技术领域
[0001] 本
发明属于城市路面结构技术领域，涉及一种耐侵蚀透水混凝土胶结料，用于人行道、轻行车道、地面装饰、景观道路、城市广场、体育场、消防通道、
停车场等轻量级道路工程。
背景技术
[0002] 随着城市现代化建设的不断发展，城市热岛效应显著，高温加快光化学反应，加剧大气污染，损害人体健康。城市被
钢筋混凝土所
覆盖，透水透气性差，导致路面呼吸性差，渗透雨水差。透水混凝土为多孔结构，可改善
地下水位较低的情况，增加城市地下水资源，改善市内
气候，改善环境。目前透水混凝土存在
水泥和
骨料的粘结
力不强、透水性差、路面跑粒、低强度、承受荷载能力差的特点。
[0003] 透水混凝土基本性能有两点：1)强度；2)透水性，该两点相辅相成，相互制约。
[0004] 为确保透水混凝土的透水性指标，水泥胶凝材料用量小，而水泥胶凝材料浆体与骨料界面连接多为点点
接触，且界面处胶凝材料较薄，强度正是通过骨料间的胶结点传递力的作用表现出来的。水泥浆体与骨料之间的粘结力主要来源于浆体-骨料界面过渡区的交联效果，增加胶结点的面积，提高浆体-骨料间的机械
啮合力和胶结层的致密实性、疏水性能，是透水性混凝土耐侵蚀性提升的关键。
[0005]
专利文献CN 106186928 A公开一种抗
腐蚀透水混凝土，由下述重量份的原料制备而成：水泥95-105份、
石灰岩碎石440-540份、有机
硅改性苯丙乳液1-10份、玻璃
纤维1-5份、
减水剂1-10份、纳米复合填料10-30份、水28-38份。该专利提供的抗腐蚀透水混凝土，通过合理的配比，优选出适合抗腐蚀透水混凝土的减水剂、纳米复合填料种类及用量，该透水混凝土具有良好的抗氯离子渗透性能、抗压强度和透水系数。
[0006] 专利文献CN 106348636 A公开一种透水砖或透水混凝土用透水剂及应用。该透水剂的组分及重量份为：减水剂75-110，
缓凝剂150-300、粘结剂100-150、引气剂55-70和水55-100。该专利的透水剂可提高透水层的和易性，增强透水性，提高透水砖的耐久性和后期强度。且其添加量少，成本低。该专利的透水砖采用陶粒和再生多孔粗骨料作为透水层的骨料，并采用上述的透水剂，利用骨料的多孔、吸水性好、强度高等特点以及透水剂的良好性能，提高透水砖的强度和透水性，而且透水砖质轻，搬运方便。
[0007] 专利CN 106351103 A公开一种高强度、高渗透性的透水路面结构，包括依次设于土基上的隔水封层、
基层和
面层；所述面层包括透水骨架、及位于透水骨架孔隙之间的混凝土；所述透水骨架包括相互连通的横向透气管、及垂直设置于横向透气管的竖向透水管；所述基层包括上层的碎石层和下层的砂垫层；所述隔水封层包括阳水
薄膜。面层中的致密混凝土具有高强度和高耐久性的优点，混凝土之间的透水骨架可以将降水导入基层，防止降水在路面集聚。碎石层中的碎石相互堆叠，形成了降水的流动通道，起到输水和提高基层强度的作用。
[0008] 上述专利多为透水混凝土的制备方法或采用的特定外加剂或小料，组分上通过传统的乳液增稠组分或疏水性骨料来增强透水混凝土的透水性，未见组份和理念创新。根据目前透水混凝土透水性、高强度、耐侵蚀性较难统一的现状，尚无针对性的产品和组分设计，本发明从引入新的水泥矿物相入手，并通过疏水小料调整透水混凝土状态。
发明内容
[0009] 区别于上述专利，本发明摒弃透水混凝土常见矿物相、
增稠剂、胶粉类小料，不单一通过调整透水混凝土胶凝材料、增稠保塑体系来进行调整，引入高
铁铝酸
钙、金属
硫酸盐，形成铁置换过的钙矾石
固溶体 或单硫型钙矾石固溶体，加上超微矿粉和普通
硅酸盐水泥的
火山灰效应以形成低钙硅比C-S-H，极大程度降低水泥胶凝材料中的气硬性胶凝材料Ca(OH)2的含量。
[0010] 本发明提供一种耐侵蚀透水混凝土胶结料，其原料配方包括以下重量百分比的组分：
[0011] 普通硅酸盐水泥：30-50％；
[0012] 高铁型铝酸钙水泥：10-20％；
[0013] 超微矿粉：10-25％；
[0016] 吸水膨胀性无机材料：1-5％；
[0017] 聚
羧酸减水剂粉剂：0.5-2.0％；
[0018]
氨基磺酸盐减水剂粉剂：0.2-0.5％；
[0019] 润湿剂：0.1-0.5％；
[0020] 金属皂类防水剂：2-7％；
[0021] 油脂改性处理疏水剂：0.2-0.8％。
[0022] 所述普通硅酸盐水泥为P.O42.5、P.O42.5R、P.O52.5、P.O52.5R中的一种或几种的组合物，优选为P.O42.5R、P.O52.5、P.O52.5R中的一种或几种的组合物。
[0023] 所述高铁型铝酸钙水泥中成分限制为：CaO：53-72wt％，Al2O3：21-35wt％，Fe2O3：7-16wt％，优选成分为：CaO：57-72wt％，Al2O3：21-28wt％，Fe2O3：11-16wt％。
[0024] 所述超微矿粉为
比表面积＞800m2/kg的矿渣微粉。
[0025] 所述金属硫酸盐，具体为硫酸锶、硫酸钙、
硫酸镁、硫酸铝、硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁中的一种或几种的组合物，优选为20℃
溶解度＞30g/100g水的金属硫酸盐即硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸锌中的一种或几种的组合物。
[0026] 所述水溶性絮凝剂为黄原胶、温伦胶、
纤维素醚、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚
丙烯酸钠、天然树胶、丙烯酸-丙烯酸羟乙酯共聚物中的一种或几种的组合物，优选为水溶性的天然有机高分子，即黄原胶、温轮胶、天然树胶中的一种或几种的组合物。
[0027] 所述吸水膨胀性无机材料为钠基
膨润土、钙基膨润土、
磨碎石棉、二维孔径 沸石粉中的一种或几种的组合物，优选为 沸石粉。
[0028] 所述金属皂类防水剂为
硬脂酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸镉、硬脂酸钡、硬脂酸铝、硬脂酸锂、苯
甲酸钙、
苯甲酸锌中的一种或几种的组合物，优选为兼有
润滑剂功能的硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸锌中的一种或几种的组合物。
[0029] 所述润湿剂为壬基酚聚
氧乙烯醚
磷酸单酯、丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚醚、十四烷基聚氧乙烯醚
琥珀酸单酯磺酸钠、脂肪胺聚氧乙烯醚璜基琥珀酸单酯二钠盐、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的组合物；优选为
质量比为1：1的壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯和丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚醚的组合物。
[0030] 所述油脂改性处理疏水剂为油脂和疏水剂的粉磨混合粉体，质量比为1-2:1，混合粉体控制细度为200目95％过筛；油脂为
牛油、羊油、猪油、鱼油中的一种或几种的组合物，优选为牛油、羊油中的一种或两种的组合物；疏水剂为有机硅烷类粉末疏水剂。
[0031] 本发明的有益效果如下：
[0032] 1)水泥胶凝材料硬化后，其中气硬性胶凝材料Ca(OH)2的量，势必在透水混凝土长期透水服役环境下被冲刷走，进而降低整个胶凝材料的体积
稳定性、胶
凝结构及强度。单一在普通硅酸盐水泥中加入超微矿粉，其火山灰效应会显著降低Ca(OH)2，但也会降低水化速度，复合高铁铝酸钙，可抵消此延迟水化效应，并显著提高透水混凝土胶凝材料
早期强度；金属硫酸盐补充硫酸根和提高钙离子析出作用，以确保微膨胀性含铁钙矾石水化产物形成，杜绝水化铁铝酸钙硬化后收缩，影响强度。
[0033] 2)区别于
现有技术的胶粉、乳液、纤维素、
萘系减水剂等外加剂及小料应用作用机制，本发明采用氨基磺酸盐减水剂和
聚羧酸减水剂粉剂，氨基磺酸盐减水剂具备阳离子基团，可协助分散高铁铝酸钙，以期快硬性水化产物的微分散效应增强水泥基胶凝材料交联水化效果。金属皂类防水剂优选润滑功能组分，以期改善胶凝材料与骨料交接界面光泽性，改善透水效果，同时降低聚羧酸减水剂粉剂用量，降低流动性突变的敏感性；油脂改性处理疏水剂，疏水剂外层的油脂会在水泥基胶凝材料的
碱性溶液中逐步溶解，其溶解过程，给予润湿剂蓄留足够的水分进入颗粒内部满足后期水化，而油脂溶解后，疏水剂覆着在水化产物表面，促使硬化后内疏型胶凝材料结构。
[0034] 综上所述,高铁型铝酸钙水泥和金属硫酸盐协同作用改善3d强度，超微矿粉和普通硅酸盐水泥协同作用改善28d强度，吸水膨胀性无机材料、水溶性絮凝剂和润湿剂协同作用改善透水混凝土的包裹性和保水性，聚羧酸减水剂粉剂、氨基磺酸盐减水剂粉剂和金属皂类防水剂协同作用确保透水混凝土的低坍落度流动性，金属皂类防水剂、油脂改性处理疏水剂协同改善水泥胶凝材料内外表面结构的润滑程度，以期透水混凝土在服役过程中透水区域的胶凝材料表界面具备抗渗透、抗侵蚀功能。本发明组分相互制约,相互配合,相互交叉作用于透水混凝土胶凝材料体系,构建其高强度、高透水、高耐侵蚀的性能特点。
具体实施方式
[0036] 一种耐侵蚀透水混凝土胶结料，其原料配方包括以下重量百分比的组分：
[0037] P.O42.5R：40％；
[0038] 成分为CaO：59wt％，Al2O3：26wt％，Fe2O3：15wt％高铁型铝酸钙水泥：15％；
[0039] 比表面积945m2/kg的超微矿粉：21％；
[0040] 硫酸铝：13％；
[0041] 黄原胶：0.8％；
[0042] 二维孔径 沸石粉：1.2％；
[0043] 聚羧酸减水剂粉剂：1.6％；
[0044] 氨基磺酸盐减水剂粉剂：0.2％；
[0045] 壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯：0.5％；
[0046] 硬脂酸钙：2.0％；
[0047] 硬脂酸钙：4.5％；
[0048] 牛油包裹的硅烷基憎水粉末SHP 50(牛油与硅烷基憎水粉末SHP 50质量比1:1，两者形成的混合粉体控制细度为200目95％过筛)：0.2％。
[0049] ＜实施例2＞
[0050] 一种耐侵蚀透水混凝土胶结料，其原料配方包括以下重量百分比的组分：
[0051] P.O52.5：34％；
[0052] 成分为CaO：60wt％，Al2O3：25wt％，Fe2O3：15wt％高铁型铝酸钙水泥：18％；
[0053] 比表面积852的超微矿粉：20％；
[0054] 硫酸亚铁：17％；
[0055] 温轮胶：0.6％；
[0056] 二维孔径 沸石粉：1.3％；
[0057] 聚羧酸减水剂粉剂：0.7％；
[0058] 氨基磺酸盐减水剂粉剂：0.5％；
[0059] 壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯：0.2％；
[0060] 丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚醚：0.2％；
[0061] 硬脂酸镁：2.0％；
[0062] 硬脂酸锌：5.0％；
[0063] 牛油包裹的硅烷基憎水粉末SHP 50(牛油与硅烷基憎水粉末SHP 50质量比1.2:1，两者形成的混合粉体控制细度为200目95％过筛)：0.5％。
[0064] ＜实施例3＞
[0065] 一种耐侵蚀透水混凝土胶结料，其原料配方包括以下重量百分比的组分：
[0066] P.O42.5：39％；
[0067] 成分为CaO：62wt％，Al2O3：23wt％，Fe2O3：15wt％高铁型铝酸钙水泥：11％；
[0068] 比表面积871m2/kg的超微矿粉：24％；
[0069] 硫酸锌：15％；
[0070] 天然树胶：1.7％；
[0071] 二维孔径 沸石粉：2.3％；
[0072] 聚羧酸减水剂粉剂：1.0％；
[0073] 氨基磺酸盐减水剂粉剂：0.3％；
[0074] 壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯：0.1％；
[0075] 硬脂酸镉：5.0％；
[0076] 羊油包裹的硅烷基憎水粉末SHP 50(羊油与硅烷基憎水粉末SHP 50质量比2:1，两者形成的混合粉体控制细度为200目95％过筛)：0.5％。
[0077] ＜实施例4＞
[0078] 一种耐侵蚀透水混凝土胶结料，其原料配方包括以下重量百分比的组分：
[0079] P.O52.5R：40％；
[0080] 成分为CaO：64wt％，Al2O3：23wt％，Fe2O3：13wt％高铁型铝酸钙水泥：19％；
[0081] 比表面积817m2/kg的超微矿粉：19％；
[0082] 硫酸镁：12％；
[0083] 温轮胶：1.9％；
[0084] 二维孔径 沸石粉：3.1％；
[0085] 聚羧酸减水剂粉剂：1.0％；
[0086] 氨基磺酸盐减水剂粉剂：0.5％
[0087] 十四烷基聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸钠：0.3％；
[0088] 硬脂酸铝：2.5％；
[0089] 羊油包裹的硅烷基憎水粉末SHP 50(羊油与硅烷基憎水粉末SHP 50质量比1.5:1，两者形成的混合粉体控制细度为200目95％过筛)：0.7％。
[0090] ＜实施例5＞
[0091] 一种耐侵蚀透水混凝土胶结料，其原料配方包括以下重量百分比的组分：
[0092] P.O42.5R：46％；
[0093] 成分为CaO：66wt％，Al2O3：22wt％，Fe2O3：12wt％高铁型铝酸钙水泥：12％；
[0094] 比表面积907m2/kg的超微矿粉：超微矿粉为矿渣微粉20％；
[0095] 硫酸亚铁：10％；
[0096] 天然树胶：2.3％；
[0097] 二维孔径 沸石粉：3.2％；
[0098] 聚羧酸减水剂粉剂：1.3％；
[0099] 氨基磺酸盐减水剂粉剂：0.4％；
[0100] 脂肪胺聚氧乙烯醚璜基琥珀酸单酯二钠盐：0.3％；
[0101] 硬脂酸锌：4.0％；
[0102] 羊油包裹的硅烷基憎水粉末SHP 50(羊油与硅烷基憎水粉末SHP 50质量比1.7:1，两者形成的混合粉体控制细度为200目95％过筛)：0.5％。
[0103] ＜实施例6＞
[0104] 一种耐侵蚀透水混凝土胶结料，其原料配方包括以下重量百分比的组分：
[0105] P.O52.5R：50％；
[0106] 成分为CaO：68wt％，Al2O3：21wt％，Fe2O3：11wt％高铁型铝酸钙水泥：12％；
[0107] 比表面积862m2/kg的超微矿粉：超微矿粉为矿渣微粉15％；
[0108] 20℃溶解度＞30的硫酸铝：10％；
[0109] 黄原胶：1.9％；
[0110] 二维孔径 沸石粉：4.2％；
[0111] 聚羧酸减水剂粉剂：1.8％；
[0112] 氨基磺酸盐减水剂粉剂：0.2
[0113] 脂肪醇聚氧乙烯醚：0.2％
[0114] 硬脂酸钙：4.5％；
[0115] 羊油包裹的硅烷基憎水粉末SHP 50(羊油与硅烷基憎水粉末SHP 50质量比1.9:1，两者形成的混合粉体控制细度为200目95％过筛)：0.2％。
[0116] 参照CJJ/T135-2009(透水水泥混凝土路面技术规程》的要求，将上述实施例得到的耐侵蚀透水混凝土胶结料用于透水混凝土，对比样为市面通用透水混凝土胶结料，使用性能检测结果如下表1：
[0117] 表1透水混凝土检测指标
[0118]
[0119] 采用耐侵蚀透水混凝土胶结料后，透水混凝土的
耐磨性得以提高，连续孔隙率降低，抗压强度显著提高，且透水系数因采用带润滑性的金属皂类防水剂而略有提升；整体上在保持透水的性能指标上，其力学性能和耐久性指标显著增强，耐侵蚀性能得以提升。
