[发明专利]一种地聚物透水混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种地聚物透水混凝土及其制备方法，将铜冶炼渣、偏高岭土、激发剂、水和骨料按一定配合比均匀搅拌，注入模具固化成型，30℃保湿养护28d，制得高性能且环境友好的地聚物透水混凝土，所得透水混凝土材料具有很高的抗折强度与抗压强度。

技术领域

本发明属于透水路面材料成型技术领域，具体涉及地质聚合物（简称地聚物）透水混凝土胶凝材料、配比研究及其制备方法。

背景技术

近年来，随着城市不透水路面的增加，城市内部蓄水能力差，自然降水大部分从地下管道排出，其排水路径长，导致洪涝灾害频发。城市内涝使得地表污染物直接进入周围地表自然水体，进而影响城市内植物的生长，破坏生态平衡；路面积水会在行车过程中产生“水漂”等危害；不透水路面会导致地下水位不能得到补充，出现地面沉降；不透水路面阻碍地表吸收城市内部产生的热量，反射太阳热，加剧城市热岛效应。为解决城市水循环、热岛效应和内涝等问题，国家提出建设“海绵城市”，海绵城市是一种让城市能够适应自然环境改变的新雨水管理系统概念，可让城市实现降水自然积存、自然渗透、自然净化。透水混凝土的研究与应用是促进海绵城市建设的重要措施。透水混凝土主要有以下优点：缓解城市内涝、改善城市热岛效应、保护地下水资源、缓解地表沉降、吸声降噪、增加行车安全。

透水混凝土由于孔隙率的限制，导致其自身强度有限，主要用于城镇街道、小区内路面、停车场人行道等。目前对于透水混凝土骨料的种类、粒径及其级配等影响透水混凝土强度因素的研究已十分成熟，但透水混凝土胶凝材料方面的研究还有很大的空间，特别是对既能保持透水混凝土的强度与耐久性，又能满足低成本、绿色环保要求的胶凝材料亟待研究。

本发明以偏高岭土、铜冶炼渣（简称铜渣）、激发剂和水为原料，通过解聚与缩聚反应得到胶凝材料，并按一定比例与骨料混合后制备透水混凝土。地聚物胶凝材料与骨料具有良好的相容性，克服了传统水泥透水混凝土抗折与抗压强度较低、透水性和抗化学腐蚀性差等难题。另外，铜渣是炼铜工业的废弃物，价格低廉，利用铜渣部分替代偏高岭土，可有效降低透水混凝土胶凝材料的成本，同时也有效利用了铜渣，有利于环境保护。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种地聚物透水混凝土及其制备方法，以提高地聚物透水混凝土的强度并降低其制备成本，解决透水混凝土易开裂、脱粒掉渣、耐久性差、透水性差等问题。依本发明制得的地聚物透水混凝土价格低廉，且具有很好的抗压性能、抗折性能、透水性能及耐久性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种地聚物透水混凝土，所述的地聚物透水混凝土由胶凝材料和骨料组成，其中胶凝材料由固体粉体材料、激发剂和水组成，所述固体粉体材料由偏高岭土和铜渣组成；所述激发剂由水玻璃和NaOH组成；其中，骨料与胶凝材料的质量比为9:1~4:1，其中水与胶凝材料的质量比为1:9~2:3，铜渣和偏高岭土的质量比为1:9~1:1、激发剂与固体粉体材料的质量比为3:7~7:3；骨料粒径为2.36mm~4.75mm和4.75mm~9.50mm 两种，其质量比为1:9~4:1。

所述的激发剂由模数为1.0~3.0的水玻璃和NaOH室温下混合得到，其中水玻璃和NaOH的质量比为8:1~23:1。

所述地聚物胶凝材料是由激发剂、水、偏高岭土和铜渣按一定配比反应得到，其原料为：铜渣由中铝东南铜业有限公司（福建宁德）提供，其主要成分为Fe、Si以及少量的Al、Zn、Ca，平均粒径56μm；偏高岭土由上海灵动化工有限公司提供，比表面积3800m²/kg；铜渣与偏高岭土的化学成分如表1所示。粗骨料选用产于福建龙岩的玄武岩，粒径为2.36mm~4.75mm和4.75mm~9.50mm两种；激发剂由水玻璃和NaOH混合而成，其中水玻璃由浙江省嘉善县优瑞耐火材料有限公司生产，型号为SP30，模数为2.25，含水率为56.26wt%；NaOH粉料购自广东光华科技股份有限公司，纯度≥96.0%。