[发明专利]一种用于建设海绵城市路面的保水透水材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于建设海绵城市路面的保水透水材料，包括改性混凝土，其特征在于，所述改性混凝土中掺杂有吸水添加剂；

所述改性混凝土包括以下重量份数配比的原料：水性聚氨酯丙烯酸酯15-20份、三芳甲烷苯酞型感温材料8-10份、平均粒径为30-40nm的纳米二氧化硅3-5份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2-5份、油酸钠0.5-1份、十四醇50-60份、纳米铝粉10-15份、质量浓度为5g/L多巴胺溶液20-30份、去离子水120-150份、正硅酸乙酯15-20份、无水乙醇20-40份、质量分数为8-10％的柠檬酸溶液2-5份、硅酸盐水泥10-20份、黄沙50-60份、硅酸钙25-30份、粘土5-8份、粉煤灰10-20份、煤矸石10-15份、水10-12、木质素磺酸钙20-25、硅烷偶联剂KH-550 20-30份、硅藻土6-8份；

所述吸水添加剂包括以下重量份数配比的原料：四氯化硅2-5份、乙醚10-20份、无水乙醇10-15份、乙醇钠6-8份、去离子水15-20份、质量浓度为5％的盐酸溶液1-2份、羧甲基纤维素8-12份、氢氧化钠2-5份、苯甲基酰胺5-8份、过氧化二异丙苯10-15份、聚四氟乙烯50-60份、偶氮二异丁睛5-8份；

所述保水透水材料的表观密度为1869-2065kg/m³，28d抗压强度为34.94-38.69MPa，抗折强度为5.15-7.02MPa，透水系数为15.1-18.3mm/s，有效目标孔隙率为18.11％-22.08％。

2.根据权利要求1所述的一种用于建设海绵城市路面的保水透水材料，其特征在于，所述硅酸盐水泥为粉煤灰硅酸盐水泥，其比表面积为450m²/kg。

3.根据权利要求1所述的一种用于建设海绵城市路面的保水透水材料，其特征在于，所述保水透水材料的表观密度为2065kg/m³，28d抗压强度为38.69MPa，抗折强度为7.02MPa，透水系数为18.3mm/s，有效目标孔隙率为20.87％。

4.根据权利要求1所述的一种用于建设海绵城市路面的保水透水材料，其特征在于，所述改性混凝土包括以下重量份数配比的原料：水性聚氨酯丙烯酸酯18份、三芳甲烷苯酞型感温材料9份、平均粒径为35nm的纳米二氧化硅4份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3份、油酸钠0.8份、十四醇55份、纳米铝粉12份、质量浓度为5g/L多巴胺溶液25份、去离子水150份、正硅酸乙酯18份、无水乙醇30份、质量分数为9％的柠檬酸溶液4份、硅酸盐水泥15份、黄沙55份、硅酸钙28份、粘土6份、粉煤灰15份、煤矸石12份、水11、木质素磺酸钙23、硅烷偶联剂KH-55025份、硅藻土7份。

5.根据权利要求1所述的一种用于建设海绵城市路面的保水透水材料，其特征在于，所述吸水添加剂包括以下重量份数配比的原料：四氯化硅3份、乙醚15份、无水乙醇12份、乙醇钠7份、去离子水35份，质量浓度为5％的盐酸溶液1.5份、羧甲基纤维素10份、氢氧化钠3份、苯甲基酰胺6份、过氧化二异丙苯12份、聚四氟乙烯55份、偶氮二异丁睛6份。

6.一种用于建设海绵城市路面的保水透水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)改性混凝土的制备

(1)将15-20质量份的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液、8-10质量份的三芳甲烷苯酞型感温材料、3-5质量份的平均粒径为30-40nm的纳米二氧化硅、2-5质量份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、0.5-1质量份的油酸钠加入到50-60质量份的十四醇溶剂中，在室温下，搅拌混合均匀，制得感温混合物；

(2)将10-15质量份的纳米铝粉加入20-30质量份的质量浓度为5g/L多巴胺溶液中，然后移到数显测速恒温磁力搅拌器上，在温度为35℃，转速为450r/min条件下，加热搅拌混合60-80min后，过滤，得滤饼，随后将滤饼用30-50质量份的去离子水洗涤，再将洗涤后的滤饼置于真空干燥箱中，干燥50-70min，得干燥滤饼；

(3)将步骤(2)制得的滤饼加入三口烧瓶中，将15-20质量份的正硅酸乙酯与10-20质量份的无水乙醇以及30-40质量份的去离子水加入到三口烧瓶中，接着将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，在温度为50-60℃，转速为650r/min的条件下，搅拌混合40-60min，再通过滴液漏斗以1-2ml/min的速率逐滴滴加10-20质量份的无水乙醇溶剂至三口烧瓶中，同时通过滴液漏斗以2-3ml/min的速率逐滴滴加2-5质量份的质量分数为8-10％的柠檬酸溶液至三口烧瓶中，待乙醇溶液和柠檬酸溶液都滴加完毕，在温度为60-80℃，转速为650r/min的条件下继续搅拌混合40min，制得混合液，随后将所得混合液过滤，得滤渣，再将所得滤渣用10-20质量份的去离子水洗涤，再将滤渣置于真空干燥箱中干燥60-80min，即得改性纳米铝粉；

(4)将步骤(3)制得的改性纳米铝粉与10-20质量份的硅酸盐水泥、50-60质量份的黄沙、25-30质量份的硅酸钙、5-8质量份的粘土、10-20质量份的粉煤灰、10-15质量份的煤矸石、10-12质量份的水、20-25质量份的木质素磺酸钙、20-30质量份的硅烷偶联剂KH-550依次加入混料机中，在转速为800-1000r/min的条件下高速搅拌20-30min，再向混料机中加入6-8质量份的硅藻土，在转速为800-1000r/min的条件下继续高速搅拌80-100min，即得改性混凝土；

2)吸水添加剂的制备

(1)在配有回流冷凝器、机械搅拌器和滴液漏斗的1000mL三口烧瓶中，加入2-5质量份的四氯化硅与10-20质量份的乙醚，置于冰浴中冷却，在搅拌下滴加10-15质量份的无水乙醇，加完后在水浴上加热回流3-4h，冷却后，加入6-8质量份的乙醇钠中和至中性，然后在水浴上先蒸出乙醚后，进行分馏，制得正硅酸四乙酯；

(2)将步骤(1)制得的正硅酸四乙酯加入烧杯中，向烧杯中加入15-20质量份的去离子水，搅拌混合均均，接着加入1-2质量份的质量浓度为5％的盐酸溶液，置于磁力搅拌器上搅拌2-3h，制得硅溶胶；

(3)将8-12质量份的羧甲基纤维素加入装有磁力搅拌装置、温度计的三口烧瓶中，然后超声波震荡处理2h，接着向三口烧杯里加入2-5质量份的氢氧化钠，在80℃下,通入N₂，匀速磁力搅拌90min，使纤维素充分活化；

(4)将5-8质量份的苯甲基酰胺加入到15-20质量份的去离子水中，磁力搅拌至完全溶解，将完全溶解的苯甲基酰胺溶液加到步骤(3)中的三口烧瓶中，红外处理2h，同时开启磁力搅拌得到羧乙基纤维素-苯甲基酰胺共聚物；

(5)将步骤(2)制得的硅溶胶加入到步骤(4)的羧乙基纤维素-苯甲基酰胺共聚物中，在室温下磁力搅拌处理1h，加入10-15质量份的过氧化二异丙苯，搅拌混合均匀后转移到具有50-60质量份的聚四氟乙烯的反应釜里，以15℃/min的升温速率升到260℃，在氦气气氛下反应4h，反应结束后转移到烧杯里，加入5-8质量份的偶氮二异丁睛，然后磁力搅拌2h，磁力搅拌结束后然后转移到微波反应器里，在氮气氛围下微波反应2h，微波反应结束后取出产物最终得到吸水添加剂；

3)将步骤2)制得的吸水添加剂加入步骤1)制得的改性混凝土中，加热到50-60℃，搅拌混合均匀后，保温30-40min，自然冷却至常温，即制得保水透水材料。