《一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土及其製備方法》是中國十七冶集團有限公司於2013年7月5日申請的發明專利，該專利申請號為2013102799461，公布號為CN103342513A，專利公布日為2013年10月9日，發明人是何兆芳、馬蘭、王學友，該發明涉及一種透水混凝土建築材料及其製備方法。
《一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土及其製備方法》包括兩層組合層透水混凝土，上層為彩色表面層，下層為素色結構層；所述彩色表面層是按下述質量份數比例製備而成。該發明的優點是：利用鐵礦尾礦石不僅減少了開採天然石對生態環境的破壞，而且減少了鐵礦尾礦石本身對環境的破壞，變廢為寶，實現資源二次利用和循環經濟，具有顯著的社會效益；利用鐵礦尾礦石可以大大降低混凝土成本，產生可觀的經濟效益。
2017年6月22日，《一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土及其製備方法》獲得安徽省第五屆專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土及其製備方法
- 公布號：CN103342513A
- 公布日：2013年10月9日
- 申請號：2013102799461
- 申請日：2013年7月5日
- 申請人：中國十七冶集團有限公司
- 地址：安徽省馬鞍山市雨山東路88號
- 發明人：何兆芳、馬蘭、王學友
- 代理機構：南京經緯專利商標代理有限公司
- 代理人：樓高潮
- Int.Cl.：C04B28/00(2006.01)I、C04B18/12(2006.01)N
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
透水混凝土又稱多孔混凝土或排水混凝土，透水混凝土最先由歐、美、日本等國家或地區針對原城市道路的路面的缺陷，研究開發的一種能讓雨水流入地下，有效補充地下水，並能有效的消除地面上油類化合物等對環境污染的產品，同時也是保護自然、維護生態平衡、能緩解城市熱島效應的優良的鋪裝材料；透水混凝土有利於人類生存環境的良性發展及城市雨水管理與水污染防治等工作。
中國個礦業大國，但大多數礦山資源的品位較低，在選礦流程中會產生大量的尾礦，隨著礦產資源利用程度的提高，礦石的可開採品位相應降低，尾礦產生量也在增加，將尾礦石用作透水混凝土骨料是“變廢為寶”的具體體現，可循環利用和低碳減排，能有效緩解資源短缺和環境污染的雙重壓力。
2013年7月之前，在透水混凝土方面有許多技術。2007年11月1日申請的發明專利，申請號：200710047715.2，發明名稱“一種鋼渣雙層透水路面及其生產方法”，是以鋼渣為骨料生產的素色透水混凝土，但鋼渣含有大量的重金屬容易污染環境，生產的素色透水混凝土抗壓、抗折係數低，美觀性差。2012年10月24日公開的發明專利申請，申請號：201210242643.8，發明名稱“一種礦山廢石透水混凝土及其製備方法”，主要內容是使用礦山廢石為骨料生產透水混凝土，該專利申請生產的透水混凝土不能變色，無法滿足人們建設中對色彩搭配的需要。該發明專利申請研究的是以鐵尾礦石做骨料生產雙色組合層透水混凝土，生產的產品色彩艷麗，可滿足不同客戶的需求。
發明內容
專利目的
《一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土及其製備方法》針對2013年7月之前產品的不足，而提供一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土，能實現資源二次利用、大大降低混凝土生產成本、維護生態平衡、能緩解城市熱島效應的。
技術方案
《一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土及其製備方法》所述透水混凝土包括兩層，上層為彩色表面層，下層為素色結構層；所述彩色表面層是按下述質量份數比例製備而成：25～36份彩色膠結料、1500～1700份鐵尾礦石、350～450份水泥、0.9～1.2份聚丙烯纖維、110～130份水；所述素色結構層是按下述質量份數比例製備而成：6～10份素色膠結料、1500～1700份鐵尾礦石、350～450份水泥、0.9～1.2份聚丙烯纖維、110～130份水。
所述鐵尾礦石的粒度範圍分為：2.4～13.2毫米，鐵尾礦石針、片狀顆粒含量≤15%，壓碎指標≤15%，硫化物及硫酸鹽含量≤1.0%，放射性比活度同時滿足IR≤1.0和1r≤1.3。
所述透水混凝土的彩色表面層採用2.4～4.75毫米單級的鐵尾礦石，素色結構層採用4.75～9.5毫米或9.6～13.2毫米的鐵尾礦石。
所述透水混凝土彩色表面層強度等級為C20～C30，厚度30～50毫米,素色結構層強度等級為C20～C25,厚度40～200毫米。
所述水泥的強度等級為42.5級或52.5級。
所述彩色膠結料為Ⅱ型膠結料；所述素色膠結料為Ⅰ型膠結料。
該發明還提供一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土製備方法，包括以下步驟：
（1）將質量份數6～10份素色膠結料、350～450份水泥、0.9～1.2份聚丙烯纖維在混凝土攪拌機內攪拌20-40秒；
（2）在混凝土攪拌機內投入質量份數1500～1700份鐵尾礦石，攪拌10-20秒，使各組分混合均勻；
（3）將質量份數110～130份水加入混凝土攪拌機內攪拌均勻，同時觀察混凝土稠度；
（4）出機，進行下層素色結構層透水混凝土施工；
（5）將質量份數25～36份彩色膠結料、350～450份水泥、0.9～1.2份聚丙烯纖維在混凝土攪拌機內攪拌20-40秒；
（6）在混凝土攪拌機內投入質量份數1500～1700份鐵尾礦石，攪拌10-20秒，使各組分混合均勻；
（7）將質量份數110～130份水加入混凝土攪拌機內攪拌均勻，同時觀察混凝土稠度；
（8）出機，進行上層彩色表面層透水混凝土施工；
（9）下層素色結構層混凝土凝固；
（10）上層彩色表面層透水混凝土凝固後，然後在彩色表面層噴塗同色的保護劑。
所述步驟（10）中保護劑為塗覆透明封閉劑。
改善效果
- 利用鐵礦尾礦石不僅減少了開採天然石對生態環境的破壞，而且減少了鐵礦尾礦石本身對環境的破壞，變廢為寶，實現資源二次利用和循環經濟，具有顯著的社會效益；
- 利用鐵礦尾礦石可以大大降低混凝土成本，產生可觀的經濟效益；
- 該發明的透水混凝土鋪裝材料能緩解城市熱島效應，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，能促進人類生存環境的良性發展，保護自然環境，維護生態平衡；
- 彩色透水混凝土路面色彩豐富，根據需求可設計成不同的圖案，顏色艷麗持久。
權利要求
1.《一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土及其製備方法》其特徵在於，所述透水混凝土包括兩層，上層為彩色表面層，下層為素色結構層；所述彩色表面層是按下述質量份數比例製備而成：25～36份彩色膠結料、1500～1700份鐵尾礦石、350～450份水泥、0.9～1.2份聚丙烯纖維、110～130份水；所述素色結構層是按下述質量份數比例製備而成：6～10份素色膠結料、1500～1700份鐵尾礦石、350～450份水泥、0.9～1.2份聚丙烯纖維、110～130份水；所述鐵尾礦石的粒度範圍分為：2.4～13.2毫米，鐵尾礦石針、片狀顆粒含量≤15％，壓碎指標≤15％，硫化物及硫酸鹽含量≤1.0％，內照射指數和外照射指數同時滿足IRa≤1.0和Ir≤1.3；所述透水混凝土的彩色表面層採用2.4～4.75毫米單級的鐵尾礦石，素色結構層採用4.75～9.5毫米或9.6～13.2毫米的鐵尾礦石；所述透水混凝土彩色表面層強度等級為C20～C30，厚度30～50毫米,素色結構層強度等級為C20～C25,厚度40～200毫米；所述水泥的強度等級為52.5級。
2.如權利要求1所述的一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟：
（1）將質量份數6～10份素色膠結料、350～450份水泥、0.9～1.2份聚丙烯纖維在混凝土攪拌機內攪拌20-40秒；
（2）在混凝土攪拌機內投入質量份數1500～1700份鐵尾礦石，攪拌10-20秒，使各組分混合均勻；
（3）將質量份數110～130份水加入混凝土攪拌機內攪拌均勻，同時觀察混凝土稠度；
（4）出機，進行下層素色結構層透水混凝土施工；
（5）將質量份數25～36份彩色膠結料、350～450份水泥、0.9～1.2份聚丙烯纖維在混凝土攪拌機內攪拌20-40秒；
（6）在混凝土攪拌機內投入質量份數1500～1700份鐵尾礦石，攪拌10-20秒，使各組分混合均勻；
（7）將質量份數110～130份水加入混凝土攪拌機內攪拌均勻，同時觀察混凝土稠度；
（8）出機，進行上層彩色表面層透水混凝土施工；
（9）下層素色結構層混凝土凝固；
（10）上層彩色表面層透水混凝土凝固後，然後在彩色表面層噴塗同色的保護劑。
3.如權利要求2所述的一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土的製備方法，其特徵在於，所述步驟（10）中保護劑為塗覆透明封閉劑。
實施方式
表1列示了《一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土及其製備方法》鐵尾礦石的技術指標。
項目 | 計量單位 | 檢測結果 | ||
1 | 2 | 3 | ||
尺寸 | 毫米 | 2.4-4.75 | 4.75-9.5 | 9.5-13.2 |
壓碎值 | % | 12.6 | ||
針片狀顆粒含量 | % | 9.4 | ||
含泥量 | % | 0.18 | ||
表觀密度 | 千克/立方米 | 2670 | ||
緊密堆積密度 | 千克/立方米 | 1460 | ||
堆積孔隙率 | % | 43 | ||
硫化物及硫酸鹽含量 | % | 0.21 | ||
放射性比活度 | 內照射指數（Ira） | 0.19 | ||
外照射指數（Ir） | 0.27 | |||
實施例1—4：
表2列示了該發明透水混凝土各組分配合比。
表3列示了該發明透水混凝土各項性能試驗數據。
實施例 | 強度 等級 | 水 | 膠結料 | 水泥 | 鐵礦尾礦是（毫米） | 聚丙烯 纖維 | 備註 | ||
2.4-4.75 | 4.75-9.5 | 9.5-13.2 | |||||||
1 | C30 | 123 | 32 | 450 | 1680 | - | - | 1.0 | 彩色 表面層 |
2 | C25 | 119 | 28 | 400 | 1600 | - | - | 1.1 | 彩色 表面層 |
3 | C25 | 115 | 9 | 400 | - | 1650 | - | 1.0 | 素色 結構層 |
4 | C20 | 112 | 7 | 350 | - | - | 1550 | 0.9 | 素色 結構層 |
項目 | 計量單位 | 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
透水係數（15℃） | 毫米/秒 | 2.3 | 2.5 | 3.1 | 3.4 | |
抗凍性 | 25次凍融循環後抗壓強度損失率 | % | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
25次凍融循環後質量損失率 | % | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | |
- | % | 14 | 16 | 19 | 17 | |
- | - | C30 | C25 | C25 | C20 | |
抗壓強度（28天） | 兆帕 | 35.6 | 29.5 | 28.1 | 24.9 | |
抗彎強度（8天） | 兆帕 | 3.2 | 3 | 2.9 | 2.7 | |
榮譽表彰
2017年6月22日，《一種鐵尾礦石雙色組合層透水混凝土及其製備方法》獲得安徽省第五屆專利獎優秀獎。
