CN108329003B - 有效抵御冻融破坏的透水混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有效抵御冻融破坏的透水混凝土，包括以下原料：水泥，粗骨料，水，矿粉，硅灰，减水剂，疏水剂，有机纤维。本发明所述有效抵御冻融破坏的透水混凝土，通过掺入疏水剂使得包裹骨料的胶结层产生抗水结构，形成荷叶疏水效果，保证进入混凝土内部的水顺利排出，提高其透水性能，还可以防止因雨水长期积留于透水混凝土内部而导致混凝土发生冻融破坏，改善透水混凝土的抗冻融性能。

Description

有效抵御冻融破坏的透水混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，特别是涉及一种有效抵御冻融破坏的透水混凝土。
背景技术
混泥土是一种抗压强度大而抗拉强度强度相对比较低的脆性材料。随着现代建筑技术的发展，对水泥混凝土建筑材料也提出了更高的需求。
透水混凝土是采用单粒级粗骨料作为骨架，水泥净浆包裹在粗骨料颗粒的表面，形成的蜂窝状混凝土材料。作为一种环保、生态型的道路材料，具有透水性，能较快消除道路、广场积水，减轻城市排水负担；能使雨水迅速渗入地下，补充地下水，保持土壤湿度，维护地下水及土壤的生态平衡；在吸热和储热功能方面接近于自然植被所覆盖的地面，调节城市空间的温度和湿度，缓解城市热岛效应；具有吸音作用，可减少环境噪声；空隙能吸附城市污染物(如粉尘)，减少扬尘污染；拥有系列色彩配置，可以根据周围环境需要进行设计图案，具有较强的装饰性，是传统铺装和一般透水砖不能实现的特殊铺装材料。总之，透水混凝土路面是一种保护自然、维护生态平衡、缓解城市热岛效应的优良新技术，有利于生存环境的良性发展。
透水混凝土作为路面铺装材料要求既要有足够的强度，又要有良好的透水性，但其疏松多孔的性质决定了同时获得以上两特定的矛盾性，在实际工程中常出现承载能力差、粗骨料之间粘结力小、抗冻融性能低、易开裂且难修复以及空穴堵塞等问题。
发明内容
本发明目的是通过如下技术方案得以实现的：
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效抵御冻融破坏的透水混凝土。
本发明提供一种有效抵御冻融破坏的透水混凝土，包括以下原料：水泥，粗骨料，水，矿粉，硅灰，减水剂，疏水剂，有机纤维。
所述有效抵御冻融破坏的透水混凝土，包括以下原料：水泥470～520kg，粗骨料1300～1600kg，水100～140kg，矿粉30～80kg，硅灰40～110kg，减水剂4～5kg，疏水剂3～5kg，有机纤维20～60kg。
所述粗骨料的粒径为5～16mm。
优选地，所述疏水剂为荷叶疏水剂。
本发明中荷叶疏水剂，既可以采用市售的荷叶疏水剂，例如法国SINOBASE 西谱森提供的型号为P800的荷叶疏水剂；又可以采用自制的方法得到，如参考专利申请号为201310606044.4的发明专利的具体实施方式制备得到。
本发明相对于现有技术的透水混凝土，具有以下不同：
1、本发明中骨料采用粒径更加均匀的粗骨料，不掺杂任何细骨料，使得混凝土的透水透气性能更好。
2、将具有荷叶疏水效应的荷叶疏水剂掺入到透水混凝土中，水泥硬化完成后，在包裹骨料的胶结层表面会形成特殊的憎水膜，使得水可以通过混凝土内部孔道更加顺畅地透过，不在混凝土当中停留，同时可以提高混凝土的强度。
3、由于荷叶疏水剂特殊的组成，荷叶疏水剂具有许多微小的蜡质颗粒，这些蜡质颗粒可以促进水分子运动的作用，使水分子与水泥熟料的反应更充分更剧烈，提高水化反应程度，形成更多胶凝体，使得透水混凝土的强度也得以提高。这在一定程度上弥补了由于透水混凝土内部空隙造成的强度缺陷问题。
4、荷叶疏水剂包裹在骨料表面，形成爽滑的表层，具有自清洁和抗污性能，可以防止透水孔隙被堵塞，提高其透水持久性。
优选地，所述有效抵御冻融破坏的透水混凝土，由以下重量份的原料制备而成：水泥470～520kg，骨料1300～1600kg，水100～140kg，矿粉30～80kg，硅灰40～110kg，减水剂4～5kg，疏水剂3～5kg，有机纤维20～60kg，二氧化硅气凝胶或者疏水性二氧化硅气凝胶150～230kg。
二氧化硅气凝胶是一种新型的纳米多孔、低密度非晶态材料，具有连续的三维网络结构。在透水混凝土中掺杂二氧化硅气凝胶，不仅不会造成混凝土透水性能的明显下降，而且可以增加混凝土结构的柔韧性，提高其无机强度。
但是常规方法制备得到的二氧化硅气凝胶对水的亲和力比较强，透水混凝土中的二氧化硅气凝胶长期与水接触，表面开放的孔洞吸收大量的水分，这会影响混凝土的透水性能和抗冻融性能。
在透水混凝土在本发明的一些技术方案中，所述疏水性二氧化硅气凝胶为硅烷改性二氧化硅气凝胶。
硅烷改性二氧化硅气凝胶的制备：在反应容器中，将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水以摩尔比1：3：6混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至3.5，以500转/分钟搅拌反应30分钟；随后加入0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至7，以500转/分钟搅拌10分钟，得到混合料；将混合料倒入聚乙烯塑料容器中，密封，于25℃放置48小时；打开容器，向混合料中加入无水乙醇，充分混匀，无水乙醇和正硅酸乙酯的摩尔比为10：1，以2℃/分钟升温至50℃，密封容器于50℃放置 24小时，随后自然冷却至25℃，得到反应物A；将浓度40g/mL的三甲基氯硅烷的甲苯溶液倒入反应物A中，去离子水和三甲基氯硅烷的甲苯溶液的体积比为1： 0.002，于25℃放置48小时，然后以2℃/分钟升温至50℃继续于50℃放置72小时，得到反应物B；将反应物B自然降温至25℃，用丙酮浸泡48小时，丙酮用量以浸没过反应物B为准；将聚乙烯塑料容器中的液体倒出后，密封，于25℃放置72小时后，于40℃放置100小时，取出内容物，得到所述硅烷改性二氧化硅气凝胶。
为了进一步改善透水混凝土的抗冻融效果，发明人尝试在二氧化硅气凝胶中引入有机成分，改变二氧化硅气凝胶的三维网络结构。
在本发明的一些技术方案中，所述疏水性二氧化硅气凝胶为酚醛树脂-二氧化硅气凝胶。
所述酚醛树脂-二氧化硅气凝胶的制备：将间苯二酚和甲醛以摩尔比1：2混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至5.0，以2℃/分钟升温至50℃并于50℃以300转/分钟搅拌反应2小时，得到反应液A；将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水以摩尔比1：3：6混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至3.5，以500 转/分钟搅拌反应30分钟；随后加入0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至7，以 500转/分钟搅拌10分钟，得到反应液B；将反应液B加入反应液A中，继续于 50℃以300转/分钟搅拌反应2小时，随后用0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至 7.0；将氨水调节pH后的反应液自然降温至25℃，倒入聚乙烯塑料容器中，密封于25℃放置72小时后，于90℃放置48小时，最后于150℃放置24小时，得到所述酚醛树脂-二氧化硅气凝胶。
所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基磺酸减水剂中的一种或多种的组合。
所述有机纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、尼龙纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、高强高模聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维中的一种或几种。
所述粗骨料为天然粗骨料和/或再生粗骨料。作为本发明优选的技术方案，所述粗骨料为天然粗骨料和再生粗骨料以质量比10：(5～7)组成的混合物。
天然粗骨料，主要成分为卵石、碎石等。
再生粗骨料，既可以采用市售的再生粗骨料，例如购自南京富源资源利用有限公司，也可以采用自制的方法得到，例如参照专利申请号为201410292491.1的发明专利的实施例1制备得到。
本发明还提供了所述有效抵御冻融破坏的透水混凝土的制备方法，其包括如下步骤：按配比称取各组分，投料时先放入水泥、矿粉、硅灰，加入总水量30～50％的水，以10～30转/分钟搅拌20～40秒；加入疏水剂，以10～30转/分钟搅拌20～40 秒；加入粗骨料，以10～30转/分钟搅拌20～40秒；然后加入改性二氧化硅气凝(如果含有该组分)、有机纤维和减水剂，以10～30转/分钟搅拌60～80秒；加入剩余的水，以10～30转/分钟搅拌120～150秒，出料。
本发明所述有效抵御冻融破坏的透水混凝土，通过掺入疏水剂使得包裹骨料的胶结层产生抗水结构，形成荷叶疏水效果，保证进入混凝土内部的水顺利排出，提高其透水性能，还可以防止因雨水长期积留于透水混凝土内部而导致混凝土发生冻融破坏，改善透水混凝土的抗冻融性能。
具体实施方式
下述实施例中，原料介绍如下：
水泥，具体采用高铝水泥，水泥细度45％，出厂标准P.O.32.5，氧化镁含量0.3％，主要成分硅酸盐。
天然粗骨料，采用深圳市绿发鹏程环保科技有限公司提供的河卵石，规格 10mm，执行标准GB/T25177-2010。
矿粉，灵寿县金芊矿产品加工厂提供，型号S95，含铁60～68％，粒径0.1-0.15微米。
硅灰，山东博肯硅材料有限公司提供，硅含量95％以上，粒径0.1-0.15微米。
萘系减水剂，济南晴天化工科技有限公司提供，型号PDN-C，褐黄色粉末，工业级。
聚丙烯纤维，复纳新材料科技(上海)有限公司提供，长度6mm，直径10μ m。
荷叶疏水剂，法国SINOBASE西谱森提供，型号为P800，化学名称烷烃蜡类复合乳液。
正硅酸乙酯，CAS号：78-10-4，购自上海卓锐化工有限公司。
无水乙醇，CAS号：64-17-5，购自永华化学科技(江苏)有限公司。
三甲基氯硅烷，CAS号：75-77-4，购自南京皇泰医药科技有限公司。
间苯二酚，CAS号：108-46-3，购自南京蓝白化工有限公司。
甲醛，CAS号：50-00-0，购自百灵威科技有限公司。
再生粗骨料，参考专利申请号为201410292491.1的发明专利的实施例1制备得到，规格10mm，执行标准GB/T25177-2010。
对比例1
有效抵御冻融破坏的透水混凝土，包括以下原料：水泥498kg，天然粗骨料1360kg，水120kg，矿粉53kg，硅灰70kg，萘系减水剂4kg，聚丙烯纤维50kg。
采用如下方法制备：投料时先放入水泥、矿粉、硅灰，加入50％的水，以10 转/分钟搅拌30秒；加入天然粗骨料，以10转/分钟搅拌30秒；然后加入聚丙烯纤维和萘系减水剂，以10转/分钟搅拌60秒；加入剩余的50％的水量，以10转/ 分钟搅拌120秒，出料。
实施例1
有效抵御冻融破坏的透水混凝土，包括以下原料：水泥498kg，天然粗骨料1360kg，水120kg，矿粉53kg，硅灰70kg，萘系减水剂4kg，荷叶疏水剂4kg，聚丙烯纤维50kg。
采用如下方法制备：投料时先放入水泥、矿粉、硅灰，加入50％的水，以10 转/分钟搅拌30秒；加入荷叶疏水剂，以10转/分钟搅拌30秒；加入天然粗骨料，以10转/分钟搅拌30秒；然后加入聚丙烯纤维和萘系减水剂，以10转/分钟搅拌 60秒；加入剩余的50％的水量，以10转/分钟搅拌120秒，出料。
实施例2
有效抵御冻融破坏的透水混凝土，包括以下原料：水泥498kg，天然粗骨料1360kg，水120kg，矿粉53kg，硅灰70kg，萘系减水剂4kg，荷叶疏水剂4kg，聚丙烯纤维50kg，二氧化硅气凝胶230kg。
二氧化硅气凝胶的制备：在反应容器中，将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水以摩尔比1：3：6混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至3.5，以500转 /分钟搅拌反应30分钟；随后加入0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至7，以500 转/分钟搅拌10分钟，得到混合料；将混合料倒入聚乙烯塑料容器中，密封，于25℃放置48小时；最后，将放置有混合料的聚乙烯塑料容器密封于40℃放置100小时，取出内容物，得到所述二氧化硅气凝胶。
采用如下方法制备：投料时先放入水泥、矿粉、硅灰，加入50％的水，以10 转/分钟搅拌30秒；加入荷叶疏水剂，以10转/分钟搅拌30秒；加入天然粗骨料，以10转/分钟搅拌30秒；然后加入二氧化硅气凝胶、聚丙烯纤维和萘系减水剂，以10转/分钟搅拌60秒；加入剩余的50％的水量，以10转/分钟搅拌120秒，出料。
实施例3
有效抵御冻融破坏的透水混凝土，包括以下原料：水泥498kg，天然粗骨料1360kg，水120kg，矿粉53kg，硅灰70kg，萘系减水剂4kg，荷叶疏水剂4kg，聚丙烯纤维50kg，硅烷改性二氧化硅气凝胶230kg。
硅烷改性二氧化硅气凝胶的制备：在反应容器中，将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水以摩尔比1：3：6混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至3.5，以500转/分钟搅拌反应30分钟；随后加入0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至7，以500转/分钟搅拌10分钟，得到混合料；将混合料倒入聚乙烯塑料容器中，密封，于25℃放置48小时；打开容器，向混合料中加入无水乙醇，充分混匀，无水乙醇和正硅酸乙酯的摩尔比为10：1，以2℃/分钟升温至50℃，密封容器于50℃放置 24小时，随后自然冷却至25℃，得到反应物A；将浓度40g/mL的三甲基氯硅烷的甲苯溶液倒入反应物A中，去离子水和三甲基氯硅烷的甲苯溶液的体积比为1： 0.002，于25℃放置48小时，然后以2℃/分钟升温至50℃继续于50℃放置72小时，得到反应物B；将反应物B自然降温至25℃，用丙酮浸泡48小时，丙酮用量以浸没过反应物B为准；将聚乙烯塑料容器中的液体倒出后，密封，于25℃放置72小时后，于40℃放置100小时，取出内容物，得到所述硅烷改性二氧化硅气凝胶。
采用如下方法制备：投料时先放入水泥、矿粉、硅灰，加入50％的水，以10 转/分钟搅拌30秒；加入荷叶疏水剂，以10转/分钟搅拌30秒；加入天然粗骨料，以10转/分钟搅拌30秒；然后加入硅烷改性二氧化硅气凝胶、聚丙烯纤维和萘系减水剂，以10转/分钟搅拌60秒；加入剩余的50％的水量，以10转/分钟搅拌120 秒，出料。
实施例4
有效抵御冻融破坏的透水混凝土，包括以下原料：水泥498kg，天然粗骨料1360kg，水120kg，矿粉53kg，硅灰70kg，萘系减水剂4kg，荷叶疏水剂4kg，聚丙烯纤维50kg，酚醛树脂-二氧化硅气凝胶230kg。
所述酚醛树脂-二氧化硅气凝胶的制备：将间苯二酚和甲醛以摩尔比1：2混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至5.0，以2℃/分钟升温至50℃并于50℃以300转/分钟搅拌反应2小时，得到反应液A；将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水以摩尔比1：3：6混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至3.5，以500 转/分钟搅拌反应30分钟；随后加入0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至7，以 500转/分钟搅拌10分钟，得到反应液B；将反应液B加入反应液A中，继续于 50℃以300转/分钟搅拌反应2小时，随后用0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至 7.0；将氨水调节pH后的反应液自然降温至25℃，倒入聚乙烯塑料容器中，密封于25℃放置72小时后，于90℃放置48小时，最后于150℃放置24小时，得到所述酚醛树脂-二氧化硅气凝胶。
采用如下方法制备：投料时先放入水泥、矿粉、硅灰，加入50％的水，以10 转/分钟搅拌30秒；加入荷叶疏水剂，以10转/分钟搅拌30秒；加入天然粗骨料，以10转/分钟搅拌30秒；然后加入酚醛树脂-二氧化硅气凝胶、聚丙烯纤维和萘系减水剂，以10转/分钟搅拌60秒；加入剩余的50％的水量，以10转/分钟搅拌120 秒，出料。
实施例5
有效抵御冻融破坏的透水混凝土，包括以下原料：水泥498kg，再生粗骨料1360kg，水120kg，矿粉53kg，硅灰70kg，萘系减水剂4kg，荷叶疏水剂4kg，聚丙烯纤维50kg，酚醛树脂-二氧化硅气凝胶230kg。
所述酚醛树脂-二氧化硅气凝胶的制备：将间苯二酚和甲醛以摩尔比1：2混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至5.0，以2℃/分钟升温至50℃并于50℃以300转/分钟搅拌反应2小时，得到反应液A；将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水以摩尔比1：3：6混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至3.5，以500 转/分钟搅拌反应30分钟；随后加入0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至7，以 500转/分钟搅拌10分钟，得到反应液B；将反应液B加入反应液A中，继续于 50℃以300转/分钟搅拌反应2小时，随后用0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至 7.0；将氨水调节pH后的反应液自然降温至25℃，倒入聚乙烯塑料容器中，密封于25℃放置72小时后，于90℃放置48小时，最后于150℃放置24小时，得到所述酚醛树脂-二氧化硅气凝胶。
采用如下方法制备：投料时先放入水泥、矿粉、硅灰，加入50％的水，以10 转/分钟搅拌30秒；加入荷叶疏水剂，以10转/分钟搅拌30秒；加入再生粗骨料，以10转/分钟搅拌30秒；然后加入酚醛树脂-二氧化硅气凝胶、聚丙烯纤维和萘系减水剂，以10转/分钟搅拌60秒；加入剩余的50％的水量，以10转/分钟搅拌120 秒，出料。
实施例6
有效抵御冻融破坏的透水混凝土，包括以下原料：水泥498kg，天然粗骨料 800kg、再生粗骨料560kg，水120kg，矿粉53kg，硅灰70kg，萘系减水剂4kg，荷叶疏水剂4kg，聚丙烯纤维50kg，酚醛树脂-二氧化硅气凝胶230kg。
所述酚醛树脂-二氧化硅气凝胶的制备：将间苯二酚和甲醛以摩尔比1：2混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至5.0，以2℃/分钟升温至50℃并于50℃以300转/分钟搅拌反应2小时，得到反应液A；将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水以摩尔比1：3：6混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至3.5，以500 转/分钟搅拌反应30分钟；随后加入0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至7，以 500转/分钟搅拌10分钟，得到反应液B；将反应液B加入反应液A中，继续于 50℃以300转/分钟搅拌反应2小时，随后用0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至 7.0；将氨水调节pH后的反应液自然降温至25℃，倒入聚乙烯塑料容器中，密封于25℃放置72小时后，于90℃放置48小时，最后于150℃放置24小时，得到所述酚醛树脂-二氧化硅气凝胶。
采用如下方法制备：投料时先放入水泥、矿粉、硅灰，加入50％的水，以10 转/分钟搅拌30秒；加入荷叶疏水剂，以10转/分钟搅拌30秒；加入天然粗骨料和再生粗骨料，以10转/分钟搅拌30秒；然后加入酚醛树脂-二氧化硅气凝胶、聚丙烯纤维和萘系减水剂，以10转/分钟搅拌60秒；加入剩余的50％的水量，以10 转/分钟搅拌120秒，出料。
测试例1
依据CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》对实施例1～7有效抵御冻融破坏的透水混凝土的透水系数进行测定。
采用定水头法，透水仪具体采用献县科宇高铁仪器设备厂提供的型号为ST-A 型的透水仪。
制备样品：制取直径为100mm，高度为50mm试样厚度的圆柱体作为试样。
试验步骤：
(1)用钢直尺测量圆柱试样的直径(D)和厚度(L)，分别测量两次，取平均值，精确至0.1cm，计算试样上的表面面积(A)；
(2)将试样的四周用密封材料或其他方式密封好，使其不漏水，水仅从试样的上下表面进行渗透；
(3)待密封材料固化后，将试样放入真空装置，抽真空90至±1kPa，并保持30min。在保持真空的同时，加入足够的水将试样覆盖并使水位高出试样10cm，停止抽真空，浸泡20分钟，将其取出，装入透水系数试验装置，将试件与透水圆筒联接密封好。放入溢流水槽，打开供水阀门，使无气水进入容器中，等溢流水槽的溢流孔有水流出时，调整进水量，使透水圆筒保持水位约150mm，待溢流水槽的溢流口和透水圆筒的溢流口的流水量稳定后，用量筒从出水口接水，记录5分钟流出的水量(Q)；
(4)用钢直尺测量透水圆筒的水位与溢流水槽水位之差(H)，精确至0.1cm。用温度计测量试验中溢流水槽中水的温度(T)，精确至0.5℃。
透水系数按以下公式进行计算：
K＝QL/AHt；
式中，K-水温为T℃时试样的透水系数，单位为厘米每秒(cm/s)；Q-时间t 秒内的渗出水量，单位为毫升(mL)；L-试样的厚度，单位为厘米(cm)；A-试样的上表面积，单位为平方厘米(cm2)；H-水位差，单位为厘米(cm)；t-时间，单位为秒(s)。
试验中设定T为15℃。每个实施例取5个试样，取其平均值作为最终测试结果。具体测试结果见表1。
表1：透水性能测试结果表
Figure BDA0001610584100000101
测试例2
对实施例1～7有效抵御冻融破坏的透水混凝土的抗冻性能进行测定，按照以下步骤进行：
(1)将试件在养护龄期为24天时从养护地点取出并置于(20±2)℃水中浸泡4天，浸泡水面高出试件顶面(20～30)mm；
(2)浸泡完成后，取出试件并擦除试件表面水分，对外观尺寸进行测量、称重；
(3)将试件放入试件盒内并放入冻融箱中，试件与试件盒壁之间留有20mm 空隙；而快冻试验中，应向试件盒内注入清水，水面的高度高出试件50mm；
(4)当冻融箱内温度降至-18℃时开始计时，每次冻融循环中冷冻时间为4小时，冷冻结束后立即加入温度为(18～20)℃的水，加水时间在10分钟内，水面高于试件20mm以上，融化时间为4小时；融化完毕后视该次冻融循环结束，可进行下一次冻融循环，当冻融达到以下三种情况之一即可停止试验。
(1)达到25次循环；
(2)抗压强度损失率已达到25％；
(3)质量损失率已达到5％。
透水混凝土试件冻融循环后的抗压强度损失率按公式(1)进行：
Δf＝(fco-fcn)/fco×100。
公式(1)中：
Δf-透水混凝土抗压强度损失率(％)，精确至0.1；
fco-冻融前透水混凝土试件的抗压强度(MPa)，精确至0.1MPa；
fcn-冻融后透水混凝土试件抗压强度(MPa)，精确至0.1MPa。
透水混凝土试件的质量损失率按公式(2)经行计算：
ΔWn＝(Go-Gn)/Go×100％。
公式(2)中：
Wn-经过n次冻融循环后透水混凝土试件的质量损失率，精确至0.1；
Go-透水试件冻融循环前试件的质量，kg；
Gn-经过冻融试验后透水混凝土试件的质量，kg。
每个实施例取5个试样，取其平均值作为最终测试结果。具体测试结果见表2。
表2：抗冻性能测试结果表
Figure BDA0001610584100000111
Figure BDA0001610584100000121
本发明首创性地将荷叶疏水剂应用在透水混凝土中，荷叶疏水剂包覆在骨料表面，在骨料表层覆盖一层蜡质晶体，形成微凸起伏，在保证有效憎水性的同时，调整表面粗糙度降低污垢吸附，从而在混凝土的表层覆盖憎水、耐沾污、自清洁、耐老化的涂层。透水混凝土在寒冷环境下受到损伤，主要是由于内部多孔机构结构遭到破坏。本发明中引入改性的二氧化硅气凝胶，在二氧化硅三维网络结构的基础上，引入具有一定支化度的酚醛树脂三维有机网络，得到两相互相贯穿的凝胶结构，阻止混凝土内部产生裂缝，缓解冻融破坏。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.有效抵御冻融破坏的透水混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：水泥470~520kg，粗骨料1300~1600kg，水100~140kg，矿粉30~80kg，硅灰40~110kg，减水剂4~5kg，疏水剂3~5kg，有机纤维20~60kg，疏水性二氧化硅气凝胶150~230kg；所述疏水性二氧化硅气凝胶为硅烷改性二氧化硅气凝胶；所述硅烷改性二氧化硅气凝胶的制备方法如下：在反应容器中，将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水以摩尔比1：3：6混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至3.5，以500转/分钟搅拌反应30分钟；随后加入0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至7，以500转/分钟搅拌10分钟，得到混合料；将混合料倒入聚乙烯塑料容器中，密封，于25℃放置48小时；打开容器，向混合料中加入无水乙醇，充分混匀，无水乙醇和正硅酸乙酯的摩尔比为10：1，以2℃/分钟升温至50℃，密封容器于50℃放置24小时，随后自然冷却至25℃，得到反应物A；将浓度40g/mL的三甲基氯硅烷的甲苯溶液倒入反应物A中，去离子水和三甲基氯硅烷的甲苯溶液的体积比为1：0.002，于25℃放置48小时，然后以2℃/分钟升温至50℃继续于50℃放置72小时，得到反应物B；将反应物B自然降温至25℃，用丙酮浸泡48小时，丙酮用量以浸没过反应物B为准；将聚乙烯塑料容器中的液体倒出后，密封，于25℃放置72小时后，于40℃放置100小时，取出内容物，得到所述硅烷改性二氧化硅气凝胶；所述粗骨料为天然粗骨料和/或再生粗骨料。
2.有效抵御冻融破坏的透水混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：水泥470~520kg，粗骨料1300~1600kg，水100~140kg，矿粉30~80kg，硅灰40~110kg，减水剂4~5kg，疏水剂3~5kg，有机纤维20~60kg，疏水性二氧化硅气凝胶150~230kg；所述疏水性二氧化硅气凝胶为酚醛树脂-二氧化硅气凝胶；所述酚醛树脂-二氧化硅气凝胶的制备方法如下：将间苯二酚和甲醛以摩尔比1：2混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至5.0，以2℃/分钟升温至50℃并于50℃以300转/分钟搅拌反应2小时，得到反应液A；将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水以摩尔比1：3：6混合，采用1mol/L的盐酸调节混合液的pH值至3.5，以500转/分钟搅拌反应30分钟；随后加入0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至7，以500转/分钟搅拌10分钟，得到反应液B；将反应液B加入反应液A中，继续于50℃以300转/分钟搅拌反应2小时，随后用0.05mol/L的氨水调节反应液的pH至7.0；将氨水调节pH后的反应液自然降温至25℃，倒入聚乙烯塑料容器中，密封于25℃放置72小时后，于90℃放置48小时，最后于150℃放置24小时，得到所述酚醛树脂-二氧化硅气凝胶；所述粗骨料为天然粗骨料和/或再生粗骨料。
3.根据权利要求1或2所述的有效抵御冻融破坏的透水混凝土，其特征在于，所述粗骨料的粒径为5~16mm。
4.根据权利要求1或2所述的有效抵御冻融破坏的透水混凝土，其特征在于，所述疏水剂为荷叶疏水剂。
5.根据权利要求1或2所述的有效抵御冻融破坏的透水混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基磺酸减水剂中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1或2所述的有效抵御冻融破坏的透水混凝土，其特征在于，所述有机纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、高强高模聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维中的一种或几种。
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