CN107500596B - 一种具有感温变色功能的透水混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有感温变色功能的透水混凝土，包括以下质量份数的组分组成，硅酸盐水泥250～300份，增强组分20～30份，石子1500～1700份，水105～115份，减水剂4～7份，感温变色材料15～25份。与现有技术相比，本发明透水混凝土能够在外界温度改变时，随温度在一定区间的改变而发生变色，起到良好的装饰效果。该发明所需原材料简单易得，无需特殊制备工艺，经济性较强，便于推广。
Description
技术领域
本发明涉及透水混凝土，具体涉及一种具有感温变色功能的透水混凝土。
背景技术
感温变色材料，又称可逆热致变色材料是指在一定的温度范围内,其颜色随温度改变而发生可逆变化的特种功能材料。从现有的感温变色材料的组成和性质来看,可将其分为3大类：无机类、液晶类和有机类。与无机类及液晶类相比，有机类感温变色材料具有以下优势：变温范围广，其变色范围可在-200～200℃之间；选择余地大，可自由选色；变色温度一般较低，寿命长且灵敏度高，稳定性好，变色清晰度高，相对价廉等。
有机类感温变色材料主要由发色剂、显色剂及溶剂组成。其中，(1)发色剂就是变色材料中的电子给予体,它在材料的变色过程中通过向电子接受体给出电子而显色，决定了有机类感温变色材料的颜色；(2)显色剂就是变色材料中的电子接受体，它接受发色剂提供的电子而产生颜色反应。显色剂决定热致变色现象是否发生以及颜色的深浅；(3)溶剂又叫温度调节剂,是一系列调节温度变化的有机化合物。溶剂决定材料变色的温度。如果要调节设计的变色温度,可改变所用的溶剂。
因此，通常以发色剂的种类而命名有机类感温变色材料，如三芳甲烷苯酞型、吲哚啉苯酞型、荧烷型、吩噻嗪型等，且每类发色剂根据其化学式的不同其颜色变化也不一样。
随着我国城镇化进程的快速发展，城市内涝的出现也越来越频繁。而海绵城市建设即是为适应城市环境变化和应对雨水灾害而提出的新一代城市雨洪管理概念。其中透水混凝土是海绵城市建设的一个核心部件，对于消减路面径流量、径流污染物负荷以及减轻城市“热岛效应”等方面具有显著作用。
透水混凝土是由粗骨料、水泥、水，以及必要时掺入的矿物掺合料和外加剂等材料拌制而成的多孔混凝土，具有透气、透水、吸音、净化水质等特点，能够保护自然环境、维护生态平衡、缓解城市热岛效应。目前透水混凝土已在全国各地开始大范围应用，但是与普通混凝土路面相似，透水混凝土也具有颜色单一、装饰效果差等缺点。
随着人民生活水平的提高,人们开始对路面要求克服其色彩单一的乏味性。在不同的季节,对环境色彩有不同需求,如夏季希望面对蓝、绿等冷色调,可以联想到大海、蓝天、森林而感到凉爽；而冬季则渴望看到红、黄等暖色调,使人如见到太阳和火而感到温暖。遗憾的是,目前的透水混凝土不具备如此功能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有感温变色功能的透水混凝土。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种具有感温变色功能的透水混凝土，其特征在于，包括以下质量份数的组分组成，硅酸盐水泥250～300份，增强组分20～30份，石子1500～1700份，水105～115份，减水剂4～7份，感温变色材料15～25份。
优选地，所述的硅酸盐水泥为符合《白色硅酸盐水泥》(GB/T 2015-2005)要求的高标号白色硅酸盐水泥，推荐使用P.W 42.5及P.W 52.5标号的白色硅酸盐水泥。
优选地，所述的增强组分可选符合《砂浆和混凝土用硅灰》(GB/T 27690-2011)要求的硅灰、比表面积≥1200m2/kg的粉煤灰超细微珠或平均粒径不高于60μm的纳米碳酸钙中的一种。
优选地，所述的石子为符合《建设用卵石、碎石》(GB/T 14685-2011)要求的建设用石子，进一步的，石子是粒径为3～10mm且是以单级配为主的合理级配，作为优选，石子为白色或浅灰色。
所述水为符合《混凝土用水标准》(JGJ 63-2006)要求的水。
优选地，所述的减水剂选自符合《混凝土外加剂》(GB 8076-2008)要求的萘系高效减水剂或聚羧酸高效减水剂。
优选地，所述的感温变色材料，由以下质量份数的组分组成：水性树脂15～20份，感温变色粉5～8份，纳米SiO2 2～3份，滑石粉1份，可再分散性乳胶粉0.5～2份，憎水剂0.05～0.2份。
优选地，所述的水性树脂选自水性聚氨酯丙烯酸酯乳液、水性环氧丙烯酸酯乳液中的一种；
优选地，所述的感温变色粉选自三芳甲烷苯酞型、吲哚啉苯酞型、荧烷型、吩噻嗪型可逆热致变色颜料中的一种。
优选地，所述的纳米SiO2为平均粒径不超过50nm的亲水型气相纳米SiO2。
优选地，所述的滑石粉规格为200～400目；
优选地，所述的可再分散性乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；
优选地，所述憎水剂选自油酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸镁中任意一种。
本发明提供的一种具有感温变色功能的透水混凝土，其制备方法与养护方法与普通透水混凝土相同，简单实用。
为解决上述背景中所述缺点，本发明通过将特定用量的感温变色材料加入普通透水混凝土中，制得具有感温变色功能的透水混凝土，该有感温变色功能的透水混凝土应具有以下特性：
1、具有感温变色特性，其颜色与环境温度之间具有可逆性。即在环境温度的某个范围内呈现某个颜色，温度升高时变成另一种颜色；当温度降为原来的范围时，又能恢复至原来的颜色；
2、该具有感温变色功能的透水混凝土相较于普通透水混凝土，其工作性能、透水系数、强度、耐久性等性能不应有降低；
3、相较于普通透水混凝土，该具有感温变色功能的透水混凝土成本增加不多，经济性较强，便于推广。
在将感温变色材料应用于透水混凝土中时，需考虑透水混凝土的使用环境以针对性的选用感温变色材料。透水混凝土特有的大孔隙率以及其应用于道路时应保证其感温变色功能的长效性决定了应选用特殊配方的感温变色材料。配方设计原理如下所示：(1)感温变色粉应为三芳甲烷苯酞型、吲哚啉苯酞型、荧烷型、吩噻嗪型感温变色粉，此数种感温变色粉变色温度较低，稳定性好；(2)应加入具有不饱和双键的水性树脂包裹感温变色粉以保证其在透水混凝土成型过程及使用过程不受外力、老化等破坏；(3)加入适量纳米SiO2以提高感温变色材料应用于透水混凝土时的耐磨性及抗老化性；(4)加入适量滑石粉以提高该具有感温变色功能的透水混凝土的白度，可增强其感温变色过程中颜色变化的感官效果；(5)加入适量乳胶粉以适度增强感温变色材料的黏度以及其与白色硅酸盐水泥的胶结能力；(6)加入适量憎水剂以使感温变色材料在该具有感温变色功能的透水混凝土的制备过程中不发生团聚，保证其分散性。
与现有技术相比，本发明具有感温变色功能的透水混凝土本质上是能用于普通工程的透水混凝土，其性能要求与普通透水混凝土相同，常见性能指标有抗压强度、抗折强度、透水系数、抗冻性、耐磨性、孔隙率等。在加入感温变色材料后，其具有感温变色特性，其颜色与环境温度之间具有可逆性。即在环境温度的某个范围内呈现某个颜色，温度升高时变成另一种颜色；当温度降为原来的范围时，又能恢复至原来的颜色。且相较于普通透水混凝土，该具有感温变色功能的透水混凝土成本增加不多，经济性较强，便于推广。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。本发明提供如下5种实施例，包括2种感温变色材料的典型配比及3种具有感温变色功能的透水混凝土的典型配合比。
实施例1
一种感温变色材料的制备：按质量份称取水性树脂19份，感温变色粉8份，纳米SiO2 3份，滑石粉1份，可再分散性乳胶粉1.5份，憎水剂0.15份，常温下混合均匀，即得感温变色材料；
其中水性树脂为水性聚氨酯丙烯酸酯乳液；感温变色粉为三芳甲烷苯酞型感温变色材料，发色剂为结晶紫内酯，显色剂为双酚A，溶剂为十四醇，此种感温变色粉的变色过程发生于33-38℃区间内，低于此区间时接近白色，高于此区间时为蓝色；纳米SiO2为平均粒径不超过50nm的亲水型气相纳米SiO2；滑石粉规格为200～300目；可再分散性乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；憎水剂为油酸钠。
实施例2
一种感温变色材料的制备：按质量份称取水性树脂17份，感温变色粉6份，纳米SiO2 2份，滑石粉1份，可再分散性乳胶粉0.8份，憎水剂0.10份，常温下混合均匀，即得感温变色材料；
其中水性树脂为水性环氧丙烯酸酯乳液；感温变色粉为荧烷型感温变色材料，发色剂为2-苯氨基-3-甲基-6-二乙氨基荧烷(ODB-1)，显色剂为双酚A，溶剂为二苯甲酮，此种感温变色粉的变色过程发生于36-43℃区间内，低于此区间时接近白色，高于此区间时为黑色；纳米SiO2为平均粒径不超过50nm的亲水型气相纳米SiO2；滑石粉规格为200～300目；可再分散性乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；憎水剂为硬脂酸锌。
实施例3
一种具有感温变色功能的透水混凝土，通过以下方法制成：
(1)感温变色材料的制备：制备方法及原材料同实施例1；
(2)透水混凝土的制备：按质量份称取白色硅酸盐水泥260份，增强组分20份，石子1680份，水106份，减水剂5份，步骤(1)制得的感温变色材料17份，常温下混合均匀，即得具有感温变色功能的透水混凝土。
其中，硅酸盐水泥为P.W 42.5标号的白色硅酸盐水泥。增强组分为平均粒径不高于60μm的纳米碳酸钙。石子是粒径为6～10mm且是以单级配为主的合理级配白色石子。水为符合《混凝土用水标准》(JGJ 63-2006)要求的水。减水剂选自符合《混凝土外加剂》(GB8076-2008)要求的萘系高效减水剂。
该具有感温变色功能的透水混凝土强度等级为C20，其温度变化发生于外界温度33-38℃区间内，低于此区间时透水混凝土为灰色，高于此区间时为蓝色。
实施例4
一种具有感温变色功能的透水混凝土，通过以下方法制成：
(1)感温变色材料的制备：制备方法及原材料同实施例1；
(2)透水混凝土的制备：按质量份称取白色硅酸盐水泥270份，增强组分28份，石子1600份，水110份，减水剂5份，步骤(1)制得的感温变色材料20份，常温下混合均匀，即得具有感温变色功能的透水混凝土。
其中，硅酸盐水泥为P.W 52.5标号的白色硅酸盐水泥。增强组分为比表面积≥1200m2/kg的粉煤灰超细微珠。石子是粒径为6～10mm且是以单级配为主的合理级配白色石子。水为符合《混凝土用水标准》(JGJ 63-2006)要求的水。减水剂选自符合《混凝土外加剂》(GB 8076-2008)要求的聚羧酸系减水剂。
该具有感温变色功能的透水混凝土强度等级为C25，其温度变化发生于外界温度33-38℃区间内，低于此区间时透水混凝土为灰色，高于此区间时为蓝色。
实施例5
一种具有感温变色功能的透水混凝土，通过以下方法制成：
(1)感温变色材料的制备：制备方法及原材料同实施例2；
(2)透水混凝土的制备：按质量份称取白色硅酸盐水泥280份，增强组分25份，石子1580份，水113份，减水剂7份，步骤(1)制得的感温变色材料24份，常温下混合均匀，即得具有感温变色功能的透水混凝土。
其中，硅酸盐水泥为P.W 52.5标号的白色硅酸盐水泥。增强组分为硅灰。石子是粒径为3～5mm且是以单级配为主的合理级配白色石子。水为符合《混凝土用水标准》(JGJ 63-2006)要求的水。减水剂选自符合《混凝土外加剂》(GB8076-2008)要求的聚羧酸系减水剂。
该具有感温变色功能的透水混凝土强度等级为C30，其温度变化发生于外界温度36-43℃区间内，低于此区间时透水混凝土为灰色，高于此区间时为黑色。
Claims (8)
1.一种具有感温变色功能的透水混凝土，其特征在于，包括以下质量份数的组分组成，硅酸盐水泥250～300份，增强组分20～30份，石子1500～1700份，水105～115份，减水剂4～7份，感温变色材料15～25份；
所述的感温变色材料，由以下质量份数的组分组成：水性树脂15～20份，感温变色粉5～8份，纳米SiO2 2～3份，滑石粉1份，可再分散性乳胶粉0.5～2份，憎水剂0.05～0.2份；
所述的感温变色粉选自三芳甲烷苯酞型、吲哚啉苯酞型、荧烷型、吩噻嗪型可逆热致变色颜料中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种具有感温变色功能的透水混凝土，其特征在于，所述的硅酸盐水泥为高标号白色硅酸盐水泥，包括P.W 42.5或P.W 52.5标号。
3.根据权利要求1所述的一种具有感温变色功能的透水混凝土，其特征在于，所述的增强组分选自硅灰、比表面积≥1200m2/kg的粉煤灰超细微珠或平均粒径不高于60μm的纳米碳酸钙中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种具有感温变色功能的透水混凝土，其特征在于，所述的石子是粒径为3～10mm且是以单级配为主的合理级配，石子为白色或浅灰色。
5.根据权利要求1所述的一种具有感温变色功能的透水混凝土，其特征在于，所述的减水剂为萘系高效减水剂或聚羧酸高效减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种具有感温变色功能的透水混凝土，其特征在于，所述的水性树脂选自水性聚氨酯丙烯酸酯乳液、水性环氧丙烯酸酯乳液中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种具有感温变色功能的透水混凝土，其特征在于，所述的纳米SiO2为平均粒径不超过50nm的亲水型气相纳米SiO2。
8.根据权利要求1所述的一种具有感温变色功能的透水混凝土，其特征在于，所述的滑石粉规格为200～400目；
所述的可再分散性乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；
所述憎水剂选自油酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸镁中任意一种。
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