本发明涉及透水混凝土添加剂领域，具体涉及到一种透水混凝土胶结组合物及其制备方法。
背景技术：
透水混凝土又称多孔混凝土，是由骨料、水泥、外加剂和水按一定比例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层水泥浆，相互粘结而成空穴、均匀分布的蜂窝状结构，具有透水透气和重量轻的特点。透水混凝土不同于普通混凝土，它具有如下独特的优点：降低和吸收行车噪声，透水性能好，承载能力高，周围植物受到保护，不产生车辙。透水混凝土地坪不仅有装饰美观的作用，且色彩缤纷可以景观相融合，使城市环境建设更加和谐，是保护自然、维护生态平衡、缓解城市热岛效应的一种优良海绵城市透水地坪材料。在城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有极其深远的意义，有利于人类生存环境的良性发展。
透水混凝土关键问题在于很难控制好混凝土透水性、抗压强度、孔隙率及成本之间的关系。性能越好，成本越高，只是追求性能，不考虑成本，没有实用性！市场上有一些声称性能较好的透水混凝土胶结剂，成本太高，甚至超过人民币2.1元/公斤，完全无法在市政工程等项目的推广，不能为社会创造经济价值，也就没有任何意义。
由于透水混凝土内部存在大量的连通孔，透水系数与强度难以兼顾。目前，在满足透水系数下，国内透水混凝土路面的抗压强度普遍低于30.0mpa，抗折强度低于5.0mpa，主要将其用在人行道、景观道路、停车场等轻载路面，在重载路面中的应用极少。为提高透水混凝土的强度，目前市面上出现了一些胶结剂产品，分有机类(例如公开号：cn103524085b的中国专利)和无机类(例如公开号：cn105819724a的中国专利)两种，但均存在其固有的缺点。如有机类胶结剂虽增强效果较好，但价格较高以及由于耐碱性较差导致的透水混凝土耐久性的问题；无机类胶结剂虽价格较低、透水混凝土耐久性较好，但增强效果不明显。
并不是成分简单就是技术含量低，本发明的特色在于，采用最小的成本，获得最大的性能，性价比最高。本发明兼具有增强效果和耐久效果，可显著增加透水混凝土的透水系数及抗压、抗折强度。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种透水混凝土胶结组合物，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙30-60份、聚合硫酸铁1-10份、氯化钠1-5份。
作为一种优选的技术方案，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙40-50份、聚合硫酸铁3-5份、氯化钠1-3份。
作为一种优选的技术方案，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙45份、聚合硫酸铁4份、氯化钠1.5份。
作为一种优选的技术方案，所述无水氯化钙中，cacl2含量≥94wt％。
作为一种优选的技术方案，所述无水氯化钙中，mg含量为0.3-0.5wt％，以mgcl2计。
作为一种优选的技术方案，所述无水氯化钙中，游离碱含量为0.1-0.3wt％，以ca(oh)2计。
作为一种优选的技术方案，所述聚合硫酸铁为聚合硫酸铁的水溶液。
作为一种优选的技术方案，所述聚合硫酸铁的水溶液中聚合硫酸铁含量为10wt％。
作为一种优选的技术方案，所述聚合硫酸铁的水溶液的盐基度为8-12％。
本发明另一方面还提供了所述一种透水混凝土胶结组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水加入搅拌罐中，启动搅拌机，转速为300-500r/min；
(2)将无水氯化钙、氯化钠加入搅拌罐中，搅拌至完全溶解，时间为20-40min；
(3)将聚合硫酸铁加入搅拌罐中搅拌8-15min即可；
步骤(1)中所述水的加入量为30-70份。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明所述透水混凝土胶结剂掺入透水混凝土中兼具有增强效果和耐久效果，可显著延长其施工操作时间，提高透水混凝土抗压、抗折强度，增加透水率。透水混凝土在使用过程中，需要长期经过雨水的浸泡和阳光照射，本申请中的聚合硫酸铁的水溶液中的硫酸根离子与水泥能够产生化学反应，将生成钙矾石、石膏等膨胀型侵蚀产物，提高透水混凝土的抗压强度和抗折强度。
本发明的成本每公斤0.9元，且性能优异，经济实惠。本发明采用最小的成本，获得最大的性能，性价比最高。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
为了下面的详细描述的目的，应当理解，本发明可采用各种替代的变化和步骤顺序，除非明确规定相反。此外，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。
尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含由其各自测试测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。
当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。例如，从“1至10”的指定范围应视为包括最小值1与最大值10之间的任何及所有的子范围。范围1至10的示例性子范围包括但不限于1至6.1、3.5至7.8、5.5至10等。
本发明提供了一种透水混凝土胶结组合物，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙30-60份、聚合硫酸铁1-10份、氯化钠1-5份。
作为一种优选的技术方案，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙40-50份、聚合硫酸铁3-5份、氯化钠1-3份。
作为一种优选的技术方案，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙45份、聚合硫酸铁4份、氯化钠1.5份。
作为一种优选的技术方案，所述无水氯化钙中，cacl2含量≥94wt％。
作为一种优选的技术方案，所述无水氯化钙中，mg含量为0.3-0.5wt％，以mgcl2计。
作为一种优选的技术方案，所述无水氯化钙中，游离碱含量为0.1-0.3wt％，以ca(oh)2计。
作为一种优选的技术方案，所述聚合硫酸铁为聚合硫酸铁的水溶液。
作为一种优选的技术方案，所述聚合硫酸铁的水溶液中聚合硫酸铁含量为10wt％。
作为一种优选的技术方案，所述聚合硫酸铁的水溶液的盐基度为8-12％。
本发明另一方面还提供了所述一种透水混凝土胶结组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水加入搅拌罐中，启动搅拌机，转速为300-500r/min；
(2)将无水氯化钙、氯化钠加入搅拌罐中，搅拌至完全溶解，时间为20-40min；
(3)将聚合硫酸铁加入搅拌罐中搅拌8-15min即可。
步骤(1)中所述水的加入量为30-70份。
无水氯化钙
本申请中，所述无水氯化钙是氯离子与钙离子形成的盐，有较强的吸湿性，可使用在化学试剂、医药原料、食品添加剂、饲料添加剂及制造金属钙的原料等领域。
本申请中，作为一种优选的技术方案，所述无水氯化钙中的cacl2含量≥94wt％；mg含量为0.3-0.5wt％，以mgcl2计；游离碱含量为0.1-0.3wt％，以ca(oh)2计。
发明人发现，无水氯化钙能一定程度提高透水混凝土的早强效果，当透水混凝土胶结组合物中的无水氯化钙中镁含量为0.3-0.5wt％，游离碱含量为0.1-0.3wt％时，能够大幅提高透水混凝土的抗压强度和抗折强度。发明人认为，mg在透水混凝土中有一定的活性作用，在游离碱含量为0.1-0.3wt％时，能够产生协同作用，改善骨料与水泥浆界面的过渡区，进而实现提高透水混凝土的早强效果
聚合硫酸铁
本申请中，所述聚合硫酸铁在工业生产中多采用催化氧化法。即以硫酸亚铁及硫酸为原料，借助催化剂nano2的作用，利用氧化剂使硫酸亚铁在酸性介质中被氧化成三价铁离子。然后用氢氧化钠中和，调整碱化度进行水解，聚合反应制得聚合硫酸铁。
本申请中，作为一种优选的技术方案，所述聚合硫酸铁为聚合硫酸铁的水溶液；所述聚合硫酸铁的水溶液中聚合硫酸铁含量为10wt％；
聚合硫酸铁极易溶于水，本申请中所述聚合硫酸铁的水溶液是指固体聚合硫酸铁溶解于水中得到的水溶液。
发明人在长期研究中发现，透水混凝土在使用过程中，需要长期经过雨水的浸泡和阳光照射，本申请中的聚合硫酸铁的水溶液中的硫酸根离子与水泥能够产生化学反应，将生成钙矾石、石膏等膨胀型侵蚀产物，提高透水混凝土的抗压强度和抗折强度。
本申请中，作为一种优选的技术方案，所述聚合硫酸铁的水溶液的盐基度为8-12％。
盐基度：引起聚氯化铝形态多变的基本成分是oh离子，衡量聚氯化铝中oh离子的指标叫盐基度，通常将盐基度定义为聚氯化铝分子中oh与al的当量百分比((oh)/(al)×100(％))的三分之一。
聚合硫酸铁有一个非常重要的盐基度高低的标准，盐基度的高低可以直接决定聚合硫酸铁质量和混凝效果的好坏等。聚合硫酸铁水溶液的盐基度是指其中oh离子和铁离子的百分比，氢氧根浓度和铁离子的浓度的比值等，用于衡量聚合硫酸铁中离子的指标。本申请中，所述聚合硫酸铁的水溶液的盐基度为8-12％。
发明人发现本发明采用的无水氯化钙和聚合硫酸铁的水溶液能够产生协同作用，共同提高透水混凝土的抗压强度和抗折强度。发明人推测，特定镁含量和碱含量的无水氯化钙能够改善透水混凝土的致密性，而特定盐基度的聚合硫酸铁能够改善透水混凝土的气孔结构，因此产生了协同作用。
现有技术中，通常加入的聚合硫酸铁为固体，固体聚合硫酸铁能够便于保存和运输，质量周期较长。而发明人发现，本申请中加入的聚合硫酸铁的水溶液的盐基度为8-12％时，能够提高液体聚合硫酸铁的存放周期，并且降低腐蚀性，实现比固体聚合硫酸铁更好的效果，且成本更低。一般而言，聚合硫酸铁的盐基度越大性能越好，但是发明人发现，在本体系中，盐基度为8-12％时，能够取得较好的性能，盐基度超过12时，会降低透水混凝土的抗压强度和抗折强度。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。例如无水氯化钙cas号为10043-52-4，可购于浙江大成钙业有限公司；聚合硫酸铁可购于河南海韵环保科技有限公司；氯化钠的cas号为7647-14-5，可购于连云港冠苏实业有限公司。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种透水混凝土胶结组合物，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙45份、聚合硫酸铁4份、氯化钠1.5份。
所述无水氯化钙中，cacl2含量≥94wt％；mg含量为0.3-0.5wt％，以mgcl2计；游离碱含量为0.1-0.3wt％，以ca(oh)2计；所述聚合硫酸铁为聚合硫酸铁的水溶液；所述聚合硫酸铁的水溶液中聚合硫酸铁含量为10wt％；所述聚合硫酸铁的水溶液的盐基度为8-12％。
本实施例中，无水氯化钙cas号为10043-52-4，购于浙江大成钙业有限公司；聚合硫酸铁购于河南海韵环保科技有限公司；氯化钠的cas号为7647-14-5，购于连云港冠苏实业有限公司。
本发明另一方面还提供了所述一种透水混凝土胶结组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水加入搅拌罐中，启动搅拌机，转速400r/min；
(2)将无水氯化钙、氯化钠加入搅拌罐中，搅拌至完全溶解，时间30min；
(3)将聚合硫酸铁加入搅拌罐中搅拌10min即可。
步骤(1)中所述水的加入量为49.5份。
实施例2
实施例2提供了一种透水混凝土胶结组合物，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙30份、聚合硫酸铁1份、氯化钠1份。
所述无水氯化钙中，cacl2含量≥94wt％；mg含量为0.3-0.5wt％，以mgcl2计；游离碱含量为0.1-0.3wt％，以ca(oh)2计；所述聚合硫酸铁为聚合硫酸铁的水溶液；所述聚合硫酸铁的水溶液中聚合硫酸铁含量为10wt％；所述聚合硫酸铁的水溶液的盐基度为8-12％。
本实施例中，无水氯化钙cas号为10043-52-4，购于浙江大成钙业有限公司；聚合硫酸铁购于河南海韵环保科技有限公司；氯化钠的cas号为7647-14-5，购于连云港冠苏实业有限公司。
本发明另一方面还提供了所述一种透水混凝土胶结组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水加入搅拌罐中，启动搅拌机，转速400r/min；
(2)将无水氯化钙、氯化钠加入搅拌罐中，搅拌至完全溶解，时间30min；
(3)将聚合硫酸铁加入搅拌罐中搅拌10min即可。
步骤(1)中所述水的加入量为30份。
实施例3
实施例3提供了一种透水混凝土胶结组合物，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙45份、聚合硫酸铁4份、氯化钠1.5份。
所述无水氯化钙中，cacl2含量≥94wt％；mg含量小于0.1wt％，以mgcl2计；游离碱含量为0.1-0.3wt％，以ca(oh)2计；所述聚合硫酸铁为聚合硫酸铁的水溶液；所述聚合硫酸铁的水溶液中聚合硫酸铁含量为10wt％；所述聚合硫酸铁的水溶液的盐基度为8-12％。
本实施例中，无水氯化钙购于苏州荣光化工有限公司；聚合硫酸铁购于河南海韵环保科技有限公司；氯化钠的cas号为7647-14-5，购于连云港冠苏实业有限公司。
本发明另一方面还提供了所述一种透水混凝土胶结组合物的制备方法，同实施例1。
实施例4
实施例4提供了一种透水混凝土胶结组合物，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙45份、聚合硫酸铁4份、氯化钠1.5份。
所述无水氯化钙中，cacl2含量≥94wt％；mg含量为0.3-0.5wt％，以mgcl2计；游离碱含量≥0.7wt％，以ca(oh)2计；所述聚合硫酸铁为聚合硫酸铁的水溶液；所述聚合硫酸铁的水溶液中聚合硫酸铁含量为10wt％；所述聚合硫酸铁的水溶液的盐基度为8-12％。
本实施例中，无水氯化钙购于吴江市丰昌化工有限公司；聚合硫酸铁购于河南海韵环保科技有限公司；氯化钠的cas号为7647-14-5，购于连云港冠苏实业有限公司。
本发明另一方面还提供了所述一种透水混凝土胶结组合物的制备方法，同实施例1。
实施例5
实施例5提供了一种透水混凝土胶结组合物，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙45份、氯化钠1.5份。
所述无水氯化钙中，cacl2含量≥94wt％；mg含量为0.3-0.5wt％，以mgcl2计；游离碱含量为0.1-0.3wt％，以ca(oh)2计。
本实施例中，无水氯化钙cas号为10043-52-4，购于浙江大成钙业有限公司；氯化钠的cas号为7647-14-5，购于连云港冠苏实业有限公司。
本发明另一方面还提供了所述一种透水混凝土胶结组合物的制备方法，同实施例1。
实施例6
实施例6提供了一种透水混凝土胶结组合物，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙45份、聚合硫酸铁4份、氯化钠1.5份。
所述无水氯化钙中，cacl2含量≥94wt％；mg含量为0.3-0.5wt％，以mgcl2计；游离碱含量为0.1-0.3wt％，以ca(oh)2计；所述聚合硫酸铁为聚合硫酸铁的水溶液；所述聚合硫酸铁的水溶液中聚合硫酸铁含量为10wt％；所述聚合硫酸铁为固体聚合硫酸铁。
本实施例中，无水氯化钙cas号为10043-52-4，购于浙江大成钙业有限公司；固体聚合硫酸铁购于湖南谊德化工有限公司；氯化钠的cas号为7647-14-5，购于连云港冠苏实业有限公司。
本发明另一方面还提供了所述一种透水混凝土胶结组合物的制备方法，同实施例1。
实施例7
实施例7提供了一种透水混凝土胶结组合物，按重量份计算，所述透水混凝土胶结组合物包括如下原料：无水氯化钙45份、聚合硫酸铁4份、氯化钠1.5份。
所述无水氯化钙中，cacl2含量≥94wt％；mg含量为0.3-0.5wt％，以mgcl2计；游离碱含量为0.1-0.3wt％，以ca(oh)2计；所述聚合硫酸铁为聚合硫酸铁的水溶液；所述聚合硫酸铁的水溶液中聚合硫酸铁含量为10wt％；所述聚合硫酸铁的水溶液中的盐基度为15％。
本实施例中，无水氯化钙cas号为10043-52-4，购于浙江大成钙业有限公司；聚合硫酸铁购于上海滨沪环保科技有限公司；氯化钠的cas号为7647-14-5，购于连云港冠苏实业有限公司。
本发明另一方面还提供了所述一种透水混凝土胶结组合物的制备方法，同实施例1。
性能评价
将本发明实施例1～7所得的透水混凝土胶结组合物用于透水混凝土中，使用方法：每立方透水混凝土中透水混凝土胶结组合物的用量为20kg。
1.透水混凝土的抗压强度、抗折强度测试
抗压强度、抗折强度测试严格按照gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》的相关步骤进行，结果见表1。
2.透水混凝土的透水率测试
透水混凝土的透水率测试参照gb8076-2008《混凝土外加剂》相关步骤进行进行，结果见表1。
表1
前述的实施例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。