一种多级结构透水混凝土的制备方法

本发明涉及混凝土材料，具体涉及一种多级结构透水混凝土的制备方法。

背景技术：

1、透水混凝土是一种由粗骨料、胶凝材料、外加剂和水共同拌合而成的具有蜂窝状多孔结构的混凝土。透水混凝土具有丰富的多尺度孔隙结构(孔隙率约15％～30％)，这一结构特性赋予了其渗透性，被广泛应用于道路、广场、停车场等市政工程。然而，传统的透水混凝土在实际应用中尚存在以下不足和挑战：1)保水性能差：透水混凝土的孔隙较大，水分容易流失，因而保水性能不佳，在干旱地区、植被覆盖等场景的应用受到限制；2)强度与透水性能矛盾：为了提高强度，通常需要降低孔隙率，但降低孔隙率又会导致透水性能下降，实际应用中难以实现强度和透水性能的平衡；3)缺乏功能性：通常主要关注透水性能，缺乏对其他功能的关注(例如：净化水质、保水蒸发等)。

2、目前，为了提高透水混凝土的力学性能和保水能力，常见的改善措施有以下三种：1)掺入增强性的填料：cn 109437803 a公开了一种节能环保透水混凝土的加工工艺，通过添加新型晶核纳米增强剂作为增强材料来提高浆体与骨料之间的粘接力，可以改善透水混凝土的整体力学性能，但也会导致透水混凝土的渗透性下降；2)优化透水混凝土的骨架结构设计：cn 108145832a公开了一种高强、高透水混凝土的成型方法，通过外加载荷增强了骨料间的界面粘结和接触面积，通过内加高压气体使水泥浆体紧密包裹在骨料表面，提高了骨料与浆体间的界面粘结和孔隙连通性、均匀性，解决了力学强度和渗透性能二者之间的矛盾，但无法兼顾保水效果；3)控制成型质量：cn 110240444 a公开了一种透水混凝土制备成型方法，通过将试件质量标准化，缩小了不同试件之间的差异性，保证透水混凝土具有较好的强度均匀性，但透水混凝土的成型工艺大多是一次浇筑成型，无法依据不同应用场景的特定需求实现多功能化设计。

3、因此，开发一种能够制备出兼顾高强度、高保水性、良好透水性能的透水混凝土的方法至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多级结构透水混凝土的制备方法。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、一种多级结构透水混凝土的制备方法包括以下步骤：

4、1)将骨料和粘结浆体混合，再注入模具进行成型，得到多孔混凝土基体；

5、2)将保水功能浆体通过加压注浆或浸泡注浆的方式灌入多孔混凝土基体的连通孔隙中，再进行硬化形成保水功能层，再进行养护，即得多级结构透水混凝土。

6、优选地，步骤1)所述骨料、粘结浆体的质量比为1:0.3～0.4。

7、优选地，步骤1)所述骨料的粒径为8mm～11mm。

8、优选地，步骤1)所述粘结浆体包括以下质量份的组分：

9、水泥：370份～410份；

10、掺合料：60份～90份；

11、减水剂：5份～10份；

12、水：95份～110份。

13、优选地，所述掺合料为粒化高炉矿渣、硅灰中的至少一种。

14、优选地，步骤2)所述保水功能浆体包括以下质量份的组分：

15、水泥：35份～55份；

16、高吸水性填料：45份～65份；

17、发泡剂：2份～3份；

18、纤维素醚：3份～6份；

19、水：80份～110份。

20、优选地，所述高吸水性填料为生物炭粉末、水凝胶、陶砂、浮石粉末、沸石粉末中的至少一种。

21、优选地，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素。

22、优选地，所述羟丙基甲基纤维素的纤维素醚的数均分子量为10000～180000，粘度为1000mpa·s～40000mpa·s。

23、优选地，步骤2)所述加压注浆的具体操作为：针对扩展度为100mm～250mm的保水功能浆体，自上而下分段向多孔混凝土基体孔隙内注入保水功能浆体，保持注浆压力为0.2mpa～0.4mpa，浆体灌入速率为0.3l/min～0.5l/min，并持续10min～20min，直至压力超过0.4mpa后停止注浆。

24、优选地，步骤2)所述加压注浆的次数≥1，保压注浆间隔时间为1h～2h。

25、优选地，步骤2)所述浸泡注浆的具体操作为：针对扩展度为250mm～400mm的保水功能浆体，将多孔混凝土基体浸入保水功能浆体中进行注浆。

26、优选地，步骤2)所述浸泡注浆的次数≥1，单次浸泡的时间为2min～3min，浸泡间隔时间为3h～5h。

27、优选地，步骤2)所述多级结构透水混凝土中的骨料表面依次包裹有粘结功能层和保水功能层。

28、优选地，所述粘结功能层的厚度为0.4mm～3.0mm。

29、优选地，所述保水功能层的厚度为0.5mm～3.0mm。

30、本发明的有益效果是：本发明先基于力学性能要求制备具有目标连通孔隙率的多孔混凝土基体，再采用加压或浸泡注浆工艺将功能浆体灌入多孔混凝土基体的连通孔隙，并通过改变功能浆体粘稠度、浸泡时间与次数、注浆压力与保压时间等工艺参数调控功能层的厚度、孔隙率、孔分布和连通性，形成骨料-粘结浆体-功能浆体-大孔的多级结构，利用粘结浆体来提供强度，利用宏观大孔实现透水，利用功能浆体来提供保水、保肥、净水、蒸发降温等功能，最终可以制备得到兼顾高强度、高保水性、良好透水性能的透水混凝土，有助于透水混凝土在海绵城建设中的进一步应用和推广。

技术特征：

1.一种多级结构透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述粘结浆体包括以下质量份的组分：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述保水功能浆体包括以下质量份的组分：

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述加压注浆的具体操作为：针对扩展度为100mm～250mm的保水功能浆体，自上而下分段向多孔混凝土基体孔隙内注入保水功能浆体，保持注浆压力为0.2mpa～0.4mpa，浆体灌入速率为0.3l/min～0.5l/min，并持续10min～20min，直至压力超过0.4mpa后停止注浆。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述加压注浆的次数≥1，保压注浆间隔时间为1h～2h。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述浸泡注浆的具体操作为：针对扩展度为250mm～400mm的保水功能浆体，将多孔混凝土基体浸入保水功能浆体中进行注浆。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述浸泡注浆的次数≥1，单次浸泡的时间为2min～3min，浸泡间隔时间为3h～5h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述多级结构透水混凝土中的骨料表面依次包裹有粘结功能层和保水功能层。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述粘结功能层的厚度为0.4mm～3.0mm。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述保水功能层的厚度为0.5mm～3.0mm。

技术总结
本发明公开了一种多级结构透水混凝土的制备方法，其包括以下步骤：1)将骨料和粘结浆体混合，再注入模具进行成型，得到多孔混凝土基体；2)将保水功能浆体通过加压注浆或浸泡注浆的方式灌入多孔混凝土基体的连通孔隙中，再进行硬化形成保水功能层，再进行养护，即得多级结构透水混凝土。本发明先基于力学性能要求制备具有目标连通孔隙率的多孔混凝土基体，再采用加压或浸泡注浆工艺将功能浆体灌入多孔混凝土基体的连通孔隙，并调控功能层的厚度、孔隙率、孔分布和连通性，形成骨料‑粘结浆体‑功能浆体‑大孔的多级结构，最终可以制备得到兼顾高强度、高保水性、良好透水性能的透水混凝土。

技术研发人员：谭康豪,张同生,郭奕群,刘璐,刘益嘉,韦江雄,余其俊
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15