一种环保透水性混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保透水性混凝土，其特征在于，包括如下重量份计的各原料：水泥30‑40份、改性纳米硅粉3‑6份、甘草酸铵1‑2份、乙二胺四乙酸铁铵1‑2份、粗骨料50‑60份、火山石15‑25份、累托石10‑20份、纳米氧化锌包覆增强纤维10‑20份、水20‑30份。本发明专利技术还公开了所述环保透水性混凝土的制备方法。本发明专利技术公开的环保透水性混凝土具有良好的透水性和抗疲劳性，耐压强度高，抗冻融效果好，耐磨，使用安全环保。

A kind of environmental protection permeable concrete and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种环保透水性混凝土及其制备方法
本专利技术涉及混凝土
，尤其涉及一种环保透水性混凝土及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着我国经济的快速发展和城市化建筑步伐的不断加快，原有的天然植被与裸露土壤逐步被建筑物和混凝土等阻水材料硬化覆盖，形成生态学上的“人造沙漠”。城市道路、人行道、广场等城市设施无论是在设计还是在施工上，基本都是密实而不透水，给城市带来了如热岛效应、地下水位下降等环境影响。由于城市路面的不透水性及排水系统功能的欠缺，致使城市内涝现象日渐增多，严重时导致交通瘫痪，生命财产安全受到威胁，市政排水系统负荷超载。正是在这种形势下，透水混凝土应运而生，引起了业内的广泛关注。透水混凝土是一种生态型环保混凝土，是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点，同时又具有一定的强度。因此，透水混凝土是一种既满足路面性能，又与自然环境协调的路面铺装材料，对改善地表的热量平衡，增强地表上下水的流通，对城市增加地下水资源、缓解热岛效应以及改善气候都具有重要的意义。传统透水混凝土的制备过程是由骨料、水泥、水等组成，多采用单粒级或间断粒级的粗骨料作为骨架，细骨料的用量一般控制在总骨料的20％以内；水泥可选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥；掺合料可选用硅灰、粉煤灰、矿渣微细粉等。投料时先放入水泥、掺合料、粗骨料，再加入一半的水用量，搅拌30s；然后加入添加剂(外加剂、颜料等)，搅拌60s；最后加入剩余水量，搅拌120s出料。但是，这样虽能在一定程度上提高透水性能，但是达到的效果还是不尽人意，同时使得由此制备的透水混凝土力学性能有所下降。因此如何协调透水性和强度成为透水混凝土进一步发展的瓶颈。授权公告号为CN104030640B的中国专利公开了一种海绵城市环保再生骨料透水混凝土及其制备方法，其所用原料按重量份计包括：水泥320-360份、锂渣粉40-80份、超细微珠20-30份、硅灰20-40份、再生粗骨料700-900份、天然粗骨料400-500份、减水剂3-4份、水100-120份、聚丙烯酸酯10-20份、胶黏剂10-20份、增韧添加剂20-30份、三乙醇胺1-1.2份、葡萄糖酸钠0.05-0.1份、养护材料5-10份。该专利技术公开的透水混凝土抗压性能和透水性能通常不能同步提高，限制了其进一步发展。因此，开发一种综合性能佳、透水性优异、强度高的透水性混凝土显得十分必要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种环保透水性混凝土及其制备方法，该制备方法简单易行，施工方便，制备成本低廉，适合连续规模化生产；制备得到的环保透水性混凝土具有良好的透水性和抗疲劳性、耐压强度高、抗冻融效果好、耐磨、使用安全环保。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种环保透水性混凝土，其特征在于，包括如下重量份计的各原料：水泥30-40份、改性纳米硅粉3-6份、甘草酸铵1-2份、乙二胺四乙酸铁铵1-2份、粗骨料50-60份、火山石15-25份、累托石10-20份、纳米氧化锌包覆增强纤维10-20份、水20-30份。进一步地，所述粗骨料为碎花岗岩、漂珠、金刚砂、稀土瓷砂中的至少一种；所述粗骨料为粒径在5-10mm。进一步地，所述火山石的粒径为50-200目，所述累托石的粒径为100-300目。进一步地，所述增强纤维为纳米硼纤维、莫来石纤维按质量比1:(3-5)混合而成。进一步地，所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥中的至少一种。进一步地，所述改性纳米硅粉的制备方法，包括如下步骤：步骤D1、将氨基修饰葡聚糖、环氧丙酸、碱性催化剂加入到有机溶剂中，在70-80℃下搅拌反应3-5小时，后用盐酸调节PH至7，得到中间产物；步骤D2、向经过步骤D1中制成的中间产物中加入纳米硅粉，在40-60℃下搅拌3-5小时，后旋蒸除去溶剂，得到改性纳米硅粉。优选地，步骤D1中所述氨基修饰葡聚糖、环氧丙酸、碱性催化剂、有机溶剂的摩尔比为1:1:1:(15-25)。优选地，所述碱性催化剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸钾中的至少一种；所述有机溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种。优选地，步骤D2中所述中间产物、纳米硅粉的质量比为5:(2-3)。进一步地，所述纳米氧化锌包覆增强纤维的制备方法，包括如下步骤：步骤S1、将增强纤维分散于N-甲基吡咯烷酮中，再向其中加入(三乙氧基硅烷基)乙酸，在60-80℃下搅拌反应3-5小时，得到表面修饰增强纤维分散体；步骤S2、将纳米氧化锌分散于N-甲基吡咯烷酮中，再向其中加入(3-三乙氧基硅基丙基)三甲基氯化铵，在60-80℃下搅拌反应3-5小时，得到表面修饰纳米氧化锌分散体；步骤S3、将经过步骤S1制成的表面修饰增强纤维分散体、经过步骤S2制成的表面修饰纳米氧化锌分散体混合，在50-70℃下搅拌3-5小时，后旋蒸除去N-甲基吡咯烷酮，再将产物置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重。优选地，步骤S1中所述增强纤维、N-甲基吡咯烷酮、(三乙氧基硅烷基)乙酸的质量比1:(3-5):0.2。优选地，步骤S2中所述纳米氧化锌、N-甲基吡咯烷酮、(3-三乙氧基硅基丙基)三甲基氯化铵的质量比1:(3-5):0.27。本专利技术的另一个目的，在于提供一种所述环保透水性混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照配比将各原料混合，搅拌均匀后，得到所述环保透水混凝土。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：(1)本专利技术提供的一种环保透水性混凝土的制备方法，该制备方法简单易行，施工方便，制备过程易控制，耗能少，制备成本低廉，适合连续规模化生产。(2)本专利技术提供的一种环保透水性混凝土，克服了传统透水性混凝土透水性能和耐压强度不能同步提高，在提高透水性能能时，会使得力学性能有所下降的缺陷，具有透水性和抗疲劳性能佳、耐压强度高、抗冻融效果好、耐磨和抗腐蚀性优异，使用安全环保的优点。(3)本专利技术提供的一种环保透水性混凝土，添加粗骨料、火山石、累托石，协同作用，能有效改善混凝土的力学性能，其中的多孔结构又有利于透水，累托石和水泥在这些组分内形成胶粘结构，与纳米氧化锌包覆增强纤维一起形成网状结构，有效改善了透水混凝土的力学性能和耐热性。纳米氧化锌包覆增强纤维表面的纳米氧化锌为两性氧化物，易与混凝土中的碱性体系反应，生成锌酸盐，改善混凝土的强度；纳米氧化锌反应后，有利于混凝土体系内部孔隙率的进一步提升，从而使透水效果进一步提升；表面修饰的季铵盐结构和纳米氧化锌的存在，有利于水化反应的进行，能有效改善混凝土的综合性能。(4)本专利技术提供的一种环保透水性混凝土，添加改性纳米硅粉表面通过改性，有利于缓凝和减水作用；表面修饰物溶于水，在混凝土混合阶段，溶于水中，纳米硅粉暴露，与混凝土的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保透水性混凝土，其特征在于，包括如下重量份计的各原料：水泥30-40份、改性纳米硅粉3-6份、甘草酸铵1-2份、乙二胺四乙酸铁铵1-2份、粗骨料50-60份、火山石15-25份、累托石10-20份、纳米氧化锌包覆增强纤维10-20份、水20-30份。/n

【技术特征摘要】
1.一种环保透水性混凝土，其特征在于，包括如下重量份计的各原料：水泥30-40份、改性纳米硅粉3-6份、甘草酸铵1-2份、乙二胺四乙酸铁铵1-2份、粗骨料50-60份、火山石15-25份、累托石10-20份、纳米氧化锌包覆增强纤维10-20份、水20-30份。


2.根据权利要求1所述的一种环保透水性混凝土，其特征在于，所述粗骨料为碎花岗岩、漂珠、金刚砂、稀土瓷砂中的至少一种；所述粗骨料为粒径在5-10mm；所述火山石的粒径为50-200目，所述累托石的粒径为100-300目。


3.根据权利要求1所述的一种环保透水性混凝土，其特征在于，所述增强纤维为纳米硼纤维、莫来石纤维按质量比1:(3-5)混合而成；所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的一种环保透水性混凝土，其特征在于，所述改性纳米硅粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤D1、将氨基修饰葡聚糖、环氧丙酸、碱性催化剂加入到有机溶剂中，在70-80℃下搅拌反应3-5小时，后用盐酸调节PH至7，得到中间产物；
步骤D2、向经过步骤D1中制成的中间产物中加入纳米硅粉，在40-60℃下搅拌3-5小时，后旋蒸除去溶剂，得到改性纳米硅粉。


5.根据权利要求4所述的一种环保透水性混凝土，其特征在于，步骤D1中所述氨基修饰葡聚糖、环氧丙酸、碱性催化剂、有机溶剂的摩尔比为1:1:1:(15-25)。


6.根据权利要求4所述的一种环保透水性混凝土，其特征在于，所述碱性催化剂为氢氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张礼国，
申请(专利权)人：张礼国，
类型：发明
国别省市：北京;11