本发明涉及特种功能混凝土领域，具体地，本发明提供了一种建筑地下室用滤水混凝土及其制备方法。
背景技术：
目前有很多建筑的地下室车库在使用一段时间后出现底板开裂，地下水渗漏积水比较严重的问题；主要渗透点在底板上。通常地下室地面底板从下至上分别为柔性防水层、混凝土结构自防水层、地坪面层。柔性防水层存在易破损、易老化、耐久性差等问题，且一旦有一处破损会使整片区域失去防水能力。混凝土本身作为一种非均质建筑材料，内部含有大量孔隙和微米级裂缝，同时作为一种脆性材料，温度应力、收缩应力、不均匀沉降等多种因素均易造成混凝土的开裂。当地下室水压过大时，一方面，地下水与湿气可通过柔性防水层的破损处及混凝土的孔隙与裂缝渗漏到地面上来，造成地下室潮湿、地面积水；另一方面，普通混凝土底板在渗入水分后易引起硫酸盐、氯离子侵蚀及冷冻融循环破坏，从而加速底板劣化开裂、引起地坪损坏等不良后果。这不但影响了地下室使用，也极大的增加了后期维护修补的费用。
因此，提升地下室混凝土底板结构系统内部的滤水导流性能具有重要实际价值。在混凝土底板中设置滤水层可以将地下水与湿气经过滤水层过滤后从虑水层两侧的排水通道导出到市政雨水管网，并且经过过滤导流的水可以作为中水回收再利用，符合水资源的生态环保需求。
中国专利cn205775705u公开了一种高层建筑地下室混凝土自防水施工结构，自下而上依次为基底层、碎石垫层、素色透水混凝土层和彩色透水混凝土层，所述基底层、碎石垫层、素色透水混凝土层和彩色透水混凝土层之间固定连接而成，所述碎石垫层的厚度为15～30cm，所述素色透水混凝土层的厚度为8～12cm，所述彩色透水混凝土层的厚度为3～7cm。该专利通过在碎石垫层上端部设置素色透水混凝土层和彩色透水混凝土层，碎石垫层选用特定颗粒直径的碎石，能够有效提高透水性。
然而现有的透水混凝土大多数存在透水率较低的问题，且雨水冲刷性能也较差，并且混凝土的孔隙还容易被泥沙堵塞，导致其使用寿命较短。
中国专利cn106495611a公开了一种胶粉透水混凝土及其制备方法。该胶粉透水混凝土包括按质量份计的如下组分：水泥300～450份、粗集料1300～1800份、外加剂2～15份、矿物掺和料20～50份、废旧轮胎橡胶粉6～50份、胶结剂6～12份、保湿剂0.2～1.0份、水100～150份。该胶粉透水混凝土抗冲击性能较高，但是透水率仍然偏低，且混凝土的孔隙容易被堵塞，进一步降低了其透水性和使用寿命。
中国专利cn108033808a公开了一种提高透水混凝土制品孔隙防堵塞能力的方法；通过将成型的透水混凝土制品浸泡在所述表面活性剂溶液中，使表面活性剂在透水混凝土制品孔隙表面附着形成新的表面结构，以改善降低微细颗粒物在孔隙中的附着能力，从而有效防止细小的颗粒阻塞透水混凝土；该发明通过降低可细小颗粒物在孔隙中的附着能力，可以一定程度上降低透水混凝土堵塞的情况，延长透水混凝土制品的使用寿命，但是对于泥沙等颗粒状物理进入透水混凝土的孔隙中后很可能由于不溶于水的杂质颗粒大于透水混凝土内部的孔隙直径而将孔隙堵塞，大大降低透水混凝土的透水性和使用寿命。
技术实现要素：
针对以上技术的不足，本发明旨在解决现有技术问题，提供一种建筑地下室用滤水混凝土，不仅可以提高透水混凝土的透水率，还可以提高其抗冲击性，并且使其具有较好的防堵塞功能，进而延长其使用寿命。
本发明的建筑地下室用滤水混凝土，由如下质量百分比的原料组成：粗骨料70％～80％、水泥13％～20％、增强料0.5％～1.0％、高强无机纤维0.13％～0.4％、橡胶粉0.4％-1.2％、水4％～6％；所述粗骨料的粒径为5～20mm；增强料为活性纳米硅铝质材料与有机功能分子复合外加剂。
本发明的各种原料相互配合具有较好的透水性、抗冲击性、且不易开裂、不易堵塞、耐久性良好，可作为地下室底板结构系统中的滤水导流层，解决现有普通混凝土底板结构系统无滤水导流功能，易开裂渗漏积水的问题。在确保地下室地面承载能力不降低的前提下，即使在柔性防水层破损且混凝土底板有微裂缝的情况下，也能及时将反渗的地下水与湿气经过过滤导出，保障地面不返潮，不渗水积水，车库地坪不因底板潮气或渗漏水而被破坏。
优选地，所述活性纳米硅铝质材料由硅灰、气相法白炭黑和超细偏高岭土组成；所述有机功能分子由聚羧酸减水剂、二异丁基萘磺酸钠、一四丁炔二醇和昔嘌呤树胶组成；所述增强料中各组分的质量百分比为：硅灰40～55％，气相法白炭黑5～10％，超细偏高岭土30～40％；聚羧酸减水剂8～10％，二异丁基萘磺酸钠0.1～0.2％，一四丁炔二醇1～2％，昔嘌呤树胶0.15～0.3％。一方面，本方案优选组分和配方的增强料中活性纳米硅铝质材料本身具有增加滤水混凝土强度的作用，而有机功能分子可以起到更好分散高强无机纤维和橡胶粉的作用，进一步提高混凝土的强度和耐冲磨性；另一方面，增强剂中各原料相互配合具有防止混凝土出现沉降堵孔的现象，提高混凝土的透水率，并且还可防止杂质进入并粘附在混凝土孔隙，提高混凝土的防堵性能。
优选地，所述粗骨料为石灰石碎石、玄武石碎石、辉绿岩碎石、花岗岩碎石中的至少一种，粒径为5～10mm或10～20mm。本方案的粗骨料起到滤水混凝土多孔结构骨架作用，保证滤水混凝土强度的同时使其具有较大的孔隙率和透水性。
优选地，所述水泥为42.5以上等级的普通硅酸盐水泥。本方案优选的水泥为滤水混凝土粗骨料主要的粘结胶结材料，与粗骨料配合保证混凝土的强度。
优选地，所述橡胶粉为80～100目废旧轮胎橡胶粉。添加特殊粒径的废旧橡胶粉不仅实现废弃资源的重复利用，还可以提高混凝土的抗冲击性。
优选地，所述高强无机纤维为玄武岩短切纤维或耐碱玻璃短切纤维，且高强无机纤维与混凝土弹性模量相当。添加本方案的高强无机纤维一方面可在混凝土中较好的分散，提高滤水混凝土的强度，当受拉时产生协同抵抗效应，可提高滤水混凝土的抗裂性能；另一方面高强无机纤维可与增强料配合防止混凝土拌合物浆体离析下沉堵孔，使混凝土内部和外部孔隙更均匀，进而提高混凝土的透水性，并且高强无机纤维还可以起到阻挡外部泥沙等杂质进入滤水混凝土内部的效果，起到过滤作用且防止内部孔隙被堵塞，延长滤水混凝土的寿命。
更优选地，本发明的建筑地下室用滤水混凝土由如下质量百分比的原料组成：由如下质量百分比的原料组成：粗骨料76.5％、水泥16.5％、增强料0.70％、高强无机纤维0.30％、橡胶粉0.7％、水5.3％；所述粗骨料为10～20mm单级配玄武岩碎石；高强无机纤维为玄武岩短切纤维，纤维长度为10mm；增强料由如下质量百分比的原料组成：硅灰47.1％，气相法白炭黑7％，超细偏高岭土35％；聚羧酸减水剂9％，二异丁基萘磺酸钠0.2％，一四丁炔二醇1.5％，昔嘌呤树胶0.2％。本方案中各比例的原料搭配制得的滤水混凝土的综合性能更优，进一步提高滤水混凝土的防堵性和耐久性。
本发明的滤水混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1)将粗骨料加入搅拌机，将50％用水量加入搅拌机拌合30～40s。
2)再加入水泥、增强料、高强无机纤维、橡胶粉拌合30～40s。
3)最后加入剩余水量拌合50～60s。
本方法提升水泥基胶凝浆体在骨料界面区的致密性，从而可增强浆体与骨料间的界面粘结强度，能最大限度的发挥滤水混凝土的强度与耐久性。同时避免无机纤维进行干拌，减少纤维断裂程度。
与现有技术相比，本发明的建筑地下室用滤水混凝土的有益效果为：
(1)本发明的增强料、无机纤维、橡胶粉作为改性剂具有协同作用，可提升滤水混凝土强度与抗裂性能，同时提高滤水混凝土透水性、抗冲击性和防堵塞性能。
(2)本发明的滤水混凝土结构稳定，具有极强的环境承载力与耐久能力，其耐久性与建筑结构通寿命，无需后期维护。
(3)本发明的滤水混凝土的主要原料分布广泛，取材方便，使用橡胶粉可以实现废旧橡胶的回收再利用。
(4)本发明的滤水混凝土可应用于建筑地下室底板地坪系统的中间层，在起到承重的同时，实现滤水导流，疏导水汽的功能。使底板地坪系统即使在遇到不均匀沉降等不可抗力因素开裂渗水的情况下，底层渗出的水与水汽也能通过滤水混凝土层导流疏导出去，避免地下室面层积水与潮湿，同时也可防止地下室树脂地坪因渗水或水汽而造成损坏。经过滤水混凝土过滤的水可直接排放到市政雨水管网，也可收集作为中水回收再利用节约水资源。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明各技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。本领域技术人员依据以下实施方式所作的方法、工艺路线、功能的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
实施例1
本实施例的一种建筑地下室用滤水混凝土，由如下质量百分比的原料组成：粗骨料76.5％、水泥16.5％、增强料0.70％、高强无机纤维0.30％、橡胶粉0.7％、水5.3％。
本实施方式中各原料采用如下产品：
粗骨料：10～20mm单级配玄武岩碎石；
水泥：湖北亚东水泥有限公司生产的p.o42.5水泥；
高强无机纤维：四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司生产的玄武岩短切纤维(水泥用)纤维长度为10mm；
橡胶粉：山东醴泉集团有限公司生产的100目再生橡胶粉。
增强料由如下质量百分比的原料混合制得：硅灰47.1％，气相法白炭黑7％，超细偏高岭土35％；聚羧酸减水剂9％，二异丁基萘磺酸钠0.2％，一四丁炔二醇1.5％，昔嘌呤树胶0.2％。
本实施例的滤水混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1)将粗骨料加入搅拌机，将50％用水量加入搅拌机拌合30～40s。
2)再加入水泥、增强料、高强无机纤维、橡胶粉拌合30～40s。
3)最后加入剩余水量拌合50～60s。
实施例2
本实施例的一种建筑地下室用滤水混凝土，由如下质量百分比的原料组成：粗骨料79.68％、水泥14.48％、增强料0.58％、高强无机纤维0.14％、橡胶粉0.43％、水4.69％；所述粗骨料为石灰石碎石。增强料由如下质量百分比的原料混合制得：硅灰40％，气相法白炭黑10％，超细偏高岭土38.75％；聚羧酸减水剂10％，二异丁基萘磺酸钠0.1％，一四丁炔二醇1％，昔嘌呤树胶0.15％。
其它同实施例1。
实施例3
本实施例的一种建筑地下室用滤水混凝土，由如下质量百分比的原料组成：粗骨料74.61％、水泥18.09％、增强料0.72％、高强无机纤维0.18％、橡胶粉0.54％、水5.86％；所述粗骨料为辉绿岩碎石。增强料由如下质量百分比的原料混合制得：硅灰54.6％，气相法白炭黑5％，超细偏高岭土30％；聚羧酸减水剂8％，二异丁基萘磺酸钠0.1％，一四丁炔二醇2％，昔嘌呤树胶0.3％。其它同实施例1。
实施例4
本实施例的一种建筑地下室用滤水混凝土，由如下质量百分比的原料组成：粗骨料76.5％、水泥16.5％、增强料1.0％、高强无机纤维0.15％、橡胶粉0.4％、水5.45％；所述高强无机纤维为耐碱玻璃短切纤维。其它同实施例1。
实施例5
本实施例的一种建筑地下室用滤水混凝土，由如下质量百分比的原料组成：粗骨料76.5％、水泥16.5％、增强料0.5％、高强无机纤维0.4％、橡胶粉1.2％、水4.90％；所述粗骨料为5～10mm单级配玄武岩碎石。其它同实施例1。
对比例1
相比实施例1，本对比例将实施例1中增强料替换为环氧树脂胶粉，其它与实施例1相同。
对比例2
相比实施例1，本对比例将实施例1中增强料替换为市售普通的透水混凝土用增强料，其它与实施例1相同。
对比例3
相比实施例1，本对比例将实施例1中增强料中昔嘌呤树胶去掉，其它与实施例1相同。
对比例4
相比实施例1，本对比例中不含有高强无机纤维，其它与实施例1相同。
对比例5
相比实施例1，本对比例中不含有橡胶粉，其它与实施例1相同。
将实施例和对比例制备得到的滤水混凝土进行如下测试：抗压强度、抗折强度透水性测试参照程娟的硕士论文《透水混凝土配合比设计及其性能的实验研究》中3.1.2与3.1.3节中的方法进行；孔隙率、透水性试验测试方法参照顾晓帆的硕士论文《透水混凝土制备及其性能试验研究》中2.4.2与2.4.3节中的方法进行：抗冲击性能测试采取行业标准《纤维混凝土试验方法标准》cecs13:2009中规定的方法。测试结果见表1。
另外还测试了滤水混凝土抗堵塞的性能，测试前按照下列步骤处理各实施例和对比例的混凝土试件：将经过透水系数测试后的直径为100mm高为50mm的混凝土圆柱体试件再次置于透水圆筒中，圆柱体试件与透水圆筒的侧壁密封后，从试件表面开始加入5000ml污水，待水从圆柱体试件的下表面渗出后静置24小时后，再次加入5000ml污水，24小时后再次加入污水，总共重复5次加入污水，以模拟自然情况下雨水中含有泥沙情况下的滤水混凝土过滤污水的情况。实施例和对比例的滤水混凝土按照相同的方法处理后，分别再次进行透水系数测试，即为堵塞后的透水系数。堵塞后的透水系数比＝堵塞后的透水系数/初始透水系数。测试结果见表1。
由测试结果可以看出，本发明实施例的建筑地下室用滤水混凝土的强度和透水系数可调，在保证滤水混凝土的强度高于16mpa以上时，透水系数可以高达8mm/s以上，并且本发明的滤水混凝土具有较好的抗冲击性和抗泥沙堵塞性能，在使用含泥沙的污水处理后透水系数比超过65％；尤其是实施例1制得的滤水混凝土综合性能最佳。
表1：滤水混凝土的测试结果
而单独对比例1、2、3、4和实施例1可以发现，若改变本发明的增强料、去掉高强无机纤维或者橡胶粉都会明显降低滤水混凝土的强度、抗冲击性能以及透水率，并且显著降低其抗堵塞性能，在经过含泥沙的污水处理后透水率大大下降，堵塞后的透水系数降低至不足初始透水系数的15％；尤其是改变增强料对混凝土的综合性能产生的影响最显著。
综上所述，可以看出本发明的增强料、高强无机纤维和橡胶粉等原料是具有相互协同作用的，只有在本发明范围内搭配使用各种原料才能更加显著提高滤水混凝土的综合性能。本发明的中各物质相互配合不仅可以提高混凝土的强度、抗裂性能、和抗冲磨性能，还可以防止混凝土拌合物离析下沉堵孔，使混凝土内部和外部孔隙更均匀，进而提高混凝土的透水性，并且本发明制成的滤水混凝土可以将泥沙等杂质阻挡在混凝土外部，防止内部孔隙被堵塞，延长滤水混凝土的寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。