一种高强度透水混凝土及其制备方法与流程

本发明涉及一种高强度透水混凝土及其制备方法，属于混凝土制备。

背景技术：

1、目前，城市道路建设主要考虑道路耐久性，大多数都采用密实级配路面结构，不能很好地处理城市中的雨水径流，导致暴雨时期行驶的隐患增大。透水混凝土路面是一种绿色生态型路面，其特有的多孔结构能够使雨水径流快速下渗补充地下水，同时减轻行驶中产生的水雾和道路薄层积水产生的水膜。雨水径流中存在溶解态和颗粒态cd、pb、cu和zn等多种重金属离子，其中大部分降雨重金属离子存在较为明显的重金属污染负荷，小部分降雨还会存在二次冲刷导致二次污染负荷，但透水混凝土对地表径流仅有简单的过滤净化作用，径流中夹带的泥沙、有机质、氮磷等污染物，会引发水体质量不达标和富营养化等问题，径流会从地表下渗，对城市水系产生污染影响。而一些带过滤功能的混凝土大多是直接往混凝土基质中添加多孔的过滤材料，由于孔隙率高，导致混凝土的整体力学强度会有所降低。

2、有鉴于上述的缺陷，本发明以期创设一种高强度透水混凝土及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高强度透水混凝土及其制备方法。

2、本发明的一种高强度透水混凝土，包括地聚物浆体和改性填料；

3、所述地聚物浆体按重量份数计，包括以下原料：

4、90～95份水玻璃；

5、15～20份氢氧化钠；

6、350～360份水泥；

7、60～80份水；

8、所述改性填料是通过级配骨料和赤泥复配后经3,4-二羟基苯甲酸、儿茶酚氧化酶符合改性制得。

9、进一步的，所述级配骨料包括按质量比为9:1复配的粗骨料和细骨料；

10、所述粗骨料粒径为5～10mm；

11、所述细骨料粒径为2.5～5.0mm。

12、一种高强度透水混凝土的制备方法，具体制备步骤为：

13、将改性填料和水按等质量比混合润湿后得到润湿填料，将润湿填料和地聚物浆体按质量比为3:1混合放入搅拌装置中，以60～80r/min的转速搅拌1～2min后出料并装入模具中，放置室内阴凉处24h后拆模，即得高强度透水混凝土。

14、进一步的，所述地聚物浆体的制备步骤为：

15、按重量份数计，称取90～95份水玻璃、15～20份氢氧化钠混合得到碱激发剂，再将碱激发剂和350～360份水泥、60～80份水混合加入搅拌机中，以100～200r/min的转速搅拌2～3min后置于水泥振实台上将气泡振出，得到地聚物浆体。

16、进一步的，所述改性填料的制备步骤为：

17、按质量比为1:30称取赤泥和级配骨料混合得到混合料，将混合料和质量分数为30％的3,4-二羟基苯甲酸溶液按质量比为1:5混合后装入反应釜中，调节ph至9～10，再向反应釜中加入3,4-二羟基苯甲酸溶液质量1％的儿茶酚氧化酶，密封反应釜后，加热升温至30～35℃，以100～200r/min的速度搅拌10～15min后静置反应2～3h，反应结束后过滤分离得到滤渣，即为改性填料。

18、进一步的，所述级配骨料的制备步骤为：

19、称取辉绿岩放入粉碎机中研磨粉碎，筛分后得到粒径为2.5～5.0mm细骨料和粒径为5～10mm的粗骨料，按质量比为9:1将粗骨料和细骨料混合得到级配骨料。

20、借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

21、(1)本发明通过多级配的骨料一方面在拌合过程中容易形成连续均匀的孔隙，使得透水混凝土中较大孔隙易被小粒径骨料填充，使骨料之间的接触点增多，形成稳定的透水混凝土骨架结构，能够提升透水混凝土的抗剪能力，由此提升抗折强度；另一方面掺入少量的小粒径骨料增加比表面积，混凝土胶凝材料更容易与骨料粘结，使得后续改性赤泥能够更好地与磷发生化学络合反应，达到净化污水效果，多级配的透水混凝土内部孔隙结构相对单级配更为致密，能够更好地截留氢氧根离子沉淀，达到高效去除重金属离子的效果；

22、(2)本发明将赤泥和级配骨料混合后和3,4-二羟基苯甲酸混合，在碱性和儿茶酚氧化酶的催化作用下反应，使得3,4-二羟基苯甲酸中的一些酚羟基氧化成醌，这一过程在儿茶酚氧化酶存在下会被加速，氧化的3,4-二羟基苯甲酸和未氧化的3,4-二羟基苯甲酸交联，形成高分子网状聚合物吸附固着在赤泥和级配骨料表面，由于这层高分子网状聚合物是具有一定络合粘附性的亲水物质，因此他在赤泥和级配骨料表面吸附之后，一方面提高了混合料的亲水导流效果，提高最终混凝土的透水性能，另一方面这层高分子网状聚合物具有金属离子络合性能，可以在混凝土后期的透水过程中，对水中的金属离子污染物进行络合吸附固着，起到净化效果，最重要的是，赤泥和级配骨料表面附着的这层高分子聚合物层具有的粘附性使得它们在混凝土搅拌过程中，水泥浆层更容易附着在其表面，胶结程度变高，从而提高了透水混凝土的力学强度；

23、(3)本发明首先制备地聚物浆体，再将地聚物浆体和改性填料共混反应最终制得混凝土，其中地聚合物呈类沸石状结构，存在大量粒径分布范围宽广的空腔，改性填料里的赤泥具有碱性强、比表面积大特点，地聚合物和赤泥都具有一定的吸附重金属离子能力，因此制得的透水混凝土中净化性能优异，赤泥本身含有的al3+和fe3+能够与磷酸根离子发生化学络合作用，生成磷酸铝盐和磷酸，最后以沉淀的形式被吸附截留在透水混凝土中，由于赤泥具备有较大的表面积、微孔结构及较强的al3+和fe3+浸出能力，使得总磷净化效率较高，此外赤泥的碱性促进地聚物聚合反应，使得地聚物浆体的c-s-h、c-s-a-h凝胶相增多，形成较多致密的板块结构，能够提升透水混凝土的强度，雨水径流中的污染物不会影响地聚物浆体中硅酸盐凝胶的结合环境，净化后的透水混凝土仍能保持良好的力学性能，部分赤泥未参与地聚合物聚合反应，以颗粒形态附着于地聚合物浆体表面，赤泥主要通过表面络合吸附、化学沉淀去除总磷、重金属离子，进一步提高混凝土的水体净化效果。

24、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

技术特征：

1.一种高强度透水混凝土，其特征在于：包括地聚物浆体和改性填料；

2.根据权利要求1所述的一种高强度透水混凝土，其特征在于：所述级配骨料包括按质量比为9:1复配的粗骨料和细骨料；

3.如权利要求1所述的一种高强度透水混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

4.根据权利要求3所述的一种高强度透水混凝土的制备方法，其特征在于：所述地聚物浆体的制备步骤为：

5.根据权利要求3所述的一种高强度透水混凝土的制备方法，其特征在于：所述改性填料的制备步骤为：

6.根据权利要求3所述的一种高强度透水混凝土的制备方法，其特征在于：所述级配骨料的制备步骤为：

技术总结本发明涉及一种高强度透水混凝土及其制备方法，属于混凝土制备技术领域。本发明首先制备地聚物浆体，再将地聚物浆体和改性填料共混反应最终制得混凝土，其中地聚合物呈类沸石状结构，存在大量粒径分布范围宽广的空腔，改性填料里的赤泥具有碱性强、比表面积大特点，地聚合物和赤泥都具有一定的吸附重金属离子能力，因此制得的透水混凝土中净化性能优异，而赤泥和级配骨料表面附着的改性高分子聚合物层具有的粘附性使得它们在混凝土搅拌过程中，水泥浆层更容易附着在其表面，胶结程度变高，从而提高了透水混凝土的力学强度，最终得到水体净化效果好，力学强度高的透水混凝土，应用前景广阔。技术研发人员：柏军,刘飞诗,付梁其,杨新,高建达受保护的技术使用者：常州市水利规划设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27