CN111072332A - 一种多孔轻质透水混凝土地坪材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多孔轻质透水混凝土地坪材料及其制备方法，涉及地坪材料领域，包括以下重量份数的组成成分：水泥160‑200份、河砂300‑350份、黑金砂30‑50份、高钛重矿渣40‑80份、铜尾矿粉50‑100份、粉煤灰20‑40份、微硅粉20‑40份、玻璃粉20‑40份、玄武岩纤维10‑20份、聚丙烯纤维10‑20份、三聚磷酸钠1‑5份、油酸单乙醇胺0.05‑0.1份、亚硝酸钠0.1‑1份、无水硫酸钠0.1‑1份、羧甲基纤维素0.1‑1份、复合纳米填料5‑10份、聚合物乳液10‑20份、早强剂4‑8份、减水剂1‑5份，本发明透水混凝土地坪材料密度小(≤2.76m²/kg)，透水性好(透水系数≥11.2mm/s)，而且力学性能优异(28d抗压强度≥122.2MPa，28d抗折强度≥18.6MPa)。

Description

一种多孔轻质透水混凝土地坪材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及地坪材料领域，具体涉及一种多孔轻质透水混凝土地坪材料及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展和城市建设的进程，现代城市的地表逐步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，现代化地表给城市带来一系列的问题，其主要表现为以下几个方面：

不透水的路面阻碍了雨水的下渗，使得雨水对地下水的补充被阻断，再加上地下水的过度抽取，城市地面容易产生下沉；

传统的密实路表面，轮胎噪声大，车辆高速行驶过程中，轮胎滚进时会将空气压入轮胎和路面间，待轮胎滚过，空气又会迅速膨胀而发出噪声，雨天这种噪声尤为明显，影响了居民的生活与工作；

传统城市路面为不透水结构，雨水通过路表排除，泄流能力有限，当遇到大雨或暴雨时，雨水容易在路面汇集，大量集中在机动车和自行车道上，导致路面大范围积水，不透水路面使城市空气湿度降低，加速了城市热岛效应的形成，不透水路面是“死亡性地面”，会影响地面的生态***，它使水生态无法正常循环，打破了城市生态***的平衡，影响了植被的正常生长。

透水混凝土是由欧美、日本等国家针对上述城市道路的路面的缺陷，开发使用的一种能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等城市问题的材料。

透水混凝土由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点，其拥有15％-25％的孔隙，能够使透水速度达到31-52升/米/小时，远远高于最有效的降雨在最优秀的排水配置下的排出速率，而且由于材料的密度本身较低降低了热储存的能力，独特的孔隙结构使得较低的地下温度传入地面从而降低整个铺装地面的温度，这些特点使透水混凝土地面的温度低于正常混凝土地面，由于上述特性，其可以做为地坪材料使用。

中国专利CN 108059476 A公开了一种透水性混凝土及其制备方法，水泥：选用42.5级以上硅酸盐水泥，或矿渣水泥或快硬水泥；为了提高其强度，可掺入少量高活性混合材料，如硅灰等。骨料：骨料的级配是决定其强度和透水性的重要指标，为了保证强度及良好的透水性能，粗骨料需采用粒径较小的单一粒级；如10～20mm。此外，对骨料自身强度、颗粒形状(针、片状含量)及含泥量等也有相应要求。该发明提供的一种透水性混凝土及其制备方法，透水地坪拥有15％-25％的孔隙，能够使透水速度达到31-52升/米/小时，远远高于最有效的降雨在最优秀的排水配置下的排出速率。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多孔轻质透水混凝土地坪材料及其制备方法。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种多孔轻质透水混凝土地坪材料，包括以下重量份数的组成成分：

水泥160-200份、河砂300-350份、黑金砂30-50份、高钛重矿渣40-80份、铜尾矿粉50-100份、粉煤灰20-40份、微硅粉20-40份、玻璃粉20-40份、玄武岩纤维10-20份、聚丙烯纤维10-20份、三聚磷酸钠1-5份、油酸单乙醇胺0.05-0.1份、亚硝酸钠0.1-1份、无水硫酸钠0.1-1份、羧甲基纤维素0.1-1份、复合纳米填料5-10份、聚合物乳液10-20份、早强剂4-8份、减水剂1-5份。

进一步地，包括以下重量份数的组成成分：

水泥180份、河砂350份、黑金砂45份、高钛重矿渣60份、铜尾矿粉70份、粉煤灰20份、微硅粉30份、玻璃粉25份、玄武岩纤维20份、聚丙烯纤维20份、三聚磷酸钠5份、油酸单乙醇胺0.1份、亚硝酸钠0.5份、无水硫酸钠0.5份、羧甲基纤维素1份、复合纳米填料10份、聚合物乳液20份、早强剂5份、减水剂5份。

进一步地，包括以下重量份数的组成成分：

水泥200份、河砂340份、黑金砂50份、高钛重矿渣60份、铜尾矿粉60份、粉煤灰35份、微硅粉40份、玻璃粉25份、玄武岩纤维18份、聚丙烯纤维20份、三聚磷酸钠4份、油酸单乙醇胺0.08份、亚硝酸钠0.6份、无水硫酸钠0.1份、羧甲基纤维素0.8份、复合纳米填料8份、聚合物乳液20份、早强剂8份、减水剂5份。

进一步地，所述复合纳米填料为碳纳米管和纳米Al₂O₃复配而成。

进一步地，所述复合纳米填料为碳纳米管和纳米Al₂O₃按重量比1:10-20复配而成。

进一步地，所述聚合物乳液为硅丙乳液、聚醋酸乙烯乳液、纯丙乳液、苯丙乳液、聚氨酯乳液、丙烯酸乳液中的任意一种。

进一步地，所述早强剂为三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂复配而成。

进一步地，三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂复配重量比为5-10：1-2：1。

进一步地，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。

上述多孔轻质透水混凝土地坪材料的制备方法，具体如下：

将河砂、黑金砂、高钛重矿渣、铜尾矿粉、粉煤灰、微硅粉、玻璃粉、玄武岩纤维、聚丙烯纤维预先混合均匀后加水搅拌成均匀浆料，再将聚合物乳液加入搅拌10-40min后，最后将三聚磷酸钠、油酸单乙醇胺、亚硝酸钠、无水硫酸钠、羧甲基纤维素、复合纳米填料、早强剂、减水剂加入搅拌均匀，进行浇注即可。

(三)有益效果

本发明提供了一种多孔轻质透水混凝土地坪材料及其制备方法，具有以下有益效果：

高钛重矿渣的主要成分为CaO、TiO₂、Al₂O₃、V₂O₅、MgO，其中TiO₂含量较高，TiO₂对混凝土的微观结构、耐久性、耐磨耗等物理性能产生积极的影响，铜尾矿粉的加入可以作为辅助凝胶材料，填充河砂颗粒间的较大孔隙，两者配合既可以改善混凝土地坪材料的力学性能，而且废物再利用，既减少了生产成本，也更加绿色环保，黑金砂结构致密、质地坚硬、耐酸碱、耐气候性好，加入后可以作为河砂的补强成分，提高承载性能，微硅粉和玻璃粉的加入减少了浆体与骨料(河砂、黑金砂、高钛重矿渣、铜尾矿粉)间的界面摩擦，在骨料的接触点起到滚珠作用，提高了混凝土的和易性和流动性，玄武岩纤维、聚丙烯纤维可以在混凝土地坪材料内形成相互穿插、缠结、交联的立体网络，起到“骨骼”的作用，大大增加了混凝土地坪材料的抗压、抗折性能，复合纳米填料打破了传统混凝土的局限，有效参与水泥的水化过程，有效减少有害的混凝土大孔隙结构，使其转换成为均匀分布的小孔，最终提升混凝土地坪材料的机械力学性能，本发明透水混凝土地坪材料密度小(≤2.76m²/kg)，透水性好(透水系数≥11.2mm/s)，而且力学性能优异(28d抗压强度≥122.2MPa，28d抗折强度≥18.6MPa)。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种多孔轻质透水混凝土地坪材料，包括以下重量份数的组成成分：

水泥180份、河砂350份、黑金砂45份、高钛重矿渣60份、铜尾矿粉70份、粉煤灰20份、微硅粉30份、玻璃粉25份、玄武岩纤维20份、聚丙烯纤维20份、三聚磷酸钠5份、油酸单乙醇胺0.1份、亚硝酸钠0.5份、无水硫酸钠0.5份、羧甲基纤维素1份、碳纳米管和纳米Al₂O₃按重量比1:12复配而成的复合纳米填料10份、硅丙乳液20份、三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂按重量比6：2：1复配而成早强剂5份、聚羧酸高效减水剂5份。

上述多孔轻质透水混凝土地坪材料的制备方法，具体如下：

将河砂、黑金砂、高钛重矿渣、铜尾矿粉、粉煤灰、微硅粉、玻璃粉、玄武岩纤维、聚丙烯纤维预先混合均匀后加水搅拌成均匀浆料，再将硅丙乳液加入搅拌10-40min后，最后将三聚磷酸钠、油酸单乙醇胺、亚硝酸钠、无水硫酸钠、羧甲基纤维素、复合纳米填料、早强剂、减水剂加入搅拌均匀，进行浇注即可。

实施例2：

一种多孔轻质透水混凝土地坪材料，包括以下重量份数的组成成分：

水泥200份、河砂340份、黑金砂50份、高钛重矿渣60份、铜尾矿粉60份、粉煤灰35份、微硅粉40份、玻璃粉25份、玄武岩纤维18份、聚丙烯纤维20份、三聚磷酸钠4份、油酸单乙醇胺0.08份、亚硝酸钠0.6份、无水硫酸钠0.1份、羧甲基纤维素0.8份、碳纳米管和纳米Al₂O₃按重量比1:10复配而成的复合纳米填料8份、聚醋酸乙烯乳液20份、三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂按重量比5：1：1复配而成早强剂8份、聚羧酸高效减水剂5份。

上述多孔轻质透水混凝土地坪材料的制备方法，具体如下：

将河砂、黑金砂、高钛重矿渣、铜尾矿粉、粉煤灰、微硅粉、玻璃粉、玄武岩纤维、聚丙烯纤维预先混合均匀后加水搅拌成均匀浆料，再将聚醋酸乙烯乳液加入搅拌20min后，最后将三聚磷酸钠、油酸单乙醇胺、亚硝酸钠、无水硫酸钠、羧甲基纤维素、复合纳米填料、早强剂、减水剂加入搅拌均匀，进行浇注即可。

实施例3：

一种多孔轻质透水混凝土地坪材料，包括以下重量份数的组成成分：

水泥165份、河砂310份、黑金砂50份、高钛重矿渣60份、铜尾矿粉80份、粉煤灰20份、微硅粉20份、玻璃粉30份、玄武岩纤维10份、聚丙烯纤维15份、三聚磷酸钠5份、油酸单乙醇胺0.1份、亚硝酸钠0.2份、无水硫酸钠0.5份、羧甲基纤维素1份、碳纳米管和纳米Al₂O₃按重量比1:10复配而成的复合纳米填料10份、纯丙乳液12份、三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂按重量比10：1：1复配而成早强剂5份、聚羧酸高效减水剂2份。

上述多孔轻质透水混凝土地坪材料的制备方法，具体如下：

将河砂、黑金砂、高钛重矿渣、铜尾矿粉、粉煤灰、微硅粉、玻璃粉、玄武岩纤维、聚丙烯纤维预先混合均匀后加水搅拌成均匀浆料，再将纯丙乳液加入搅拌40min后，最后将三聚磷酸钠、油酸单乙醇胺、亚硝酸钠、无水硫酸钠、羧甲基纤维素、复合纳米填料、早强剂、减水剂加入搅拌均匀，进行浇注即可。

实施例4：

一种多孔轻质透水混凝土地坪材料，包括以下重量份数的组成成分：

水泥200份、河砂350份、黑金砂35份、高钛重矿渣50份、铜尾矿粉100份、粉煤灰30份、微硅粉20份、玻璃粉20份、玄武岩纤维10份、聚丙烯纤维12份、三聚磷酸钠3份、油酸单乙醇胺0.1份、亚硝酸钠0.2份、无水硫酸钠0.1份、羧甲基纤维素0.1份、碳纳米管和纳米Al₂O₃按重量比1:12复配而成的复合纳米填料6份、苯丙乳液20份、三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂按重量比8：1：1复配而成早强剂5份、聚羧酸高效减水剂2份。

上述多孔轻质透水混凝土地坪材料的制备方法，具体如下：

将河砂、黑金砂、高钛重矿渣、铜尾矿粉、粉煤灰、微硅粉、玻璃粉、玄武岩纤维、聚丙烯纤维预先混合均匀后加水搅拌成均匀浆料，再将苯丙乳液加入搅拌40min后，最后将三聚磷酸钠、油酸单乙醇胺、亚硝酸钠、无水硫酸钠、羧甲基纤维素、复合纳米填料、早强剂、减水剂加入搅拌均匀，进行浇注即可。

实施例5：

一种多孔轻质透水混凝土地坪材料，包括以下重量份数的组成成分：

水泥160份、河砂350份、黑金砂30份、高钛重矿渣80份、铜尾矿粉50份、粉煤灰40份、微硅粉20份、玻璃粉40份、玄武岩纤维10份、聚丙烯纤维20份、三聚磷酸钠1份、油酸单乙醇胺0.1份、亚硝酸钠0.1份、无水硫酸钠1份、羧甲基纤维素0.1份、碳纳米管和纳米Al₂O₃按重量比1:20复配而成的复合纳米填料5份、苯丙乳液20份、三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂按重量比5：2：1复配而成早强剂4份、聚羧酸高效减水剂5份。

上述多孔轻质透水混凝土地坪材料的制备方法，具体如下：

将河砂、黑金砂、高钛重矿渣、铜尾矿粉、粉煤灰、微硅粉、玻璃粉、玄武岩纤维、聚丙烯纤维预先混合均匀后加水搅拌成均匀浆料，再将苯丙乳液加入搅拌10min后，最后将三聚磷酸钠、油酸单乙醇胺、亚硝酸钠、无水硫酸钠、羧甲基纤维素、复合纳米填料、早强剂、减水剂加入搅拌均匀，进行浇注即可。

实施例6：

一种多孔轻质透水混凝土地坪材料，包括以下重量份数的组成成分：

水泥200份、河砂300份、黑金砂50份、高钛重矿渣40份、铜尾矿粉100份、粉煤灰20份、微硅粉40份、玻璃粉20份、玄武岩纤维20份、聚丙烯纤维10份、三聚磷酸钠5份、油酸单乙醇胺0.05份、亚硝酸钠1份、无水硫酸钠0.1份、羧甲基纤维素1份、碳纳米管和纳米Al₂O₃按重量比1:10复配而成的复合纳米填料10份、苯丙乳液10份、三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂按重量比10：1：1复配而成早强剂8份、聚羧酸高效减水剂1份。

上述多孔轻质透水混凝土地坪材料的制备方法，具体如下：

将河砂、黑金砂、高钛重矿渣、铜尾矿粉、粉煤灰、微硅粉、玻璃粉、玄武岩纤维、聚丙烯纤维预先混合均匀后加水搅拌成均匀浆料，再将苯丙乳液加入搅拌30min后，最后将三聚磷酸钠、油酸单乙醇胺、亚硝酸钠、无水硫酸钠、羧甲基纤维素、复合纳米填料、早强剂、减水剂加入搅拌均匀，进行浇注即可。

实施例7：

一种多孔轻质透水混凝土地坪材料，包括以下重量份数的组成成分：

水泥160份、河砂300份、黑金砂40份、高钛重矿渣60份、铜尾矿粉100份、粉煤灰30份、微硅粉20份、玻璃粉20份、玄武岩纤维10份、聚丙烯纤维10份、三聚磷酸钠4份、油酸单乙醇胺0.05份、亚硝酸钠0.1份、无水硫酸钠0.1份、羧甲基纤维素0.2份、碳纳米管和纳米Al₂O₃按重量比1:10复配而成的复合纳米填料10份、聚氨酯乳液20份、三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂按重量比10：1：1复配而成早强剂5份、聚羧酸高效减水剂5份。

上述多孔轻质透水混凝土地坪材料的制备方法，具体如下：

将河砂、黑金砂、高钛重矿渣、铜尾矿粉、粉煤灰、微硅粉、玻璃粉、玄武岩纤维、聚丙烯纤维预先混合均匀后加水搅拌成均匀浆料，再将聚氨酯乳液加入搅拌10min后，最后将三聚磷酸钠、油酸单乙醇胺、亚硝酸钠、无水硫酸钠、羧甲基纤维素、复合纳米填料、早强剂、减水剂加入搅拌均匀，进行浇注即可。

实施例8：

一种多孔轻质透水混凝土地坪材料，包括以下重量份数的组成成分：

水泥200份、河砂300份、黑金砂30份、高钛重矿渣50份、铜尾矿粉50份、粉煤灰30份、微硅粉20份、玻璃粉20份、玄武岩纤维10份、聚丙烯纤维10份、三聚磷酸钠1份、油酸单乙醇胺0.05份、亚硝酸钠0.1份、无水硫酸钠0.1份、羧甲基纤维素0.1份、碳纳米管和纳米Al₂O₃按重量比1:10复配而成的复合纳米填料5份、丙烯酸乳液20份、三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂按重量比5：1：1复配而成早强剂4份、聚羧酸高效减水剂5份。

上述多孔轻质透水混凝土地坪材料的制备方法，具体如下：

将河砂、黑金砂、高钛重矿渣、铜尾矿粉、粉煤灰、微硅粉、玻璃粉、玄武岩纤维、聚丙烯纤维预先混合均匀后加水搅拌成均匀浆料，再将丙烯酸乳液加入搅拌40min后，最后将三聚磷酸钠、油酸单乙醇胺、亚硝酸钠、无水硫酸钠、羧甲基纤维素、复合纳米填料、早强剂、减水剂加入搅拌均匀，进行浇注即可。

下表1为本发明实施例1-3透水混凝土地坪材料的各项性能指标

表1：

本发明透水混凝土地坪材料密度小(≤2.76m²/kg)，透水性好(透水系数≥11.2mm/s)，而且力学性能优异(28d抗压强度≥122.2MPa，28d抗折强度≥18.6MPa)。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多孔轻质透水混凝土地坪材料，其特征在于，包括以下重量份数的组成成分：

水泥160-200份、河砂300-350份、黑金砂30-50份、高钛重矿渣40-80份、铜尾矿粉50-100份、粉煤灰20-40份、微硅粉20-40份、玻璃粉20-40份、玄武岩纤维10-20份、聚丙烯纤维10-20份、三聚磷酸钠1-5份、油酸单乙醇胺0.05-0.1份、亚硝酸钠0.1-1份、无水硫酸钠0.1-1份、羧甲基纤维素0.1-1份、复合纳米填料5-10份、聚合物乳液10-20份、早强剂4-8份、减水剂1-5份。

2.如权利要求1所述的多孔轻质透水混凝土地坪材料，其特征在于，包括以下重量份数的组成成分：

水泥180份、河砂350份、黑金砂45份、高钛重矿渣60份、铜尾矿粉70份、粉煤灰20份、微硅粉30份、玻璃粉25份、玄武岩纤维20份、聚丙烯纤维20份、三聚磷酸钠5份、油酸单乙醇胺0.1份、亚硝酸钠0.5份、无水硫酸钠0.5份、羧甲基纤维素1份、复合纳米填料10份、聚合物乳液20份、早强剂5份、减水剂5份。

3.如权利要求1所述的多孔轻质透水混凝土地坪材料，其特征在于，包括以下重量份数的组成成分：

水泥200份、河砂340份、黑金砂50份、高钛重矿渣60份、铜尾矿粉60份、粉煤灰35份、微硅粉40份、玻璃粉25份、玄武岩纤维18份、聚丙烯纤维20份、三聚磷酸钠4份、油酸单乙醇胺0.08份、亚硝酸钠0.6份、无水硫酸钠0.1份、羧甲基纤维素0.8份、复合纳米填料8份、聚合物乳液20份、早强剂8份、减水剂5份。

4.如权利要求1所述的多孔轻质透水混凝土地坪材料，其特征在于，所述复合纳米填料为碳纳米管和纳米Al₂O₃复配而成。

5.如权利要求4所述的多孔轻质透水混凝土地坪材料，其特征在于，所述复合纳米填料为碳纳米管和纳米Al₂O₃按重量比1:10-20复配而成。

6.如权利要求4所述的多孔轻质透水混凝土地坪材料，其特征在于，所述聚合物乳液为硅丙乳液、聚醋酸乙烯乳液、纯丙乳液、苯丙乳液、聚氨酯乳液、丙烯酸乳液中的任意一种。

7.如权利要求4所述的多孔轻质透水混凝土地坪材料，其特征在于，所述早强剂为三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂复配而成。

8.如权利要求7所述的多孔轻质透水混凝土地坪材料，其特征在于，三乙醇胺、硫酸铝、碳酸锂复配重量比为5-10：1-2：1。

9.如权利要求7所述的多孔轻质透水混凝土地坪材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。

10.如权利要求1-9中任一项所述的多孔轻质透水混凝土地坪材料的制备方法，其特征在于，具体如下：

将河砂、黑金砂、高钛重矿渣、铜尾矿粉、粉煤灰、微硅粉、玻璃粉、玄武岩纤维、聚丙烯纤维预先混合均匀后加水搅拌成均匀浆料，再将聚合物乳液加入搅拌10-40min后，最后将三聚磷酸钠、油酸单乙醇胺、亚硝酸钠、无水硫酸钠、羧甲基纤维素、复合纳米填料、早强剂、减水剂加入搅拌均匀，进行浇注即可。