本发明属于道路铺设材料技术领域，特别涉及一种高强度透水混凝土及其制备方法。
背景技术：
随着社会经济的发展和城市化水平的不断提高，越来越多的城市地表逐步被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖。与自然的土壤相比，混凝土路面缺乏呼吸性、吸收热量和渗透雨水的能力，导致雨水无法渗入地下，路面形成大量的积水且影响城市地下水的补充，造成生态环境的破坏。
透水混凝土是为了弥补普通混凝土的不透水性而诞生的一种新型混凝土，属于环保型、生态型混凝土材料，具有透水性和透气性，主要由骨料、水泥、外加剂、水等通过特定工艺加工而成的一种多孔混凝土，在满足路面使用性能要求的同时，能实现其结构多孔且连续的特点，使其具有良好的透水性。在集中降雨的时候，雨水可以通过连通孔隙及时渗入地下，达到迅速排水及补充地下水资源的目的，配以相应的雨水收集设施，还可以节约水资源。
但目前市场上的透水混凝土强度低，无法满足铺设高性能路面的要求；透水系数较低，一般其透水系数低于10mm/s，无法满足雨水季节排水的要求，容易造成地面积水现象的发生；另外，普通透水混凝土耐候性差，抗冻融能力低，容易产生冻融破坏，严重阻碍透水混凝土的应用发展。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种高强度透水混凝土及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种高强度透水混凝土，包括如下重量份的原料：水泥100～150份、碎石300～450份、中砂30～50份、水40～60份、聚羧酸3～10份、消石灰2～8份、吸水凝胶1～3份、可溶性淀粉0.5～2份、纳米氧化钙0.2～0.8份、膨胀剂0.05～0.1份
优选的，所述高强度透水混凝土包括如下重量份的原料：水泥100份、碎石400份、中砂30份、水50份、聚羧酸5份、消石灰5份、吸水凝胶2份、可溶性淀粉1份、纳米氧化钙0.6份、膨胀剂0.1份。
优选的，所述水泥为P.O52.5水泥。
优选的，所述碎石粒径为5～10mm，堆积密度为1493kg/m3，表观密度为2710kg/m3，孔隙率为45％。
优选的，所述吸水凝胶由聚丙烯酸树脂、羧甲基纤维素钠、酯化淀粉、二氧化硅、交联剂、引发剂制备而成。
优选的，所述吸水凝胶中各原料所占质量百分数为：聚丙烯酸树脂10～25％、羧甲基纤维素钠30～50％、酯化淀粉20～25％、二氧化硅15～20％、引发剂1～5％、交联剂0.5～1％。
优选的，所述膨胀剂包括如下重量份的原料：膨胀珍珠岩20～40份、膨胀石墨20～30份、硬脂酸钙10～20份、明矾石10～20份、纳米钛酸铝纤维10～20份。
本发明的另一目的是提供一种高强度透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将上述重量份的水泥、碎石、中砂置于混凝土搅拌机中混合搅拌10～15min；
(2)将上述重量份的水、聚羧酸、可溶性淀粉混合搅拌，然后加入到步骤(1)所得混合物中搅拌混合10～15min；
(3)将上述重量份的消石灰、吸水凝胶、纳米氧化钙、膨胀剂加入步骤(2)所得混合物中继续搅拌5～15min，然后进行振动、压制，即得所述高强度透水混凝土。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
本发明选用合适的水灰比，提高混凝土的密实度和强度，添加聚羧酸减水剂，一方面可以减少用水量，改善水泥浆体微观结构的均匀性，另一方面改善透水性混凝土的工作性；选择较小粒径的碎石、中砂，与水泥配合组成粗骨料形成孔隙，增加混凝土的透水性；添加可溶性淀粉和吸水凝胶，均匀填充在粗骨料形成的空隙中，随着可溶性淀粉的逐渐降解、溶解并流失，在混凝土中形成完全贯通的微细可透水微孔，不但保证了混凝土的强度、耐磨性，而且具有可透水性；同时添加的膨胀剂具有自动膨胀和收缩功能，且与粗细骨料具有良好的粘接性，能够获得高强度、高耐磨性、高透水性的透水混凝土。
本发明提供的高强度透水混凝土，通过合理的配比，优选出适合高强度透水混凝土的减各种原料种类及用量，所得透水混凝土施工性能良好，孔隙率大，同时本发明透水混凝土的耐磨性好，抗压强度达到30MPa，抗折强度达到3MPa，透水系数达到5mm/s以上，能够满足各种对于混凝土有透水要求的工程需要，可广泛用于高速道路、城市道路、园林道路、人行道、停车场、公园等有透水要求的工程和道路，有利于维护生态平衡和实现可持续发展。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种高强度透水混凝土，其组成为：P.O52.5水泥100份、粒径为5mm碎石300份、中砂30份、水40份、聚羧酸3份、消石灰2份、吸水凝胶1份、可溶性淀粉0.5份、纳米氧化钙0.2份、膨胀剂0.05份；其中，吸水凝胶由如下原料制备而成：聚丙烯酸树脂10％、羧甲基纤维素钠40％、酯化淀粉25％、二氧化硅20％、引发剂4％、交联剂1％；膨胀剂包括如下重量份的原料：膨胀珍珠岩20份、膨胀石墨30份、硬脂酸钙10份、明矾石20份、纳米钛酸铝纤维20份。
所述高强度透水混凝土的制备方法为：
(1)将上述重量份的水泥、碎石、中砂置于混凝土搅拌机中混合搅拌10min；
(2)将上述重量份的水、聚羧酸、可溶性淀粉混合搅拌，然后加入到步骤(1)所得混合物中搅拌混合15min；
(3)将上述重量份的消石灰、吸水凝胶、纳米氧化钙、膨胀剂加入步骤(2)所得混合物中继续搅拌5min，然后进行振动、压制，即得所述高强度透水混凝土。
实施例2
一种高强度透水混凝土，其组成为：P.O52.5水泥100份、粒径为10mm碎石400份、中砂30份、水50份、聚羧酸5份、消石灰5份、吸水凝胶2份、可溶性淀粉1份、纳米氧化钙0.6份、膨胀剂0.1份；其中，吸水凝胶由如下原料制备而成：聚丙烯酸树脂13％、羧甲基纤维素钠50％、酯化淀粉20％、二氧化硅15％、引发剂1.5％、交联剂0.5％；膨胀剂包括如下重量份的原料：膨胀珍珠岩30份、膨胀石墨25份、硬脂酸钙15份、明矾石15份、纳米钛酸铝纤维15份。
所述高强度透水混凝土的制备方法为：
(1)将上述重量份的水泥、碎石、中砂置于混凝土搅拌机中混合搅拌15min；
(2)将上述重量份的水、聚羧酸、可溶性淀粉混合搅拌，然后加入到步骤(1)所得混合物中搅拌混合10min；
(3)将上述重量份的消石灰、吸水凝胶、纳米氧化钙、膨胀剂加入步骤(2)所得混合物中继续搅拌10min，然后进行振动、压制，即得所述高强度透水混凝土。
实施例3
一种高强度透水混凝土，其组成为：P.O52.5水泥100～150份、粒径为5mm碎石300～450份、中砂30～50份、水40～60份、聚羧酸3～10份、消石灰2～8份、吸水凝胶1～3份、可溶性淀粉0.5～2份、纳米氧化钙0.2～0.8份、膨胀剂0.05～0.1份；其中，吸水凝胶由如下原料制备而成：聚丙烯酸树脂25％、羧甲基纤维素钠30％、酯化淀粉24％、二氧化硅15％、引发剂5％、交联剂1％；膨胀剂包括如下重量份的原料：膨胀珍珠岩40份、膨胀石墨20份、硬脂酸钙20份、明矾石10份、纳米钛酸铝纤维10份。
所述高强度透水混凝土的制备方法为：
(1)将上述重量份的水泥、碎石、中砂置于混凝土搅拌机中混合搅拌10min；
(2)将上述重量份的水、聚羧酸、可溶性淀粉混合搅拌，然后加入到步骤(1)所得混合物中搅拌混合10min；
(3)将上述重量份的消石灰、吸水凝胶、纳米氧化钙、膨胀剂加入步骤(2)所得混合物中继续搅拌15min，然后进行振动、压制，即得所述高强度透水混凝土。
以上为本发明较佳实施例，只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。