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CN108640590A - 一种海绵城市建设用储水材料及其制备方法 - Google Patents

一种海绵城市建设用储水材料及其制备方法 Download PDF

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CN108640590A
CN108640590A CN201810293861.1A CN201810293861A CN108640590A CN 108640590 A CN108640590 A CN 108640590A CN 201810293861 A CN201810293861 A CN 201810293861A CN 108640590 A CN108640590 A CN 108640590A
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李庆祥
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Liuzhou Railway Vocational Technical College
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Abstract

本发明公开了一种海绵城市建设用储水材料及其制备方法，其中储水材料主要包括从上到下依次设置的透水路面层、储水层和底层；所述透水路面层主要包括如下重量份的原料：再生粗骨料80份～110份，砂料30份～45份，水泥40份～60份，水15份～20份，活性添加剂0.5份～2份；所述储水层主要包括如下重量份的原料：改性保水土壤100份～120份，土壤固化剂1份～4份，氯化钙0.5份～1份；其中所述改性保水土壤包括如下重量份的原料：原地土壤80份～95份，保水材料10份～15份；所述底层采用级配碎石铺设而成。本发明的储水材料透水性能好，保水效果好且结构强度高，生成成本低，适于海绵城市建设使用。

Description

一种海绵城市建设用储水材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种海绵城市建设用储水材料及其制备方法。
背景技术
《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》提出了海绵城市建设的规划控制目标包括：径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等。海绵城市，是确保城市排水防涝安全的前提下，城市像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，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，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种技术，实现城市良性水文循环，提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力，维持或恢复城市的“海绵”功能。建设海绵城市的关键措施之一便是使“雨水滞留”在城市中，通过使雨水“停留”，保存在土壤中，减缓雨水流失的速率，使城市土壤吸纳雨水的能力提升，增大可利用的雨水量，减少地表径流污染。全国已有130多个城市制定了海绵城市建设方案。
针对上述建设规划目标，在道路施工方面我国使用较为广泛的是透水砖，现阶段使用的透水砖虽然具备了一定的透水效果，但是其所透过的水需要排到地下，因此在使用时还需要在地下设计相应的排水系统，由此就会大大增加了市政建设的费用，并且其产生的效果也并不明显。针对这个问题，在专利号为 201710410761.8，专利名称为：一种海绵城市透水砖的中国发明专利中公开了一种海绵城市透水砖，所述的海绵城市透水砖砖体上部设有孔洞，孔洞底部与砖体通槽下部相连；砖体下部设有两个通槽，两个通槽沿着砖体下部长边方向贯通整个砖体，使砖体前部及后部相通，砖体下部中部设有与左通槽垂直相通的左沟道及与右通槽垂直相通的右沟道，所述砖体左部设有互锁凸槽，互锁凸槽横截面与砖体左部互锁凹槽截面形状相对应，所述互锁凸槽和互锁凹槽均为三角形；所述砖体右部设有互锁凸槽，凸槽中间还设有缺口，缺口贯穿凸槽与设在砖体下部的沟道相通，前部中间下部为内凹弧形面。该专利中利用透水砖砖体上的凸起和凸块使砖体间产生缝隙，利用缝隙进行透水，同时通过砖体下部通槽、砖体前部缝隙、砖体上部空隙形成空气对流循环，且孔洞横截面呈圆形，可使孔洞不易堵塞，且具备一定的储水功能。但是该专利采用的是通过改变透水砖砖体的外部结构形态达到透水和储水的功能，在实际的使用中外面发现这样的改变还是不能够达到很好的储水效果，雨水损失量还是很大，无法满足海绵城市建设的需求。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供了一种透水性能好，保水效果好且结构强度高的海绵城市建设用储水材料及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种海绵城市建设用储水材料，包括从上到下依次设置的透水路面层、储水层和底层；
所述透水路面层主要包括如下重量份的原料：再生粗骨料80份～110份，砂料30份～45份，水泥40份～60份，水15份～20份，活性添加剂0.5份～2份；
所述储水层主要包括如下重量份的原料：改性保水土壤100份～120份，土壤固化剂1份～4份，氯化钙0.5份～1份；
其中所述改性保水土壤包括如下重量份的原料：原地土壤80份～95份，保水材料10份～15份；
所述底层采用级配碎石铺设而成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述再生骨料为采用建筑房渣和钢渣以重量份为1：1的比例混合而成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述活性添加剂采用引气减水剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述土壤固化剂采用高分子化合物类土壤固化剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述保水材料主要包括如下重量份的原料：浓度为0.18mol/L的氯化钙溶液为8份～10份，浓度为0.09mol/L的十二烷基硫酸钠为7份～10份，浓度为0.18mol/L的碳酸钙为9份～12份，PEG-8000为0.2 份～0.5份，N,N-亚甲基双丙烯酰胺为0.35份～0.6份，改性包覆液200份～400份；
所述保水材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将氯化钙溶液和十二烷基硫酸钠在转速为30～60r/min的条件下搅拌混合，搅拌5min～8min后在不断搅拌的状态下加入碳酸钙，接着持续搅拌 30min～40min后过滤，干燥得空心碳酸钙；
步骤二：将PEG-8000在80℃的状态下溶解成为液态，再将PEG-8000以喷雾的形式喷洒于空心碳酸钙的表面从而得到封孔空心碳酸钙；
步骤三：将改性包覆液在温度为50℃～55℃的条件下加热5min～8min之后加入封孔空心碳酸钙和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，在50℃～55℃的条件下持续加热 50min～90min后，分离出固体半成品，最后将半成品在80℃下烘2～4h后得到保水材料。
作为本发明的一种优选技术方案，所述改性包覆液包括如下重量份的原料：丙烯酸为15份～25份，Span80为6份～7份，丙烯酰胺为3份～9份，过硫酸铵为0.16份～0.22份，水稻纤维为25份～30份，水为180份～230份，液体石蜡为 200份～300份；
所述改性包覆液的制备方法包括如下步骤：
步骤A：将丙烯酸加入水中搅拌在转速为30～60r/min的条件下搅拌 2min～3min后依次加入Span80、丙烯酰胺、过硫酸铵和水稻纤维并继续搅拌 15min～30min后得到水相；
步骤B：将步骤一所得水相加入液体石蜡中并在转速为500～1000r/min的条件下搅拌20min～30min即可得到改性包覆液。
一种海绵城市建设用储水材料的制备方法，主要包括如下步骤：
S1：将级配碎石铺平且压实得到底层；
S2：将改性保水土壤、土壤固化剂和氯化钙在混料机中混合均匀后铺设于底层上，其中所述铺设过程包括一次铺平、一次压实、二次铺平、二次压实、三次铺平和三次压实，最后得到储水层；
S3：将砂料和水泥放入混料机中干混3min～5min后加入再生粗骨料继续干混3min～5min，接着加入水和活性添加剂搅拌5min～8min后得混料；
S4：将S3中的混料浇灌于S2中的储水层上，并将混料表面压平即可得到透水路面层。
本发明的有益效果是：
1、本发明的储水材料制备形成的路面具有透水性能好，保水效果好且结构强度高的特点；其中透水路面层内的再生粗骨料采用建筑房渣和钢渣混合制成，不仅能够起到废物利用，降低成本的效果还能够有效的提高透水路面层的透水性和结构强度；而引气减水剂不仅能够减少水的用量以增强透水路面层的整体结构强度，在混合过程中其所产生的小气泡还能够使得透水路面层内部气孔增加，从而提高透水路面层的透水性；
2、本发明的储水层采用改性保水土壤、土壤固化剂和氯化钙混合而成，气制作工艺简单且制作成本低廉，其中土壤固化剂与改性保水土壤混合后会产生化学聚合反应而生成有机大分子链，并胶结土壤颗粒，从而使得土壤分子表面产生屏蔽作用，增强了土壤的抗渗透性，提高其工程性质，于此同时再结合改性保水土壤中的保水材料的保水效果使得储水层的储水和保水能够大大增强；
具体实施方式
现在结合实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：
一种海绵城市建设用储水材料，包括从上到下依次设置的透水路面层、储水层和底层；
所述透水路面层主要包括如下重量份的原料：再生粗骨料80份，砂料30份，水泥40份，水15份，活性添加剂0.5份；
所述储水层主要包括如下重量份的原料：改性保水土壤100份，土壤固化剂 1.5份，氯化钙0.5份；
其中所述改性保水土壤包括如下重量份的原料：原地土壤80份，保水材料 10份；
所述底层采用级配碎石铺设而成；
所述再生骨料为采用建筑房渣和钢渣以重量份为1：1的比例混合而成；所述活性添加剂采用引气减水剂；所述土壤固化剂采用高分子化合物类土壤固化剂；
所述保水材料主要包括如下重量份的原料：浓度为0.18mol/L的氯化钙溶液为8份，浓度为0.09mol/L的十二烷基硫酸钠为7.5份，浓度为0.18mol/L的碳酸钙为9份，PEG-8000为0.2份，N,N-亚甲基双丙烯酰胺为0.35份，改性包覆液200份；
所述保水材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将氯化钙溶液和十二烷基硫酸钠在转速为35r/min的条件下搅拌混合，搅拌8min后在不断搅拌的状态下加入碳酸钙，接着持续搅拌30min后过滤，干燥得空心碳酸钙；
步骤二：将PEG-8000在80℃的状态下溶解成为液态，再将PEG-8000以喷雾的形式喷洒于空心碳酸钙的表面从而得到封孔空心碳酸钙；
步骤三：将改性包覆液在温度为50℃的条件下加热8min之后加入封孔空心碳酸钙和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，在50℃的条件下持续加热90min后，分离出固体半成品，最后将半成品在80℃下烘2h后得到保水材料。
所述改性包覆液包括如下重量份的原料：丙烯酸为15份，Span80为6份，丙烯酰胺为3份，过硫酸铵为0.16份，水稻纤维为25份，水为180份，液体石蜡为200份；
所述改性包覆液的制备方法包括如下步骤：
步骤A：将丙烯酸加入水中搅拌在转速为30r/min的条件下搅拌3min后依次加入Span80、丙烯酰胺、过硫酸铵和水稻纤维并继续搅拌15min后得到水相；
步骤B：将步骤一所得水相加入液体石蜡中并在转速为500r/min的条件下搅拌30min即可得到改性包覆液。
一种海绵城市建设用储水材料的制备方法，主要包括如下步骤：
S1：将级配碎石铺平且压实得到底层；
S2：将改性保水土壤、土壤固化剂和氯化钙在混料机中混合均匀后铺设于底层上，其中所述铺设过程包括一次铺平、一次压实、二次铺平、二次压实、三次铺平和三次压实，最后得到储水层；
S3：将砂料和水泥放入混料机中干混3min后加入再生粗骨料继续干混3min，接着加入水和活性添加剂搅拌5min后得混料；
S4：将S3中的混料浇灌于S2中的储水层上，并将混料表面压平即可得到透水路面层。
实施例2
一种海绵城市建设用储水材料，包括从上到下依次设置的透水路面层、储水层和底层；
所述透水路面层主要包括如下重量份的原料：再生粗骨料110份，砂料45 份，水泥60份，水20份，活性添加剂2份；
所述储水层主要包括如下重量份的原料：改性保水土壤120份，土壤固化剂 4份，氯化钙1份；
其中所述改性保水土壤包括如下重量份的原料：原地土壤95份，保水材料 15份；
所述底层采用级配碎石铺设而成；所述再生骨料为采用建筑房渣和钢渣以重量份为1：1的比例混合而成；所述活性添加剂采用引气减水剂；所述土壤固化剂采用高分子化合物类土壤固化剂；
所述保水材料主要包括如下重量份的原料：浓度为0.18mol/L的氯化钙溶液为10份，浓度为0.09mol/L的十二烷基硫酸钠为10份，浓度为0.18mol/L的碳酸钙为12份，PEG-8000为0.5份，N,N-亚甲基双丙烯酰胺为0.6份，改性包覆液400份；
所述保水材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将氯化钙溶液和十二烷基硫酸钠在转速为60r/min的条件下搅拌混合，搅拌5min后在不断搅拌的状态下加入碳酸钙，接着持续搅拌40min后过滤，干燥得空心碳酸钙；
步骤二：将PEG-8000在80℃的状态下溶解成为液态，再将PEG-8000以喷雾的形式喷洒于空心碳酸钙的表面从而得到封孔空心碳酸钙；
步骤三：将改性包覆液在温度为55℃的条件下加热5min之后加入封孔空心碳酸钙和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，在55℃的条件下持续加热50min后，分离出固体半成品，最后将半成品在80℃下烘4h后得到保水材料。
所述改性包覆液包括如下重量份的原料：丙烯酸为25份，Span80为7份，丙烯酰胺为9份，过硫酸铵为0.22份，水稻纤维为30份，水为230份，液体石蜡为300份。
所述改性包覆液的制备方法包括如下步骤：
步骤A：将丙烯酸加入水中搅拌在转速为60r/min的条件下搅拌2min后依次加入Span80、丙烯酰胺、过硫酸铵和水稻纤维并继续搅拌30min后得到水相；
步骤B：将步骤一所得水相加入液体石蜡中并在转速为1000r/min的条件下搅拌20min即可得到改性包覆液。
一种海绵城市建设用储水材料的制备方法，主要包括如下步骤：
S1：将级配碎石铺平且压实得到底层；
S2：将改性保水土壤、土壤固化剂和氯化钙在混料机中混合均匀后铺设于底层上，其中所述铺设过程包括一次铺平、一次压实、二次铺平、二次压实、三次铺平和三次压实，最后得到储水层；
S3：将砂料和水泥放入混料机中干混5min后加入再生粗骨料继续干混5min，接着加入水和活性添加剂搅拌8min后得混料；
S4：将S3中的混料浇灌于S2中的储水层上，并将混料表面压平即可得到透水路面层。
实施例3
一种海绵城市建设用储水材料，包括从上到下依次设置的透水路面层、储水层和底层；
所述透水路面层主要包括如下重量份的原料：再生粗骨料95份，砂料40份，水泥50份，水18份，活性添加剂1份；
所述储水层主要包括如下重量份的原料：改性保水土壤110份，土壤固化剂 2份，氯化钙0.7份；
其中所述改性保水土壤包括如下重量份的原料：原地土壤90份，保水材料13份；
所述底层采用级配碎石铺设而成。
所述再生骨料为采用建筑房渣和钢渣以重量份为1：1的比例混合而成；所述活性添加剂采用引气减水剂；所述土壤固化剂采用高分子化合物类土壤固化剂；
所述保水材料主要包括如下重量份的原料：浓度为0.18mol/L的氯化钙溶液为9份，浓度为0.09mol/L的十二烷基硫酸钠为9份，浓度为0.18mol/L的碳酸钙为10份，PEG-8000为0.4份，N,N-亚甲基双丙烯酰胺为0.45份，改性包覆液 300份；
所述保水材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将氯化钙溶液和十二烷基硫酸钠在转速为45r/min的条件下搅拌混合，搅拌6min后在不断搅拌的状态下加入碳酸钙，接着持续搅拌35min后过滤，干燥得空心碳酸钙；
步骤二：将PEG-8000在80℃的状态下溶解成为液态，再将PEG-8000以喷雾的形式喷洒于空心碳酸钙的表面从而得到封孔空心碳酸钙；
步骤三：将改性包覆液在温度为53℃的条件下加热6min之后加入封孔空心碳酸钙和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，在53℃的条件下持续加热70min后，分离出固体半成品，最后将半成品在80℃下烘3h后得到保水材料；
所述改性包覆液包括如下重量份的原料：丙烯酸为20份，Span80为6.5份，丙烯酰胺为6份，过硫酸铵为0.19份，水稻纤维为28份，水为200份，液体石蜡为260份；
所述改性包覆液的制备方法包括如下步骤：
步骤A：将丙烯酸加入水中搅拌在转速为45r/min的条件下搅拌3min后依次加入Span80、丙烯酰胺、过硫酸铵和水稻纤维并继续搅拌27min后得到水相；
步骤B：将步骤一所得水相加入液体石蜡中并在转速为800r/min的条件下搅拌25min即可得到改性包覆液；
一种海绵城市建设用储水材料的制备方法，主要包括如下步骤：
S1：将级配碎石铺平且压实得到底层；
S2：将改性保水土壤、土壤固化剂和氯化钙在混料机中混合均匀后铺设于底层上，其中所述铺设过程包括一次铺平、一次压实、二次铺平、二次压实、三次铺平和三次压实，最后得到储水层；
S3：将砂料和水泥放入混料机中干混4min后加入再生粗骨料继续干混4min，接着加入水和活性添加剂搅拌7min后得混料；
S4：将S3中的混料浇灌于S2中的储水层上，并将混料表面压平即可得到透水路面层。
最后应说明的是：这些实施方式仅用于说明本发明而不限制本发明的范围。此外，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种海绵城市建设用储水材料，包括从上到下依次设置的透水路面层、储水层和底层；
所述透水路面层主要包括如下重量份的原料：再生粗骨料80份～110份，砂料30份～45份，水泥40份～60份，水15份～20份，活性添加剂0.5份～2份；
所述储水层主要包括如下重量份的原料：改性保水土壤100份～120份，土壤固化剂1份～4份，氯化钙0.5份～1份；
其中所述改性保水土壤包括如下重量份的原料：原地土壤80份～95份，保水材料10份～15份；
所述底层采用级配碎石铺设而成。
2.根据权利要求1所述的一种海绵城市建设用储水材料，其特征在于：所述再生骨料为采用建筑房渣和钢渣以重量份为1：1的比例混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种海绵城市建设用储水材料，其特征在于：所述活性添加剂采用引气减水剂。
4.根据权利要求1所述的一种海绵城市建设用储水材料，其特征在于：所述土壤固化剂采用高分子化合物类土壤固化剂。
5.根据权利要求1所述的一种海绵城市建设用储水材料，其特征在于：所述保水材料主要包括如下重量份的原料：浓度为0.18mol/L的氯化钙溶液为8份～10份，浓度为0.09mol/L的十二烷基硫酸钠为7份～10份，浓度为0.18mol/L的碳酸钙为9份～12份，PEG-8000为0.2份～0.5份，N,N-亚甲基双丙烯酰胺为0.35份～0.6份，改性包覆液200份～400份；
所述保水材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将氯化钙溶液和十二烷基硫酸钠在转速为30～60r/min的条件下搅拌混合，搅拌5min～8min后在不断搅拌的状态下加入碳酸钙，接着持续搅拌30min～40min后过滤，干燥得空心碳酸钙；
步骤二：将PEG-8000在80℃的状态下溶解成为液态，再将PEG-8000以喷雾的形式喷洒于空心碳酸钙的表面从而得到封孔空心碳酸钙；
步骤三：将改性包覆液在温度为50℃～55℃的条件下加热5min～8min之后加入封孔空心碳酸钙和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，在50℃～55℃的条件下持续加热50min～90min后，分离出固体半成品，最后将半成品在80℃下烘2～4h后得到保水材料。
6.根据权利要求5所述的一种海绵城市建设用储水材料，其特征在于：所述改性包覆液包括如下重量份的原料：丙烯酸为15份～25份，Span80为6份～7份，丙烯酰胺为3份～9份，过硫酸铵为0.16份～0.22份，水稻纤维为25份～30份，水为180份～230份，液体石蜡为200份～300份；
所述改性包覆液的制备方法包括如下步骤：
步骤A：将丙烯酸加入水中搅拌在转速为30～60r/min的条件下搅拌2min～3min后依次加入Span80、丙烯酰胺、过硫酸铵和水稻纤维并继续搅拌15min～30min后得到水相；
步骤B：将步骤一所得水相加入液体石蜡中并在转速为500～1000r/min的条件下搅拌20min～30min即可得到改性包覆液。
7.根据权利要求1～7中任一项所述的一种海绵城市建设用储水材料的制备方法，其特征在于：主要包括如下步骤：
S1：将级配碎石铺平且压实得到底层；
S2：将改性保水土壤、土壤固化剂和氯化钙在混料机中混合均匀后铺设于底层上，其中所述铺设过程包括一次铺平、一次压实、二次铺平、二次压实、三次铺平和三次压实，最后得到储水层；
S3：将砂料和水泥放入混料机中干混3min～5min后加入再生粗骨料继续干混3min～5min，接着加入水和活性添加剂搅拌5min～8min后得混料；
S4：将S3中的混料浇灌于S2中的储水层上，并将混料表面压平即可得到透水路面层。
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