本发明属于混凝土技术领域，涉及一种高强度高透水性混凝土及其制备方法。
背景技术：
随着我国城市化进程的加快，许多绿色区和裸露地表被建筑物、大型基础设施以及不透水的混凝土路面所覆盖，造成了严重的城市内涝灾和热岛效应，因此国家和地区大力推进海绵城市建设，透水混凝土作为一种新型环保型混凝土受到广泛的关注。透水混凝土因具有透气、透水的特点，能将与水迅速渗入地表，能在极大程度上解决城市内涝灾的问题。
现有的透水混凝土内部存在大量的孔隙，导致混凝土的抗压强度和抗折强度差，同时，混凝土内部孔隙孔径大，在存在较多泥土、砾石的地方容易被堵塞，进而失去透水功能，因此，发明一种既具有高的抗压强度和抗折强度又具有良好的透水性的混凝土，是目前混凝土技术领域有待解决的一个问题。
技术实现要素：
本发明提出一种高强度高透水性混凝土及其制备方法，解决了现有技术中透水性混凝土抗压强度、抗折强度不高的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种高强度高透水性混凝土，由以下重量份的组分组成：
水5～10份，水泥15～35份，石英砂50～75份，钛酸四丁酯1～3份，硼纤维0.3～1.5份，二硫化钼0.5～4.5份，锂基膨润土1～5份，减水剂0.06～0.15份，炭黑0.05～0.1份，松香0.4～0.5份，早强剂0.3～0.8份，引气剂1～1.5份，正硅酸乙酯1.5～5份。
作为进一步的技术方案，由以下重量份的组分组成：
水8份，水泥25份，石英砂62份，钛酸四丁酯2份，硼纤维0.8份，二硫化钼2.5份，锂基膨润土2.5份，减水剂0.11份，炭黑0.08份，松香0.45份，早强剂0.5份，引气剂1.3份，正硅酸乙酯3.2份。
作为进一步的技术方案，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。
作为进一步的技术方案，所述早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物。
作为进一步的技术方案，所述石英砂的粒径为1～2mm。
作为进一步的技术方案，所述硼纤维的直径为0.14mm。
作为进一步的技术方案，所述引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物。
本发明还提出了一种高强度高透水性混凝土的制备方法，包括以下步骤：
s1.按照上述的一种高强度高透水性混凝土的配方，称取各个组分备用；
s2.将水泥、石英砂、锂基膨润土、炭黑混合均匀后磨粉后过200目筛，得到干混料；
s3.向步骤s2得到的干混料中加入硼纤维，混合均匀，得到掺杂硼纤维的干混料；
s4.向步骤s3得到的掺杂硼纤维的干混料中加入70％配方量的水，搅拌10～15min，得到初混料；
s5.向步骤s4得到的初混料中加入二硫化钼、钛酸四丁酯、减水剂、松香、早强剂、引气剂，搅拌5～8min，得到混合料；
s6.向步骤s5得到的混合料中加入正硅酸乙酯，加入配方中剩余量的水，加入乙醇，搅拌30min，得到高强度高透水性混凝土。
作为进一步的技术方案，步骤s6中正硅酸乙酯与乙醇的质量体积比为1.04g：1ml。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中，以水泥为主要原料，与原料中其它组分共同调配，使得制备的混凝土不仅具有较高的抗压强度和抗折强度，同时，具有良好的透水性、流动性和和易性。加入锂基膨润土、钛酸四丁酯在水和乙醇中能够水解、充分溶胀，提高了混凝土的粘聚性，生成的凝胶和胶体填充混凝土内部部分孔隙，使混凝土更加密实，显著提高了混凝土的抗压强度和抗折强度，与二硫化钼、硼纤维、正硅酸乙酯等配方中的其它原料相互协同，在提高混凝土透水性的同时混凝土的抗压强度和抗折强度大大提高，有效解决了现有技术中透水性混凝土强度不高的问题。
2、本发明中，混凝土原料中加入二硫化钼、硼纤维，提高了混凝土的抗压强度、抗折强度和透水性。二硫化钼附着在水泥表面，提高了混凝土表层的耐磨性和耐久性，高强度的硼纤维在混凝土内部成三维立体分布，二与硼纤维相互配伍，使混凝土中的孔隙率降低，使混凝土更加密实，阻碍了表面析水和集料的沉降，降低了混凝土的沁水性，提高了混凝土的透水性，同时，显著提高了混凝土的抗压、抗折强度。
3、本发明中，引气剂选取聚丙烯和十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物，使得制备的混凝土的凝结时间短，抗压、抗折强度高。聚丙烯和十二烷基苯磺酸钠相互配伍，聚丙烯对水泥具有一定的吸附作用，增大了混凝土的流动性，十二烷基苯磺酸钠在原料的过程中引入大量均匀的球形微小气泡，两者协同作用，不仅缩短了混凝土的凝结时间，提高了混凝土的和易性，同时提高了混凝土的透水性和力学强度。
4、本发明中，早强剂选取十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物，使得制备的混凝土的坍落度、抗压强度、抗折强度显著提高。十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷和硫酸锂协同作用，促进了水泥水化反应的进行，既能加快混凝土的早起强度发展又能提高混凝土的后期强度，使得混凝土的抗压强度、抗折强度显著提高，同时，十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷和硫酸锂配合，使得混凝土拌合物具有良好的粘聚性，从而提高混凝土的坍落度，进而提高混凝土的和易性，使得混凝土的铺设更加方便。
5、本发明中，配方中加入正硅酸乙酯和乙醇，显著提高了混凝土的力学强度和透水性。混凝土中水泥水化产生大量的氢氧化钙，营造了碱性环境，以乙醇为溶剂，在进行环境下，正硅酸乙酯缩合形成二氧化硅凝胶，能填充混凝土内部部分孔隙，增加混凝土表面的密实性，进而显著提高了混凝土的抗压强度、抗折强度，同时，二氧化硅凝胶的加入，增大了混凝土的透水性。
6本发明中，制备方法中先将水泥、石英砂、锂基膨润土、炭黑等干混，加入硼纤维，混合均匀后加水搅拌，然后加入二硫化钼、钛酸四丁酯、减水剂、松香、早强剂、引气剂混合后在加入正硅酸乙酯、水和乙醇搅拌，而不是直接将各组分混合，能够充分发挥各组分之间的协同作用，使得制备的混凝土不仅具有高的抗压强度和抗折强度，而且具有良好的透水性和和易性，适合推广使用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高强度高透水性混凝土，由以下重量份的组分组成：
水5份，水泥15份，石英砂50份，钛酸四丁酯1份，硼纤维0.3份，二硫化钼0.5份，锂基膨润土1份，聚羧酸系减水剂0.06份，炭黑0.05份，松香0.4份，早强剂0.3份，引气剂1份，正硅酸乙酯1.5份，
其中，早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物，石英砂的粒径为1～2mm，硼纤维的直径为0.14mm，引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物，
其制备方法，包括以下步骤：
s1.按照上述的配方，称取各个组分备用；
s2.将水泥、石英砂、锂基膨润土、炭黑混合均匀后磨粉后过200目筛，得到干混料；
s3.向步骤s2得到的干混料中加入硼纤维，混合均匀，得到掺杂硼纤维的干混料；
s4.向步骤s3得到的掺杂硼纤维的干混料中加入70％配方量的水，搅拌10～15min，得到初混料；
s5.向步骤s4得到的初混料中加入二硫化钼、钛酸四丁酯、减水剂、松香、早强剂、引气剂，搅拌5～8min，得到混合料；
s6.向步骤s5得到的混合料中加入正硅酸乙酯，加入配方中剩余量的水，加入乙醇，其中正硅酸乙酯与乙醇的质量体积比为1.04g：1ml，搅拌30min，得到高强度高透水性混凝土。
实施例2
一种高强度高透水性混凝土，由以下重量份的组分组成：
水10份，水泥35份，石英砂75份，钛酸四丁酯3份，硼纤维1.5份，二硫化钼4.5份，锂基膨润土5份，聚羧酸系减水剂0.15份，炭黑0.1份，松香0.5份，早强剂0.8份，引气剂1.5份，正硅酸乙酯5份，
其中，早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物，石英砂的粒径为1～2mm，硼纤维的直径为0.14mm，引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物，
其制备方法，包括以下步骤：
s1.按照上述的配方，称取各个组分备用；
s2.将水泥、石英砂、锂基膨润土、炭黑混合均匀后磨粉后过200目筛，得到干混料；
s3.向步骤s2得到的干混料中加入硼纤维，混合均匀，得到掺杂硼纤维的干混料；
s4.向步骤s3得到的掺杂硼纤维的干混料中加入70％配方量的水，搅拌10～15min，得到初混料；
s5.向步骤s4得到的初混料中加入二硫化钼、钛酸四丁酯、减水剂、松香、早强剂、引气剂，搅拌5～8min，得到混合料；
s6.向步骤s5得到的混合料中加入正硅酸乙酯，加入配方中剩余量的水，加入乙醇，其中正硅酸乙酯与乙醇的质量体积比为1.04g：1ml，搅拌30min，得到高强度高透水性混凝土。
实施例3
一种高强度高透水性混凝土，由以下重量份的组分组成：
水7份，水泥23份，石英砂29份，钛酸四丁酯1.5份，硼纤维0.6份，二硫化钼2份，锂基膨润土2份，聚羧酸系减水剂0.09份，炭黑0.07份，松香0.43份，早强剂0.4份，引气剂1.2份，正硅酸乙酯2.7份，
其中，早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物，石英砂的粒径为1～2mm，硼纤维的直径为0.14mm，引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物，
其制备方法，包括以下步骤：
s1.按照上述的配方，称取各个组分备用；
s2.将水泥、石英砂、锂基膨润土、炭黑混合均匀后磨粉后过200目筛，得到干混料；
s3.向步骤s2得到的干混料中加入硼纤维，混合均匀，得到掺杂硼纤维的干混料；
s4.向步骤s3得到的掺杂硼纤维的干混料中加入70％配方量的水，搅拌10～15min，得到初混料；
s5.向步骤s4得到的初混料中加入二硫化钼、钛酸四丁酯、减水剂、松香、早强剂、引气剂，搅拌5～8min，得到混合料；
s6.向步骤s5得到的混合料中加入正硅酸乙酯，加入配方中剩余量的水，加入乙醇，其中正硅酸乙酯与乙醇的质量体积比为1.04g：1ml，搅拌30min，得到高强度高透水性混凝土。
实施例4
一种高强度高透水性混凝土，由以下重量份的组分组成：
水9份，水泥28份，石英砂67份，钛酸四丁酯2.5份，硼纤维1.2份，二硫化钼3.2份，锂基膨润土4份，聚羧酸系减水剂0.13份，炭黑0.09份，松香0.47份，早强剂0.7份，引气剂1.4份，正硅酸乙酯3.8份，
其中，早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物，石英砂的粒径为1～2mm，硼纤维的直径为0.14mm，引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物，
其制备方法，包括以下步骤：
s1.按照上述的配方，称取各个组分备用；
s2.将水泥、石英砂、锂基膨润土、炭黑混合均匀后磨粉后过200目筛，得到干混料；
s3.向步骤s2得到的干混料中加入硼纤维，混合均匀，得到掺杂硼纤维的干混料；
s4.向步骤s3得到的掺杂硼纤维的干混料中加入70％配方量的水，搅拌10～15min，得到初混料；
s5.向步骤s4得到的初混料中加入二硫化钼、钛酸四丁酯、减水剂、松香、早强剂、引气剂，搅拌5～8min，得到混合料；
s6.向步骤s5得到的混合料中加入正硅酸乙酯，加入配方中剩余量的水，加入乙醇，其中正硅酸乙酯与乙醇的质量体积比为1.04g：1ml，搅拌30min，得到高强度高透水性混凝土。
实施例5
一种高强度高透水性混凝土，由以下重量份的组分组成：
水8份，水泥25份，石英砂62份，钛酸四丁酯2份，硼纤维0.8份，二硫化钼2.5份，锂基膨润土2.5份，减水剂0.11份，炭黑0.08份，松香0.45份，早强剂0.5份，引气剂1.3份，正硅酸乙酯3.2份，
其中，早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物，石英砂的粒径为1～2mm，硼纤维的直径为0.14mm，引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物，
其制备方法，包括以下步骤：
s1.按照上述的配方，称取各个组分备用；
s2.将水泥、石英砂、锂基膨润土、炭黑混合均匀后磨粉后过200目筛，得到干混料；
s3.向步骤s2得到的干混料中加入硼纤维，混合均匀，得到掺杂硼纤维的干混料；
s4.向步骤s3得到的掺杂硼纤维的干混料中加入70％配方量的水，搅拌10～15min，得到初混料；
s5.向步骤s4得到的初混料中加入二硫化钼、钛酸四丁酯、减水剂、松香、早强剂、引气剂，搅拌5～8min，得到混合料；
s6.向步骤s5得到的混合料中加入正硅酸乙酯，加入配方中剩余量的水，加入乙醇，其中正硅酸乙酯与乙醇的质量体积比为1.04g：1ml，搅拌30min，得到高强度高透水性混凝土。
对比例1
一种高强度高透水性混凝土，由以下重量份的组分组成：
水8份，水泥25份，石英砂62份，钛酸四丁酯2份，锂基膨润土2.5份，减水剂0.11份，炭黑0.08份，松香0.45份，早强剂0.5份，引气剂1.3份，正硅酸乙酯3.2份，
其中，早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物，石英砂的粒径为1～2mm，硼纤维的直径为0.14mm，引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物，
其制备方法对应的将步骤s3删除，将步骤s5中二硫化钼删除，其余步骤同实施例5。
对比例2
一种高强度高透水性混凝土，由以下重量份的组分组成：
水8份，水泥25份，石英砂62份，钛酸四丁酯2份，硼纤维0.8份，二硫化钼2.5份，锂基膨润土2.5份，减水剂0.11份，炭黑0.08份，松香0.45份，早强剂0.5份，引气剂1.3份，正硅酸乙酯3.2份，
其中，早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物，石英砂的粒径为1～2mm，硼纤维的直径为0.14mm，引气剂为十二烷基苯磺酸钠，
其制备方法同实施例5。
对比例3
一种高强度高透水性混凝土，由以下重量份的组分组成：
水8份，水泥25份，石英砂62份，钛酸四丁酯2份，硼纤维0.8份，二硫化钼2.5份，锂基膨润土2.5份，减水剂0.11份，炭黑0.08份，松香0.45份，早强剂0.5份，引气剂1.3份，正硅酸乙酯3.2份，
其中，早强剂为硫酸锂，石英砂的粒径为1～2mm，硼纤维的直径为0.14mm，引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物，
其制备方法同实施例5。
对比例4
一种高强度高透水性混凝土，由以下重量份的组分组成：
水8份，水泥25份，石英砂62份，钛酸四丁酯2份，硼纤维0.8份，二硫化钼2.5份，锂基膨润土2.5份，减水剂0.11份，炭黑0.08份，松香0.45份，早强剂0.5份，引气剂1.3份，
其中，早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物，石英砂的粒径为1～2mm，硼纤维的直径为0.14mm，引气剂为聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠质量比为2:1的混合物，
其制备方法中对应的将步骤s6中正硅酸乙酯和乙醇删除，其余步骤同实施例5。
对实施例1～5及对比例1～4制备的混凝土进行如下性能测试：
1、坍落度：按照gb/t50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》中规定的测试方法，测试样品的坍落度；
2、凝结时间、沁水性：按照gb/t50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》中规定的测试方法，测试样品的坍落度、凝结时间、沁水性；
3、沁水性：按照gb/t50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》中规定的测试方法，测试样品的测试样品的沁水率；
4、透水性：按照cjj/t135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》中规定的测试方法，测试样品的透水系数；
5、抗压强度：按照gb/t50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中规定的测试方法，测试样品的抗压强度；
6、抗折强度：按照gb/t50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中规定的测试方法，测试样品的抗折强度。
测试结果见表1：
表1实施例1～5及对比例1～4制备的混凝土性能测试结果
从上表中数据可以看出，本发明实施例制备的混凝土沁水率低1.2％，透水系数高达5.3ml/min，28天的抗压强度高达84.1mpa，抗折强度高达13.5mpa，坍落度在210～225mm，初凝时间在55～65min，终凝时间在350～365min，说明本发明制备的混凝土具有良好的透水性能和较高的抗压强度和抗折强度，同时，流动性好，具有良好的和易性，适合推广使用。
与对比例1相比，实施例5制备的混凝土的抗压强度、抗折强度显著提高，同时，透水性提高，对比例1与实施例5的区别在于对比例1的混凝土原料中未添加二硫化钼、硼纤维，说明本发明中二硫化钼与硼纤维相互配伍，二硫化钼附着在水泥表面，高强度的硼纤维在混凝土内部成三维立体分布，使混凝土中的孔隙率降低，使混凝土更加密实，阻碍了表面析水和集料的沉降，降低了混凝土的沁水性，提高了混凝土混凝土原料中的透水性，同时，显著提高了混凝土的抗压、抗折强度。
与对比例2相比，实施例5制备的混凝土的凝结时间短，抗压、抗折强度提高，沁水率下降，透水系数提高，对比例2与实施例5的区别在于对比例2的混凝土原料引气剂中未添加聚丙烯酸，说明本发明引气剂中聚丙烯和十二烷基苯磺酸钠相互配伍，聚丙烯对水泥具有一定的吸附作用，增大了混凝土的流动性，十二烷基苯磺酸钠在原料的过程中引入大量均匀的球形微小气泡，两者协同作用，不仅缩短了混凝土的凝结时间，提高了混凝土的和易性，同时提高了混凝土的透水性和力学强度。
与对比例3相比，实施例5制备的混凝土的坍落度、抗压强度、抗折强度显著提高，对比例3与实施例5的区别在于对比例3的混凝土原料早强剂中未添加十二烷基葡萄糖苷和氨丙基三乙氧基硅烷，说明本发明早强剂中十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷和硫酸锂协同作用，促进了水泥水化反应的进行，既能加快混凝土的早起强度发展又能提高混凝土的后期强度，使得混凝土的抗压强度、抗折强度显著提高，同时，十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷和硫酸锂配合，使得混凝土拌合物具有良好的粘聚性，从而提高混凝土的坍落度，进而提高混凝土的和易性。
与对比例4相比，实施例5制备的混凝土的抗压强度、抗折强度显著提高，同时，沁水率降低，透水性提高，对比例4与实施例5的区别在于对比例4的混凝土原料中未添加正硅酸乙酯和乙醇，说明本发明中正硅酸乙酯和乙醇配合，显著提高了混凝土的力学强度。这是由于混凝土中水泥水化产生大量的氢氧化钙，营造了碱性环境，以乙醇为溶剂，在进行环境下，正硅酸乙酯缩合形成二氧化硅凝胶，能填充混凝土内部部分孔隙，增加混凝土表面的密实性，进而显著提高了混凝土的抗压强度、抗折强度，同时，二氧化硅凝胶的加入，增大了混凝土的透水性。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。