4％，碳酸钙晶须：0.5％～4％；原料的重量份数之和为100％；所述碳酸钙晶须为采用偶联剂溶液处理后的碳酸钙晶须；所述集料为粗集料，是粒径大于4.75mm的碎石砾石或破碎砾石。

优选地，为了保障二氧化硅的高含量，对稻壳灰进行二次煅烧后打磨。

进一步优选地，所述稻壳灰的处理过程具体操作为：在马沸炉中对稻壳灰进行二次煅烧，在500℃下保持1.5h，对稻壳灰进行充分燃烧，然后通过行星式球磨机进行打磨，处理完成后稻壳灰中SiO

优选地，所述的降失水剂为离子型聚合物类降失水剂；

进一步优选地，所述离子型聚合物类降失水剂为AMPS(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)，透水混凝土中水泥胶浆在集料表面包裹厚度一般在1mm以下，因此对水泥胶浆的和易性要求较高，加入降失水剂和高效减水剂可以增强水泥胶浆的和易性，通过对比分析，离子型聚合物降失水剂AMPS使用效果最优。

进一步优选地，所述AMPS与碳酸钙晶须按1：1质量比添加。

优选地，所述偶联剂为KH550。

进一步优选地，所述偶联剂溶液处理后的碳酸钙晶须制备方法如下：首先采用90％的乙醇与偶联剂KH550混合，制成0.3％的偶联剂溶液，然后加入碳酸钙晶须，将其加热到80℃并持续磁力搅拌3h；通过过滤，对碳酸钙晶须进行收集，在干燥箱中进行鼓风干燥，制备的碳酸钙晶须长度为80～100μm，长径比为25～30，碳酸钙晶须与稻壳灰按1：1质量比添加。

进一步的，所述碎石砾石或破碎砾石是玄武岩、花岗岩、石英岩、石灰岩及闪长岩中的一种。

进一步优选地，所述集料以100份重量单位计，其中10～30mm集料20份，5～10mm集料80份。

发明原理：

碳酸钙晶须呈针片状，在降失水剂和减水剂的综合作用下，稻壳灰和水泥颗粒在水中保持分散状态，碳酸钙晶须中游离的CO

本发明与现有的透水混凝土相比，有益的技术效果是：

1.本发明的稻壳灰部分替代水泥，并通过高效减水剂和降失水剂增加混凝土和易性，稻壳灰中SiO

2.本发明的透水混凝土加入偶联剂溶液处理后的碳酸钙晶须和降失水剂AMPS，通过填充、桥联等作用提高透水混凝土的抗压和抗弯拉强度。

3.本发明所用的水泥替代物稻壳灰和性能增强添加剂碳酸钙晶须，不仅资源丰富而且获取成本较低，既可以实现资源再利用，又可以降低建设成本，具有较大的经济社会效益。

附图说明

图1为实施例4中透水混凝土渗水效果图；

图2为实施例4中透水混凝土抗压强度试验过程图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明；在以下的实施例中，采用了普通透水混凝土与本实施例的碳酸钙晶须生态透水混凝土进行对比实验，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

以下对比例和实施例中采用的水泥为P.O.42.5普通硅酸盐水泥，其化学成分如表1所示；

表1水泥化学成分(％)

以下对比例和实施例中采用的集料为石灰岩，其中所述集料以100份重量单位计，集料组成如表2所示；

表2集料组成

以下对比例和实施例中采用的减水剂为减水率为27％的聚羧酸高效减水剂，固含量为30％；采用的碳酸钙晶须经偶联剂溶液处理后，碳酸钙晶须长度为90μm，长径比为25；采用的稻壳灰在马沸炉中进行二次煅烧，处理完成后稻壳灰中SiO

对比例1：普通透水混凝土

普通透水混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥15.5％，石灰岩：79.7％，水4.6％，减水剂0.2％。

实施例1：稻壳灰生态透水混凝土

稻壳灰生态透水混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥14.5％，稻壳灰1％，石灰岩79.7％，水4.6％，减水剂0.2％。

实施例2：碳酸钙晶须生态透水混凝土

碳酸钙晶须生态透水混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥13.5％，稻壳灰1％，碳酸钙晶须1％，石灰岩79.7％，水4.6％，减水剂0.2％。

实施例3：碳酸钙晶须生态透水混凝土

碳酸钙晶须生态透水混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥12.5％，稻壳灰1％，碳酸钙晶须1％，AMPS 1％，石灰岩79.7％，水4.6％，减水剂0.2％。

实施例4：碳酸钙晶须生态透水混凝土

碳酸钙晶须生态透水混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥11.5％，稻壳灰1.5％，碳酸钙晶须1.5％，AMPS 1.5％，石灰岩79.7％，水4.6％，减水剂0.2％。

实施例5：碳酸钙晶须生态透水混凝土

碳酸钙晶须生态透水混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥9.5％，稻壳灰2％，碳酸钙晶须2％，AMPS 2％，石灰岩79.7％，水4.6％，减水剂0.2％。

实施例1～5和对比例的性能测试

下面对实施例1～5的样品和对比例1的样品进行性能测试，测试试验包括抗压强度试验、抗弯拉强度试验和孔隙率试验。

分别采用实施例1～5和对比例1配制的透水混凝土搅拌完毕后，采用插捣法成型试件，抹面后覆盖塑料薄膜，24小时后拆模放入温度为20±2℃、相对湿度在95％以上的标准养护室养护至28天龄期。

如表1所示，是本发明的实施例样品和对比例样品的力学性能测试结果，包括弯曲性能、抗压性能、孔隙率及折压比。从表1可以看出，对比例1的抗压强度和抗弯拉强度均很小，折压比仅为0.098，说明其抗变形尤其是抗弯拉性能较差。本发明的实施例1，当用稻壳灰替代部分水泥时，在反应后期稻壳灰与水化反应产生的氢氧化钙进行二次反应，生成的水化硅酸钙、水化硫铝酸钙增加了透水混凝土的强度。但强度增加有限，特别是对抗弯拉强度。但是实施例2和3中，当加入碳酸钙晶须和AMPS后，样品均具有很高的抗变形能力，其抗压和抗弯拉强度较普通透水混凝土均有较大的提升，均能满足道路面层的透水混凝土使用要求。

如图1所示为实施例4中碳酸钙晶须生态透水混凝土实际渗水效果图；如图2所示为实施例4中碳酸钙晶须生态透水混凝土抗压强度试验过程图；结合表1从实施例4和5相关性能测试结果可以看出，随着稻壳灰和碳酸钙晶须掺量的增加，透水混凝土的强度和空隙率逐渐增大，但当稻壳灰和碳酸钙晶须掺量超过水泥的20％时，透水混凝土的强度呈下降趋势，这主要时因为稻壳灰和碳酸钙晶须密度大，随着掺量增大，透水混凝土孔隙率变大，从而使透水混凝土强度降低。因此，稻壳灰和碳酸钙晶须的掺量不超过水泥质量的20％时，可以使透水混凝土的抗压和抗弯拉强度得到明显改善，样品的折压比明显提高，解决了一直以来透水混凝土抗弯拉强度较低的难题，且孔隙率仍满足排水要求。因此本发明的样品对应的透水混凝土排水面层既提高了其力学性能尤其是抗弯拉强度，又可以解决大量使用水泥产生过量的CO

表1实施例1-5样品和对比例1样品的力学性能测试结果