一种透水混凝土透水添加剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种透水混凝土透水添加剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]21世纪初，我国混凝土领域技术人员开始研究应用透水混凝土，并在公园、人行道等承载负荷要求不高的区域开始逐步使用。透水混凝土是一种大孔混凝土，一般采用较大粒径集料作为骨架，利用胶结材料包裹于集料表面形成骨架，利用骨架产生的孔隙达到渗水的目的。由于透水混凝土需要保证足够的多孔渗水通道，其载荷强度、耐磨性难以达到要求，因此现有透水混凝土大都应用于载荷较低的辅道，阻碍了透水混凝土在城市道路和高速公路的使用。透水混凝土透水性和强度相矛盾的问题，成为阻碍透水混凝土大规模利用的瓶颈。
[0003]中国发明专利申请号201010185569.1公开了一种透水混凝土及其制备方法，该发明将制备过程如下:首先制得一种复合胶凝材料，其原料组成及重量百分配比为:水泥70?88%，砼灰10?30%，乳胶粉I?5%，按原料配比称量并搅拌混合，制得复合胶凝材料，备用。然后再制备透水混凝土，其原料组成及重量百分配比为:上述的复合胶凝材料10?25%，再生混凝土骨料70?85%，水4?9%;经充分搅拌均匀后即得到一种透水混凝土。该透水混凝土的透水系数为大于或等于2mm/s，但该发明制备的透水混凝土抗压强度，应用受限。
[0004]中国发明专利申请号201410031765.1公开了一种无砂透水混凝土添加剂及其制备方法，该发明提供一种无砂透水混凝土添加剂，所述添加剂由下述重量百分比的原料组成:粉煤灰30-50%，高炉矿渣粉20-30%，硅灰粉10-15%，乳胶粉3_8%。该发明还提供了一种无砂透水混凝土添加剂的制备方法，降低无砂透水混凝土添加剂生产成本;提高无砂透水混凝土的透水性能，但该发明使用的粉煤灰、高炉矿渣粉和硅灰粉等粗骨料导致强度仍然难以满足高载荷道路，只用于人行道、广场和停车场的地坪地面。
[0005]中国发明专利申请号201210008468.6公开了高强纤维透水混凝土及其制备方法，该发明公开的种高强纤维透水混凝土，包括水泥、外加剂、水和石子，还包括有高强工程纤维，所述高强工程纤维为水泥重量的3%以上，且小于混凝土总重量的8%。，该发明的备方法是将普通透水混凝土和纤维透水混凝土技术有机的相结合，产生一种高强度、耐冻融的新型抗冻透水混凝土技术，这种技术应用在北方严寒地区可以大大提高施工质量使道路的维护和返修率大大减低，但是由于采用的工程纤维透水量小，降低了透水混凝土的透水效率。
[0006]根据以上分析，由于透水混凝土大都是粗骨料形成的大孔洞，透水性与强度难以平衡，导致目前的透水混凝土使用范围受限，限适用于轻路面使用(如人行道、停车场、公园等)，对于高载荷的城市道路、高速公路等大面积的混凝土路面，根据现有技术透水混凝土的强度、耐磨性无法达到要求，限制了透水混凝土更广范围的应用。因此，为了解决透水混凝土透水性和强度相矛盾的问题，提高透水混凝土的综合性能，使其能够在高载荷道路中使用，迫切需要一种便于使用、强度、耐磨性、透水性能良好的透水混凝土专用添加剂。
【发明内容】
[0007]针对目前透水混凝土强度差、耐磨性差、透水性差，难以在城市道路和高速公路应用的缺陷，本发明提出一种透水混凝土透水添加剂及其制备方法，该混凝土透水添加剂是以非木材植物纤维为组成主体，通过改性处理，提升了非木材植物纤维素的孔隙率、透水量和亲水性，使其具备毛细透水功能;本发明透水添加剂在用于制备透水混凝土可以不用或少用粗骨料，与混凝土形成坚固的整体后，在提升了透水混凝土孔隙率和透水量的同时，还保证了混凝土的强度、耐磨性，可应用于城市道路和高速公路等高载荷道路混凝土。
[0008]本发明一种透水混凝土透水添加剂，其特征在于，含有毛细透水功能的非木材植物纤维原料，由以下各组分按重量份计组成:
非木材植物纤维50-70份，
多孔材料25-35份，
水溶胶3-5份，
分散剂0.8-1.2份，
减水剂0.6-1.0份，
活性剂0.5-1.0份，
具体制作步骤如下:
1)将重量份为80-90的非木材植物纤维在温度为160-200°C的高速搅拌机中分散、膨胀5-1 Omin，揽摔机转速300-500rpm ；
2)将步骤I)得到的非木材植物纤维在高温煅烧炉中温度为800-1000°C下碳化0.5-2.0秒，使非木材植物纤维大孔孔道稳固；
3)将步骤2)得到的非木材植物纤维加入到乙酸酐和1-丙烯基-3-甲基氨代咪唑混合溶液中，在温度为80-100°C的下浸泡l_2h活化改性，活化改性过程中，在非木材植物纤维大孔孔壁上引入了丰富的微孔孔道，并与大孔孔道形成网络孔道结构，提升非木材植物纤维的孔隙率和透水量;过滤，烘干，得到具有毛细透水功能的非木材植物纤维；
4)将步骤3)得到的具有毛细透水功能的非木材植物纤维与重量份为25-35的多孔材料加入分散混合机中，在温度为50°C_60°C，转速为540rpm-660rpm分散混合15min-30min;然后喷洒重量份为3-5的水溶胶，并以转速为1000rpm-1200rpm分散混合3min-5min，使胶状水溶胶完全涂覆在改性非木材植物纤维和多孔材料表面;再将重量份为0.8-1.2的分散剂、重量份为0.6-1.0减水剂和重量份为0.5-1.0活性剂加入，并以转速为1000rpm-1200rpm继续分散混合3-5 min，得到均匀分散的粉末状透水混凝土透水添加剂。
[0009]其中，所述的非木材植物纤维为棉纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维、秸杆纤维、甘蔗纤维中的至少一种，其粒径介于100微米和200微米之间，长径比介于10:1和30:1之间。
[0010]其中所述的微细多孔材料为凹凸棒石、沸石、硅藻土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石中的至少一种，其粒径介于200目和400目之间。
[0011]进一步地，所述水溶胶选用浓度为10-20%的聚乙烯醇水溶液;所述分散剂选用六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺中的至少一种。
[0012]进一步地，所述减水剂选用常规减水剂如萘系减水剂、木质素减水剂、脂肪族减水剂、密胺减水剂、聚羧酸减水剂。
[0013]进一步地，所述活性剂选用阴离子表面活性剂RC00Na(羧酸盐)、R-0S03Na(硫酸酯盐)、R-S03Na(磺酸盐)、R-0P03Na2(磷酸酯盐)中的至少一种。
[0014]本发明提出一种透水混凝土透水添加剂及制备方法，该混凝土植物纤维添加剂是以非木材植物纤维为组成主体，非木材植物纤维其原料来源广泛，价格低廉，可再生，可生物降解，具有良好的亲水性和多孔结构;先将非木材植物纤维分散膨胀，再通过高温瞬间碳化处理，稳固非木材植物纤维的大孔孔道，然后利用乙酸酐在1-丙烯基-3-甲基氨代咪唑中对非木材植物纤维活化改性，活化改性过程中，在非木材植物纤维大孔孔壁上引入了丰富的微孔孔道，并与大孔孔道形成网络孔道结构，提升非木材植物纤维的孔隙率、透水量和亲水性，并稳固结构，使其具有毛细透水功能;然后再通过加入多孔材料，混合制备透水混凝土透水添加剂，利用多孔材料增强透水混凝土透水添加剂的抗压强度，同时改性后非木材植物性纤维提高透水混凝土透水添加剂的孔隙率和透水量的同时，又能提升透水混凝土透水添加剂的韧性。该透水混凝土透水添加剂与混凝土混合搅拌后，改性后非木材植物纤维与混凝土形成坚固的整体，均匀分布于混凝土结构中，在不适用粗骨料或少使用粗骨料的情况下，不仅提升了混凝土的孔隙率，增大了混凝土的透水量，而且还保证了混凝土的强度、耐磨性，避免了普通透水混凝土降低混凝土强度来增强透水量的缺点。
[0015]本发明透水混凝土透水添加剂应用于透水混凝土，可显著提高透水混凝土的孔隙率和透水量，同时保证透水混凝土的强度、耐磨性。利用本发明混凝土添加剂、425普通硅酸盐水泥、50目细砂以质量比3:5:5制作透水混凝土，通过检测其性能表现优异，硬化后的混凝土内部含有超过25%的连通孔隙，透水系数大于lOmm/s，抗压强度大于45MPa，抗折强度大于5.2MPa，可用于城市道路和高速公路等高载荷道路混凝土。
[0016]本发明一种透水混凝土透水添加剂及制备方法突出的特点在于:
1、本发明提出一种透水混凝土透水添加剂，利用改性后网状结构的非木材植物纤维具有毛细透水功能，与混凝土可以形成坚固的整体，在提升了透水混凝土孔隙率和透水量的同时，还保证了混凝土的强度、耐磨性，可添加于城市道路和高速公路等高载荷道路混凝土。
[0017]2、本发明一种透水混凝土透水添加剂，生产过程简短，工艺易控，使用方便，可直接添加在现有混凝土中使用。
[0018]3、本发明一种透水混凝土透水添加剂，用于混凝土具有高强度、高耐磨性、高透水性，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，对缓解城市“热岛现象”、减轻城市内涝、恢复城市生态循环具有重要意义。
【具体实施方式】
[0019]以下通过【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
[0020]实施例1
一种透水混凝土透