本發(fā)明涉及混凝土領(lǐng)域，特別是涉及一種以鋼渣和再生骨料為主要原料的透水混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

透水混凝土又稱多孔混凝土、無(wú)砂混凝土、透水地坪，起初是由歐美、日本等國(guó)家針對(duì)原城市道路的路面的缺陷開(kāi)發(fā)使用的。透水混凝土能夠讓雨水流入地下，有效補(bǔ)充地下水，緩解城市的地下水位急劇下降的環(huán)境問(wèn)題，并能有效的消除地面上的油類化合物等對(duì)環(huán)境污染的危害。所以，透水混凝土是保護(hù)地下水、維護(hù)生態(tài)平衡、緩解城市熱島效應(yīng)的優(yōu)良的鋪裝材料，其有利于人類生存環(huán)境的良性發(fā)展，并在城市雨水管理與水污染防治等工作上具有特殊的重要意義。

透水混凝土在美國(guó)從上世紀(jì)七、八十年代就開(kāi)始研究和應(yīng)用，由于其具有諸多優(yōu)點(diǎn)，不少國(guó)家都在大量推廣，如德國(guó)預(yù)期要在短期內(nèi)將90％的道路改造成透水混凝土，改變過(guò)去破壞城市生態(tài)的地面鋪設(shè)。

而在我國(guó)，目前透水混凝土也已有大量的應(yīng)用，有鋼渣、陶粒、碎石等材料制備。價(jià)格偏高、強(qiáng)度不高始終是困擾著透水混凝土發(fā)展應(yīng)用的兩大難題，但是隨著國(guó)家海綿城市建設(shè)政策和各級(jí)政府的逐步推廣，在未來(lái)預(yù)計(jì)透水混凝土的鋪設(shè)量會(huì)呈爆炸式發(fā)展。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展以及城市化進(jìn)程、老城區(qū)改造的不斷加快，建筑垃圾的產(chǎn)生量十分巨大，且呈逐年遞增趨勢(shì)，成為城市發(fā)展的負(fù)擔(dān)。若將這些由解體而產(chǎn)生的混凝土作為廢棄物進(jìn)行掩埋處理，無(wú)論是在環(huán)境保護(hù)方面，還是在資源利用方面，都非上策。因此，城市建筑垃圾主要是廢舊混凝土的資源化處理是當(dāng)今世界眾多國(guó)家，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略追求的目標(biāo)之一。建筑垃圾資源化循環(huán)利用，對(duì)于環(huán)境保護(hù)和自然資源保護(hù)都具有重要意義。

建筑垃圾再生利用行業(yè)發(fā)展緩慢，目前全國(guó)已經(jīng)建成投產(chǎn)的100萬(wàn)t/a以上生產(chǎn)能力的建筑垃圾再生企業(yè)不足20家，實(shí)際年處置量不足1000萬(wàn)t。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，建筑垃圾再生利用率實(shí)際不足5％。而美、日、韓和新加坡等廢棄混凝土的利用率都在65％以上。

2009-2013年，建筑垃圾在我國(guó)呈上升的趨勢(shì)，隨著我國(guó)城市化的加快進(jìn)行，今后每年產(chǎn)生的建筑垃圾都將會(huì)在15億噸以上。從這些數(shù)據(jù)中，我們可以看到我國(guó)每年產(chǎn)生的建筑垃圾量是巨大的，但是對(duì)于這些建筑垃圾的利用率僅僅為5％，建筑垃圾處理方式主要是暫存堆放和填埋處置。對(duì)舊混凝土的回收利用還未引起足夠的重視，隨著我國(guó)建筑垃圾數(shù)量的急劇增長(zhǎng)，建筑垃圾資源化處理已迫在眉睫。

目前上海等大城市已面臨垃圾圍城的局面，急需對(duì)建筑垃圾的資源化處理和進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種以鋼渣和再生骨料為主要原料的透水混凝土及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一方面，提供一種透水混凝土，包括基層混凝土和面層混凝土，每立方基層混凝土的制備原料包括：水泥360kg，再生粗骨料850～1300kg，鋼渣205～820kg，水138～152kg；每立方米的面層混凝土的制備原料包括：水泥400kg，再生粗骨料144～716kg，鋼渣1025～1845kg，水143～157kg。

優(yōu)選地，所述水泥為符合GB 175-2007要求的P.O 42.5級(jí)水泥或鋼渣無(wú)熟料水泥。所述鋼渣無(wú)熟料水泥，28d強(qiáng)度為37.6Mpa，其組份為脫硫石膏15wt％，鋼渣粉10wt％，再生骨料微粉30wt％，礦渣粉45wt％。

優(yōu)選地，所述再生粗骨料為符合GB/T 25177-2010要求的混凝土用再生粗骨料。所述再生粗骨料選自I類再生粗骨料、II類再生粗骨料或III類再生粗骨料中的任一種。

優(yōu)選地，所述基層混凝土中再生粗骨料的粒徑尺寸是5～19mm。所述面層混凝土中再生粗骨料的粒徑尺寸是5～10mm。

優(yōu)選地，所述鋼渣為符合GB/T 24175-2009的穩(wěn)定性合格的鋼渣，且鋼渣游離氧化鈣含量<3％，按GB/T 1346-2011進(jìn)行沸煮法安定性試驗(yàn)合格。

所述鋼渣為一定粒徑范圍內(nèi)的連續(xù)級(jí)配鋼渣，關(guān)于連續(xù)級(jí)配中粒級(jí)的具體標(biāo)準(zhǔn)可參考JGJ 52-2006黃沙石子標(biāo)準(zhǔn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選取與所需粒徑范圍相近的標(biāo)準(zhǔn)作為參照。

優(yōu)選地，所述基層混凝土中鋼渣的粒徑尺寸是3～15mm。所述面層混凝土中鋼渣的粒徑尺寸是3～10mm。

優(yōu)選地，所述鋼渣中針、片狀顆粒含量≤15wt％，含泥量≤1wt％，泥塊含量≤0.5wt％。

優(yōu)選地，所述鋼渣為電爐滾筒渣。

本發(fā)明的第二方面，提供前述透水混凝土的制備方法，包括步驟：

(1)按照配比稱量再生粗骨料和鋼渣，先加適量水澆濕；

(2)將步驟(1)所得的再生粗骨料和鋼渣，放入攪拌機(jī)，加入適量的水，攪拌20～30s；

(3)再放入水泥，加入剩余的水，攪拌40～60s；

(4)分別獲得拌合好的基層混凝土和面層混凝土，將制備好的基層混凝土和面層混凝土分別運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋪攤，獲得具有雙層結(jié)構(gòu)的透水混凝土。

優(yōu)選地，步驟(1)中，每立方米基層混凝土或面層混凝土中加入8～12kg水。

優(yōu)選地，步驟(2)中，每立方米基層混凝土或面層混凝土中加入65～75kg水。

優(yōu)選地，步驟(4)中，用基層混凝土鋪設(shè)成厚度為6～12cm的基層，用面層混凝土鋪設(shè)成厚度為1～2cm的面層。

在制備前，先將再生粗骨料和鋼渣澆濕，使其吸飽水分，在混凝土成型后鋼渣內(nèi)部的水份會(huì)緩慢釋放出來(lái)參與到水化反應(yīng)中，這是碎石所不具有的優(yōu)勢(shì)。而且碎石較為光滑，與水泥漿的包裹性不好，在透水混凝土中也是一個(gè)劣勢(shì)。

本發(fā)明的第三方面，提供了前述透水混凝土在制備透水道路路面中的用途。

本發(fā)明的第四提供一種透水道路路面，由前述透水混凝土鋪設(shè)而成。

優(yōu)選地，所述透水道路路面具有雙層結(jié)構(gòu)，所述雙層結(jié)構(gòu)包括基層和面層，所述基層由基層混凝土鋪設(shè)而成，所述面層由面層混凝土鋪設(shè)而成。

優(yōu)選地，所述基層的厚度與面層的厚度比例范圍是：(6～12)：(1～2)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

本行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員都知曉，再生骨料用于制備混凝土，強(qiáng)度遠(yuǎn)低于普通的商品混凝土。本發(fā)明采用鋼渣、再生粗骨料為主要材料制備透水混凝土，再生骨料柔，沒(méi)有強(qiáng)度；鋼渣硬，但是較脆，利用這兩種材料一剛一柔的效果，在透水混凝土碾壓的過(guò)程中，互相組合，產(chǎn)生了剛?cè)嵯酀?jì)的效果。由所述透水混凝土鋪設(shè)而成的雙層結(jié)構(gòu)透水路面具有適宜的強(qiáng)度，且使用7個(gè)月后，透水率仍為100％。

同時(shí)，現(xiàn)在大城市中建筑垃圾的產(chǎn)生量非?？捎^，使得再生骨料可以在大城市中就地取材，且價(jià)格低廉。而目前長(zhǎng)三角一帶由于自然資源的保護(hù)，砂石資源必須通過(guò)西部地區(qū)運(yùn)送過(guò)來(lái)，價(jià)格也進(jìn)一步提高。再生骨料在透水混凝土中的應(yīng)用，降低了鋼渣的使用量，使鋼渣可用于附加值更高的領(lǐng)域，與碎石相比，也大大降低了成本，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

須知，下列實(shí)施例中未具體注明的工藝設(shè)備或裝置均采用本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)設(shè)備或裝置；所有壓力值和范圍都是指絕對(duì)壓力。

此外應(yīng)理解，本發(fā)明中提到的一個(gè)或多個(gè)方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后還可以存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟，除非另有說(shuō)明；還應(yīng)理解，本發(fā)明中提到的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備/裝置之間的組合連接關(guān)系并不排斥在所述組合設(shè)備/裝置前后還可以存在其他設(shè)備/裝置或在這些明確提到的兩個(gè)設(shè)備/裝置之間還可以插入其他設(shè)備/裝置，除非另有說(shuō)明。而且，除非另有說(shuō)明，各方法步驟的編號(hào)僅為鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容的情況下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。

實(shí)施例中除特殊說(shuō)明外，使用如下原材料：

水泥A采用符合GB 175-2007要求的P.O 42.5級(jí)水泥，供貨商為太倉(cāng)海螺水泥有限責(zé)任公司；

水泥B采用鋼渣無(wú)熟料水泥，28d強(qiáng)度為37.6Mpa，其組份為脫硫石膏15wt％，鋼渣粉10wt％，再生骨料微粉30wt％，礦渣粉45wt％；

所述再生粗骨料為符合GB/T 25177-2010要求的混凝土用再生粗骨料。所述再生粗骨料選自I類再生粗骨料、II類再生粗骨料或III類再生粗骨料中的任一種，再生粗骨料來(lái)自上海翊兆市政工程材料有限公司。

鋼渣為上海寶鋼煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的電爐滾筒渣，鋼渣顆粒具有一定粒級(jí)；所述鋼渣為符合GB/T 24175-2009的穩(wěn)定性合格的鋼渣，且鋼渣游離氧化鈣含量<3％，按GB/T 1346-2011進(jìn)行沸煮法安定性試驗(yàn)合格；所述鋼渣中針、片狀顆粒含量≤15wt％，含泥量≤1wt％，泥塊含量≤0.5wt％。

28d抗壓強(qiáng)度按《GB/T 50107-2010混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》。

透水系數(shù)按《CJJ/T 135-2009透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的透水混凝土，包括基層混凝土和面層混凝土，每立方基層混凝土的制備原料包括：水泥A 360kg，5～19mm再生粗骨料1000kg，3～15mm鋼渣615kg，水140kg；每立方米的面層混凝土的制備原料包括：水泥A 400kg，5～10mm再生粗骨料430kg，3～10mm鋼渣1435kg，水150kg。

透水混凝土的制備方法，包括步驟：

(1)按照配比稱量再生粗骨料和鋼渣，每立方米基層混凝土或面層混凝土中先加入8～12kg水澆濕，使其吸飽水分；

(2)將吸飽水的再生粗骨料和鋼渣，放入攪拌機(jī)，每立方米基層混凝土或面層混凝土中再加入65～75kg水，攪拌20～30s；

(3)再放入水泥，加入剩余的水，攪拌40～60s；

(4)分別獲得拌合好的基層混凝土和面層混凝土，將制備好的基層混凝土和面層混凝土分別倒入運(yùn)輸工具，運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋪攤(鋪攤工藝與普通透水混凝土的鋪攤工藝相同)，用基層混凝土鋪設(shè)成厚度為6～12cm的基層，用面層混凝土鋪設(shè)成厚度為1～2cm的面層，獲得具有雙層結(jié)構(gòu)的透水混凝土。

經(jīng)檢測(cè)，基層的28d抗壓強(qiáng)度為21.8Mpa，透水系數(shù)3.5×10^-2cm/s。面層的28d抗壓強(qiáng)度為26.3Mpa，透水系數(shù)2.5×10^-2cm/s。

由于單獨(dú)的再生骨料透水混凝土強(qiáng)度太低，28d強(qiáng)度小于10Mpa，不具有使用效果。純鋼渣的透水混凝土性能使用7個(gè)月后，透水率為98％。而本實(shí)施例雙層結(jié)構(gòu)透水混凝土具有適宜的強(qiáng)度，且使用7個(gè)月后，透水率仍為100％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的透水混凝土，包括基層混凝土和面層混凝土，每立方基層混凝土的制備原料包括：水泥B 360kg，5～19mm再生粗骨料850kg，3～15mm鋼渣820kg，水152kg；每立方面層混凝土的制備原料包括：水泥A 400kg，5～10mm再生粗骨料144kg，3～10mm鋼渣1845kg，水143kg。

透水混凝土的制備方法，包括步驟：

(1)按照配比稱量再生粗骨料和鋼渣，每立方米基層混凝土或面層混凝土中先加入8～12kg水澆濕，使其吸飽水分；

(2)將吸飽水的再生粗骨料和鋼渣，放入攪拌機(jī)，每立方米基層混凝土或面層混凝土中再加入65～75kg水，攪拌20～30s；

(3)再放入水泥，加入剩余的水，攪拌40～60s；

(4)分別獲得拌合好的基層混凝土和面層混凝土，將制備好的基層混凝土和面層混凝土分別倒入運(yùn)輸工具，運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋪攤(鋪攤工藝與普通透水混凝土的鋪攤工藝相同)，用基層混凝土鋪設(shè)成厚度為6～12cm的基層，用面層混凝土鋪設(shè)成厚度為1～2cm的面層，獲得具有雙層結(jié)構(gòu)的透水混凝土。

經(jīng)檢測(cè)，基層的28d抗壓強(qiáng)度為20.8Mpa，透水系數(shù)3.6×10^-2cm/s。面層的28d抗壓強(qiáng)度為26.9Mpa，透水系數(shù)2.2×10^-2cm/s。

由于單獨(dú)的再生骨料透水混凝土強(qiáng)度太低，28d強(qiáng)度小于10Mpa，不具有使用效果。純鋼渣的透水混凝土性能使用7個(gè)月后，透水率為98％。而本實(shí)施例雙層結(jié)構(gòu)透水混凝土具有適宜的強(qiáng)度，且使用7個(gè)月后，透水率仍為100％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的透水混凝土，包括基層混凝土和面層混凝土，每立方基層混凝土的制備原料包括：水泥B 360kg，5～19mm再生粗骨料1300kg，3～15mm鋼渣205kg，水138kg；每立方面層混凝土的制備原料包括：水泥A 400kg，5～10mm再生粗骨料716kg，3～10mm鋼渣1025kg，水157kg。

透水混凝土的制備方法，包括步驟：

(1)按照配比稱量再生粗骨料和鋼渣，每立方米基層混凝土或面層混凝土中先加入8～12kg水澆濕，使其吸飽水分；

(2)將吸飽水的再生粗骨料和鋼渣，放入攪拌機(jī)，每立方米基層混凝土或面層混凝土中再加入65～75kg水，攪拌20～30s；

(3)再放入水泥，加入剩余的水，攪拌40～60s；

(4)分別獲得拌合好的基層混凝土和面層混凝土，將制備好的基層混凝土和面層混凝土分別倒入運(yùn)輸工具，運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋪攤(鋪攤工藝與普通透水混凝土的鋪攤工藝相同)，用基層混凝土鋪設(shè)成厚度為6～12cm的基層，用面層混凝土鋪設(shè)成厚度為1～2cm的面層，獲得具有雙層結(jié)構(gòu)的透水混凝土。

經(jīng)檢測(cè)，基層的28d抗壓強(qiáng)度為20.3Mpa，透水系數(shù)4.2×10^-2cm/s。面層的28d抗壓強(qiáng)度為26.8Mpa，透水系數(shù)2.3×10^-2cm/s。

由于單獨(dú)的再生骨料透水混凝土強(qiáng)度太低，28d強(qiáng)度小于10Mpa，不具有使用效果。純鋼渣的透水混凝土性能使用7個(gè)月后，透水率為98％。而本實(shí)施例雙層結(jié)構(gòu)透水混凝土具有適宜的強(qiáng)度，且使用7個(gè)月后，透水率仍為100％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的透水混凝土，包括基層混凝土和面層混凝土，每立方基層混凝土的制備原料包括：水泥B 360kg，5～19mm再生粗骨料1100kg，3～15mm鋼渣500kg，水140kg；每立方面層混凝土的制備原料包括：水泥A 400kg，5～10mm再生粗骨料300kg，3～10mm鋼渣1500kg，水150kg。

透水混凝土的制備方法，包括步驟：

(1)按照配比稱量再生粗骨料和鋼渣，每立方米基層混凝土或面層混凝土中先加入8～12kg水澆濕，使其吸飽水分；

(2)將吸飽水的再生粗骨料和鋼渣，放入攪拌機(jī)，每立方米基層混凝土或面層混凝土中再加入65～75kg水，攪拌20～30s；

(3)再放入水泥，加入剩余的水，攪拌40～60s；

(4)分別獲得拌合好的基層混凝土和面層混凝土，將制備好的基層混凝土和面層混凝土分別倒入運(yùn)輸工具，運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋪攤(鋪攤工藝與普通透水混凝土的鋪攤工藝相同)，用基層混凝土鋪設(shè)成厚度為6～12cm的基層，用面層混凝土鋪設(shè)成厚度為1～2cm的面層，獲得具有雙層結(jié)構(gòu)的透水混凝土。

經(jīng)檢測(cè)，基層的28d抗壓強(qiáng)度為20.1Mpa，透水系數(shù)4.0×10^-2cm/s。面層的28d抗壓強(qiáng)度為27.3Mpa，透水系數(shù)2.0×10^-2cm/s。

由于單獨(dú)的再生骨料透水混凝土強(qiáng)度太低，28d強(qiáng)度小于10Mpa，不具有使用效果。純鋼渣的透水混凝土性能使用7個(gè)月后，透水率為98％。而本實(shí)施例雙層結(jié)構(gòu)透水混凝土具有適宜的強(qiáng)度，且使用7個(gè)月后，透水率仍為100％。

現(xiàn)有技術(shù)中再生骨料做混凝土強(qiáng)度低，純鋼渣的施工性能不好，鋼渣硬而脆，太硬不容易施工，太脆一碰就碎掉了，碎粒反而容易堵塞孔隙。

通過(guò)本發(fā)明深入而廣泛的研究發(fā)現(xiàn)，以鋼渣和再生骨料為主材料混合制備透水混凝土，一方面可以對(duì)再生骨料的進(jìn)行再利用，另一方面可提高鋼渣的施工性能：純鋼渣的混凝土太硬，施工性能不好，而再生骨料的吸水性比鋼渣要好，在施工時(shí)會(huì)緩慢釋放水分出來(lái)，防止混凝土凝結(jié)(延長(zhǎng)混凝土的初凝和終凝時(shí)間)，可以延長(zhǎng)施工時(shí)間。此外，通過(guò)選擇差異化粒徑范圍的兩者進(jìn)行混合，互相協(xié)同、疊加，產(chǎn)生剛?cè)嵯酀?jì)等特殊效果。針對(duì)道路中基層、面層等不同的要求，基層以再生骨料為主，以大孔隙透水為目的；面層以鋼渣為主，以性能、美觀為目的。保證透水性能的持久性。

目前上海等大城市由于新建和老建筑改造，建筑垃圾十分巨大。本發(fā)明是在國(guó)家倡導(dǎo)海綿城市建設(shè)的大環(huán)境下，對(duì)建筑垃圾的大量應(yīng)用，據(jù)有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

綜上所述，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。