具有改進彈性和滲透性的混凝土組合物的製作方法

2023-10-22 22:11:52 2

專利名稱：：具有改進彈性和滲透性的混凝土組合物的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種混凝土組合物，特別是一種具有改進彈性和滲透性的混凝土組合物，其韌性和耐久性都很好。一般說來，具有滲透性的路面材料分為滲透性混凝土和滲透性瀝青混凝土。通常，在滲透性混凝土中僅使用粗骨料和水泥漿20，而不用細骨料作為路面材料，以在混凝土組合物中形成砂眼30。也就是說，滲透性混凝土由於其中有砂眼形成而具有滲透性。然而，在上述的根據傳統技術製備的滲透性混凝土中，由於不用細骨料而僅用粗骨料來製造混凝土會形成許多不希望有的和分散的砂眼，所以存在的缺點是沒有足夠高的抗壓強度和因較低抗彎剛度引起的抗折強度下降。而且，因為它們不可能抑制由於溫度應力和乾燥收縮而在混凝土中引起的開裂，結果是在用於鋪路的混凝土中容易產生開裂。在根據傳統工藝製備滲透性混凝土的情況下，混凝土常與水接觸，由於深深滲入到混凝土中的水不能排出而仍留在混凝土的內部，結果在環境溫度降到0℃以下時由於冷凍和解凍作用而導致混凝土耐用性降低。在根據傳統工藝製備的滲透性混凝土中，由於混凝土中粗骨料10的彼此結合僅取決於水泥漿20，混凝土的造價升高並且動態性能不好，致使混凝土的耐用性大大降低。此外，由於混凝土是非彈性的，當這種混凝土用於鋪築人行道或廣場時不但行人感覺不方便而且自行車通過也不方便。另一方面，在根據傳統工藝製備的用於路面的滲透性瀝青混凝土中，瀝青混凝土的耐用性很差。另外，由於瀝青混凝土耐高溫性能差，在瀝青混凝土中加入不規則物質或道路表面溫度升高的情況下，瀝青混凝土流動性增大致使填入滲透性的砂眼中。這樣，問題是用瀝青混凝土鋪設道路之後不久瀝青混凝土的滲透性就大大下降。本發明能克服現有技術中存在的上述問題。本發明的一個目的是提供一種具有新型組合物的有彈性和滲透性的混凝土，它能提供彈性以增加抗彎剛度和抗凍融能力，為了提高其滲透性和抗壓強度，增加連續砂眼而不是分散砂眼，並且象用過的汽車輪胎這樣的廢工業原料可以再使用，這樣減少了環境汙染，並降低了其造價。為了達到本發明的上述目的，提供具有彈性和滲透性的混凝土組合物包括破碎成預定尺寸的骨料；與骨料混合的水泥漿，以提供骨料間的粘合力；一種防止水泥漿與骨料分離的增塑劑；和與水泥漿混合的彈性材料，以使混凝土在水泥漿在骨料周圍固化後具有所需的彈性。混凝土組合物還包括一種用於提供混凝土顏色的著色材料以使混凝土與周圍一致。這些著色材料包括無機顏料，如二氧化鈦，三氧化二鐵(紅色)，三氧化二鐵(黃色)，三氧化二鉻，群青和普魯士藍，以及有機顏料，如酞青，偶氮顏料和甲苯胺紅。水泥漿通過混合水泥和水而形成，其中水量為約水泥重量的28-32％。碎石用作骨料以保持所需的孔隙率和滲透係數，大小約為2.5-8.0mm。骨料以水泥重量的3-5倍的比例與水泥混合。彈性材料包括用過的汽車輪胎和用過的橡膠。將彈性材料切割成長約2-4mm、直徑約0.5-0.8mm的大小。將彈性材料與骨料和水泥漿混合，彈性材料的用量約為水泥重量的5-20％。增塑劑包括萘磺酸甲醛聚合物(naphthalenesulfonatefonmalinpolymers)以增加混凝土的強度並防止彈性材料的凝聚。將增塑劑以約水泥重量的0.5-1.2％的量與骨料和水泥漿混合。向混凝土中加入增塑劑，目的是使混凝土的塌落度保持在約2.5-5.0cm。如上述所設想的那樣，在本發明的混凝土組合物中，用細骨料生產混凝土以增加連續砂眼而不是分散砂眼。結果提高了混凝土的滲透率。而且，在混凝土中加入如汽車廢輪胎和橡膠這樣的彈性材料增加了混凝土的彈性。這樣，混凝土具有提高的抗彎剛度和抗凍融作用，延長了混凝土結構的使用壽命，並使行人更加方便，提高了駕駛性能。本發明的上述目的和其它優點通過對優選實施方案的詳細描述和參考附圖更加清楚。圖1表示根據傳統工藝製備的具有滲透性的混凝土的橫截面圖。圖2表示根據本發明製備的具有彈性和滲透性的混凝土的橫截面圖，其中混凝土是由包括骨料，彈性材料和水泥漿的組合物組成；和圖3表示根據本發明的混凝土組合物路面的橫截面圖。下面，將參考附圖詳細描述根據本發明優選實施方案製備的具有彈性和滲透性的混凝土組合物。圖2表示根據本發明製備的具有彈性和滲透性的混凝土的橫截面圖，這種混凝土是由包含骨料，彈性材料和水泥漿的組合物組成。參見圖2，本發明具有彈性和滲透性的混凝土組合物50包括破碎成預定尺寸的骨料80，與骨料80混合的水泥漿70，以提供骨料80之間的粘合力，為阻止水泥漿70和骨料80分離的增塑劑，和與水泥漿70混合的彈性材料60，以在水泥漿70在骨料80周圍固化之後使混凝土具有所要求的彈性。大小約2.5-8.0mm的碎石被用作混凝土組合物的骨料80以保持所需的空隙率和彈性係數。它們不能含有塵土，粘土和有機物。以骨料與水泥混合比3-5∶1(以水泥重量為基準)的比率向混凝土中加入骨料80。含有汽車廢輪胎和廢橡膠的彈性材料60被切割成長度為2-4mm和直徑為0.5-0.8mm的大小。加入到混凝土50中的彈性材料的量為5-20％(以水泥重量為基準)。彈性材料60使混凝土具有彈性以防止由於混凝土的凍融所引起的混凝土開裂，這樣就改進了混凝土的耐用年限。結果，這種混凝土的使用壽命在相同環境下要比傳統工藝的滲透性混凝土更長。在混凝土中優選使用水泥，它能提高混凝土的抗折強度，並具有較小的收縮和較低的熱值。普通波特蘭水泥常用於本發明具有彈性和滲透性的混凝土組合物中。用於混合骨料80，彈性材料60和水泥的水必定含有油，酸，鹼和有機物質，在調節下它們對混凝土的質量有影響。因此，水優選使用乾淨條件下的飲用水。生產混凝土時，以28-32％(以水泥重量為基準)的水量與骨料80和水泥混合。增塑劑包括萘磺酸甲醛聚合物，用於在混凝土中保持2.5-5.0cm的塌落度以提高混凝土的強度和防止彈性材料結塊。由南韓Masterbuilders公司銷售的Rheobuild716用作增塑劑。為了製造具有彈性和滲透性的混凝土，預定重量的水泥和諸如在5-20％(重量)(以水泥重量為基準)內的輪胎或橡膠彈性材料60的碎屑裝入一混合器中且在乾燥條件下混合30秒鐘。然後將28-32％(重量)(以水泥重量為基準)的水和預定量的增塑劑注入混合器中並混合30秒鐘以製得水泥漿。最後，將水泥重量3-5倍(以水泥重量為基準)的骨料和預定量的脫水劑注入混合器中並混合1.5分鐘。此外，本發明的混凝土組合物還可以含有著色材料，使混凝土呈現不同的顏色以便與周圍一致。這些著色材料包括無機顏料，如二氧化鈦，三氧化二鐵(紅色)，三氧化二鐵(黃色)，三氧化二鉻，群青和普魯士藍，以及有機顏料如酞青，偶氮顏料和甲苯胺紅。因此，著色材料可從顏料中適當地選擇以使與周圍相協調。圖3表示採用本發明的混凝土組合物50鋪築路面的橫截面圖。參見圖3，鋪築地面是這樣完成的將機碎的C-30和C-40鋪在道基100上，然後通過滾壓機滾壓碎石以形成厚度為100-150mm的碎石層，最後將本發明的混凝土組合物鋪在碎石層的表面上，厚度為50-100mm。實施例1如下述表1所示，混凝土組合物由350Kg水泥，1625Kg大小約2.5-5mm的骨料，約28％(重量)(以水泥重量為基準)的98Kg的水，約0.68％(重量)(以水泥重量為基準)的超增塑劑組成。用混凝土組合物製成各種樣品。水泥是比重為3.12的普通波特蘭水泥。骨料是比重為2.64的碎石。Rheobuild716用作增塑劑，它是基於萘磺酸甲醛聚合物，在室溫下的比重為約1.19-1.21和酸度為約pH8-10。Rheobuild716是由南韓Masterbuilders公司銷售。表1.彈性和滲透性混凝土的組合物抗壓強度的測試試驗混凝土組合物分三次分別注入直徑為10cm、長度為20cm的圓柱形模中，用重量為2.5Kg的夯實棒以30cm的高度夯實50次以製得試樣。將試樣保持48小時後，將模從試樣取下。然後，將試樣置於18-22℃的室溫下固化並將水灑在試樣上。根據韓國工業標準(下文簡稱為KS)KSF2405測試抗壓強度。抗折強度的測試試驗抗折強度是這樣測試的用混凝土組合物製成高15cm、寬55cm的試樣，然後根據KSF2407向試樣的中央集中施加負荷。彈性模量的測試試驗彈性模量是根據由混凝土組合物製成的圓柱形試樣的靜態彈性模量的方法測試的，並根據KSF2438計算泊松比。滲透性的測試試驗滲透性是通過KSF2322規定的土壤通用標準的滲透試驗測試的。空隙率是在測試混凝土組合物單位體積的重量和比重後通過計算固體體積百分率獲得的。連續空隙率在密封樣品側面和底面的條件下用水浸透試樣、然後測量樣品的重量。也可以測量其表面被乾燥過的樣品的重量。連續空隙率是用浸透條件下試樣的重量和乾燥條件下試樣重量的差值與試樣體積的百分比來表示。各抗壓強度，抗折強度，彈性模量，滲透率，空隙率，連續空隙率的測試結果示於表2。表2.混凝土物理性能的測量另外，參照韓國混凝土協會(KCI)和日本混凝土協會(JCI)的規定，按如下方法測定試樣的抗化學性和抗凍融性。抗化學性實驗在試樣(按抗壓強度試驗中所用試樣的相同方法製備試樣)對5％硫酸溶液蒸煮28天後，按KSF2405測定其抗壓強度。將試樣蒸煮後的抗壓強度與蒸煮前的抗壓強度的比率用百分比來表示。抗凍融實驗試樣(按抗壓強度試驗中所用試樣的相同方法製備試樣)凍融之後，在一個用於凍融實驗的裝置中進行300次，凍融之後試樣的抗壓強度與凍融之前試樣的抗壓強度的比率用百分比來表示。抗化學性和抗凍融的測量結果示於表3。表3.彈性和滲透性混凝土的耐久性實驗@括弧中的值實驗後的抗壓強度/實驗前的抗壓強度。實施例2除了骨料比第一個實施例混凝土組合物中的骨料少一些例如1570Kg外，混凝土組合物的其它成分和其每一種成分的含量與第一個實施例相同，加入混凝土組合物中的廢輪胎屑為17.5Kg(相當於水泥重量的5％)。廢輪胎屑的平均直徑約為0.8mm、長度約為2mm。本發明混凝土的成分和混合比示於表1。本實施例試樣的抗壓強度，抗折強度，彈性模量，滲透性，空隙率，連續空隙率，抗化學性和抗凍融性的測試實驗都按第一個實施例的相同方法進行。每一種測量結果示於表2和3。實施例3除用於混凝土組合物中的骨料為1515Kg和加入混凝土組合物中的廢輪胎屑為35Kg(相當於水泥重量的10％)以外，混凝土組合物的其它成分和其每一種成分的含量與第一個實施例相同。廢輪胎屑的平均直徑和長度和實施例2的相同。本發明混凝土組合物的成分和混合比示於表1。本實施例試樣的抗壓強度，抗折強度，彈性模量，滲透性，空隙率，連續空隙率，抗化學性和抗凍融性的測試實驗按第一個實施例的相同方法進行。每一種測量結果示於表2和3。實施例4除用於混凝土組合物中的骨料為1462Kg和加入混凝土組合物中的廢輪胎屑為52.5Kg(相當於水泥重量的15％)以外，混凝土組合物的其它成分和其每一種成分的含量與第一個實施例相同。廢輪胎屑的平均直徑和長度和實施例1的相同。本發明混凝土組合物的成分和混合比示於表1。本實施例試樣的抗壓強度，抗折強度，彈性模量，滲透性，空隙率，連續空隙率，抗化學性和抗凍融性的測試實驗按第一個實施例的相同方法進行。每一種測量結果示於表2和3。實施例5除用於混凝土組合物中的骨料為1408Kg和加入混凝土組合物中的廢輪胎屑為70Kg(相當於水泥重量的20％)以外，混凝土組合物的其它成分和其每一種成分的含量與第一個實施例相同。廢輪胎屑的平均直徑和長度和實施例1的相同。本發明混凝土組合物的成分和混合比示於表1。本實施例試樣的抗壓強度，抗折強度，彈性模量，滲透性，空隙率，連續空隙率，抗化學性和抗凍融性的測試實驗按第一個實施例的相同方法進行。每一種測量結果示於表2和3。實施例6除用於混凝土組合物中的1610Kg骨料比實施例1的大些，例如5.0-8.0mm以外，混凝土組合物的其它成分和每一種成分的含量與第一個實施例相同。本發明混凝土組合物的成分和混合比示於表4。本實施例試樣的抗壓強度，抗折強度，彈性模量，滲透性，空隙率，連續空隙率，抗化學性和抗凍融性的測試實驗按第一個實施例的相同方法進行。每一種測驗結果示於表5和6。表4.彈性和滲透性混凝土的組成表5.混凝土的物理性能測量表6.彈性和滲透性混凝土的耐久性實驗括弧中的值實驗後的抗壓強度/實驗前的抗壓強度。實施例7除用於混凝土組合物中的骨料為1555Kg和加入混凝土組合物中的廢輪胎屑為17.5Kg(相當於水泥重量的5％)以外，混凝土組合物的其它成分和其每一種成分的含量與第一個實施例相同。廢輪胎屑的平均直徑和長度和實施例1的相同。本發明混凝土的成分和混合比示於表4。本實施例試樣的抗壓強度，抗折強度，彈性模量，滲透性，空隙率，連續空隙率，抗化學性和抗凍融性的測試實驗按第一個實施例的相同方法進行。每一種測量結果示於表5和6。實施例8除用於混凝土組合物中的骨料為1500Kg和加入混凝土組合物中的廢輪胎屑為35Kg(相當於水泥重量的10％)以外，混凝土組合物的其它成分和其每一種成分的含量與第一個實施例相同。廢輪胎屑的平均直徑和長度和實施例1的相同。本發明混凝土的成分和混合比示於表4。本實施例試樣的抗壓強度，抗折強度，彈性模量，滲透性，空隙率，連續空隙率，抗化學性和抗凍融性的測試實驗按第一個實施例的相同方法進行。每一種測量結果示於表5和6。實施例9除用於混凝土組合物中的骨料為1447Kg和加入混凝土組合物中的廢輪胎屑為52.5Kg(相當於水泥重量的15％)以外，混凝土組合物的其它成分和每一種成分的含量與第一個實施例相同。廢輪胎屑的平均直徑和長度和實施例1的相同。本發明混凝土的成分和混合比示於表4。本實施例試樣的抗壓強度，抗折強度，彈性模量，滲透性，空隙率，連續空隙率，抗化學性和抗凍融性的測試實驗按第一個實施例的相同方法進行。每一種測量結果示於表5和6。實施例10除用於混凝土組合物中的骨料為1393Kg和加入混凝土組合物中的廢輪胎屑為70Kg(相當於水泥重量的20％)以外，混凝土組合物的其它成分和其每一種成分的含量與第一個實施例相同。廢輪胎屑的平均直徑和長度和實施例1的相同。本發明混凝土的成分和混合比示於表4。本實施例試樣的抗壓強度，抗折強度，彈性模量，滲透性，空隙率，連續空隙率，抗化學性和抗凍融性的測試實驗按第一個實施例的相同方法進行。每一種測量結果示於表5和6。參見表2和5，如上所述，可以看出實施例中混凝土組合物的空隙率彼此間略有差異，其差值在15-18％的範圍內波動，這取決於與本發明混凝土組合物所混合的骨料和諸如廢輪胎和橡膠這樣的彈性材料的用量，而有關混凝土組合物的滲透率的連續空隙率在9.8-16％範圍內，與加入到混凝土組合物中的彈性材料量的增加成正比。也表明隨著加入到混凝土組合物中彈性材料的量增加，混凝土組合物的滲透係數也增大。因此，應該清楚連續空隙率隨著均勻分散在混凝土組合物中的彈性材料而增加，以提高水泥漿的粘合強度。在本發明實施例的混凝土組合物所製成的試樣中，每個試樣的抗壓強度隨著加入到混凝土組合物中的彈性材料的增加而降低，而每個樣品的抗折強度與彈性材料的量成正比地增大。此外，在本發明實施例的混凝土組合物製成的樣品中，彈性模量隨著加入到混凝土組合物中的彈性材料的量的增加而減小。這可以使路面材料吸收撞擊波，結果使在混凝土路上的行人和騎自行車的人感到更加舒服。參見表3和6，本發明的混凝土組合物中表明隨著加入到混凝土組合物中的彈性材料的量，混凝土組合物的抗化學性增強、混凝土組合物的抗凍融性與彈性材料的彈力成正比地增加。儘管參考本發明的特定的實施例能更好地表明和描述本發明，但是應該明白本領域的技術人員在不脫離權利要求所限定的本發明的精神和範圍內可在形式和細節方面進行各種改變。權利要求1.具有彈性和滲透性的混凝土組合物，包括一種碎成預定大小的骨料；為提供骨料間粘合力與骨料混合的水泥漿；一種防止水泥漿從骨料中分離的增塑劑；和與水泥漿混合的彈性材料，以使水泥漿在骨料周圍固化後使混凝土具有所要求的彈性。2.根據權利要求1的具有彈性和滲透性的混凝土組合物，還包括使混凝土具有顏色的著色材料，以使混凝土與周圍協調一致。3.根據權利要求2的具有彈性和滲透性的混凝土組合物，其中，著色材料包括無機顏料，如二氧化鈦，三氧化二鐵(紅色)，三氧化二鐵(黃色)，三氧化二鉻，群青和普魯士藍，以及有機顏料，如酞青，偶氮顏料和甲苯胺紅。4.根據權利要求1的具有彈性和滲透性的混凝土組合物，其中，水泥漿是通過水泥與約28-32％(以水泥重量為基準)的水混合而形成的。5.根據權利要求3的具有彈性和滲透性的混凝土組合物，其中，碎石被用作骨料以保持所要求的空隙率和滲透係數，其大小約為2.5-8.0mm。6.根據權利要求5的具有彈性和滲透性的混凝土組合物，其中，骨料與水泥的混合比率為3-5∶1(以水泥重量為基準)。7.根據權利要求1的具有彈性和滲透性的混凝土組合物，其中，彈性材料包括廢汽車輪胎和廢橡膠。8.根據權利要求7的具有彈性和滲透性的混凝土組合物，其中，彈性材料被切割成長度約為2-4mm、直徑約為0.5-0.8mm。9.根據權利要求8的具有彈性和滲透性的混凝土組合物，其中，與骨料和水泥漿混合的彈性材料約為水泥重量的5-20％。10.根據權利要求1的具有彈性和滲透性的混凝土組合物，其中，增塑劑包括萘磺酸甲醛聚合物以提高混凝土的強度和阻止彈性材料的凝聚。11.根據權利要求10的具有彈性和滲透性的混凝土組合物，其中，與骨料和水泥漿混合的增塑劑約為0.5-1.2％(以水泥重量為基準)。12.根據權利要求11的具有彈性和滲透性的混凝土組合物，其中，向混凝土中加入增塑劑以使混凝土的塌落度保持在約2.5-5.0cm。全文摘要本發明公開了具有提高彈性和滲透性的混凝土組合物,其韌性和耐久性都很好。本發明的混凝土組合物含有碎成預定大小的骨料;與骨料混合的水泥漿,以提供骨料間粘合力;防止水泥漿與骨料分離的增塑劑;與水泥漿混合的彈性材料,以使水泥漿在骨料周圍固化後使混凝土具有所需的彈性。此外,本發明的混凝土組合物還包括使混凝土著色的著色材料以使混凝土與周圍協調一致。文檔編號C04B28/02GK1199027SQ9810881公開日1998年11月18日申請日期1998年4月18日優先權日1997年4月18日發明者金綠相,金成秀申請人:金綠相,金貞淑