CN105967729A - 一种新型路面透水复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及道路工程领域，具体而言，涉及一种新型路面透水复合材料，按照重量份数计，所述路面透水复合材料主要由以下原料组份制成：砂石80～120份、改性聚氨酯1～10份、外掺剂0.1～1份。该路面透水复合材料通过表层微米级孔隙过滤层进行过滤透水，保证透水孔不堵塞，抗滑性能好，可以实现净水、蓄水功能；且强度高，耐久性好，不易变色。本发明还提供了一种所述路面透水复合材料的制备方法，该方法常温生产，生产过程节能环保，生产工艺简单，能够节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体而言，涉及一种新型路面透水复合材料及其制备方法。
背景技术
随着城市化建设步伐的加快，城市被越来越多的不透水建筑物、路面等覆盖，引起城市热岛效应、增加城市防洪危险。下雨时，不透水地面完全阻止了雨水直接渗透入地，满地积水使人们的出行变得很不方便；宝贵的水资源最后随着排水管道流走，加重了城市排水设施的负担；雨水的大量流失导致地下水位难以回升，直接影响到城市植被的健康，使得城市中的地表植物难以正常生长，加重市政绿化负担；雨水的大量流失会加剧城市干旱缺水等现象。通过在城市铺设大量透水砖可以有效地缓解上述负面现象。
路面透水复合材料，如透水砖等，顾名思义，水可以通过透水复合材料渗透到地底下，有利于整个环境的排水功能。在易积水的地方铺设路面透水复合材料可很好地缓解积水的问题。
目前市场上的一些路面透水复合材料由于材质或工艺原因，仍然存在着诸多不足，例如：透水孔容易被灰尘或杂物堵塞，因此不能持续保持高的透水性能；强度低，容易折断，耐久性差；生产工艺复杂，成型质量较差，表面粗糙。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种路面透水复合材料，所述的路面透水复合材料具有强度高、渗水性和滤水等优点。
本发明的第二目的在于提供一种所述的路面透水复合材料的制备方法，该方法生产工艺简单，成型质量好。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，主要由以下原料组份制成：
砂石80～120份、改性聚氨酯1～10份、外掺剂0.1～1份。
根据传统道路设计理论，公路与城市道路路面具有密实、平整、耐磨、抗滑等特征，面层材料多用密实的沥青混合料、水泥混凝土等，故具有不透水的性能。路面排水多利用路拱横坡度让雨水由道路中线流向外车道后，城市道路通过排水管带走，公路则利用边沟排水。很多城市在降雨量过大的时候，会因排水速度不够而造成路面积水问题。
目前用于轻型交通和慢行交通路面透水材料主要采用孔隙率及贯通大孔隙原理实现透水功能，以水泥或者沥青作为主要胶凝材料，有混凝土透水材料、透水沥青混凝土材料、水泥制透水砖、烧结成型透水砖等。该类材料长期使用之后孔隙容易堵塞，透水功能减弱或失效，强度低，耐久性差。通过合理搭配各原料组份，本申请提供的路面透水复合材料透水性能好，且强度好，耐久性好，适合铺设于轻型交通和慢行交通路面。
优选的，如上所述的路面透水复合材料，所述砂石的粒径为0.1～0.5mm。
砂石在路面透水复合材料中起到骨料作用，除提供必要的强度等功能外，还是所述材料透水性能的基础。合适的砂石粒径可提供更好的透水能力和滤水能力。
进一步优选的，如上所述的路面透水复合材料，所述砂石为天然彩砂、覆膜砂、普通河沙或风积砂中的一种或多种
优选的，如上所述的路面透水复合材料，按照重量份数计，主要由以下原料组份制成：
天然彩砂90～110份、改性聚氨酯5～10份、外掺剂0.1～1份。
天然彩砂主要功能为骨料作用，保证复合材料强度、防滑性和耐磨性，以及通过彩砂天然颜色进行图案设计，砂粒之间空隙提供透水通道和蓄水空间，砂粒之间微米级空隙实现滤、净水功能。
优选的，如上所述的路面透水复合材料，按照重量份数计，主要由以下原料组份制成：
覆膜砂90～110份、改性聚氨酯1～4份、外掺剂0.1～0.5份。
覆膜砂主要功能为骨料作用，保证复合材料强度、防滑性和耐磨性，以及通过覆膜处理后变成天然颜色进行图案设计，砂粒之间空隙提供透水通道和蓄水空间，砂粒之间微米级空隙实现滤、净水功能。
优选的，如上所述的路面透水复合材料，按照重量份数计，主要由以下原料组份制成：
普通河沙或风积砂90～110份、改性聚氨酯4～10份、外掺剂0.1～1份。
普通河沙或风积砂主要功能为骨料作用，保证复合材料强度、防滑性和耐磨性，砂粒之间空隙提供透水通道和蓄水空间，砂粒之间微米级空隙实现滤、净水功能。
优选的，如上所述的路面透水复合材料，所述改性聚氨酯为有机硅改性聚氨酯。
有机硅改性聚氨酯主要功能为胶凝作用，将砂粒固结定型，并确保复合材料强度、韧性、防滑性、耐磨性。
优选的，如上所述的路面透水复合材料，按照重量百分数计，所述外掺剂包括60～80％的石英粉和20～40％的色粉。
石英粉是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的矿物材料，可以增加路面透水复合材料的耐磨性能；色粉可对路面透水复合材料进行调色，克服其颜色单一，容易褪色，不美观，不环保的问题。
此外，外掺剂主要是调节复合材料透水性，与改性高分子聚氨酯有机材料产生化学反应，确保复合材料空隙率，并在养护期间与养护材料和改性高分子聚氨酯有机材料进一步产生化学反应，生成一种能够改变水表面张力的化学物质，形成负向吸水作用力，实现砂粒之间微米级孔隙透(滤)水功能，同时也提高该种新材料整体物理力学性能。
如上所述路面透水复合材料的制备方法，包括：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、养护后既得所述路面透水复合材料。
该方法简单易行，容易实施与操作。
优选的，如上所述的路面透水复合材料的制备方法，所述养护的条件为：
22～27℃在水中静置20～28小时。
路面透水复合材料在养护过程中需要保温保湿，将其在水中进行养护就不必控制湿度了，只要保证温度即可，养护效果更好。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)、通过表层微米级孔隙过滤层进行过滤透水，保证透水孔不堵塞，抗滑性能好，可以实现净水、蓄水功能；
2)、新型透水复合材料强度高，能够保证复合材料在生产、运输、安装和使用过程不容易折断，耐久性好；
3)、通过天然彩砂制成和经覆膜处理的覆膜砂的路面透水复合材料为天然颜色，生态环保，不会产生磨损变色情况，可多种颜色搭配设计不同图案，铺装成型美观，适用于多种场所；
4)、常温生产，生产过程节能环保，生产工艺简单，能够节约成本。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，包括以下原料组份：
砂石80份、改性聚氨酯1份、外掺剂0.1份。
实施例2
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，包括以下原料组份：
砂石120份、改性聚氨酯10份、外掺剂1份。
所述路面透水复合材料的制备方法为：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、养护后既得所述路面透水复合材料。
实施例3
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，包括以下原料组份：
天然彩砂90份、改性聚氨酯5份、外掺剂0.1份。
其中，所述天然彩砂的粒径为0.1～0.5mm；
按照重量百分数计，所述外掺剂包括60％的石英粉和40％的色粉。
所述路面透水复合材料的制备方法为：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、养护后既得所述路面透水复合材料。
实施例4
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，包括以下原料组份：
天然彩砂110份、改性聚氨酯10份、外掺剂1份。
其中，所述天然彩砂的粒径为0.1～0.5mm；
按照重量百分数计，所述外掺剂包括80％的石英粉和20％的色粉。
所述路面透水复合材料的制备方法为：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、养护后既得所述路面透水复合材料。
实施例5
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，包括以下原料组份：
天然彩砂100份、有机硅改性聚氨酯7份、外掺剂0.5份。
其中，所述天然彩砂的粒径为0.1～0.5mm；
按照重量百分数计，所述外掺剂包括70％的石英粉和30％的色粉。
所述路面透水复合材料的制备方法为：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、常温下在水中静置养护20小时后既得所述路面透水复合材料。
实施例6
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，包括以下原料组份：
覆膜砂90份、改性聚氨酯4份、外掺剂0.5份。
其中，所述天然彩砂的粒径为0.1～0.5mm；
按照重量百分数计，所述外掺剂包括60％的石英粉和40％的色粉。
所述路面透水复合材料的制备方法为：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、养护后既得所述路面透水复合材料。
实施例7
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，包括以下原料组份：
覆膜砂110份、改性聚氨酯1份、外掺剂0.1份。
其中，所述天然彩砂的粒径为0.1～0.5mm；
按照重量百分数计，所述外掺剂包括80％的石英粉和20％的色粉。
所述路面透水复合材料的制备方法为：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、养护后既得所述路面透水复合材料。
实施例8
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，包括以下原料组份：
覆膜砂100份、有机硅改性聚氨酯2.5份、外掺剂0.3份。
其中，所述天然彩砂的粒径为0.1～0.5mm；
按照重量百分数计，所述外掺剂包括70％的石英粉和30％的色粉。
所述路面透水复合材料的制备方法为：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、常温下在水中静置养护28小时后既得所述路面透水复合材料。
实施例9
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，包括以下原料组份：
普通河沙90份、改性聚氨酯4份、外掺剂1份。
其中，所述天然彩砂的粒径为0.1～0.5mm；
按照重量百分数计，所述外掺剂包括80％的石英粉和20％的色粉。
所述路面透水复合材料的制备方法为：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、常温下在水中静置养护24小时后既得所述路面透水复合材料。
实施例10
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，包括以下原料组份：
风积砂110份、改性聚氨酯10份、外掺剂0.1份。
其中，所述天然彩砂的粒径为0.1～0.5mm；
按照重量百分数计，所述外掺剂包括60％的石英粉和40％的色粉。
所述路面透水复合材料的制备方法为：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、常温下在水中静置养护24小时后既得所述路面透水复合材料。
实施例11
一种路面透水复合材料，按照重量份数计，包括以下原料组份：
风积砂100份、改性聚氨酯7份、外掺剂0.5份。
其中，所述天然彩砂的粒径为0.1～0.5mm；
按照重量百分数计，所述外掺剂包括70％的石英粉和30％的色粉。
所述路面透水复合材料的制备方法为：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、常温下在水中静置养护24小时后既得所述路面透水复合材料。
实验例路面透水复合材料性能测试
将实施例1～11所述的路面路面透水复合材料制备成200mm×200mm×60mm的透水砖，各实施例的尺寸偏差如表1所示。
表1尺寸偏差标准
| 项目 | 要求 |
| 长度、宽度 | ±1.5 |
| 厚度 | ±1.5 |
| 厚度差 | ±2.0 |
| 垂直度 | ≤1.5 |
| 平整度 | ≤1.5 |
| 直角度 | ≤1.5 |
将按照实施例1～11制备得到的透水砖进行物理性能测试，其各项指标如表2所述。
表2物理性能
测试方法采用JCT 945-2005、CJJ/T188-2012、JG/T 376-2012透水砖测试标准。
从表2可知，本发明提供的路面透水复合材料各项性能均高于国家标准，且透水性尤其出众。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (10)
1.一种路面透水复合材料，其特征在于，按照重量份数计，主要由以下原料组份制成：
砂石80～120份、改性聚氨酯1～10份、外掺剂0.1～1份。
2.根据权利要求1所述的路面透水复合材料，其特征在于，所述砂石的粒径为0.1～0.5mm。
3.根据权利要求2所述的路面透水复合材料，其特征在于，所述砂石为天然彩砂、覆膜砂、普通河沙或风积砂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的路面透水复合材料，其特征在于，按照重量份数计，主要由以下原料组份制成：
天然彩砂90～110份、改性聚氨酯5～10份、外掺剂0.1～1份。
5.根据权利要求3所述的路面透水复合材料，其特征在于，按照重量份数计，主要由以下原料组份制成：
覆膜砂90～110份、改性聚氨酯1～4份、外掺剂0.1～0.5份。
6.根据权利要求3所述的路面透水复合材料，其特征在于，按照重量份数计，主要由以下原料组份制成：
普通河沙和/或风积砂90～110份、改性聚氨酯4～10份、外掺剂0.1～1份。
7.根据权利要求1～6任一项所述的路面透水复合材料，其特征在于，所述改性聚氨酯为有机硅改性聚氨酯。
8.根据权利要求1～6任一项所述的路面透水复合材料，其特征在于，按照重量百分数计，所述外掺剂包括60～80％的石英粉和20～40％的色粉。
9.权利要求1～8任一项所述路面透水复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
将既定重量份数的砂石，改性聚氨酯和外掺剂充分混合之后压制成型或浇筑成型，经脱模、养护后既得所述路面透水复合材料。
10.如权利要求9所述的路面透水复合材料的制备方法，其特征在于，所述养护的条件为：
常温下在水中静置20～28小时。
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