本发明涉及透水砖技术领域，尤其涉及一种改性碳纳米管增强抗冻性能的水泥基透水砖。
背景技术：
近年来，每逢雨季，各大城市“看海”现象频发。透水性地面由于具有缓解城市排水系统泄洪压力、 补充地下水资源、 改善城市地表植物和土壤微生物生存条件、使地下水分易于蒸发而消除城市热岛效应等优点而受到越来越 多研究人员的关注。透水性路面有助于空气和水分流通、消除热岛效应、吸声降噪。透水性路面砖是城市透水性路面的主要构成成分，主要有水泥基透水混凝土砖、 高分子透水混凝土砖和烧结透水砖3种。其中，水泥基透水混凝土砖制作工艺简单，成本低廉且性能稳定，适合于大规模推广应用，一般具有良好的透水性、保水性，其在满足强度要求的同时，还需要保持一定的贯通孔隙来满足透水性要求的砖。因此在配制时除了选择合适的原材料外，还要通过配合比设计、制备工艺、外加剂来满足强度和孔隙率的要求。
《利用废弃混凝土优化制作透水砖的研究》一文中利用废弃混凝土替代天然骨料，采用正交设计试验方法，分析骨料粒径、骨胶比、水灰比以及减水剂、硅粉和废弃混凝土的不同掺量对透水砖强度和透水系数的影响，得到最优配合比，在再生骨料的强化以及养护方式的改进下制成的透水砖，强度有所提高，满足铺设要求，实现了废物利用，节能减排，但是由于强度提高有限，还由于混凝土的流动性特点，在砖体成型时容易出现沉浆现象，把渗水通道堵住影响透水性，而且水泥层因流浆，节点处的水泥层将变薄，不利于砖体强度的发展。这样就必须对其进行改性，再满足强度需求的同时以期达到更多的附加价值，可以对水泥透水砖进行更好的推广应用。
技术实现要素：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种改性碳纳米管增强抗冻性能的水泥基透水砖。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改性碳纳米管增强抗冻性能的水泥基透水砖，由下列重量份的原料制成：花岗岩边角废料40-43、废弃混凝土30-32、42.5级普通硅酸盐水泥20-22、涤棉织物边角料2-2.5、聚环氧氯丙烷二甲胺0.1-0.12、早强型聚羧酸减水剂0.3-0.4、水适量、三乙醇胺1.8-2.5、硫酸钠2-3、十六烷基三甲基溴化铵0.7-0.8、碳纳米管8-9、去离子水适量。
所述一种改性碳纳米管增强抗冻性能的水泥基透水砖，由以下具体步骤制成：
（1）将花岗岩边角废料放入破碎机破碎成7-10mm的小颗粒，将废弃混凝土放入破碎机中破碎成5-10mm的颗粒，然后将两种颗粒混合，得到混合粗骨料；
（2）将涤棉织物边角料剪切并撕松，形成3mm×3mm的织物碎片待用；将聚环氧氯丙烷二甲胺溶于100倍量的水中，搅拌至完全溶解后加入上述织物碎片，以400-500转/分的速度搅拌4-5分钟后静置30-40分钟，过滤，将浸渍处理后的织物碎片放在烘箱中以100-110℃干燥100-120分钟，冷却后取出；
（3）将十六烷基三甲基溴化铵中加入16-18倍量的去离子水，搅拌至完全溶解，加入碳纳米管，超声分散60-90分钟后加入三乙醇胺、硫酸钠，继续分散30-40分钟后得到悬浮液；
（4）将步骤（1）、步骤（2）得到的产物在无水状态下搅拌均匀，加入适量的水，使得混合物表面被完全润湿，然后加入步骤（3）得到的悬浮液、42.5级普通硅酸盐水泥以及其余剩余成分，搅拌均匀后继续加入适量水，控制水灰比为0.3，继续搅拌10-15分钟使得水泥浆能充分包裹每粒骨料，最后将拌合物倒入模具中，用一端平整的木棒轻轻插捣，整平表面后在4MPa的压力下压制成型，静压90秒，在25℃下恒温干燥48小时，脱模后将砖体放入混凝土标准养护箱中按要求养护28天即可。
本发明的优点是：本发明利用花岗岩边角废料与废弃混凝土破碎成一定的粒径后杂乱的分布在混凝土中，由于其随机的取向分布构成了透水砖的骨架结构，通过合适的配比，使得制成的砖体具有良好的强度以及合理的孔隙率，而且均采用废弃物，既降低了原料成本，还对环境友好；配合聚环氧氯丙烷二甲胺改性的织物碎片的添加，亲水性好，与水泥的粘合性增强，提高了砖体的抗压强度，而且能够均匀的填充于骨料的缝隙中，在透水砖成型过程中，改性后的织物碎片降低了混凝土的流动性，避免其向下流动阻塞骨料之间的连通孔隙，阻止骨料沉降，保证了透水砖的透水性能；同时适量的织物碎片可调节混凝土的泌水性，可减少由于混凝土泌水在骨料颗粒下方形成的微裂缝，受压时可阻挡裂缝端前移，从而提高透水砖的强度；在透水砖受压收缩时，其收缩能量被织物碎片所吸收，有效增加了透水砖的韧性，抑制了裂纹的产生及发展；织物碎片的添加，部分混凝土被织物吸附，骨料之间的水泥胶结层减薄，孔隙增大，增大了透水系数，而且由于织物碎片的亲水性能，增强了砖体的保水系数。
本发明将碳纳米通过十六烷基三甲基溴化铵改性，与硫酸钠、三乙醇胺复配形成悬浮液添加到混凝土中，碳纳米管在混凝土中起到了桥联和拔出效应，能够有效的延缓和阻止水泥基透水砖受到外界的破坏，协同硫酸钠的掺加，进一步提高了水泥基透水砖的抗压抗折强度，提高了透水砖的抗冻性能；本发明解决了水泥基透水砖强度不高，在严寒地区抗冻性不好的难题，制备的产品具有强度高、透水效果显著、抗冻性好和耐磨等特点，是一种环保型的绿色建设材料，特别适合严寒地区城市广场、商业街、人行道、停车场等城市建设中的地面铺设。
具体实施方式
一种改性碳纳米管增强抗冻性能的水泥基透水砖，由下列重量份（公斤）的原料制成：花岗岩边角废料40、废弃混凝土30、42.5级普通硅酸盐水泥20、涤棉织物边角料2、聚环氧氯丙烷二甲胺0.1、早强型聚羧酸减水剂0.3、水适量、三乙醇胺1.8、硫酸钠2、十六烷基三甲基溴化铵0.7、碳纳米管8、去离子水适量。
所述一种改性碳纳米管增强抗冻性能的水泥基透水砖，由以下具体步骤制成：
（1）将花岗岩边角废料放入破碎机破碎成7mm的小颗粒，将废弃混凝土放入破碎机中破碎成5mm的颗粒，然后将两种颗粒混合，得到混合粗骨料；
（2）将涤棉织物边角料剪切并撕松，形成3mm×3mm的织物碎片待用；将聚环氧氯丙烷二甲胺溶于100倍量的水中，搅拌至完全溶解后加入上述织物碎片，以400转/分的速度搅拌4分钟后静置30分钟，过滤，将浸渍处理后的织物碎片放在烘箱中以100℃干燥100分钟，冷却后取出；
（3）将十六烷基三甲基溴化铵中加入16倍量的去离子水，搅拌至完全溶解，加入碳纳米管，超声分散60分钟后加入三乙醇胺、硫酸钠，继续分散30分钟后得到悬浮液；
（4）将步骤（1）、步骤（2）得到的产物在无水状态下搅拌均匀，加入适量的水，使得混合物表面被完全润湿，然后加入步骤（3）得到的悬浮液、42.5级普通硅酸盐水泥以及其余剩余成分，搅拌均匀后继续加入适量水，控制水灰比为0.3，继续搅拌10分钟使得水泥浆能充分包裹每粒骨料，最后将拌合物倒入模具中，用一端平整的木棒轻轻插捣，整平表面后在4MPa的压力下压制成型，静压90秒，在25℃下恒温干燥48小时，脱模后将砖体放入混凝土标准养护箱中按要求养护28天即可。
对本发明实施例制成的透水地砖进行各项性能测试，透水系数为0.247mm/s，抗压强度为34.48MPa，25 次冻融循环抗压强度损失小于20％，符合行业标准。