專利名稱:生產具有高透水性水泥混凝土結構工藝的制作方法
隨著都市化的趨向，在各個方面的不適宜現象愈為明顯。
這些不適宜現象之一是地表上面的水份量被瀝青路面，混凝土路面和從各種房屋與建筑結構攔蓄而導致積水。
這樣，雨水本應自然地穿透這些地面而滲入地下，但因上述原因而使這種穿透性受阻，結果造成地下水急劇減少，由此而使地面下沉，抑制了樹木的生長和影響了地球上生物的生態平衡，同時由于一些地區每年都要出現的暴雨，幾乎每年會發生河水泛濫而導致水災。這些困憂現象，現已成為公眾的關切的主要問題。為此，解決這些問題已成為急需;因此，需創造一種具有透水性的新路面，已經是盼望殷切的。到目前為止只知道有一種可透水的瀝青，但是，這種透水的瀝青路面，已證明未必總是令人滿意的。因為其透水性不良，而且是會保留水的。在日曬之下會使瀝青熔結，使路面的空隙被堵住，這就降低了它的透水性，而且日久以后路面的強度亦變壞。
另一方面，有人認為透水性結構既要有足夠的透水性還須有強度，不能從水泥混凝土這一項中獲得的。所以作為實際應用的透水性混凝土至今未見問世。
經過廣泛的研究，本發明者過去曾確定了一項透水系數為10-1-10-4厘米/秒的透水性水泥混凝土結構的工藝，其目的在于提供一種可透水的混凝土結構并獲得一種可用作實際路面的水泥混凝土結構(日本專利申請NoSho，58-80063)。
本發明者繼續進行了研究，找到了生產可透水的混凝土的工藝，其透水系數從10-1-100厘米/秒，這使得本發明可以完成。對于制備一種滿意的可透水的水泥混凝土一直認為是很困難的，由于水泥混凝土具有透水性的系數達到10-1-100厘米/秒是從未知道過的，這次發明得到的效果應是使人驚訝的。
這樣，按照本發明，提供的一種透水性水泥混凝土結構生產工藝，包括揉合水泥混凝土的混合料，其組成為普特蘭水泥300-400公斤/米，0.005-0.1份粘合劑，0.35-0.45份水，以水泥的1份重為基數，其余為骨料，所謂骨料的粒度分布為5毫米孔的篩下料占重量的50-100%，水與水泥之重量比是0.35-0.43時，2.5毫米孔篩下料占8-25%，最好是8-18%而當水/水泥的重量比大于0.43但不超過0.45時則為0-18%，最好是5-15%。在這種情況下，1.2毫米孔篩下料為0-6%;流注或澆鑄后的混合料予以硬化。這里所指每米3的水泥混凝土混合料，是指所謂理論密度，是在混合料中不計空間的情況下，經過計算而得。
從這種一定組成所制備的水泥混凝土結構具有優良的透水性，并有足夠的強度，而在長期使用下的強度與透水性變化是很小的。
此次發明中關于水/水泥的重量比必須是0.35-0.45，所用的骨料分布的粒度必須是5毫米孔篩下占50-100%，2.5毫米孔篩下是8-25%，1.2毫米孔篩下為0-6%。
按重量比來說應是0.35-0.43，即重量比可大于0.43，但不能大于0.45;按粒度百分比重量來說，5毫米孔篩下重量為50-100%;2.5毫米為0-18%，1.2毫米為0.6%，對13毫米孔的篩則一般為占重量100%，雖然較大的卵石，礫石也可以夾入，但外觀較遜色。0.6毫米孔篩下料宜以0-3%為佳。這里所稱網目是指標尺寸。如上所述，沿用本發明的骨料的粒度分布與水/水泥比例之間的特定關系，嚴格調配，可以得到一種高透水性的系數從10-1-100厘米/秒的水泥混凝土結構，而且可以維持足夠的強度。令人驚訝的是按照本發明進行，可以把過去從未期望到的事情辦到了，這是經過如上所述的各種基本組分的配合與限制而達成的。雖然所用水泥混凝土混合料的每個組分都是已知的，但使其實現卻是由本發明首先辦到。
骨料的最低限度粒度(以篩下料的重量百分數計)的規定主要是根據透水性的要求來決定的，為了提高透水性，必須嚴格控制好具有細粒度的骨料的組成配比。因為通常所用的碎石含有標稱粒度范圍以外的大量的細砂，按照本發明的粒度分級法必須把這一點也計算進去。如用碎石則必須事先估計這些細沙的比例，例如可用水洗法把細沙從碎石中分離出來。
另一方面骨料的粒度的最大限度(按篩下料重量百分比)主要決定于水泥混凝土結構的強度。在這發明中曾開展了研究工作，關注歷時4個星期的抗彎強度δ20(在20℃恒溫水里養護)，從實際應用中，本發明已經可以作到高透水性并且有足夠的高于20公斤/平方厘米的強度，甚至可超過25公斤/平方厘米。
普特蘭水泥用量是300-400公斤/米3，最好是320-370公斤/米3，以全部水泥混凝土混合料包括水份來計算，若水泥量大于400公斤，透水性將變壞，雖然強度可能加大。為此本發明不擬如此作。反之，如水泥量小于300公斤，則結果是強度不夠。
一種粘合劑亦須加入，數量是0.005-0.10份，最好是0.005-0.04份;按水泥重量是1份計。關于粘合劑，可用任一已知的一般用于水泥砂漿的粘合劑。可以用天然橡膠與合成橡膠如SBR與NBR，丙烯酸與環氧樹脂等。通常以乳狀液加入。粘合劑的加入量照上面所述是按照乳狀液內固體樹脂數量來表示。例如，工業上沿用的膠乳粘合劑(按日本合成橡膠公司JSR)SBR，其中固體含量為0.45%，采用的數量如上所述，抗彎強度可以提高10-60%，但是如用量超過了上述范圍，透水性可能大大降低導致不合乎要求。如粘合劑用的是丙烯酸樹脂(X-5142，ACR公司)抗彎強度可改進60-90%。如用環氧樹脂作粘合劑可以增加其抗彎強度達20-40%，但是用環氧樹脂一般是有加工性能差的缺陷。
至于用水量，以1份(重)水泥配水0.35-0.45份為佳。如用水量大于上述最大限量則透水性下降;反之，如水量低于上述下限則不能充分地進行揉合。
另外，除了上述的主要組成部分，可添加一些其他為水泥混凝土所慣用的添加物，如紅色的氧化鐵，為了著色的目的可以添加3-5%，按水泥份量而定。
本發明的水泥混凝土結構是指一般用的水泥混凝土結構而需要有透水性的，如用于人行道上鋪的路面，停車場等，為了改善排水，透水層可鋪設在表土下面，而且可制成塊狀以便施用。
根據本發明，水泥混凝土結構的一個特征就是它們的空間比率較高，空隙率可以達10-30%，個別達15-25%，所以水份的暫時停留和隨后的良好滲透是超過了可透水的瀝青路面，它們的優點是沒有阻塞現象，熱天融結與長年變化的現象，而這些在瀝青透水性路面是常有的。還有一個優點是由于鞋子，汽車輪胎帶到路面上的細小泥顆粒，砂子等可以為雨水經過這些地方而沖刷掉，為此路面必然清潔。
特別應該強調的是按照本發明，這些能透水的水泥混凝土結構，不僅具有如上所述高空隙度與透水率，而且有足夠實際使用的高強度。按照本發明的可透水的水泥混凝土路面，它的抗彎強度可達2.5公斤/平方厘米(20℃恒溫下在水中養護4星期的強度)以上。
這些數值顯示這種路面不僅可用在人行道停車場，運動場地，還可很耐用的用在運輸級B(按混凝土路面手冊的交通密集分級規定的)。
現將本發明關于路面的實際應用解釋如下在設計一段路面時，必須考慮的如雨量，下雨的強度，路面承受的負荷，路面保持水份的能力，路床的水滲透力等。大概的計量的厚度是人行道10厘米，停車場和運動場地15厘米，一般的輕的交通道路厚度可采用15-20厘米。這里可以安放一個具有高抗拉強度的網，(玻璃纖維網等)裝在路面的斷面，以期達到加強路面強度的目的。
在進行可透水的水泥混凝土路面的施工中，可以這樣進行把水泥混凝土的原成份在具有一般設施的混凝土混合廠進行混合，以裝混合料的卡車或翻斗式卡車運到施工工地，按預定厚度平坦地鋪在路床上，而后以一精修的壓路機予以完成。
下面的實例可作為本發明的進一步敘述。
實例1和2及它們的比較例所采用的骨料的粒度分布如表1，水泥混凝土混合料的組成中含有350公斤普特蘭水泥，132.3公斤水(不包括粘合劑中含水量)，14公斤45%乳狀液形式的粘合劑(JSR Tomack Super，如前所述含有固體物6.3公斤)，其余為骨料，以上是理論上1米3的水泥混凝土混合料，經過混合而后予以硬化。水/水泥重量比是0.40。每種硬化產品的透水率系數與四星期的抗彎強度δ20如下表1表1
在實例1和2中，透水系數和抗彎強度都較好，而在比較例1和比較例2中，不是抗彎強度差就是透水系數差。
實例3和比較例3所使用的骨料的粒度分布如表2所示，混合料的組成中含有350公斤的水泥，148.8公斤(不包括粘合劑中含水量)，15.8公斤粘合劑(其中含有7.1公斤的固體物)，其余為所說的骨料，是理論上的每立方米的水泥混凝土混合料，將其揉合之后予以硬化。所得的水/水泥重量比為0.45。硬化產品的透水系數與四星期的抗彎強度δ20列于表2。
表2
圖紙簡解圖示實例1-3及比較例1-3的骨料的粒度分布曲線。
權利要求
1.生產一種可透水的水泥凝土結構的工藝方法，包括揉合一種水泥混凝土混合料，該水泥混凝土混合料是由普特蘭水泥300-400公斤/米，0.005-0.1份重的粘合劑和水0.35-0.45(份)重，各按水泥重量1份計，其余部分為骨料所組成，其特征在于所說的骨料的粒度分布是通過5毫米篩孔的占重量的50-100%，過2.5毫米篩孔的占8-25%，水/水泥重量比為0.35-0.43時，而當水/水泥重量比是大于0.43，但不大于0.45時則占0-18%，至于通過1.2毫米篩孔的是0-6%，混合料經過流注或鑄造，而后使它硬化。
2.如權利要求
1的方法，其中，0.6毫米篩下料重量是0-3%。
3.如權利要求
1或2的方法，其中以重量計，每份水泥使用0.015-0.03份粘合劑。
4.如權利要求
1至3中的方法，其中，水泥的使用量為每立方米320-370公斤。
專利摘要
一種透水性和強度都高的水泥混凝土，是將由普特蘭水泥，粘合劑和一種粒子尺寸在特定的范圍內的骨料所組成的水泥混凝土混合物揉合在一起，并使揉合了的混合物硬化。采用本發明之方法所得的透水率約為10
文檔編號C04B38/00GK85104069SQ85104069
公開日1987年1月7日 申請日期1985年5月28日
發明者山戶富悅 申請人:佐藤道路株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan