一种硅烷偶联剂改性辉绿岩透水混凝土制造技术

本发明专利技术提供一种硅烷偶联剂改性辉绿岩透水混凝土的制备方法，包括：以硅烷偶联剂改性的辉绿岩为集料、与水泥及减水剂混合均匀，成型、脱模，即得。SCA改性后辉绿岩集料使得透水混凝土的力学性能明显改善，透水性能有一定下降。集料粒径越小，SCA改性集料透水混凝土试件强度增加的幅度越大，改性效果越好；粒径越大，SCA改性集料试件的孔隙率越高，透水系数越大。综合考虑工程实际经济性和生态效益最大化的要求，预处理采用浓度1％的SCA溶液较为合适。

Modified silicane coupling agent for diabase permeable concrete

The invention provides a preparation method of a silane coupling agent modified diabase pervious concrete, which comprises a mixture of silane coupling modifier diabase as aggregate, mixed with cement and water reducing agent, forming and demoulding. After SCA modification, diabase aggregate improved the mechanical properties of pervious concrete obviously, and the permeability of water permeable concrete decreased. The smaller the aggregate size is, the greater the increase in the strength of the SCA modified aggregate permeable concrete, the better the modification effect. The larger the particle size, the higher the porosity of the SCA modified aggregate, the greater the permeability coefficient. Considering the actual economic and ecological benefits of the project, SCA solution with 1% concentration is suitable for pretreatment.

【技术实现步骤摘要】
一种硅烷偶联剂改性辉绿岩透水混凝土
本专利技术属于透水混凝土制备领域，特别涉及硅烷偶联剂改性辉绿岩集料对透水混凝土性能的影响。
技术介绍
透水混凝土又称多孔混凝土，是采用粗集料、水泥、水、掺合料和外加剂等材料拌合而成的一种多孔隙的蜂窝状轻质混凝土，主要通过胶凝材料在表面的包覆实现粗集料颗粒之间的相互黏结而形成孔洞均匀分布结构。作为一种生态型多功能透水铺装材料，透水混凝土具有良好的透水透气性，同时其独特的多孔结构还可以减少道路环境噪声。透水混凝土的组成集料粒径相对较大，胶结材料用量少且界面胶结点少、集料胶凝层过渡区较为薄弱，导致透水混凝土的强度低，限制了其大规模的应用。因此，提高透水混凝土的强度成为关键。透水混凝土凝结硬化后的强度一方面主要来源于集料之间的相互嵌锁作用，另一方面来源于集料和胶凝材料间的界面结合强度。硅烷偶联剂是应用在混凝土改性方面的一种新型表面处理有机材料，其所含的烷氧基(RSiX3)可与集料及胶凝材料中的二氧化硅、氧化铝及硅酸盐以化学键结合，能通过分子桥化学键接的方式，明显提高胶结界面的强度和耐老化性能，改善混凝土材料的力学性能和耐久性。陈明杰和李磊研究表明硅烷偶联剂是一种具有优良防水性能的建筑涂料。刘建祥，阎慧群等人研究发现硅烷偶联剂可以与混凝土发生化学反应，从而提高早期混凝土的防水性能和抗氯离子渗透性能。但是还未见有关硅烷偶联剂改性预处理集料对透水混凝土性能的研究。另一方面，人造岗石，又称合成石、再造石、工程石。它是以天然大理石碎料、岗石白泥为主要原材料，加入有机树脂为胶结剂，经真空搅拌、高压震荡成型，经过室温固化等工序而制成的合成石，再经过切割成为建材石板，广泛引用于建筑装修行业。广西贺州市目前有30多家人造岗石生产企业，产量居我国前列，人造岗石板材约3000余万平方米，边角料、废水循环沉淀池废渣等固体废弃物产量每年达数十吨。目前，我国科研人员虽然已在很多方面对人造岗石固体废弃物白泥的利用进行了研究。但由于为使岗石最终产品纹理色泽多样性，岗石生产过程中通常加入一些如镜玻、白玻、石英砂等配料，再与聚酯树脂(固化剂、促进剂、偶联剂等按一定比例混合制成的粘合剂)充分搅拌混合均匀后真空高温加压成型固化。固体废弃物白泥中的不饱和聚酯树脂、残碱及铁、钾、镁等可溶性盐及杂质含量较多，这些利用方法都有各自的局限性，在其综合利用研究与开发中面临许多问题没有得到解决。因此，目前绝大多数企业仍是将人造岗石固体废弃物白泥统一收集清运至堆放场或围坝堆放，人造岗石生产中产生的边角废料可用于铺路或租用附近的废坑进行填埋项目，占用了大量土地并造成严重的环境污染,长期以来是当地政府环保中的一大难题。如何加快固体废弃物白泥的综合利用成为我国人造岗石工业中非常突出的问题。《硅烷偶联剂用于酸性集料改性方法及路用性能研究》利用硅烷偶联剂对花岗岩集料进行改性并研究了改性后集料的路用性能，研究结果表明：添加硅烷偶联剂的花岗岩集料与沥青粘附性明显增强，水稳定性显著提高，此外，对沥青混合料的高温性能、抗老化性能、力学性能等也都有不同程度的改善。但对将该类硅烷偶联剂改性集料用于制备水泥基透水混凝土的问题未有涉及。
技术实现思路
为了克服上述不足，本专利技术提供一种硅烷偶联剂改性辉绿岩透水混凝土的制备方法。配制几种不同浓度的硅烷偶联剂溶液对不同粒径辉绿岩集料颗粒表面改性预处理，研究硅烷偶联剂预处理对上述集料透水混凝土力学强度与透水性能的影响。有效改善了辉绿岩透水混凝土集料和胶结料的界面结合区域的粘结特性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种硅烷偶联剂改性辉绿岩透水混凝土的制备方法，包括：以硅烷偶联剂改性的辉绿岩为集料、与水泥及减水剂混合均匀，成型、脱模，即得。与普通混凝土不同，透水混凝土是一种骨架-空隙结构，具有较高透水性能，但其强度和耐久性较普通混凝土有所下降。为了实现强度、耐久性和透水性的平衡，本申请对骨料粒径、级配、骨料预处理方法、集灰比、成型方式、压力大小和养护方法对透水混凝土上述性能的影响进行了系统研究，发现：透水混凝土最薄弱部位是集料与胶结料的界面区域。为此，本申请提出：可通过优化集料与胶凝材料的界面结合状态和胶结层的增强来获得高性能透水混凝土，并通过大量实验摸索发现：采用硅烷偶联剂改性的辉绿岩为集料制备的透水混凝土力学性能显著提升，且透水性仅略有下降，完全满足相关透水混凝土技术要求。优选的，所述硅烷偶联剂改性的辉绿岩的制备方法包括：1)将硅烷偶联剂在醇水溶液中水解，稀释，配制成硅烷偶联剂水解液；2)将不同粒径的辉绿岩集料放入上述水解液中浸泡一定时间，过筛、风干，即得。优选的，所述偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570或3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷。本申请研究发现：对于小粒径的集料(粒径小于4.75mm)，硅烷偶联剂改性对制备的透水混凝土透水性影响较大。为此，本申请通过对硅烷偶联剂改性小粒径集料的集灰比、搅拌方式、成型工艺及养护条件进行了优化，但提升效果不显著。进一步研究中，本申请系统分析了硅烷偶联剂改性集料制备透水混凝土过程中孔径和开孔率的变化规律，并通过大规模实验研究发现：采用季铵烃基类SCA(3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷)改性辉绿岩可进一步提高透水混凝土的透水性。优选的，所述硅烷偶联剂水解液的质量浓度为0.5％～2％。优选的，所述辉绿岩集料、水泥、减水剂及水的质量比为：1568-1685：477-531：1.05-1.17：143-151。优选的，所述辉绿岩的粒径2.36～13.2mm。优选的，所述减水剂为聚羧酸粉体减水剂或FDN高效减水剂。优选的，所述水泥为P.O42.5级普通硅酸盐水泥。在原料中添加一定量的人造岗石固体废弃物白泥可有效降低透水混凝土的成本，但也会导致强度和透水性的下降。本申请综合考虑力学性能和透水性能，优选的人造岗石固体废弃物白泥外掺10％与SCA预处理(浓度1％)辉绿岩配制透水混凝土，最佳配合比为：SCA改性辉绿岩集料、水泥、白泥、减水剂、水的质量比为：1685.6：477.6：47.8：1.05：143.3。在透水性方面，与不加入白泥的透水混凝土相似，采用季铵烃基类SCA(3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷)改性辉绿岩也可进一步提高透水混凝土的透水性，同时，研究还发现：将3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷与FDN高效减水剂复配时，透水混凝土的强度和透水性最优。本申请还提供了任一上述的方法制备的透水混凝土，所述透水混凝土的透水系数为1.24～3.33cm/s。本申请还提供了硅烷偶联剂改性辉绿岩在制备透水混凝土中的应用。本专利技术的有益效果(1)SCA改性后辉绿岩集料使得透水混凝土的力学性能明显改善，透水性能有一定下降。集料粒径越小，SCA改性辉绿岩集料透水混凝土试件强度增加的幅度越大，改性效果越好；粒径越大，SCA改性辉绿岩集料试件的孔隙率越高，透水系数越大。综合考虑工程实际经济性和生态效益最大化的要求，预处理采用浓度1％的SCA溶液较为合适。(2)水泥石—SCA改性辉绿岩界面的显微硬度大于水泥石—未处理辉绿岩界面，且SCA改性集料后，抗压强度较高的透水混凝土试件都有大粒径辉绿岩集料断裂现象，而未改性试件受压断裂面都发生在集料—水泥浆的界面过渡区。说明SCA预处理增强了辉绿岩集料和水泥浆体之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅烷偶联剂改性辉绿岩透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括：以硅烷偶联剂改性的辉绿岩为集料、与水泥及减水剂混合均匀，成型、脱模，即得。

【技术特征摘要】
1.一种硅烷偶联剂改性辉绿岩透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括：以硅烷偶联剂改性的辉绿岩为集料、与水泥及减水剂混合均匀，成型、脱模，即得。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性的辉绿岩的制备方法包括：1)将硅烷偶联剂在醇水溶液中水解，稀释，配制成硅烷偶联剂水解液；2)将不同粒径的辉绿岩集料放入上述水解液中浸泡一定时间，过筛、风干，即得。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂水解液的质量浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：付希尧，谢雄敏，李波林，
申请(专利权)人：广西建设职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广西,45