一种碳纤维增强的透水混凝土及其制备方法技术

技术编号:18999006 阅读:32 留言:0更新日期:2018-09-22 04:53
本发明专利技术涉及一种碳纤维增强的透水混凝土及其制备方法,解决了现有技术的透水混凝土存在抗压强度低、耐久性差、透水效果差、使用寿命低的技术问题。本发明专利技术提供一种碳纤维增强的透水混凝土及其制备方法,按重量份数计,其由以下原料组分制成:水泥130~170份、钢渣20~30份、氧化镁15~22份、氧化钙13~15份、煤矸石16~30份、粉煤灰15~30份、环氧丙烯酸酯树脂2~6份、聚丙烯纤维2~2.5份、短切碳纤维10~30份、碎石40~60份、粗砂20~30份、碳酸锂0.5~0.8份、非离子表面活性剂2~5份、水170~182份;同时还提供其制备方法。本发明专利技术广泛应用于道路材料技术领域。

Carbon fiber reinforced permeable concrete and preparation method thereof

The invention relates to a carbon fiber reinforced pervious concrete and a preparation method thereof, which solves the technical problems of low compressive strength, poor durability, poor pervious effect and low service life of the pervious concrete of the prior art. The invention provides a carbon fiber reinforced pervious concrete and a preparation method thereof, which is made up of the following raw material components by weight: 130-170 portions of cement, 20-30 portions of steel slag, 15-22 portions of magnesium oxide, 13-15 portions of calcium oxide, 16-30 portions of coal gangue, 15-30 portions of fly ash, 2-6 portions of epoxy acrylate resin, and polypropylene. 2-2.5 phr olefin fiber, 10-30 phr chopped carbon fiber, 40-60 phr crushed stone, 20-30 phr crude sand, 0.5-0.8 phr lithium carbonate, 2-5 phr nonionic surfactant, 170-182 phr water. The preparation methods are also provided. The invention is widely applied to the field of road material technology.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维增强的透水混凝土及其制备方法
本专利技术涉及道路材料
,具体涉及一种碳纤维增强的透水混凝土及其制备方法。
技术介绍
随着社会经济的发展和城市建设的进程,现代城市的地表逐步被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖,与自然的土壤相比,现代化地表给城市带来一系列的问题,其主要表现为以下几个方面:(1)不透水的路面阻碍了雨水的下渗,使得雨水对地下水的补充被阻断,再加上地下水的过度抽取,城市地面容易产生下沉。(2)传统的密实路表面,轮胎噪声大。车辆高速行驶过程中,轮胎滚进时会将空气压入轮胎和路面间,待轮胎滚过,空气又会迅速膨胀而发出噪声,雨天这种噪声尤为明显,影响了居民的生活与工作。(3)传统城市路面为不透水结构,雨水通过路表排除,泄流能力有限,当遇到大雨或暴雨时,雨水容易在路面汇集,大量集中在机动车和自行车道上,导致路面大范围积水。(4)不透水路面使城市空气湿度降低,加速了城市热岛效应的形成。(5)不透水路面是“死亡性地面”,会影响地面的生态系统,它使水生态无法正常循环,打破了城市生态系统的平衡,影响了植被的正常生长。透水混凝土能让雨水流入地下,有效补充地下水,缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题。并能有效的消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害;同时,是保护地下水、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应的优良的铺装材料。目前,关于透水混凝土的制备技术还存在诸多缺陷,大多数透水混凝土存在抗压强度低、耐久性差、透水效果差、使用寿命低的问题,大大限制了其适用范围。透水混凝土由于具有特殊的多孔结构,造成其抗压强度偏低;且由于长时间受水中有害物质侵蚀,造成骨料表面胶凝材料脱落,耐久性较差;另外,透水混凝土在使用过程中,其孔隙极易被尘土、有机物质等堵塞,造成其使用寿命下降,而目前的高压冲洗法存在耗时耗力的缺点。对于目前已公开的透水混凝土领域的专利技术而言,所制备的透水混凝土抗压强度多为20MPa左右,将其用于承载性道路混凝土,强度偏低。另外,对于如何提高透水混凝土的耐久性、透水效果、使用寿命等关键技术,尚未技术公开。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术的不足,提供一种原料组成科学配伍、抗压强度低、耐久性差、透水效果差、使用寿命低的问题的碳纤维增强的透水混凝土及其制备方法。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是:一种碳纤维增强的透水混凝土,按重量份数计,其由以下原料组分制成:水泥130~170份、钢渣20~30份、氧化镁15~22份、煤矸石16~30份、粉煤灰15~30份、环氧丙烯酸酯树脂2~6份、聚丙烯纤维2~2.5份、短切碳纤维10~30份、碎石40~60份、粗砂20~30份、碳酸锂0.5~0.8份、非离子表面活性剂2~5份、水170~182份。优选的,按重量份数计,原料组分为:水泥150份、钢渣25份、氧化镁18份、煤矸石23份、粉煤灰22份、环氧丙烯酸酯树脂4份、聚丙烯纤维2份、短切碳纤维20份、碎石50份、粗砂25份、碳酸锂0.7份、非离子表面活性剂3份、水176份。优选的,水泥为强度等级大于或者等于42.5的普通硅酸盐水泥;钢渣粒径为5mm~8mm;煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物,粉磨后的比表面积为300㎡/kg,其化学成分氧化硅和氧化铝含量为80%~84.5%,氧化钙含量为2%~3%;粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰或Ⅲ级粉煤灰;碎石粒径在2mm~3.5mm;粗砂粒径为1mm~2.36mm。优选的,短切碳纤维的直径为5~10mm,长度为3~25mm;非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚或者失水山梨醇酯。上述的一种碳纤维增强的透水混凝土的制备方法,包括以下步骤:(1)按所需重量份数称取水泥、钢渣、氧化镁、煤矸石、粉煤灰、环氧丙烯酸酯树脂、聚丙烯纤维、短切碳纤维、碎石、粗砂、碳酸锂、非离子表面活性剂、水;(2)将步骤(1)称取的短切碳纤维作为阳极,在外加磁场中进行阳极氧化处理,外加磁场的强度为20~30mT,以石墨板、不锈钢板、铜板或镍板作为阴极,用铵盐类电解质溶液进行电化学氧化处理,电解液的浓度范围为2~12%,电解液的温度为0~60℃;施加的电流密度为0.1~8mA/cm2,碳纤维在电解液中停留的时间为60~180s,再用水洗涤后,进入干燥装置后,得改性短切碳纤维;(3)将步骤(1)称取的水泥、钢渣、煤矸石、粉煤灰、碎石、粗砂、氧化镁、碳酸锂加入搅拌机中进行第一次搅拌混合均匀;再加入步骤(1)称取的非离子表面活性剂和水后,进行第二次搅拌混合均匀;加入步骤(2)制得的改性短切碳纤维和步骤(1)称取的聚丙烯纤维进行第三次搅拌混合均匀后;最后加入步骤(1)称取的环氧丙烯酸酯树脂后在搅拌机里进行第四次搅拌混合均匀,得透水混凝土浆;(4)透水混凝土预制、浇筑:将步骤(3)制得的透水混凝土浆输送至模具中,干燥后用保鲜膜覆盖,带模养护1d后拆模,标准养护至28d,得碳纤维增强的透水混凝土。优选的,步骤(3)中,第一次搅拌混合的转速为120~200r/min,搅拌30~40min。优选的,步骤(3)中,第二次搅拌混合的转速为250~400r/min,搅拌30~60min,搅拌均匀呈流态浆。优选的,步骤(3)中,第三次搅拌混合的转速为500~600r/min,搅拌15~30min。优选的,步骤(3)中,所述第四次搅拌混合的转速为500~600r/min,搅拌20~30min,搅拌至均匀状态。优选的,步骤(4)中,所述干燥条件:100±5℃干燥5h。本专利技术的有益效果:(1)本专利技术的碳纤维增强的透水混凝土的原料组分配伍科学,协同增效,具有显著的抗压强度、较好的耐水效果和较高的耐久性能,使用寿命长。本专利技术碳纤维增强的透水混凝土的原料组分中短切碳纤维和环氧丙烯酸酯树脂与其他原料组分通过制备方法工艺发生协同增效,显著提高本专利技术碳纤维增强的透水混凝土抗压强度、耐水效果和耐久性能。(2)透水混凝土是富含空洞的且抗冻性能十分优越,当遇到低温时混凝土发生冷缩,使混凝土发生变形。由于透水混凝土的空隙较多,变形发生空隙的收缩抵挡住大部分的缓和了大部分的变形,因此即使在低温透水时混凝土也能抵挡住破坏。吸声降噪性:由于其结构上面多孔,当有声波射入到表面使,一部分被反射,另一部分则则投入到内部向前传播。由于孔隙中空气运动的黏滞作用和摩擦力使一部分将声能转变为热能而消耗掉。另一部分声波反射后,经过材料内部回到表面,有些声波回到空气中,有些又反射回材料内部,有些又反射回材料内部,如此反复,直到平衡,已达到吸声降噪的效果。(3)本专利技术的制备方法结合原料组分进行特殊的多次搅拌混合,首先将水泥、钢渣、煤矸石、粉煤灰、碎石、粗砂、氧化镁、碳酸锂加入搅拌机中进行第一次搅拌,选择不同粒径分布的骨料构建出透水混凝土的骨架;再加入非离子表面活性剂和水进行第二次搅拌使水泥与前期骨料相紧密结合,再加入改性短切碳纤维和聚丙烯纤维进行第三次搅拌,既使浆料孔隙制作前期基础,改性短切碳纤维和聚丙烯纤维的加入又增加透水混凝土的抗压强度和耐久性能;最后加入环氧丙烯酸酯树脂进行第四次搅拌混合,使制得的碳纤维增强的透水混凝土具有显著的透水性能。改性短切碳纤维和环氧丙烯酸酯树脂协同增效,改性短切碳纤维增强的透水混凝土,增加了混凝土的韧性和抗冲击性,改善了混本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种碳纤维增强的透水混凝土,其特征在于,按重量份数计,其由以下原料组分制成:水泥130~170份、钢渣20~30份、氧化镁15~22份、煤矸石16~30份、粉煤灰15~30份、环氧丙烯酸酯树脂2~6份、聚丙烯纤维2~2.5份、短切碳纤维10~30份、碎石40~60份、粗砂20~30份、碳酸锂0.5~0.8份、非离子表面活性剂2~5份、水170~182份。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强的透水混凝土,其特征在于,按重量份数计,其由以下原料组分制成:水泥130~170份、钢渣20~30份、氧化镁15~22份、煤矸石16~30份、粉煤灰15~30份、环氧丙烯酸酯树脂2~6份、聚丙烯纤维2~2.5份、短切碳纤维10~30份、碎石40~60份、粗砂20~30份、碳酸锂0.5~0.8份、非离子表面活性剂2~5份、水170~182份。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的透水混凝土,其特征在于,按重量份数计,所述原料组分为:水泥150份、钢渣25份、氧化镁18份、煤矸石23份、粉煤灰22份、环氧丙烯酸酯树脂4份、聚丙烯纤维2份、短切碳纤维20份、碎石50份、粗砂25份、碳酸锂0.7份、非离子表面活性剂3份、水176份。3.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的透水混凝土,其特征在于,所述水泥为强度等级大于或者等于42.5的普通硅酸盐水泥;所述钢渣粒径为5mm~8mm;所述煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物,粉磨后的比表面积为300㎡/kg,其化学成分氧化硅和氧化铝含量为80%~84.5%,氧化钙含量为2%~3%;所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰或Ⅲ级粉煤灰;所述碎石粒径在2mm~3.5mm;所述粗砂粒径为1mm~2.36mm。4.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的透水混凝土,其特征在于,所述短切碳纤维的直径为5~10mm,长度为3~25mm;所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚或者失水山梨醇酯。5.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的透水混凝土的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)按所需重量份数称取水泥、钢渣、氧化镁、煤矸石、粉煤灰、环氧丙烯酸酯树脂、聚丙烯纤维、短切碳纤维、碎石、粗砂、碳酸锂、非离子表面活性剂、水;(2)将步骤(1)称取的短切碳纤维作为阳极,在外加磁场中进行阳极氧化处理,外加磁场的强度为20~30mT,以石墨板、...

【专利技术属性】
技术研发人员:李正坤李文涛
申请(专利权)人:威海南海碳材料科技研究院有限公司
类型:发明
国别省市:山东,37

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