一种透水混凝土柱及其制备方法
阅读：1033发布：2020-07-14
专利汇可以提供一种透水混凝土柱及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 建筑材料 领域，尤其涉及一种透 水 混凝土 柱及其制备方法。本发明的透水混凝土柱以 硅 酸盐 水泥 、矿渣微粉、陶瓷微珠、增强 纤维 、 石墨 烯、纳米 氧 化 钙 、纳米聚四氟乙烯、甲基硅油、二月桂酸二丁基 锡 、环氧 大豆油 、硅 橡胶 为原料，通过原料分批搅拌混合、加压成型等工艺制备得到。本发明得到的透水混凝土柱，具有优异的抗压、耐磨、耐 腐蚀 性能，使用寿命长、透水性能优越，能使雨水迅速渗入地下，维护 地下水 及 土壤 的生态平衡，同时可避免地基下沉。，下面是一种透水混凝土柱及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种透水混凝土柱，其特征在于，所述混凝土柱的原料包括以下重量份数的组分：硅酸盐水泥80-100份，矿渣微粉20-30份，陶瓷微珠10-20份，增强纤维4-12份，石墨烯2-4份，纳米氧化钙3-9份，纳米聚四氟乙烯4-10份，甲基硅油3-9份，二月桂酸二丁基锡5-10份，环氧大豆油5-12份，硅橡胶8-14份。
2.根据权利要求1所述的透水混凝土柱，其特征在于，所述增强纤维包括钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维和聚硼酸酯纤维。
3.根据权利要求2所述的透水混凝土柱，其特征在于，所述增强纤维包括20-35％钢纤维、20-40％玻璃纤维、15-30％聚丙烯纤维和15-25％聚硼酸酯纤维。
4.一种制备如权利要求1-3中任一项所述的透水混凝土柱的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将矿渣微粉、陶瓷微珠、增强纤维混合后加入混炼机中混炼10-12min，再依次加入石墨烯、纳米氧化钙、纳米聚四氟乙烯，充分混合后得到混合物A；
(2)将混合物A加入超声机中超声处理5-8min；
(3)将甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、环氧大豆油混合后加入搅拌釜中加热搅拌，搅拌过程中加入硅橡胶，充分搅拌后得到混合物B；
(4)将混合物A、混合物B加入搅拌罐中，再加入硅酸盐水泥和适量水，充分混合后搅拌，得到混合物C；
(5)将混合物C浇筑在混凝土柱模具中加压成型，即得到透水混凝土柱。
5.根据权利要求4所述的透水混凝土柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)中混炼温度为150-180℃。
6.根据权利要求4所述的透水混凝土柱的制备方法，其特征在于，步骤(3)中搅拌速率为1000-2000r/min，加热温度为70-90℃，加入硅橡胶后搅拌时间为10-20min。
7.根据权利要求4所述的透水混凝土柱的制备方法，其特征在于，步骤(4)中充分混合后先采用300-500r/min的低速搅拌8min，再采用1000-2000r/min的高速搅拌25min。
一种透水混凝土柱及其制备方法
技术领域
背景技术
[0002] 海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时透水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。目前绝大多数的城市都是为了突出城市景观，不仅将绿地都建的高出周围，而且路面、街面铺设采用的都是水泥、沥青和地面砖，透水性极差。在下雨时，往往都是往路上流，而不是往绿地里流，使得绿地不能涵养水分和吸尘，且得不到最好的雨水浇灌和肥料滋养。若果采用大量的透水铺装材料使其变成带有透水混凝土柱的透水路面、透水街面，城市的地下将能储存非常可观的地下水量，以供绿地灌溉。如公开号为CN107761504A的中国发明专利公开了一种带有透水混凝土柱的透水路面，透水、排水性能好，可解决海绵城市蓄水、排水等问题。目前的透水混凝土柱具有一定的透水性能，但其耐候性差，导致使用寿命短，因此有必要进行改进。
发明内容
[0003] 针对以上技术问题，本发明提供一种透水混凝土柱及其制备方法。
[0004] 本发明采用以下技术方案：
[0005] 一种透水混凝土柱，其特征在于，所述混凝土柱的原料包括以下重量份数的组分：硅酸盐水泥80-100份，矿渣微粉20-30份，陶瓷微珠10-20份，增强纤维4-12份，石墨烯2-4份，纳米氧化钙3-9份，纳米聚四氟乙烯4-10份，甲基硅油3-9份，二月桂酸二丁基锡5-10份，环氧大豆油5-12份，硅橡胶8-14份。
[0007] 进一步的，增强纤维包括20-35％钢纤维、20-40％玻璃纤维、15-30％聚丙烯纤维和15-25％聚硼酸酯纤维。优选的，增强纤维由30％钢纤维、30％玻璃纤维、20％聚丙烯纤维和20％聚硼酸酯纤维组成。将各种异形的钢纤维作为增强纤维的一种添加至混凝土柱中，可增强混凝土柱的强度，优选的选用各种异形的钢纤维，可增加纤维和混凝土的界面粘结，提高增强效果。玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性能好、机械强度高的特点，作为增强材料可有效提高混凝土柱的强度。聚丙烯纤维具有强度高、韧性好、耐化学品性等特点，有助于提高混凝土柱的抗冲击性能和防水隔热性能。聚硼酸酯纤维具有优异的抗静电、抗磨润滑、热稳定及电化学稳定性。本发明通过将上述四种纤维混合作为混凝土柱的增强纤维原料，彼此之间相互协同作用，可有效提高混凝土柱的强度和耐化学品性等，且通过各原料含量之间的配合，使得对混凝土柱的增强性能达到最佳。
[0008] 本发明还提供一种透水混凝土柱的制备方法，包括以下步骤：
[0009] (1)将矿渣微粉、陶瓷微珠、增强纤维混合后加入混炼机中混炼10-12min，再依次加入石墨烯、纳米氧化钙、纳米聚四氟乙烯，充分混合后得到混合物A；
[0010] (2)将混合物A加入超声机中超声处理5-8min；
[0011] (3)将甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、环氧大豆油混合后加入搅拌釜中加热搅拌，搅拌过程中加入硅橡胶，充分搅拌后得到混合物B；
[0013] (5)将混合物C浇筑在混凝土柱模具中加压成型，即得到透水混凝土柱。
[0014] 进一步的，步骤(1)中混炼温度为150-180℃。
[0015] 进一步的，步骤(3)中搅拌速率为1000-2000r/min，加热温度为70-90℃，加入硅橡胶后搅拌时间为10-20min。
[0016] 进一步的，步骤(4)中充分混合后先采用300-500r/min的低速搅拌8min，再采用1000-2000r/min的高速搅拌25min。
[0017] 本发明的透水混凝土柱，具有优异的抗压、耐磨、耐腐蚀性能，使用寿命长、透水性能优越，抗压强度大于35MPa，透水系数大于3.8mm/s，能使雨水迅速渗入地下，维护地下水及土壤的生态平衡，同时可避免地基下沉。其中添加的陶瓷微珠可塑性好、耐热温度高、密度小、烧失量低、光散射性好、绝缘性好，能有效的改善混凝土柱的机械性能；添加的增强纤维具有优异的耐腐蚀和耐候性，能够增强混凝土柱的强度和抗压性；添加的石墨烯、纳米氧化钙、纳米聚四氟乙烯能够增加混凝土的阻燃性、隔热性能和抗压性能；同时采用甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、环氧大豆油配合，可与硅橡胶有效结合，形成更多的交联网状结构，增强混凝土柱的强度，增强了物料间界面结合强度，进一步提高了混凝土的机械性能。本发明的制备方法简单，适宜大面积推广应用。
具体实施方式
[0018] 下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
[0019] 实施例1
[0020] 一种透水混凝土柱，其特征在于，所述混凝土柱的原料包括以下重量份数的组分：硅酸盐水泥80份，矿渣微粉20份，陶瓷微珠10份，增强纤维6份，石墨烯3份，纳米氧化钙5份，纳米聚四氟乙烯8份，甲基硅油5份，二月桂酸二丁基锡5份，环氧大豆油10份，硅橡胶12份。
[0021] 本实施例中增强纤维由30％钢纤维、30％玻璃纤维、20％聚丙烯纤维和20％聚硼酸酯纤维组成。
[0022] 本实施例中透水混凝土柱的制备方法，包括以下步骤：
[0023] (1)将矿渣微粉、陶瓷微珠、增强纤维混合后加入混炼机中混炼10min，混炼温度为150℃，再依次加入石墨烯、纳米氧化钙、纳米聚四氟乙烯，充分混合后得到混合物A；
[0024] (2)将混合物A加入超声机中超声处理5min；
[0025] (3)将甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、环氧大豆油混合后加入搅拌釜中加热搅拌，搅拌速率为1000r/min，加热温度为70℃，搅拌过程中加入硅橡胶，搅拌时间为10min，充分搅拌后得到混合物B；
[0026] (4)将混合物A、混合物B加入搅拌罐中，再加入硅酸盐水泥和适量水，充分混合后先采用300r/min的低速搅拌8min，再采用1000r/min的高速搅拌25min，得到混合物C；
[0027] (5)将混合物C浇筑在混凝土柱模具中加压成型，即得到透水混凝土柱。
[0028] 实施例2
[0029] 一种透水混凝土柱，其特征在于，所述混凝土柱的原料包括以下重量份数的组分：硅酸盐水泥90份，矿渣微粉25份，陶瓷微珠20份，增强纤维10份，石墨烯3份，纳米氧化钙7份，纳米聚四氟乙烯5份，甲基硅油7份，二月桂酸二丁基锡8份，环氧大豆油8份，硅橡胶8份。
[0030] 本实施例中增强纤维由30％钢纤维、30％玻璃纤维、20％聚丙烯纤维和20％聚硼酸酯纤维组成。
[0031] 本实施例中透水混凝土柱的制备方法，包括以下步骤：
[0032] (1)将矿渣微粉、陶瓷微珠、增强纤维混合后加入混炼机中混炼10min，混炼温度为180℃，再依次加入石墨烯、纳米氧化钙、纳米聚四氟乙烯，充分混合后得到混合物A；
[0033] (2)将混合物A加入超声机中超声处理8min；
[0034] (3)将甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、环氧大豆油混合后加入搅拌釜中加热搅拌，搅拌速率为2000r/min，加热温度为90℃，搅拌过程中加入硅橡胶，搅拌时间为20min，充分搅拌后得到混合物B；
[0035] (4)将混合物A、混合物B加入搅拌罐中，再加入硅酸盐水泥和适量水，充分混合后先采用500r/min的低速搅拌8min，再采用1500r/min的高速搅拌25min，得到混合物C；
[0036] (5)将混合物C浇筑在混凝土柱模具中加压成型，即得到透水混凝土柱。
[0037] 实施例3
[0038] 一种透水混凝土柱，其特征在于，所述混凝土柱的原料包括以下重量份数的组分：硅酸盐水泥80份，矿渣微粉25份，陶瓷微珠15份，增强纤维8份，石墨烯3份，纳米氧化钙4份，纳米聚四氟乙烯5份，甲基硅油4份，二月桂酸二丁基锡8份，环氧大豆油6份，硅橡胶9份。
[0039] 本实施例中增强纤维由25％钢纤维、30％玻璃纤维、20％聚丙烯纤维和25％聚硼酸酯纤维组成。
[0040] 本实施例中透水混凝土柱的制备方法，包括以下步骤：
[0041] (1)将矿渣微粉、陶瓷微珠、增强纤维混合后加入混炼机中混炼12min，混炼温度为150℃，再依次加入石墨烯、纳米氧化钙、纳米聚四氟乙烯，充分混合后得到混合物A；
[0042] (2)将混合物A加入超声机中超声处理6min；
[0043] (3)将甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、环氧大豆油混合后加入搅拌釜中加热搅拌，搅拌速率为1200r/min，加热温度为75℃，搅拌过程中加入硅橡胶，搅拌时间为12min，充分搅拌后得到混合物B；
[0044] (4)将混合物A、混合物B加入搅拌罐中，再加入硅酸盐水泥和适量水，充分混合后先采用350r/min的低速搅拌8min，再采用1500r/min的高速搅拌25min，得到混合物C；
[0045] (5)将混合物C浇筑在混凝土柱模具中加压成型，即得到透水混凝土柱。
[0046] 实施例4
[0047] 一种透水混凝土柱，其特征在于，所述混凝土柱的原料包括以下重量份数的组分：硅酸盐水泥100份，矿渣微粉28份，陶瓷微珠18份，增强纤维10份，石墨烯4份，纳米氧化钙9份，纳米聚四氟乙烯10份，甲基硅油9份，二月桂酸二丁基锡9份，环氧大豆油5份，硅橡胶14份。
[0048] 本实施例中增强纤维由35％钢纤维、35％玻璃纤维、15％聚丙烯纤维和15％聚硼酸酯纤维组成。
[0049] 本实施例中透水混凝土柱的制备方法，包括以下步骤：
[0050] (1)将矿渣微粉、陶瓷微珠、增强纤维混合后加入混炼机中混炼10min，混炼温度为175℃，再依次加入石墨烯、纳米氧化钙、纳米聚四氟乙烯，充分混合后得到混合物A；
[0051] (2)将混合物A加入超声机中超声处理7min；
[0052] (3)将甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、环氧大豆油混合后加入搅拌釜中加热搅拌，搅拌速率为1800r/min，加热温度为85℃，搅拌过程中加入硅橡胶，搅拌时间为10min，充分搅拌后得到混合物B；
[0053] (4)将混合物A、混合物B加入搅拌罐中，再加入硅酸盐水泥和适量水，充分混合后先采用450r/min的低速搅拌8min，再采用2000r/min的高速搅拌25min，得到混合物C；
[0054] (5)将混合物C浇筑在混凝土柱模具中加压成型，即得到透水混凝土柱。
[0055] 实施例5
[0056] 一种透水混凝土柱，其特征在于，所述混凝土柱的原料包括以下重量份数的组分：硅酸盐水泥90份，矿渣微粉25份，陶瓷微珠15份，增强纤维12份，石墨烯2份，纳米氧化钙3份，纳米聚四氟乙烯4份，甲基硅油3份，二月桂酸二丁基锡6份，环氧大豆油9份，硅橡胶10份。
[0057] 本实施例中透水混凝土柱的制备方法，包括以下步骤：
[0058] (1)将矿渣微粉、陶瓷微珠、增强纤维混合后加入混炼机中混炼10min，混炼温度为175℃，再依次加入石墨烯、纳米氧化钙、纳米聚四氟乙烯，充分混合后得到混合物A；
[0059] (2)将混合物A加入超声机中超声处理7min；
[0060] (3)将甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、环氧大豆油混合后加入搅拌釜中加热搅拌，搅拌速率为1400r/min，加热温度为80℃，搅拌过程中加入硅橡胶，搅拌时间为15min，充分搅拌后得到混合物B；
[0061] (4)将混合物A、混合物B加入搅拌罐中，再加入硅酸盐水泥和适量水，充分混合后先采用400r/min的低速搅拌8min，再采用1500r/min的高速搅拌25min，得到混合物C；
[0062] (5)将混合物C浇筑在混凝土柱模具中加压成型，即得到透水混凝土柱。
[0063] 实施例6
[0064] 一种透水混凝土柱，其特征在于，所述混凝土柱的原料包括以下重量份数的组分：硅酸盐水泥90份，矿渣微粉30份，陶瓷微珠15份，增强纤维4份，石墨烯3份，纳米氧化钙6份，纳米聚四氟乙烯7份，甲基硅油6份，二月桂酸二丁基锡10份，环氧大豆油12份，硅橡胶11份。
[0065] 本实施例中透水混凝土柱的制备方法，包括以下步骤：
[0066] (1)将矿渣微粉、陶瓷微珠、增强纤维混合后加入混炼机中混炼10min，混炼温度为165℃，再依次加入石墨烯、纳米氧化钙、纳米聚四氟乙烯，充分混合后得到混合物A；
[0067] (2)将混合物A加入超声机中超声处理7min；
[0068] (3)将甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、环氧大豆油混合后加入搅拌釜中加热搅拌，搅拌速率为1200r/min，加热温度为80℃，搅拌过程中加入硅橡胶，搅拌时间为15min，充分搅拌后得到混合物B；
[0069] (4)将混合物A、混合物B加入搅拌罐中，再加入硅酸盐水泥和适量水，充分混合后先采用400r/min的低速搅拌8min，再采用1500r/min的高速搅拌25min，得到混合物C；
[0070] (5)将混合物C浇筑在混凝土柱模具中加压成型，即得到透水混凝土柱。
[0071] 对比例1
[0072] 本对比例中原料不包括甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、环氧大豆油，其余原料和制备方法与实施例1一致。
[0073] 对比例2
[0074] 本对比例中原料将增强纤维替换为钢纤维，其余原料和制备方法与实施例1一致。
[0075] 对比例3
[0076] 本对比例中原料不包括石墨烯和纳米聚四氟乙烯，其余原料和制备方法与实施例1一致。
[0077] 将实施例1-6和对比例1-3中制得的透水混凝土柱进行性能测试，结果如表1所示。
[0078] 表1透水混凝土柱性能测试结果
[0079]组别 透水系数(mm/s) 抗压强度(MPa)
实施例1 3.8 36.2
实施例2 3.9 36.2
实施例3 3.9 35.9
实施例4 4.0 36.8
实施例5 3.9 35.8
实施例6 4.1 36.5
对比例1 3.8 26.8
对比例2 3.8 32.4
对比例3 3.8 28.1
实施例1 3.8 36.2
实施例2 3.9 36.2
实施例3 3.9 35.9
实施例4 4.0 36.8
实施例5 3.9 35.8
实施例6 4.1 36.5
对比例1 3.8 26.8
对比例2 3.8 32.4
对比例3 3.8 28.1
[0080] 由表1可知，本发明的透水混凝土柱在具有良好的透水性能下，还具有优异的抗压效果，耐候性强。且从与对比例的性能测试对比可知，本发明通过对原料的选取，添加增强纤维、石墨烯、纳米氧化钙、纳米聚四氟乙烯以及采用甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、环氧大豆油配合与硅橡胶有效结合，可有效提高透水混凝土柱的抗压强度，大大提高了透水混凝土柱的使用寿命。
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