CN105776940B - 一种透水混凝土粘接剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种生态环保建筑道路材料，涉及一种透水混凝土粘接剂及制备方法，具体讲是利用胶粉与高分子聚合物进行交联聚合反应，形成微胶囊结构，微胶囊中的造孔剂随着时间推移逐渐降解、溶解，在混凝土中形成完全贯通的微细可透水微孔，不但保证了透水混凝土粗骨料表面粘接作用，而且具有完全的透水性，可有效防止透水混凝土孔隙间的堵塞，其制备方法简单，易于市场推广，可有效运用于城市道路、公路、人行道建设当中。
Description
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粘接剂及制备方法。
背景技术
随着我国经济的飞速发展和城市建设步伐加快，城市的地面已逐渐被建筑物及混凝土路面掩盖，可渗水的植被面积越来越少，不透水的地表给城市的生态循环带来了诸多负面影响。由于地面缺乏透水性, 雨水不能渗入地下,造成城市热量、水分的交换缺失，导致城市温度、湿度难以正常调节，产生了城市“热岛现象”。同时，由于雨水不能在短时间内渗入地下，大量雨水只能通过地下排水设施排入河流，不但加大了排水设施的负担，而且遇暴雨天气极易引起城市内涝，对城市管理造成严重的安全隐患。
透水混凝土是一种生态型环保混凝土，是通过材料研选、经过特殊工艺制成的具有连续空隙的混凝土，其既具有一定的强度，又具有一定的透气透水性。因此，透水混凝土是一种既满足路面性能，又与自然环境协调的路面铺装材料，对改善地表的热量平衡，增强地表上下水的流通，对城市增加地下水资源、缓解热岛效应以及改善气候都具有重要的意义。
目前国家已提出建设“海绵城市”，海绵城市即城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。起到节能减排、缓解热岛效应的功效。
但是，现有的透水混凝土生产中大量使用胶粉，由于胶粉在使用过程中溶于水成膜粘接骨料与骨料的接触面，膜结构不具有透水性，堵塞了接触面的空隙，同时多孔材料表面被包裹，影响多孔材料孔道贯通，不利于透水，因此胶粉虽然可有效的解决透水混凝土粗骨料表面裹浆差的问题，但易造成空隙的堵塞，不利于保证足够的多孔渗水通道，难以达到要求使用要求，给透水混凝土的广泛应用带来了局限。
中国专利申请号201110263629.1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问题，其原料的重量配比为：减水剂50-100，胶粉100-120，颜料180-300，石棉戎80-100，石膏粉150-200，重钙粉100组成，利用胶粉的粘接性提高强度以及解决透水混凝土骨料表面裹浆差的问题。但在实际应用中胶粉易堵塞透水混凝土的孔隙与通道，不利用市场的推广。
中国专利申请号201510554453.3公开一种高强透水混凝土外加剂，本发明公开了一种高强透水混凝土外加剂，该外加剂原料的重量份配比为：减水剂80-100、胶粉120-150、颜料200-300、石棉戎60-70、石膏粉200-300；所述减水剂是萘系高效减水剂。其制成的混凝土具有良好的透水性和良好的透气性，强度高。该发明同样利用胶粉的粘接性，易造成孔洞堵塞，不利于混凝土的透水性。
发明内容
为了解决上述方法的不足和缺陷，本发明提供一种透水混凝土粘接剂及制备方法，其制备方法简单，易于市场推广，可有效运用于城市道路、公路、人行道建设当中。
一种透水混凝土粘接剂，其特征在于具有包含造孔剂的微胶囊结构：主要由下列重量份的原料制成：
胶粉30-40重量份，
高分子聚合物20-35重量份，
造孔剂4-8重量份，
交联剂2-6重量份，
分散剂1-5重量份，
其中，所述的胶粉为可再分散性乳胶粉；所述的高分子聚合物为聚丙烯酸、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸中的一种；所述的造孔剂为直径在100-1000nm的聚乳酸、磷酸铵、硼砂中的至少一种；所述的交联剂为硼酸盐类、噻唑类、二苯胍类中的一种；所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的至少一种；所述的一种透水混凝土粘接剂的具体制备步骤如下：
(1)将30-40重量份的胶粉与20-35重量份的高分子聚合物，2-6重量份的交联剂加入到研磨混合设备中，在400-800rpm搅拌条件下，研磨30-45min，形成交联聚合胶粉；
(2)将步骤(1)得到的交联聚合胶粉以及4-8重量份的造孔剂和1-5重量份的分散剂，通过分散机在1200-1500rpm转速条件下分散10-15min，然后加入到反应釜中，在40~50℃条件下喷洒加入适量水，在适量水条件下，通过反应釜搅拌交联聚合胶粉进一步交联反应0.5~2h，将造孔剂包裹形成微胶囊结构；
(3)将步骤(2)得到的物料用高速气流雾化并干燥，通过旋风分离将得到的粉体分离出来，得到具有微胶囊结构的透水混凝土粘接剂。
上述步骤(1)所述的研磨混合设备为三辊研磨机，该机主要由机体、出料板、轧辊、档料板、调整系统、传动系统、电动机组成，原料胶粉、高分子聚合物、交联剂由中后两辊及两块档料板组成的自然料斗加入，经中、后两组的相反异步旋转，产生原料的急剧翻动，剪切，破坏原料分子之间的结构应力面，再经中、前连辊高速的二次研磨，进而达到原料的高速均匀研磨。
上述步骤(2)所述的分散机是三腔连续式涡旋气流细化机，该机由机体、机架、喂料装置、出料管、传动装置、高压离心风机、旋风集料器组成，通过快速旋转的叶轮产生的离心切向力，以及腔室内定刀的剧烈撞击从而有效使交联聚合胶粉以及造孔剂和分散剂充分接触、分散。
上述步骤(2)所述的水的用量为胶粉和高分子聚合物总重量的0.5-1%。
上述所述粘接剂用于透水混凝土，其中粘接剂在透水混凝土中的添加量为每吨混凝土30-50kg。
本发明为了解决现有的透水混凝土生产中大量使用胶粉，由于胶粉在使用过程中溶于水成膜粘接骨料与骨料的接触面，膜结构不具有透水性，堵塞了接触面的空隙，同时多孔材料表面被包裹，影响多孔材料孔道贯通，不利于透水而堵塞混凝土孔隙及通道。因此提出一种透水混凝土粘接剂，该粘接剂是利用胶粉与高分子聚合物发生交联聚合反应，形成微胶囊结构，造孔剂分布于微胶囊结构中，造孔剂在日常使用中逐渐降解、溶解，留下许多毛细血管孔隙与通道，可有效解决胶粉在混凝土中作为粘接剂堵塞通道，而不影响粘接作用。不但保证了胶粉在混凝土中的粘接性，同时可有效增强透水混凝土的透水性。
本发明具有以下的突出特点和有益效果：
1、本发明利用胶粉与高分子聚合物形成微胶囊结构，造孔剂分布于微胶囊结构中，可有效解决胶粉堵塞混凝土中孔隙及通道，同时不影响粘接性。
2、本发明制备方法简单，设备投入低，易于市场的推广。
具体实施方式
实施例1
(1)将30-重量份的可再分散性乳胶粉与20重量份的聚丙烯酸，2重量份的硼酸盐类加入到三辊研磨机中，在400rpm搅拌条件下，研磨30min，形成交联聚合胶粉；
(2)将步骤(1)得到的交联聚合胶粉以及4重量份的聚乳酸和1重量份的十二烷基硫酸钠，通过三腔连续式涡旋气流细化机在1200rpm转速条件下分散10min，然后加入到反应釜中，在40℃条件下喷洒加入可再分散性乳胶粉和聚丙烯酸总重量的0.5%的水，在可再分散性乳胶粉和聚丙烯酸总重量的0.5%的水条件下，通过反应釜搅拌交联聚合胶粉进一步交联反应0.5h，将造孔剂包裹形成微胶囊结构；
(3)将步骤(2)得到的物料用高速气流雾化并干燥，通过旋风分离将得到的粉体分离出来，得到具有微胶囊结构的透水混凝土粘接剂。
实施例2
(1)将32重量份的可再分散性乳胶粉与22重量份的聚乙二醇，3重量份的噻唑类加入到三辊研磨机中，在500rpm搅拌条件下，研磨32min，形成交联聚合胶粉；
(2)将步骤(1)得到的交联聚合胶粉以及5重量份的磷酸铵和2重量份的六偏磷酸钠，通过三腔连续式涡旋气流细化机在1250rpm转速条件下分散11min，然后加入到反应釜中，在42℃条件下喷洒加入可再分散性乳胶粉、聚乙二醇总重量的0.6%的水，在可再分散性乳胶粉、聚乙二醇总重量的0.6%的水条件下，通过反应釜搅拌交联聚合胶粉进一步交联反应0.7h，将造孔剂包裹形成微胶囊结构；
(3)将步骤(2)得到的物料用高速气流雾化并干燥，通过旋风分离将得到的粉体分离出来，得到具有微胶囊结构的透水混凝土粘接剂。
实施例3
(1)将36重量份的可再分散性乳胶粉与28重量份的聚甲基丙烯酸，4重量份的二苯胍类加入到三辊研磨机中，在550rpm搅拌条件下，研磨36min，形成交联聚合胶粉；
(2)将步骤(1)得到的交联聚合胶粉以及6重量份的硼砂和3重量份的三聚磷酸钠，通过三腔连续式涡旋气流细化机在1350rpm转速条件下分散13min，然后加入到反应釜中，在46℃条件下喷洒加入可再分散性乳胶粉、聚甲基丙烯酸总重量的0.8%的水，在可再分散性乳胶粉、聚甲基丙烯酸总重量的0.8%的水条件下，通过反应釜搅拌交联聚合胶粉进一步交联反应1h，将造孔剂包裹形成微胶囊结构；
(3)将步骤(2)得到的物料用高速气流雾化并干燥，通过旋风分离将得到的粉体分离出来，得到具有微胶囊结构的透水混凝土粘接剂。
实施例4
(1)将38重量份的可再分散性乳胶粉与32重量份的聚丙烯酸，5重量份的硼酸盐类加入到三辊研磨机中，在700rpm搅拌条件下，研磨42min，形成交联聚合胶粉；
(2)将步骤(1)得到的交联聚合胶粉以及7重量份的聚乳酸和4重量份的十二烷基硫酸钠，通过三腔连续式涡旋气流细化机在1400rpm转速条件下分散14min，然后加入到反应釜中，在48℃条件下喷洒加入可再分散性乳胶粉和聚丙烯酸总重量的0.9%的水，在可再分散性乳胶粉和聚丙烯酸总重量的0.9%的水条件下，通过反应釜搅拌交联聚合胶粉进一步交联反应1.5h，将造孔剂包裹形成微胶囊结构；
(3)将步骤(2)得到的物料用高速气流雾化并干燥，通过旋风分离将得到的粉体分离出来，得到具有微胶囊结构的透水混凝土粘接剂。
实施例5
(1)将40重量份的可再分散性乳胶粉与35重量份的聚乙二醇， 6重量份的噻唑类加入到三辊研磨机中，在800rpm搅拌条件下，研磨45min，形成交联聚合胶粉；
(2)将步骤(1)得到的交联聚合胶粉以及8重量份的磷酸铵和5重量份的六偏磷酸钠，通过三腔连续式涡旋气流细化机在1500rpm转速条件下分散15min，然后加入到反应釜中，在50℃条件下喷洒加入可再分散性乳胶粉和聚乙二醇总重量的1%的水，在可再分散性乳胶粉和聚乙二醇总重量的1%的水条件下，通过反应釜搅拌交联聚合胶粉进一步交联反应2h，将造孔剂包裹形成微胶囊结构；
(3)将步骤(2)得到的物料用高速气流雾化并干燥，通过旋风分离将得到的粉体分离出来，得到具有微胶囊结构的透水混凝土粘接剂。
应用实施例
参照CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》的要求，对上述实施例透水
混凝土粘接剂用于透水混凝土的性能进行检测。混凝土配合比凝胶材料：细砂：粘接剂(实
施例)=5:4:1，检测结果如下表1：
| 检测项目 | CJJ/T135-2009 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 透水系数(15℃)mm/s | ≥0.5 | 15 | 14 | 16 | 17 | 17 |
| 连续孔隙率/% | ≥10 | 28 | 32 | 30 | 31 | 31 |
| 弯拉强度(28d),MPa | ≥2.5 | 4.7 | 4.7 | 4.8 | 4.9 | 5.0 |
Claims (5)
1.一种透水混凝土粘接剂，其特征在于具有包含造孔剂的微胶囊结构：主要由下列重量份的原料制成：
胶粉30-40重量份，
高分子聚合物20-35重量份，
造孔剂4-8重量份，
交联剂2-6重量份，
分散剂1-5重量份，
其中，所述的胶粉为可再分散性乳胶粉；所述的高分子聚合物为聚丙烯酸、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸中的一种；所述的造孔剂为直径在100-1000nm的聚乳酸、磷酸铵、硼砂中的至少一种；所述的交联剂为硼酸盐类、噻唑类、二苯胍类中的一种；所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的至少一种；所述的一种透水混凝土粘接剂的具体制备步骤如下：
(1)将30-40重量份的胶粉与20-35重量份的高分子聚合物，2-6重量份的交联剂加入到研磨混合设备中，在400-800rpm搅拌条件下，研磨30-45min，形成交联聚合胶粉；
(2)将步骤(1)得到的交联聚合胶粉以及4-8重量份的造孔剂和1-5重量份的分散剂，通过分散机在1200-1500rpm转速条件下分散10-15min，然后加入到反应釜中，在40~50℃条件下喷洒加入适量水，在适量水条件下，通过反应釜搅拌交联聚合胶粉进一步交联反应0.5~2h，将造孔剂包裹形成微胶囊结构；
(3)将步骤(2)得到的物料用高速气流雾化并干燥，通过旋风分离将得到的粉体分离出来，得到具有微胶囊结构的透水混凝土粘接剂。
2.根据权利要求1所述的一种透水混凝土粘接剂，其特征在于：步骤( 1 )所述的研磨混合设备为三辊研磨机，该机主要由机体、出料板、轧辊、挡料板、调整系统、传动系统、电动机组成，原料胶粉、高分子聚合物、交联剂由中后两辊及两块挡料板组成的自然料斗加入，经中、后两辊的相反异步旋转，产生原料的急剧翻动，剪切，破坏原料分子之间的结构应力面，再经中、前两辊高速的二次研磨，进而达到原料的高速均匀研磨。
3.根据权利要求1所述的一种透水混凝土粘接剂，其特征在于：步骤( 2 )所述的分散机是三腔连续式涡旋气流细化机，该机由机体、机架、喂料装置、出料管、传动装置、高压离心风机、旋风集料器组成，通过快速旋转的叶轮产生的离心切向力，以及腔室内定刀的剧烈撞击从而有效使交联聚合胶粉以及造孔剂和分散剂充分接触、分散。
4.根据权利要求1所述的一种透水混凝土粘接剂，其特征在于：步骤( 2 )所述的水的用量为胶粉和高分子聚合物总重量的0 .5-1%。
5.权利要求1-4任一项所述一种透水混凝土粘接剂的应用，其特征在于所述粘接剂用于透水混凝土，其中粘接剂在透水混凝土中的添加量为每吨混凝土30-50kg。
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