本发明涉及道路建筑地透水混凝土，尤其是高强耐冻地改性透水混凝土混合物。
背景技术：
随着城市化的快速发展，越来越多的地表被建筑物和混凝土等阻水材料硬化覆盖，虽然方便了人类的衣食住行，但是同时这些不透水的建设也给城市生态环境带来了极大的负面影响，造成城市热岛效应。近年来随着透水混凝土的出现，有效的缓解了这一现象，减轻了城市排水系统的压力，有效的补给地下水、减轻城市热岛效应。
传统的透水混凝土由水、水泥、粗骨料组成，采用单粒级骨料作为骨架，水泥浆薄层或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料表面形成胶结层，骨料通过硬化胶结层胶结而成多孔堆积结构。透水混凝土主要用于人行道、城市广场、户外停车场、园林景观道路等轻型交通路面，抗压强度一般为10mpa-30mpa，大多在10mpa-20mpa之间，连续孔隙率一般为15％-25％，透水系数一般≥10×102cm/s，大多超过了15×102cm/s。实际应用发现，透水混凝土以多孔连通、薄胶结层为表征的内部结构，往往使其耐久性成为一个薄弱环节，使用寿命普遍不长。
为了提高透水混凝土的耐久性，人们想着通过提高透水混凝土的强度来达到目的。如中国专利公开号cn107759172a公开的一种水性环氧树脂改性透水混凝土材料；中国专利公开号cn107098637a公开的一种新型生态透水混凝土材料及其制备方法；中国专利公开号cn107721326a公开的一种透水混凝土及其制备方法；中国专利公开号cn105246853公开的一种快速固化的透水混凝土等等。这些文献公开的技术基本都是由水泥、粗骨料、矿渣微粉、减水剂、聚合物以及纤维混合而成，虽然都在一定程度上提高了透水混凝土的强度，一般28天抗压强度都达到20mpa以上。但是透水混凝土的耐久性不仅仅是看它的28天抗压强度，还要看它的抗冻性，也就是要检测透水混凝土的抗冻等级。所谓的抗冻等级是以28d龄期的试件，按标准试验方法(慢冷法)进行反复冻融循环试验时，以同时满足强度损失率不超过25％，重量损失率不超过5％所能承受的最大冻融循环次数来表示。对于混凝土来说，混凝土的抗压强度随着冻融次数的增加逐渐衰减，当冻融循环到一定次数时，混凝土的骨料不能被水泥浆体包裹几乎全部暴露，导致混凝土冻碎，水泥水化产物丧失凝结力，粗细骨料分离，使得混凝土彻底遭到破坏而无法继续发挥它的功能。另外，为了提高强度，这些文献中记载的聚合物添加量都比较高，导致透水混凝土的成本大大提高，这种为了提高强度而不顾及成本的做法是不可取的。所以说，衡量透水混凝土的耐久性需要在限制成本的前提下综合考虑抗压强度和冻融性。
中国专利申请号200980149140.2于2009.12.03公开了一种透水组合物，该文献提出了透水混凝土的冻融性，从它的试验数据可以看出，它的28天强度最高才达到7.01mpa，在经过冻融25次时它的强度降低很明显，正如在它【0031】记载的那样，在冬季时期之后显示出不能令人满意的耐久性。
因此，上述公开的文献要么没有考虑混凝土的冻融性，要么冻融性低，导致透水混凝土的耐久性差，要么成本高，无法大面积推广，尤其是在冬季寒冷和温差大的区域，这些技术更无法显示它的优越性。
技术实现要素：
为了解决透水混凝土的耐久性问题，使得透水混凝土在北方寒冷和温差大的地方得到大面积的推广，本发明提供一种在不提高成本的前提下可以实现高强耐冻的改性透水混凝土混合物及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种高强耐冻改性透水混凝土混合物，它是由以下重量份的原料混合而成的：343.4份骨料，70份水泥、20份水、2份外加剂、0.7份聚合物和0.3份聚丙烯纤维。
本发明改性透水混凝土混合物制备方法如下：
先将水泥、聚丙烯纤维和石子按比例加入混凝土搅拌机，搅拌60～90秒，在搅拌的过程中均匀加入水；待水完全加入混合后，加入外加剂和聚合物再继续搅拌1～2分钟。
上述水泥指的是为强度等级为42.5级及以上的普通硅酸盐水泥；
上述骨料是由以下连续级配三种粒径的碎石按照下述重量比例混合而成，2.36～4.75mm碎石∶4.75～9.6mm碎石∶9.6～13.2mm碎石＝2∶7∶1。
上述聚丙型纤维的直径一般为0.25～0.75mm，长度均为15～30mm。
上述聚合物为有机聚合物，一般为合成橡胶乳液，如氯丁胶乳(cr)、丁苯胶乳(sbr)、丁腈胶乳(nbr)；或热塑性树脂乳液，如聚丙烯酸酯类乳液(pae)、聚乙酸乙烯乳液(pvac)等、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)。
上述外加剂包括减水剂，助磨剂和分散剂。所述的减水剂选择三(1-甲基乙基)萘磺酸钠、6-羟基-2-萘磺酸钠、2，6-二叔丁基萘磺酸钠中一种或多种的混合物。
本发明的优点是：
1、本发明在混凝土中添加了提高强度的聚丙烯纤维，同时引入了有机聚合物，通过合理的配合比，优选出适合聚丙烯纤维聚合物透水混凝土的减水剂、聚合物的种类及用量，通过聚丙烯纤维和有机聚合物的协同作用，使得制备出来的透水混凝土具有良好的抗压强度、孔隙率、透水系数以及抗冻等级，延长了纤维透水混凝土使用寿命。
经检测，本发明的透水混凝土28天抗压强度达到30mpa以上，透水系数达到4.0mm/s以上，孔隙率达到15％以上，28天抗折强度达到6mpa以上。在经过225次冻融后28天抗压强度损失率不到20％。这说明本发明混凝土的冻融性以及抗压抗折强度远远优于现有技术。
2、本发明配比中，石子占了78.7wt％左右，水泥占了16wt％左右，聚合物占了0.16wt％左右，聚丙烯纤维占了0.07wt％左右，可见，纤维和聚合物的添加量很少，本发明在纤维和聚合物的添加量很少的前提下，抗压强度和抗冻性却效果显著，相对于现有技术，本发明具有显著的进步。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案和积极效果
为了验证本发明技术方案的可行性，下面分别以实施例1-3作为对比实施例，实施例4作为本发明的实施例进行对比试验。
实施例一
实施例一是不加纤维和聚合物的普通透水混凝土，各原料重量配比为：(2.36～4.75mm)石子∶(4.75～9.6mm)石子∶(9.6～13.2mm)石子∶水泥∶水∶外加剂＝343∶1202∶172∶350∶100∶10。按照这一比例做三组试验，试验结果取平均值，试验结果见表一和表二。
制备方法为：先将水泥、石子按比例加入混凝土搅拌机，搅拌60～90秒，在搅拌的过程中均匀加入水；待水完全加入混合后，加入外加剂再继续搅拌1～2分钟。
实施例二
实施例二是只加聚丙烯纤维不加聚合物的透水混凝土，各原料重量配比为：(2.36～4.75mm)石子∶(4.75～9.6mm)石子∶(9.6～13.2mm)石子∶水泥∶水∶外加剂∶纤维＝343∶1202∶172∶350∶100∶10∶1.5。按照这一比例做三组试验，试验结果取平均值，试验结果见表一和表二。
制备方法为：先将水泥、聚丙烯纤维、石子按比例加入混凝土搅拌机，搅拌60～90秒，在搅拌的过程中均匀加入水；待水完全加入混合后，加入外加剂再继续搅拌1～2分钟。
实施例三
实施例三是不加纤维只加聚合物的透水混凝土，各原料重量配比为：(2.36～4.75mm)石子∶(4.75～9.6mm)石子∶(9.6～13.2mm)石子∶水泥∶水∶外加剂∶聚合物＝343∶1202∶172∶350∶100∶10∶3.5。按照这一比例做三组试验，试验结果取平均值，试验结果见具体见表一和表二。
制备方法为：先将水泥、石子按比例加入混凝土搅拌机，搅拌60～90秒，在搅拌的过程中均匀加入水；待水完全加入混合后，加入外加剂和聚合物再继续搅拌1～2分钟。
实施例四
实施例四是本发明同时加聚丙烯纤维和聚合物的透水混凝土，各原料重量配比为：(2.36～4.75mm)石子∶(4.75～9.6mm)石子∶(9.6～13.2mm)石子∶水泥∶水∶外加剂∶聚合物∶纤维＝343∶1202∶172∶350∶100∶10∶3.5∶1.5。按照这一比例做三组试验，试验结果取平均值，具体见表一和表二。
为了便于对比，上述实施例中，同一原料的种类是相同的，水泥均选用425标号的普通硅酸盐水泥，聚合物均选用乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)，减水剂均选用6-羟基-2-萘磺酸钠。
下表一示出了四个实施例的强度和透水性试验结果，表二示出了四个实施例的冻融性试验结果，本实验采用快速冻融法进行透水水泥混凝土抗冻性能试验，至养护至28d后取出试件。以三个同条件制作养护的试件为一组。透水混凝土试件进行冻融循环的注意事项如下：每次冻融循环应当在2～5h内完成，而且试件用于融化的时间不应小于整个冻融时间的1/4；试件的冻结时，其中心温度应控制在-18℃±2℃，试件的融化时，其中心温度应控制在5±2℃。中心温度以测温标准试件的实测温度为准；在试验箱内，各个位置上的试件从3℃降至-16℃所用的时间，不应少于整个受冻时间的一半，每个试件从-16℃升至3℃所用的时间也不得少于整个融化时间的一半，试件内外温差不应超过28℃；冻结和融化之间的转换时间不应超过10min。
从表一和表二可以看出，无论是单独加聚合物或聚丙烯纤维，还是同时加聚合物和聚丙烯纤维，抗压抗折强度、透水率、孔隙率以及冻融性均优于不加聚合物或聚丙烯纤维，这说明在混凝土中加聚合物或聚丙烯纤维是有益的。从实施例2-4比较可以看出，同时加聚合物和聚丙烯纤维的试验效果优于单独加聚合物或聚丙烯纤维，这说明聚合物和聚丙烯纤维在体系中起了协同作用，二者共同促进了本发明透水混凝土的强度、透水性和抗冻性。
从表二还可以看出：本发明的水混凝土在经过75次、150次、225冻融性试验后，28天抗压强度损失率分别在4％，13％和20％，抗冻等级完全可以达到220级。
表一
表二