抗冻融透水混凝土及其制备方法与流程

本申请涉及路面材料领域，更具体地说，它涉及一种抗冻融透水混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、目前城市中大多数都以沥青混凝土路面为主，因为普通混凝土的不透水性，当有暴雨时，大量的雨水无法及时排出造成城市内涝。透水混凝土代替普通混凝土作为路面材料可有效改善城镇内涝、缓解热岛效应以及有效利用雨水资源对地下水资源进行补充。

2、透水混凝土由粗骨料、胶凝材料、外加剂和掺合料按比例配制而成,与传统混凝土不同的是,以单一级配粗骨料为主体,很少或不使用沙石等细骨料,使其保持较好的透水能力，其内部疏松多孔,孔隙率较高,这些半联通或联通的孔隙能让雨水渗人地下。

3、然而透水混凝土受冻融破坏的范围和程度较普通混凝土会更大，进而导致其抗压强度偏低，从而限制了透水混凝土的使用发展。

技术实现思路

1、为了提高透水混凝土的抗冻融能力，减少冻融对透水混凝土抗压强度的不良影响，本申请提供一种抗冻融透水混凝土及其制备方法。

2、第一方面，本申请提供一种抗冻融透水混凝土，采用如下的技术方案：

3、一种抗冻融透水混凝土，包括改性粗骨料1400～1600份，水泥400～450份，水110～150份，减水剂1～3份，矿物掺合料20～40份，稳固组分18～24份，所述稳固组分包括复合纤维、表面改性剂和疏水改性剂。

4、通过采用上述技术方案，复合纤维先通过疏水改性剂和表面改性剂进行疏水改性以及表面改性，然后通过水泥实现疏水改性后复合纤维与改性粗骨料的结合，利用该透水混凝土铺成的路面受冻融影响时，疏水改性以及表面改性后的复合纤维通过水泥使得改性粗骨料之间结合强度增强而不易发生表面改性粗骨料脱落以及裂缝产生，同时因为复合纤维的疏水改性使得水分从复合纤维处无法长时间停留而及时排走，减少滞留在透水路面中的水分，从而使得透水路面受冻融影响进一步降低。

5、优选的，所述复合纤维包括聚丙烯纤维、玄武岩纤维、椰壳纤维和棉纤维。

6、通过采用上述技术方案，以聚丙烯纤维作为主体，玄武岩纤维负载于其上可有效提高复合纤维的抗压强度，提高复合纤维结构稳定性，并且以椰壳纤维和棉纤维提高复合纤维的表面粗糙度，使得复合纤维与改性粗骨料粘接强度进一步增强，使得改性粗骨料之间通过复合纤维结合强度进一步提升，降低冻融对透水路面的损伤。

7、优选的，所述复合纤维由以下步骤制得：将聚丙烯母粒通过熔融纺丝制得聚丙烯纤维，将聚丙烯纤维从粘接树脂中穿过，然后与玄武岩纤维粘接，再从粘接树脂中穿过，然后与椰壳纤维粘接，然后再次从粘接树脂中穿过，再与棉纤维粘接，60℃烘干12h后制得复合纤维。

8、通过采用上述技术方案，在复合纤维制备过程中，熔融纺丝后的聚丙烯纤维经粘接树脂把玄武岩纤维粘接于其上，有效提高聚丙烯纤维的抗折强度，后续过程中通过粘接树脂将椰壳纤维和棉纤维依次粘接于聚丙烯纤维上，通过玄武岩纤维使得聚丙烯纤维表面更容易负载椰壳纤维和棉纤维，并且在玄武岩纤维、椰壳纤维和棉纤维三者的作用下，聚丙烯纤维表面粗糙度得以提升，从而使得复合纤维对改性粗骨料的粘接强度进一步提升，使得透水混凝土的抗冻融性能进一步提升。

9、优选的，所述疏水改性剂包括聚乙烯醇和甘油聚丙烯酸酯，所述聚乙烯醇和甘油聚丙烯酸酯二者重量之比为1:2。

10、通过采用上述技术方案，将聚乙烯醇和甘油聚丙烯酸酯和水溶性聚酯溶于水中后，以聚乙烯醇和甘油聚丙烯酸酯作为成膜物质，在复合纤维表面的玄武岩纤维、椰壳纤维和棉纤维上形成疏水性的薄膜，从而使得水分更难粘附于复合纤维上，减少透水混凝土内残存的水分，进而提高透水路面的抗冻稳定性。

11、优选的，所述表面改性剂为水溶性聚酯。

12、通过采用上述技术方案，以聚乙烯醇和甘油聚丙烯酸酯作为粘接物质将水溶性聚酯形成的结晶固化在复合纤维表面的玄武岩纤维、椰壳纤维和棉纤维上，提高复合纤维疏水性的同时通过聚酯结晶提高其表面粗糙度，从而提高复合纤维对改性粗骨料的粘接强度，进而提高透水路面的抗冻融稳定性。

13、优选的，所述稳固组分由以下步骤制得：将聚乙烯醇、甘油聚丙烯酸酯和水溶性聚酯经水溶解以后，将复合纤维浸泡于其中1h，取出后放置1h后，60℃烘干12h，剪裁至长度为17mm，制得稳固组分。

14、通过采用上述技术方案，先将聚乙烯醇、甘油聚丙烯酸酯和水溶性聚酯经水溶解制得混合溶液，复合纤维浸泡其中后混合溶液粘附于其上，将复合纤维从混合溶液中取出后，聚乙烯醇和甘油聚丙烯酸酯作为成膜物质在复合纤维生成疏水膜的同时将水溶性聚酯结晶粘接于复合纤维上，从而使得复合纤维的疏水性和粗糙性均得以提升，有利于将改性粗骨料进行粘接固定。

15、优选的，所述改性粗骨料由以下步骤制得：将粗骨料与聚四氟乙烯粉末以及有机硅溶胶搅拌混合，同时80℃烘干6h制得改性粗骨料。

16、通过采用上述技术方案，将聚四氟乙烯粉末通过有机硅溶胶粘接固化于粗骨料上，利用聚四氟乙烯和有机硅溶胶固化物提高改性粗骨料疏水性的同时提高其表面粘附点，使得稳固组分与改性粗骨料粘接强度进一步提升，进而提高透水路面的抗冻融性能。

17、第二方面，本申请提供一种抗冻融透水混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种抗冻融透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：将改性粗骨料、水泥、矿物掺合料混合搅拌均匀，再加入稳固组分、水和减水剂搅拌混合均匀制得透水混凝土。

18、通过采用上述技术方案，将各原料按顺序进行拌和即可制得透水混凝土，操作简单方便。

19、综上所述，本申请具有以下有益效果：

20、1、由于本申请复合纤维进行疏水改性和表面改性，复合纤维表面的粗糙处理使得复合纤维与改性粗骨料粘接强度增加，同时复合纤维因为疏水处理使得水分难以在透水路面内停留而排走，通过减少透水路面内停留的水分，进而减少冻融对透水路面的损伤。

21、2、本申请中优选采用水溶性聚酯和聚乙烯醇以及甘油聚丙烯酸酯，三者均为水溶性物质，复合纤维经三者改性之后一方面生成相应的防水膜另一方面通过水溶性聚酯结晶使得复合纤维表面粗糙度提升，有利于复合纤维将改性粗骨料粘接。

22、3、本申请中优选采用表面改性后的粗骨料，提高防水性能的同时提高与复合纤维的粘接强度，使得透水路面不易受冻融损伤。

技术特征：

1.一种抗冻融透水混凝土，其特征在于，包括改性粗骨料1400～1600份，水泥400～450份，水110～150份，减水剂1～3份，矿物掺合料20～40份，稳固组分18～24份，所述稳固组分包括复合纤维、表面改性剂和疏水改性剂。

2.根据权利要求1所述的抗冻融透水混凝土，其特征在于，所述复合纤维包括聚丙烯纤维、玄武岩纤维、椰壳纤维和棉纤维。

3.根据权利要求2所述的抗冻融透水混凝土，其特征在于，所述复合纤维由以下步骤制得：将聚丙烯母粒通过熔融纺丝制得聚丙烯纤维，将聚丙烯纤维从粘接树脂中穿过，然后与玄武岩纤维粘接，再从粘接树脂中穿过，然后与椰壳纤维粘接，然后再次从粘接树脂中穿过，再与棉纤维粘接，60℃烘干12h后制得复合纤维。

4.根据权利要求2所述的抗冻融透水混凝土，其特征在于，所述疏水改性剂包括聚乙烯醇和甘油聚丙烯酸酯，所述聚乙烯醇和甘油聚丙烯酸酯二者重量之比为1:2。

5.根据权利要求4所述的抗冻融透水混凝土，其特征在于，所述表面改性剂为水溶性聚酯。

6.根据权利要求5所述的抗冻融透水混凝土，其特征在于，所述稳固组分由以下步骤制得：将聚乙烯醇、甘油聚丙烯酸酯和水溶性聚酯经水溶解以后，将复合纤维浸泡于其中1h，取出后放置1h后，60℃烘干12h，剪裁至长度为17mm，制得稳固组分。

7.根据权利要求1所述的抗冻融透水混凝土，其特征在于，所述改性粗骨料由以下步骤制得：将粗骨料与聚四氟乙烯粉末以及有机硅溶胶搅拌混合，同时80℃烘干6h制得改性粗骨料。

8.权利要求1-7任意一项所述的抗冻融透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将改性粗骨料、水泥、矿物掺合料混合搅拌均匀，再加入稳固组分、水和减水剂搅拌混合均匀制得透水混凝土。

技术总结
本申请涉及路面材料领域，具体公开了一种抗冻融透水混凝土及其制备方法。该抗冻融透水混凝土包括改性粗骨料1400～1600份，水泥400～450份，水110～150份，减水剂1～3份，矿物掺合料20～40份，稳固组分18～24份，所述稳固组分包括复合纤维、表面改性剂和疏水改性剂。本申请的抗冻融透水混凝土可用于透水路面，其具有抗冻融性能优异的优点。

技术研发人员：张吉,张威,陈宪伟,王景,韩敬阳,郭燕
受保护的技术使用者：齐鲁高速（山东）装配有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15