[发明专利]一种透水混凝土自结晶多孔道凝胶材料及制备方法和应用

说明书

技术领域

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自结晶多孔道凝胶材料及制备方法和应用。

背景技术

现代城市的地表不断被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖。与自然的土壤相比，普通混凝土路面缺乏吸收热量和渗透雨水的能力，随之带来了一系列问题。例如：能够渗入地表的雨水明显减少，造成地下水位下降；不透水的路面很难与空气进行热量和湿度的交换，产生“热岛现象”，使气候恶化；同时，当短时间内集中降雨时，由于大量雨水只能通过地下排水设施排入河流，大大加重了排水设施的负担。

不透水的地表给城市的生态循环带来了诸多负面影响，因此，为克服传统混凝土的缺点，人们研究开发了透水混凝土。透水混凝土又称多孔混凝土，是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构。一般采用的粗骨料粒径大于5mm，利用骨架产生的孔隙达到渗水的目的，故具有透气、透水特点。由于缺少细骨料，因而透水混凝土的粘接面积少，抗压强度只有15~35MPa，这种混凝土由于孔隙大而多，其载荷强度、耐磨性难以达到要求。目前主要应用在公园、人行道等承载负荷要求不高的区域。因而，阻碍了透水混凝土在城市道路和高速公路的使用。

我国已认识到保护环境、维护生态平衡，走可持续发展道路的重要性，因此，环保生态型的透水性混凝土期望应用于各种道路和承重路面，以改善生态环境，形成“海绵”城市。然而，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。

为了保证透水性的同时提高透水混凝土强度，目前透水混凝土主要通过使用胶粉、改善分散、提高粘接强度进行技术改进。

中国发明专利CN101857403B公开了一种透水混凝土及其制备方法，该发明利用水泥、砼灰、乳胶粉组成复合胶凝材料，与骨料、水制备出抗压强度大于或等于20MPa的透水混凝土。

中国发明专利CN101182172公开了一种高强高透水性混凝土及其制备方法，该发明采用粒径分别为10.0～13.0MM、5.0～10.0MM、2.5～5.0MM的碎石、沙漠中的风积沙、粉煤灰作为骨料，通过加入JM-SCA型增强剂得到抗压强度可达到35MPa的透水混凝土。

中国发明专利CN102898062A公开了一种卵石型号透水混凝土专用的复合型添加剂，该发明将超细微珠、硅灰、锂渣粉、聚氧化乙烯复合为一种添加剂，通过提高水泥浆体的粘性与保水性来增加水泥浆体对卵石表面的包裹性，以此来提高卵石表面粘结性能，保证混凝土的透水性与力学性能。

中国发明专利CN102432219A公开了一种高强透水混凝土外加剂及透水混凝土，为解决透水混凝土强度低的问题，该发明外加剂重量配比由减水剂、胶粉、颜料、石棉戎、石膏粉、重钙粉组成，通过胶粉的粘接性提高强度。

中国发明专利CN101186481公开了一种透水混凝土用复合胶凝材料及其制备方法，该复合胶凝材料由水泥、矿渣微粉、粉煤灰、乳胶粉、减水剂组成，通过复合凝胶提升透水混凝土的强度。

根据以上分析，尽管通过使用胶粉、提高分散性、利用复合凝胶材料等提升了透水混凝土的强度，但由于透水混凝土主要依靠粗骨料形成较大的孔道和孔隙率达到透水的目的，因此，缺少细集料导致其粘接界面剂小，强度提高极为有限。限制了透水混凝土在城市道路、高速公路等高载荷路面的使用。即使使用细集料，在施工过程中水泥浆体及细集料易出现浆体下沉流动堵塞下部孔隙，影响透水性能，这给透水混凝土的施工造成极大的难度。

发明内容

针对目前透水混凝土强度差、透水性差、施工难以控制的缺陷，本发明提出一种透水混凝土自结晶多孔道凝胶材料，该自结晶凝胶材料以硅酸盐水泥为主体，通过复合微膨胀剂、结晶剂、微细弹性胶粒，形成具有自动膨胀和收缩功能的凝胶材料。用于透水混凝土时自结晶形成具有柔性的多孔道钙钒石，不但与粗细骨料具有良好的粘接性，而且自身形成多孔道的透水通道。特别是在透水混凝土路面干燥状态时具有良好的干强度，在遇水时自结晶膨胀形成完全贯通透水微孔，具有可完全透水性，满足用于城市道路和高速公路等高载荷道路混凝土。本发明进一步的目的是提供一种透水混凝土自结晶多孔道凝胶材料的制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种透水混凝土自结晶多孔道凝胶材料，其特征是：具有自动膨胀和收缩功能的凝胶材料，用于透水混凝土时自结晶形成具有柔性的多孔道透水通道，由如下重量份原料组成：

硅酸盐水泥 80-90份，