一种彩色透水整体路面专用粘结剂的制作方法

1.本技术涉及透水材料领域，具体为一种彩色透水整体路面专用粘结剂。


背景技术：

2.海绵城市是一种全新概念，在适应城市环境变化和应对城市中突如其来的自然灾害等问题下，城市能够如海绵一般，具有良好的“弹性”。简而言之，就是在下大暴雨导致路面积水增多的情况下，海绵城市能够发挥出其快速吸水、蓄水、渗水、净水的作用，待到有需要的时候，再将所蓄存的水释放出来加以利用，以缓解城市水资源缺乏的问题。
3.在海绵城市中，透水铺装是必不可少的组成部分。透水路面作为一种生态型环保铺装材料，其既具有一定的强度，又具有一定的透气透水性。透水路面的结构设计能让雨水流入地下，有效的补充地下水，缓解城市地下水位急剧下降等城市环境问题，是增加地下水资源、维护生态平衡、缓解城市热岛效应、改善城市气候的优良铺装材料，是建设“海绵城市”的最佳材料。
4.我国透水铺装的性能研究起步较晚，应用仅处于起步阶段。其中，粘结剂影响透水路面的强度和透水系数。
5.为此，本技术提供一种透水路面用粘结剂，以满足透水路面的需要。


技术实现要素：

6.本技术的发明目的在于，提供一种透水路面用粘结剂。本技术配比可有效降低水泥用量，降低透水路面使用后的返碱问题，从原材料采购（减少水泥的采购）到后期运维（减少使用过程中的清洗维护成本）综合降低建设成本，提供使用舒适度。同时，本技术能降低新拌浆体的含气量，增加保水性和保湿性，提高透水路面早期强度和后续承重强度，扩大透水路面的应用范围，而现行规范中透水铺装仅适用于园区道路。
7.为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种透水路面用粘结剂，包括如下重量百分比的组分：聚羧酸减水剂16~25wt%，消泡剂0.5~1.2wt%，纳米二氧化硅8~15wt%，水合硅酸镁5~8wt%，淀粉醚5~12wt%，木质素纤维3~8wt%，偏高岭土20~35wt%，引气剂0.05~0.2wt%，电石渣4~8wt%，早强剂4~6.5wt%，激发剂0.5~3wt%。
8.所述消泡剂为聚醚消泡剂。
9.所述聚醚消泡剂通过以下方法制备而成：在氢氧化钾催化作用下，用丙二醇或甘油中的一种、环氧丙烷和环氧乙烷聚合制得。
10.所述消泡剂为聚氧乙烯醚类消泡剂。
11.所述引气剂为松香树脂、烷基苯磺酸盐或脂肪醇磺酸盐。
12.所述早强剂为硝酸盐、硫氰酸盐、亚硝酸盐、有机醇胺、硫代硫酸盐或羧酸盐。
13.所述激发剂为硫酸钠、氯化钠中的一种或两种。
14.该粘结剂采用包括如下步骤的方法制备而成：按配比称取各组分，混合均匀，即可。
15.以水泥的质量计，该粘结剂的用量为水泥质量的5~12%。
16.所述水泥为硅酸盐水泥，强度等级为42.5、42.5r、52.5或52.5r。
17.目前，市面上现有粘结剂所制备的透水路面强度偏低，多为非载重路面，且水泥使用量较多，后期使用易返碱。同时，现有透水路面的粘结剂添加量通常在0.5~2wt%之间，高含量水泥的采用虽能够提升透水路面的整体强度，但也大幅提升了路面的制作成本。一方面，近年来，随着水泥生产企业的限产，水泥价格逐步攀升，导致建筑成本高企；另一方面，大量废弃物无法得到有效利用，不仅占用耕地资源，也是对资源的一种浪费。
18.为此，本技术提供一种彩色透水整体路面专用粘结剂。该粘结剂采用包括如下原料的组分混合而成：聚羧酸减水剂、消泡剂、纳米二氧化硅、水合硅酸镁、淀粉醚、木质素纤维、偏高岭土、引气剂、电石渣、早强剂、激发剂。相较于现有技术，本发明将粘结剂的用量提升至5~12%，其能显著降低水泥的用量。
19.本技术中，采用高含量的偏高岭土，其分子排列不规则，呈现热力学介稳状态，其在硫酸钠、氯化钠的击发作用下，具有胶凝性，进而能够替代水泥，降低水灰比，增强透水路面整体强度；增大了聚羧酸减水剂的用量，其具有更高的减水率，并能降低水泥用量，在一定程度上可降低透水路面的ph值，防止成型路面返碱的发生；另外，聚羧酸减水剂的采用，有利于保证透水路面胶凝流动值在最佳范围内，为后续透水路面的稳定成型，提供可靠支撑。同时，添加有纳米二氧化硅，其具有较高的火山灰性质，能够使水泥浆体的水化相（c
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h）更细，通过后续使用时的水化反应，生成更多的 c
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h凝胶，加快水泥水化速率，增加水合物与骨料的附着能力，增强骨料间粘结层的强度，提高透水路面早期强度，缩短透水路面凝结时间，从而提高透水路面的强度。基于改进的粘接剂配方，在制备透水路面时，纳米二氧化硅与水泥相互作用，会在骨料表面形成致密的 c
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h 凝胶保护层，从而提高透水路面耐化学的侵蚀能力，防止ca(oh)2等碱性成分的溶出，降低返碱现象的发生，改善透水路面的生态亲和性和环境协调性。
20.本技术中，采用硫酸钠、氯化钠作为激发剂，采用松香树脂、烷基苯磺酸盐或脂肪醇磺酸盐作为引气剂，采用硝酸盐、硫氰酸盐、亚硝酸盐、有机醇胺、硫代硫酸盐或羧酸盐作为早强剂，采用聚氧乙烯醚类消泡剂。本技术中，激发剂用于改善物料的水化胶凝性，激发其潜在水硬性；引气剂则鞥能提高透水路面的流动性，工作性和抗冻融耐久性，增强保水作用，延长使用寿命；早强剂能提高透水路面的早期强度，有利于透水路面早期整体的稳定性，尤其针对于北方等严寒地区，施工条件有限的情况下，有利于缩短施工周期，尽快投入项目使用；消泡剂则用于降低透水路面内溶液的表面张力，并通过表面张力的降低导致薄
层破裂。
21.本技术中，采用电石渣作为骨架增强材料，电石渣与纳米二氧化硅相互作用，能提高界面过渡区的粘结强度；同时，电石渣自身具有较高的强度，有利于提升透水路面的强度。淀粉醚具有低粘、高亲水性的特点，有利于粘结剂与水泥的均匀分散；同时，淀粉醚上含有大量亲水和极性基团，其与水合硅酸镁相互作用，有利于形成连续的网状结构。同时，本技术的粘结剂中添加有木质素纤维，其微观结构是带状弯曲的，具有良好的韧性、分散性和化学稳定性，吸水能力强。木质素纤维作为一种骨架支撑材料，其自身具有较高的强度，其和电石渣能镶嵌在网状结构内部；电石渣起固定支撑的作用，木质素纤维具有高强度、增稠和抗裂性能并能将各组分连接在一起，并起到维持透气孔的目的。
22.本技术的粘结剂作为增强材料，均布于砂浆体系中，从而增加了砂浆的内聚力；通过水合硅酸镁、淀粉醚、纳米二氧化硅、偏高岭土、木质素纤维、电石渣、引气剂、消泡剂、聚羧酸减水剂的相互配合，在砂浆孔腔及表面成膜，其自身具有一定的稠性，提高砂浆整体抗渗性；基于内部网状结构、电石渣骨架支撑，木质素纤维的高强、抗拉、抗裂、增稠，能显著提高透水路面的抗拉强度，改善透水路面的综合性能。实验结果表明，本技术的粘结剂，能在满足粘结性能的前提下，增强透水路面的透水性能，保证透水孔的可靠形成。
23.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：（1）本发明的粘结剂通过纳米二氧化硅、电石渣，提高透水路面的密实度；通过羧酸减水剂降低整个体系用水量，减少游离水的存在；通过羧酸减水剂与偏高岭土，解决透水路面返碱问题，并能降低路面用水量、水泥用量及透水路面的建设成本；通过水合硅酸镁与淀粉醚形成网状内部结构；通过电石渣、木质素纤维与网状内部结构的配合，增强透水路面的整体强度；（2）采用本技术粘结剂与水泥制备的混合浆体具有良好的粘聚性、保水性与匀质性，水泥浆体与骨料之间包裹良好、不会离析，能够有效保证该透水路面的透水性与力学性能；（3）本技术中，通过水合硅酸镁与淀粉醚的复配，即可提高砂浆体系保水性，又解决了抗垂挂性能；同时，木质纤维素也能提升浆体的保水、抗垂挂性能，通过偏高岭土、木质素纤维、水合硅酸镁、淀粉醚之间的相互配合，使制备的浆料具有低粘度、高保水的特性；（4）本技术的粘结剂具有粘接力强劲、成本低、效果好的优点，其与水泥、骨料混合制备的浆料具有较好的和易性、包裹性、透水性，所制备的浆料不流淌、不沉淀、不会堵塞石子间缝隙，有利于提升透水路面的质量。
24.（5）本技术的粘结剂配方合理，制备工艺简单，能够满足工业化生产的需要；采用该粘结剂所制备的透水具有良好的透水性和机械强度，有利于大规模推广和应用。
具体实施方式
25.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
26.本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
27.实施例1按如下质量称取各组分：20kg聚羧酸减水剂，0.8kg聚醚消泡剂，12kg纳米二氧化硅，7kg水合硅酸镁，10kg淀粉醚，6kg木质素纤维，31.6kg偏高岭土，0.1kg脂肪醇磺酸盐，6kg电石渣，5.0kg硝酸钠，1.5kg硫酸钠。
28.按配比称取各组分，混合均匀后，即得产品。
29.实施例2按如下质量称取各组分：20kg聚羧酸减水剂，1.0kg聚醚消泡剂，10kg纳米二氧化硅，7kg水合硅酸镁，11kg淀粉醚，5kg木质素纤维，30.85kg偏高岭土，0.15kg松香树脂，7kg电石渣，6.0kg有机醇胺，2.0kg硫酸钠。
30.按配比称取各组分，混合均匀后，即得产品。
31.实施例3按如下质量称取各组分：25kg聚羧酸减水剂，1.1kg聚醚消泡剂，13kg纳米二氧化硅，6kg水合硅酸镁，8kg淀粉醚，7kg木质素纤维，23.58kg偏高岭土，0.12kg烷基苯磺酸盐，7.5kg电石渣，6.2kg亚硝酸钠，2.5kg氯化钠。
32.按配比称取各组分，混合均匀后，即得产品。
33.实施例4按如下质量称取各组分：18kg聚羧酸减水剂，1.0kg聚醚消泡剂，14kg纳米二氧化硅，5.5kg水合硅酸镁，9kg淀粉醚，6kg木质素纤维，34.32kg偏高岭土，0.18kg脂肪醇磺酸盐，6.5kg电石渣，4.5kg硫代硫酸钠，1.0kg硫酸钠。
34.按配比称取各组分，混合均匀后，即得产品。
35.实施例5按如下质量称取各组分：23kg聚羧酸减水剂，0.6kg聚醚消泡剂，12kg纳米二氧化硅，6kg水合硅酸镁，10kg淀粉醚，4kg木质素纤维，31.82kg偏高岭土，0.08kg烷基苯磺酸盐，5kg电石渣，5.5kg硫代硫酸钙，2.0kg氯化钠。
36.按配比称取各组分，混合均匀后，即得产品。
37.本实施例中，按6:1的质量比分别称取石料和水泥（水泥选用硅酸盐水泥，强度等级为42.5），并加入水泥质量10%的粘结剂，制备成透水路面样品。参照cjj/t135
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2009《透水水泥混凝土路面技术规程》的规定，对制备的样品进行测定，测定结果如表1所示。
38.表1性能测定结果实际使用结果表明，采用本技术粘结剂制备的透水路面抗压强度高，施工性能好，空隙均匀，浆体不沉底，透水性能优良。
39.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的
新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。