一种具有发热功能的高强度砂基透水砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有发热功能的高强度砂基透水砖及其制备方法，包括：其原料组分包括覆膜骨料、粘结物质、固化剂、氧化锌晶须和辅助剂，其中粘结物质和固化剂占覆膜骨料重量的5%‑8%，粘结物质与固化剂质量之比为10:3，辅助剂占覆膜骨料重量的0.4%‑0.8%，氧化锌晶须占覆膜骨料重量的1%‑2%。通过上述方式，本发明专利技术在保证砂基透水砖具有良好透水性能的基础上，能够在冬季透水路面解决融雪化冰功能，以及增强砂基透水砖力学性能。

High strength sand based permeable brick with heating function and preparation method thereof

The invention discloses a high-strength sand-based permeable brick with heating function and a preparation method thereof, including: its raw material components include coated aggregate, binder, curing agent, zinc oxide whisker and auxiliary agent, in which binder and curing agent account for 5%8% of the weight of coated aggregate, and the mass ratio of binder and curing agent is 10:3. The auxiliary agent accounts for 0.4% of the weight of the coated aggregate, and the Zinc Oxide whisker accounts for 1% of the weight of the coated aggregate 1% 2%. Through the above method, the invention can solve the snow melting and ice melting function on the winter permeable pavement and enhance the mechanical properties of the sand-based permeable brick on the basis of ensuring the good permeability of the sand-based permeable brick.

【技术实现步骤摘要】
一种具有发热功能的高强度砂基透水砖及其制备方法
本专利技术涉及一种具有发热功能的高强度砂基透水砖及其制备方法，属于市政建设的透水砖

技术介绍
近几年来，由于暴雨引发的严重城市内涝困扰着各地百姓，海绵城市已成为城市发展理念与建设方式转型的重要标志，全国已有130多个城市制定了海绵城市建设方案。要建设海绵城市，一种有效的途径就是在城市道路、居民小区、公园广场以及停车场铺设大面积的透水砖。而其中一些城市不仅夏季多雨，而且冬季路面易覆雪结冰，影响着交通运输与过往人流畅通的同时，又会威胁到司乘人员和行人的生命安全。现有的一些透水砖在保证透水率的同时无法兼顾透水砖的强度，或者保证强度的前提下无法提供优良的透水性能。而现有的人工法和机械法在融雪化冰方面弊端不断暴露出来，人工法花费大量的人力物力仍然效率低下，机械法能及时恢复交通但资源的利用率低。此外的一些化学融雪化冰方法除了会对环境造成污染之外，又会缩短路面的使用年限。树脂胶粘砂基透水材料作为一种新型透水砖，有效地兼顾了力学性能与透水性能，而向透水砖中外掺氧化锌晶须可制得高强度导电透水砖，利用电热效应来达到融雪化冰的效果。氧化锌晶须，是一种与其它类型晶须形状完全不同的一种,为特殊的立体四针状晶须，具有优良的电学性能和稳定性。由于其特殊的形状,分散在基体材料中时,可以形成有效的导电网络,将其作为导电相材料加入到砂基水砖中制备成氧化锌晶须导电透水砖，解决了导电相材料降低透水砖强度问题，以及导电相随着时间推移被氧化问题。将透水砖通电，由于透水砖内部的氧化锌晶须形成了有效的导电网络，基于电热原理，致使砂基透水砖向外散发热量，达到融化表面的冰雪的目的。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种具有发热功能的高强度砂基透水砖，在具有良好透水性能的基础上，能够在冬季透水路面解决融雪化冰功能，以及基于格里菲斯断裂理论晶须增强砂基透水砖力学性能。本专利技术提出的一种具有发热功能的高强度砂基透水砖；原料组分包括覆膜骨料、粘结物质、固化剂、氧化锌晶须和辅助剂，其中：粘结物质和固化剂占覆膜骨料重量的5%-8%，粘结物质与固化剂质量之比为10:3，辅助剂占覆膜骨料重量的0.4%-0.8%，氧化锌晶须占覆膜骨料重量的1%-2%。本专利技术中，所述覆膜骨料采用粒径大小0.180-0.425mm的天然石英砂，所述覆膜骨料采用热法进行覆膜，预热温度为130-180℃，覆膜时间为1-2min，硬化剂为乌洛托品溶液。本专利技术中，所述粘接物质采用E-12F热固性环氧树脂、E-12R、E-12或E-20中的一种或多种，其中：E-12F热固性环氧树脂的环氧值为740-870，E-12R的环氧值为900-1000，E-12的环氧值为740-1100，E-20的环氧值为450-560。本专利技术中，所述固化剂为脂环族固化剂或改性脂肪族固化剂，所述脂环族固化剂为多胺类593型、多胺类H-113型或多胺类T-31型，所述改性脂肪族固化剂通过向脂环族固化剂中加入一些亲水性基团来配制，所述亲水性基团为羟基、羧基或磺酸基中任一种。本专利技术中，所述氧化锌晶须为氧化锌晶须外观为白色疏松状粉末，其表观比重0.01～0.1,真实比重5.8,显微结构为四针状；每根针状体纤维长30～100μm,根部直径0.5～3μm；氧化锌属于N-型半导体，可以通过掺杂等手段来得到优异的导电、压电、压敏等电学性能。本专利技术中，所述辅助剂为聚苯乙烯磺酸，分子式为(C8H8O3S）n是一种亲水性大分子类外加剂，能使试块在表现出优秀的透水性能的同时有效延长其透水时效性。本专利技术提出的一种具有发热功能的高强度砂基透水砖的制备方法，具体步骤如下：（1）根据配方称取覆膜骨料倒入搅拌锅中，然后依次加入氧化锌晶须、粘结物质、固化剂以及辅助剂，搅拌4-6分钟，得到混合均匀的拌合物；（2）再将步骤（１）得到的混合均匀的拌合物在模具中均匀布料，施加10-20MPa压力压制60-120秒，得到透水砖试块；（3）最后将所得透水砖试块送至50-70℃的恒温养护炉，养护时间为50-70分钟。本专利技术的有益效果是：（1）该导电透水砖采用氧化锌晶须作为导电相组分，利用电热效应，具有发热功能达到融雪化冰功能。与掺入石墨的透水砖相比，由于长径比大，避免了掺入过多导致强度下降；与掺入钢纤维的透水砖相比，由于氧化锌晶须表面几乎无缺陷耐腐蚀，避免了后期透水砖由于导电相材料氧化导致透水砖电阻率增大的问题。（2）通过向砂基透水砖外掺氧化锌晶须，基于格里菲斯微裂纹断裂理论，晶须桥接裂纹、裂纹偏转、晶须拔出三种原理，能达到对砂基透水砖的增强增韧效果，从而提高了透水砖的使用年限。附图说明图1为本专利技术的流程图。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。实施例1-6：本实施例的发热功能的高强度砂基透水砖，原料包括覆膜骨料、粘结物质、固化剂、氧化锌晶须和辅助剂。其中粘结物质和固化剂占覆膜骨料重量的5%-8%，粘结物质与固化剂质量之比为10:3，辅助剂占覆膜骨料重量的0.4%-0.8%，氧化锌晶须占覆膜骨料重量的1%-2%。采用粒径为0.180-0.425mm的天然石英砂作为覆膜骨料，高分子量(850～3800)双酚A型环氧树脂作为覆膜树脂，粘接物质为E-12F热固性环氧树脂，环氧值为740-870。采用固化剂为改性脂肪族固化剂或脂环族固化剂，如脂肪族多胺类593固化剂，H-113固化剂，T-31固化剂。采用氧化锌外观为白色疏松状粉末(表观比重0.01～0.1,真实比重5.8),显微结构为四针状。每根针状体纤维长30～100μm,根部直径0.5～3μm。氧化锌属于N-型半导体，可以通过掺杂等手段来得到优异的导电、压电、压敏等电学性能。采用辅助剂为聚苯乙烯磺酸，分子式为(C8H8O3S）n，是一种亲水性大分子类外加剂。该实例制作步骤包括如下：根据配方称取一定量的覆膜砂倒入搅拌锅中，然后依次加入氧化锌晶须、粘结物质、固化剂以及辅助剂，得到混合均匀的拌合物；再将混合好的拌合物在模具中均匀布料，并在12MPa压力下压制90秒，得到透水砖试块；最后将所得透水砖试块送至60℃的恒温养护炉，养护时间为60分钟。参见表1，只有氧化锌掺量不同的六个实例。具有发热功能的高强度砂基透水砖的原材料及其六种不同配比在养护14天之后相应的电阻率和抗压强度如表1所示，其中氧化锌晶须、粘结物质、固化剂和辅助剂的配合比以其占覆膜骨料重量的百分比所得重量表示。以上所述仅为本专利技术的实施例，并非因此限制本专利技术的专利范围，凡是利用本专利技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本专利技术的专利保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有发热功能的高强度砂基透水砖，其特征在于，原料组分包括覆膜骨料、粘结物质、固化剂、氧化锌晶须和辅助剂，其中：粘结物质和固化剂占覆膜骨料重量的5%‑8%，粘结物质与固化剂质量之比为10:3，辅助剂占覆膜骨料重量的0.4%‑0.8%，氧化锌晶须占覆膜骨料重量的1%‑2%。

【技术特征摘要】
1.一种具有发热功能的高强度砂基透水砖，其特征在于，原料组分包括覆膜骨料、粘结物质、固化剂、氧化锌晶须和辅助剂，其中：粘结物质和固化剂占覆膜骨料重量的5%-8%，粘结物质与固化剂质量之比为10:3，辅助剂占覆膜骨料重量的0.4%-0.8%，氧化锌晶须占覆膜骨料重量的1%-2%。2.根据权利要求1所述的一种具有发热功能的高强度砂基透水砖，其特征在于：所述覆膜骨料采用粒径大小0.180-0.425mm的天然石英砂，所述覆膜骨料采用热法进行覆膜，预热温度为130-180℃，覆膜时间为1-2min，硬化剂为乌洛托品溶液。3.根据权利要求1所述的一种具有发热功能的高强度砂基透水砖，其特征在于：所述粘接物质采用E-12F热固性环氧树脂、E-12R、E-12或E-20中的一种或多种，其中：E-12F热固性环氧树脂的环氧值为740-870，E-12R的环氧值为900-1000，E-12的环氧值为740-1100，E-20的环氧值为450-560。4.根据权利要求1所述的一种具有发热功能的高强度砂基透水砖，其特征在于：所述固化剂为脂环族固化剂或改性脂肪族固化剂，所述脂环族固化剂为多胺类593型、多胺类H-113型或多胺类T-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雄，钟晨，王啸夫，王浩任，张恒，刘恒，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31