一种高强透水混凝土及其制备方法

摘要

本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种高强透水混凝土及其制备方法。高强透水混凝土包括以下重量份的组分：水泥200‑240份、粗骨料1300‑1600份、矿粉70‑110份、粉煤灰50‑70份、外加剂8.5‑25.2份、水100‑125份、增韧纤维5‑10份、增强剂10‑20份；每重量份所述增强剂由包含以下重量份的原料制成：氧化铝5‑6份、纳米二氧化钛1‑1.25份和2‑2.5份碳化硼；本申请的高强透水混凝土具有透水系数大，抗压强度和抗折强度高，且耐热性强的优点。

权利要求

1.一种高强透水混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：水泥200‑240份、粗骨料

1300‑1600份、矿粉70‑110份、粉煤灰50‑70份、外加剂8.5‑25.2份、水100‑125份、增韧纤维

5‑10份、增强剂10‑20份；

每重量份所述增强剂包含以下重量份的原料：氧化铝5‑6份、纳米二氧化钛1‑1.25份和

2‑2.5份碳化硼；

所述增强剂的制备方法如下：（1）将碳化硼和纳米二氧化钛干燥，然后与石墨粉混合，在惰性气氛下，在50‑60Pa、1700‑1800℃下混合1‑2h，冷却至室温，石墨粉与纳米二氧化钛的质量比为3.5‑4:1；

（2）将氧化铝加到去离子水中，搅拌均匀，在100‑120℃下干燥3‑4h，然后升温至200‑

220℃，保温1h，再升温至700‑750℃，保温3h，降温至室温，粉碎，过筛，获得α‑氧化铝球状颗粒；

（3）将步骤（1）所得物和步骤（2）所得物混合均匀，以200‑300r/min的转速研磨4‑5h，在

1450‑1500℃和24‑30MPa下保温10‑15min，冷却至室温，破碎、过筛，制得增强剂，步骤（1）所得物和步骤（2）所得物的质量比为0.1‑0.3:1。

2.根据权利要求1所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述氧化铝步骤（2）中α‑氧化铝球状颗粒经过以下后处理：将α‑氧化铝球状颗粒放入浓度为20‑35%的二氧化硅溶胶水溶液中，混合均匀，α‑氧化铝球状颗粒与二氧化硅溶胶溶液的质量比为1:0.3‑0.4。

3.根据权利要求1所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述增韧纤维的制备方法如下：（1）将苎麻纤维浸泡在浓度为5%的氢氧化钠溶液中，在80‑85℃下水浴处理3‑4h，洗涤至中性，烘干，制得预处理苎麻纤维；

（2）将预处理苎麻纤维、聚丙烯纤维、石墨烯和马来酸酐接枝POE混合，混炼、纺丝，制得增韧纤维，聚丙烯纤维、苎麻纤维和石墨烯的质量比为1:0.3‑0.5:0.1‑0.3，马来酸酐接枝POE的用量为聚丙烯纤维用量的10‑15%。

4.根据权利要求3所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述步骤（2）中混炼温度为

190‑200℃，混炼转速为20‑25r/min，时间为6‑10min。

5.根据权利要求1所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述外加剂由引气剂、粘合剂和减水剂按照1:0.4‑0.8:0.1‑0.5的质量比制成。

6.根据权利要求5所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述粘合剂为质量比为1:1‑

1.5的羟丙基甲基纤维素和聚环氧乙烷。

7.根据权利要求5所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述引气剂由聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠按照2‑3:1的质量比制成。

8.根据权利要求1所述的高强透水混凝土，其特征在于，所述粗骨料包括质量比为1:

0.5‑0.7的碎石和陶粒，碎石为粒径为5‑20mm的连续级配碎石，表观密度为2650‑2700kg/

3 3

m，堆积密度为1700‑1750kg/m ，含泥量为0.3‑0.5%，针片状颗粒含量为6‑8%；陶粒为粒径5‑3

10mm连续级配的煤矸石球形陶粒，陶粒的堆积密度为900‑950kg/m ，紧密堆积密度为980‑

3 3

1030kg/m，表观密度为1700‑1800kg/m。

9.权利要求1‑8任一项所述的高强透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、称取各个组分备用；

S2、将水泥、粗骨料、矿粉和粉煤灰混合，制得干混料；

S3、向步骤S2得到的干混料中加入增韧纤维，混合均匀，得到预混料；

S4、向步骤S3得到的预混料中加入70%配方量的水，搅拌均匀，得到初混料；

S5、向步骤S4得到的初混料中加入外加剂和增强剂，混合均匀，得到混合料；

S6、向步骤S5得到的混合料中加入剩余量的水，搅拌均匀，得到高强透水混凝土。

说明书

一种高强透水混凝土及其制备方法

技术领域

[0001] 本申请涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种高强透水混凝土及其制备方法。

背景技术

[0002] 透水混凝土是为了弥补普通混凝土的不透水性而诞生的一种新型混凝土，具有透水性和透气性，能缓解城市内涝和热岛效应，因此，透水混凝土作为一种环保性混凝土受到广泛的关注。

[0003] 现有技术中，申请号为201510805358.6的中国发明专利文件中公开了一种含有陶3
粒的轻质透水混凝土，该轻质透水混凝土中的组成成分及单方用量配比kg/m如下：拌合水
130‑150，水泥410‑450，陶粒990‑1000，外加剂1.11‑1.80，所述陶粒为粒径5mm‑10mm连续级
3 3
配的煤矸石陶粒，粒型为球形，煤矸石陶粒的堆积密度等级为900kg/m‑950kg/m ，紧密堆积
3 3 3 3
密度为980kg/m‑1030kg/m，表观密度为1700kg/m‑1800kg/m。

[0004] 针对上述中的相关技术，发明人认为，使用煤矸石制成的陶粒，虽然质量轻，透气性好，但该轻质透水混凝土硬化后，因内部孔隙较多，导致其抗压强度较低，在受到外力作用时，混凝土内部易出现大量的结构裂缝。

发明内容

[0005] 为了提高透水混凝土的抗压强度和抗折强度，本申请提供一种一种高强透水混凝土及其制备方法。

[0006] 第一方面，本申请提供一种高强透水混凝土，采用如下的技术方案：

[0007] 一种高强透水混凝土，包括以下重量份的组分：水泥200‑250份、粗骨料1300‑1600份、矿粉70‑110份、粉煤灰50‑70份、外加剂8.5‑25.2份、水100‑125份、增韧纤维5‑10份、增强剂10‑20份；

[0008] 每重量份所述增强剂由包含以下重量份的原料制成：氧化铝5‑6份、纳米二氧化钛1‑1.25份和2‑2.5份碳化硼。

[0009] 通过采用上述技术方案，由于采用氧化铝、纳米二氧化钛和碳化硼作为增强剂，并添加增韧纤维与矿粉、粉煤灰等组分，制成高强透水混凝土，因碳化硼的硬度比工业金刚石低，但比碳化硅高，是一种超硬材料，且表面积大，表面活性高，纳米二氧化钛在水化反应初期阶段，能增加结晶氢氧化钙的数量，加速C‑S‑H凝胶的形成，改善机体内部稀细少的有害孔隙，从而提高混凝土的抗压强度，合理控制纳米二氧化钛的用量，防止纳米二氧化钛充分填充至混凝土的微孔内，降低了孔隙率，导致混凝土的透水系数降低，氧化铝与水泥具有天然的相容性，且具有极高的强度和较好的韧性，在水泥水化反应中具有较高的活性，在水泥硬化浆体原有网络结构的基础上，键合更多纳米级水化产物，发生二次水化反应而形成新的致密网络结构，从而在提高混凝土强度和韧性的同时，不影响混凝土的透水性能；另外增韧纤维的掺入，能增强混凝土的强度和抗裂性能，且增韧纤维在高温下熔融后，形成新的通道释放蒸气压，从而避免混凝土抗压强度过渡损失甚至爆裂，有效改善混凝土的高温抗裂性能。

[0010] 优选的，所述增强剂的制备方法如下：(1)将碳化硼和纳米二氧化钛干燥，然后与石墨粉混合，在惰性气氛下，在50‑60Pa、1700‑1800℃下混合1‑2h，冷却至室温，石墨粉与纳米二氧化钛的质量比为3.5‑4:1；

[0011] (2)将氧化铝加到去离子水中，搅拌均匀，在100‑120℃下干燥3‑4h，然后升温至200‑220℃，保温1h，再升温至700‑750℃，保温3h，降温至室温，粉碎，过筛，获得α‑氧化铝球状颗粒；

[0012] (3)将步骤(1)所得物和步骤(2)所得物混合均匀，以200‑300r/min的转速研磨4‑5h，在1450‑1500℃和24‑30MPa下保温10‑15min，冷却至室温，破碎、过筛，制得增强剂，步骤(1)所得物和步骤(2)所得物的质量比为0.1‑0.3:1。

[0013] 通过采用上述技术方案，在石墨粉和高温下，碳化硼将纳米二氧化钛还原，形成高纯的二硼化钛粉末，因在还原反应中，控制石墨粉的使用量，若碳含量偏低，部分钛的氧化物始终不能被还原，因而难以获得较低氧含量的二硼化钛，若碳含量较高时，合成粉末中会含有一定的游离碳，导致二硼化钛不纯；将氧化铝经煅烧后，质地变硬，且具有特殊的比表面积、孔容积和孔径，能消除孔隙内的扩散效应；将α‑氧化铝球状颗粒和二硼化钛混合，在机械研磨下，二硼化钛粉末包覆在α‑氧化铝球状颗粒的表面，在热压烧结后，二硼化钛和α‑氧化铝球状颗粒的结合度增大，因此增强剂中断裂韧性的提高主要来源于金属相的桥接作用，裂纹在扩展中遇到二硼化钛时，裂纹将穿过增韧金属二硼化钛，继续向前扩展或停止在金属相二硼化钛中，此时二硼化钛将被拉伸而消耗一定的能量，从而提高混凝土的断裂韧性；且热压后，增强剂受到横向约束力，氧化铝的网状结构单元直径缩小，能提高α‑氧化铝球状颗粒与二硼化钛的界面结合度，防止α‑氧化铝球状颗粒与二硼化钛发生界面分离。

[0014] 优选的，所述氧化铝步骤(2)中α‑氧化铝球状颗粒经过以下后处理：

[0015] 将α‑氧化铝球状颗粒放入浓度为20‑35％的二氧化硅溶胶水溶液中，混合均匀，α‑氧化铝球状颗粒与二氧化硅溶胶的质量比为1:0.1‑0.2。

[0016] 通过采用上述技术方案，因二硼化钛与α‑氧化铝球状颗粒的润湿性较差，α‑氧化铝球状颗粒和二硼化钛界面结合强度不高，混凝土在断裂过程中易发生二硼化钛与α‑氧化铝球状颗粒界面部分分离现象，因此使用二氧化硅溶胶对α‑氧化铝球状颗粒进行预处理，在α‑氧化铝球状颗粒和二硼化钛之间形成二氧化硅凝胶，当α‑氧化铝球状颗粒与二硼化钛进行热压时，二氧化硅溶胶溶解，粘附二硼化钛，当温度降低后，二氧化硅溶胶固化在二硼化钛和α‑氧化铝球状颗粒之间，既能增大二硼化钛与α‑氧化铝球状颗粒之间的界面强度，又能缓解二硼化钛与α‑氧化铝球状颗粒之间因外力而产生的断裂功，防止二硼化钛与α‑氧化铝球状颗粒分离。

[0017] 优选的，所述增韧纤维的制备方法如下：

[0018] (1)将苎麻纤维浸泡在浓度为5％的氢氧化钠溶液中，在80‑85℃下水浴处理3‑4h，洗涤至中性，烘干，制得预处理苎麻纤维；

[0019] (2)将预处理苎麻纤维、聚丙烯纤维、石墨烯和马来酸酐接枝POE混合，混炼、纺丝，制得增韧纤维，聚丙烯纤维、苎麻纤维和石墨烯的质量比为1:0.3‑0.5:0.1‑0.3，马来酸酐接枝POE的用量为聚丙烯纤维用量的10‑15％。

[0020] 通过采用上述技术方案，聚丙烯纤维的拉伸强度和刚性较差，而苎麻纤维具有优良的冲击性能、抗拉强度和较高的比模量，但其表面含有大量的羟基，极性较强，与非极性的聚丙烯纤维混合时，两者之间的界面相互作用较小，结合力较差，易造成苎麻纤维分散不均匀，进而影响整体性能，因此将苎麻纤维用氢氧化钠溶液进行预处理，去除其表面的部分果胶、半纤维素和木质素等组分，增加苎麻纤维表面光滑度和比表面积，有利于与聚丙烯纤维之间形成更多的机械互锁结构，然后将石墨烯、预处理苎麻纤维和聚丙烯纤维在马来酸酐接枝POE的作用下混炼、纺丝，石墨烯能与聚丙烯纤维形成交联结构，使聚丙烯纤维和苎麻纤维混合物的拉伸性能和抗裂性能进一步提升，且石墨烯具有优异的导热性，能增强聚丙烯纤维和苎麻纤维混合物的导热性能，使热量及时散发，热稳定提高，因此能提升混凝土的耐热性能。

[0021] 优选的，所述步骤(2)中混炼温度为190‑200℃，混炼转速为20‑25r/min，时间为6‑10min。

[0022] 通过采用上述技术方案，将预处理苎麻纤维与聚丙烯纤维、石墨烯在190‑200℃下混炼6‑10min，能将三者混合均匀，从而制成拉伸强度高，且耐热性好的增韧纤维。

[0023] 优选的，所述外加剂由引气剂、粘合剂和减水剂按照1:0.4‑0.8:0.1‑0.5的质量比制成。

[0024] 通过采用上述技术方案，因透水混凝土中骨料之间主要靠胶凝材料相互粘接，粘合力较弱，当受到外力作用时，内部易出现大量裂缝，使用减水剂、粘合剂和引气剂三者配合作为外加剂，能增大水泥的分散作用，减少用水量，还能增大混凝土的抗压强度，引气剂能引入球形微小气泡，增大混凝土的透水系数，而粘合剂能增大混凝土浆体与石子等骨料的表面粘接性能，提高混凝土的抗裂性能。

[0025] 优选的，所述粘合剂为质量比为1:1‑1.5的羟丙基甲基纤维素和聚环氧乙烯。

[0026] 通过采用上述技术方案，羟丙基甲基纤维素能够提高混凝土的分散性，提高混凝土浆体和石子表面的粘结性能，提高混凝土的强度，且水泥浆体和石子之间的粘结作用增强后，有利于减缓水泥浆体的下沉，提高混凝土的透水性。

[0027] 优选的，所述引气剂由聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠按照2‑3:1的质量比制成。

[0028] 通过采用上述技术方案，聚丙烯酸和十二烷基苯磺酸钠相互配伍，聚丙烯酸对水泥具有一定的吸附作用，增大了混凝土的流动性，十二烷基苯磺酸钠在原料的过程中引入大量均匀的球形微小气泡，两者协同作用，不仅提高了混凝土的和易性，同时提高了混凝土的透水性和力学强度。

[0029] 优选的，所述粗骨料包括质量比为1:0.5‑0.7的碎石和陶粒，碎石为粒径为5‑20mm3 3
的连续级配碎石，表观密度为2650‑2700kg/m ，堆积密度为1700‑1750kg/m ，含泥量为0.3‑
0.5％，针片状颗粒含量为6‑8％；陶粒为粒径5‑10mm连续级配的煤矸石球形陶粒，陶粒的堆
3 3 3
积密度为900‑950kg/m，紧密堆积密度为980‑1030kg/m，表观密度为1700‑1800kg/m。

[0030] 通过采用上述技术方案，碎石中含泥量适宜，能够有效提高混凝土的强度，避免颗粒较大，使得骨料之间的孔隙较大，造成混凝土强度较低，与机制砂、粉煤灰和矿粉形成合理级配，可提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的强度和耐磨性能；以陶粒和碎石作为粗骨料，可增强混凝土的抗压强度，且解决了煤矸石的堆放处理问题，对生态环保有明显促进作用。

[0031] 第二方面，本申请提供一种高强透水混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种高强透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：

[0032] S1、称取各个组分备用；

[0033] S2、将水泥、粗骨料、矿粉和粉煤灰混合，制得干混料；

[0034] S3、向步骤S2得到的干混料中加入增韧纤维，混合均匀，得到预混料；

[0035] S4、向步骤S3得到的预混料中加入70％配方量的水，搅拌均匀，得到初混料；

[0036] S5、向步骤S4得到的初混料中加入外加剂和增强剂，混合均匀，得到混合料；

[0037] S6、向步骤S5得到的混合料中加入剩余量的水，搅拌均匀，得到高强透水混凝土。

[0038] 通过采用上述技术方案，将水泥、粗骨料、矿粉和粉煤灰混合后，再加入增韧纤维，搅拌后再加入水、外加剂和增强剂等组分，而不是直接将各组分混合，能够充分发挥个组分之间的协同作用，使制备的混凝土不仅具有较高的抗压强度和抗折强度，而且还具有良好的透水性。

[0039] 综上所述，本申请具有以下有益效果：

[0040] 1、由于本申请采用氧化铝、碳化硼和纳米二氧化钛作为增强剂，并掺入增韧纤维，由于碳化硼的硬度高，比表面积大，且纳米二氧化钛能增加氢氧化钙结晶的数量，提高抗压强度，氧化铝能在原有网络结构的基础上，发生二次水化反应，形成新的致密网络结构，在提高混凝土抗压强度的同时，不影响混凝土的透水性能，增韧纤维的加入能改善混凝土的抗压强度和抗裂性能，并提高混凝土的耐热性。

[0041] 2、本申请中优选将碳化硼和纳米二氧化钛在热碳和高温下制成二硼化钛粉末，然后与煅烧后形成α‑氧化铝球状颗粒机械研磨，将二硼化钛包覆在α‑氧化铝球状颗粒的表面，在热压下增大二硼化钛与α‑氧化铝球状颗粒的结合力，包覆在α‑氧化铝球状颗粒表面的二硼化钛能消耗裂纹扩展的能量，从而提高混凝土的断裂韧性。

[0042] 3、本申请中优选将氧化铝煅烧后使用二氧化硅溶胶水溶液进行后处理，在α‑氧化铝球状颗粒表面形成二氧化硅溶胶，增大α‑氧化铝球状颗粒与二硼化钛的界面结合力，防止二硼化钛从α‑氧化铝球状颗粒表面脱离，导致增强剂的抗裂性能下降。

[0043] 4、本申请中优选使用苎麻纤维、石墨烯和聚丙烯纤维混炼、纺丝制成增韧纤维，苎麻纤维能改善聚丙烯纤维的拉伸强度和韧性，石墨烯能增强增韧纤维的拉伸强度和耐热性，从而改善混凝土的抗折强度和耐热性。

具体实施方式

[0044] 增强剂的制备例1‑5

[0045] 制备例1‑5中碳化硼选自河北杨铭金属材料有限公司，型号为NYT‑B4C‑1，平均粒径为60nm；纳米二氧化钛选自江苏天行新材料有限公司，货号为A12；石墨粉选自广东甬耀石墨科技有限公司，型号为YY‑04；氧化铝选自淄博银汉特种氧化铝有限公司，型号为A318。

[0046] 制备例1：(1)将2kg碳化硼和1kg纳米二氧化钛在110℃下干燥24h，然后与石墨粉混合，在惰性气氛下，在50Pa、1800℃下混合2h，冷却至室温，石墨粉与纳米二氧化钛的质量比为3.5:1；

[0047] (2)将5kg氧化铝加到10kg去离子水中，搅拌均匀，在100℃下干燥4h，然后200℃/h的升温速率升温至200℃，保温1h，再在以175℃/h的速度升温至700℃，保温3h，降温至室温，粉碎，过60目筛，获得α‑氧化铝球状颗粒；

[0048] (3)将步骤(1)所得物和步骤(2)所得物混合均匀，以200r/min的转速研磨5h，在1450℃和24MPa下保温15min，冷却至室温，破碎、过筛，制得增强剂，步骤(1)所得物和步骤(2)所得物的质量比为0.1:1。

[0049] 制备例2：(1)将2.3kg碳化硼和1.15kg纳米二氧化钛在110℃下干燥24h，然后与石墨粉混合，在惰性气氛下，在60Pa、1700℃下混合1h，冷却至室温，石墨粉与纳米二氧化钛的质量比为4:1；

[0050] (2)将5.5kg氧化铝加到11kg去离子水中，搅拌均匀，在110℃下干燥3.5h，然后220℃/h的升温速率升温至220℃，保温1h，再在以190℃/h的速度升温至750℃，保温3h，降温至室温，粉碎，过60目筛，获得α‑氧化铝球状颗粒；

[0051] (3)将步骤(1)所得物和步骤(2)所得物混合均匀，以250r/min的转速研磨4.5h，在1500℃和27MPa下保温13min，冷却至室温，破碎、过筛，制得增强剂，步骤(1)所得物和步骤(2)所得物的质量比为0.2:1。

[0052] 制备例3：(1)将2.5kg碳化硼和1.25kg纳米二氧化钛在110℃下干燥24h，然后与石墨粉混合，在惰性气氛下，在55Pa、1750℃下混合1.5h，冷却至室温，石墨粉与纳米二氧化钛的质量比为3.8:1；

[0053] (2)将6kg氧化铝加到12kg去离子水中，搅拌均匀，在120℃下干燥3h，然后220℃/h的升温速率升温至220℃，保温1h，再在以190℃/h的速度升温至750℃，保温3h，降温至室温，粉碎，过60目筛，获得α‑氧化铝球状颗粒；

[0054] (3)将步骤(1)所得物和步骤(2)所得物混合均匀，以300r/min的转速研磨4h，在1500℃和30MPa下保温15min，冷却至室温，破碎、过筛，制得增强剂，步骤(1)所得物和步骤(2)所得物的质量比为0.3:1。

[0055] 制备例4：与制备例1的区别在于，步骤(3)中未进行热压。

[0056] 制备例5：与制备例1的区别在于，未进行步骤(2)。

[0057] 增韧纤维的制备例1‑5

[0058] 制备例1‑5中苎麻纤维选自湖北华辰麻纺织股份有限公司，编号为R48Nm、聚丙烯纤维选自廊坊傲天及嗯呢该抗菌有限公司，货号为1038、石墨烯选自东莞市淳亮工艺材料有限公司，型号为K10、马来酸酐接枝POE选自美国杜邦，牌号为GR216。

[0059] 制备例1：(1)将苎麻纤维浸泡在浓度为5％的氢氧化钠溶液中，在80℃下水浴处理4h，洗涤至中性，在105℃下烘干至恒重，制得预处理苎麻纤维，苎麻纤维与氢氧化钠溶液的质量比为1:5；

[0060] (2)将预处理苎麻纤维、聚丙烯纤维、石墨烯和马来酸酐接枝POE混合，混炼、纺丝，制得增韧纤维，聚丙烯纤维、苎麻纤维和石墨烯的质量比为1:0.3:0.1，马来酸酐接枝POE的用量为聚丙烯纤维用量的10％，混炼温度为190℃，混炼转速为20r/min，时间为10min，纺丝时一区温度为195℃，二区温度为215℃，三区温度为220℃，四区温度为228.6℃，五区温度为230.8℃，牵伸辊一辊转速为100m/min，二辊转速为300m/min，一辊温度为80℃，二辊温度为60℃。

[0061] 制备例2：(1)将苎麻纤维浸泡在浓度为5％的氢氧化钠溶液中，在85℃下水浴处理3h，洗涤至中性，在105℃下烘干至恒重，制得预处理苎麻纤维，苎麻纤维与氢氧化钠溶液的质量比为1:5；

[0062] (2)将预处理苎麻纤维、聚丙烯纤维、石墨烯和马来酸酐接枝POE混合，混炼、纺丝，制得增韧纤维，聚丙烯纤维、苎麻纤维和石墨烯的质量比为1:0.4:0.2，马来酸酐接枝POE的用量为聚丙烯纤维用量的13％，混炼温度为200℃，混炼转速为25r/min，时间为10min，纺丝时一区温度为195℃，二区温度为215℃，三区温度为220℃，四区温度为228.6℃，五区温度为230.8℃，牵伸辊一辊转速为100m/min，二辊转速为300m/min，一辊温度为80℃，二辊温度为60℃。

[0063] 制备例3：(1)将苎麻纤维浸泡在浓度为5％的氢氧化钠溶液中，在80℃下水浴处理3h，洗涤至中性，在105℃下烘干至恒重，制得预处理苎麻纤维，苎麻纤维与氢氧化钠溶液的质量比为1:5；

[0064] (2)将预处理苎麻纤维、聚丙烯纤维、石墨烯和马来酸酐接枝POE混合，混炼、纺丝，制得增韧纤维，聚丙烯纤维、苎麻纤维和石墨烯的质量比为1:0.5:0.3，马来酸酐接枝POE的用量为聚丙烯纤维用量的15％，混炼温度为200℃，混炼转速为20r/min，时间为10min，纺丝时一区温度为195℃，二区温度为215℃，三区温度为220℃，四区温度为228.6℃，五区温度为230.8℃，牵伸辊一辊转速为100m/min，二辊转速为300m/min，一辊温度为80℃，二辊温度为60℃。

[0065] 制备例4：与制备例1的区别在于，苎麻纤维未使用氢氧化钠溶液进行预处理。

[0066] 制备例5：与制备例1的区别在于，步骤(2)中未添加石墨烯。

[0067] 实施例

[0068] 以下实施例中各原料的来源为：聚丙烯纤维选自廊坊傲天节能科技有限公司，货号为1038、聚羧酸减水剂选自山东京枫新型建材有限公司，货号为JF‑JS、萘系减水剂选自山东京枫新型建材有限公司，型号为JF‑NX、羟丙基甲基纤维素选自河南德英化工产品有限公司，型号为172‑1、聚环氧乙烷选自郑州海龙化工产品有限公司，型号为6254、聚丙烯酸选自常州市润洋化工有限公司，型号为GY‑333、十二烷基苯磺酸钠选自济南贝亚特化工科技有限公司，型号为BYT20155。

[0069] 实施例1：一种高强透水混凝土，其原料配比如表1所示，该高强透水混凝土的制备方法包括以下步骤：

[0070] S1、按照表1中的配比，称取各个组分备用；

[0071] S2、将水泥、粗骨料、矿粉和粉煤灰混合，制得干混料，其中水泥为P.O42.5硅酸盐水泥，粗骨料包括质量比为1:0.5的碎石和陶粒，碎石为粒径为5‑20mm的连续级配碎石，表3 3
观密度为2650kg/m ，堆积密度为1700kg/m ，含泥量为0.3％，针片状颗粒含量为6％；陶粒为
3
粒径5‑10mm连续级配的煤矸石球形陶粒，陶粒的堆积密度为900kg/m ，紧密堆积密度为
3 3
980kg/m，表观密度为1700kg/m，矿粉为S95级矿粉，粉煤灰为II级粉煤灰；

[0072] S3、向步骤S2得到的干混料中加入增韧纤维，混合均匀，得到预混料,增韧纤维为聚丙烯纤维；

[0073] S4、向步骤S3得到的预混料中加入70％配方量的水，搅拌均匀，得到初混料；

[0074] S5、向步骤S4得到的初混料中加入外加剂和增强剂，混合均匀，得到混合料，外加剂为聚羧酸减水剂，增强剂由5kg氧化铝、1kg纳米二氧化钛和2kg碳化硼混合制成；

[0075] S6、向步骤S5得到的混合料中加入剩余量的水，搅拌均匀，得到高强透水混凝土。

[0076] 表1实施例1‑5中高强透水混凝土的组分配比

[0077]

[0078] 实施例2‑5：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，原料组分配比如表1所示。

[0079] 实施例6：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增强剂由增强剂的制备例1制成。

[0080] 实施例7：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增强剂由增强剂的制备例2制成。

[0081] 实施例8：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增强剂由增强剂的制备例3制成。

[0082] 实施例9：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增强剂由增强剂的制备例4制成。

[0083] 实施例10：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增强剂由增强剂的制备例5制成。

[0084] 实施例11：一种高强透水混凝土，与实施例6的区别在于，增强剂在制备时，将α‑氧化铝球状颗粒进行以下后处理：将α‑氧化铝球状颗粒放入浓度为20％的二氧化硅溶胶水溶液中，混合均匀，α‑氧化铝球状颗粒与二氧化硅溶胶水溶液的质量比为1:0.3，二氧化硅溶胶水溶液由二氧化硅溶胶和水混合制成。

[0085] 实施例12：一种高强透水混凝土，与实施例6的区别在于，增强剂在制备时，将α‑氧化铝球状颗粒进行以下后处理：将α‑氧化铝球状颗粒放入浓度为35％的二氧化硅溶胶水溶液中，混合均匀，α‑氧化铝球状颗粒与二氧化硅溶胶水溶液的质量比为1:0.4，二氧化硅溶胶水溶液由二氧化硅溶胶和水混合制成。

[0086] 实施例13：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增韧纤维由增韧纤维的制备例1制成。

[0087] 实施例14：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增韧纤维由增韧纤维的制备例2制成。

[0088] 实施例15：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增韧纤维由增韧纤维的制备例3制成。

[0089] 实施例16：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增韧纤维由增韧纤维的制备例4制成。

[0090] 实施例17：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增韧纤维由增韧纤维的制备例5制成。

[0091] 实施例18：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，外加剂由引气剂、粘合剂和减水剂按照1:0.4:0.1的质量比制成，减水剂为萘系减水剂，粘合剂为质量比为1:1的羟丙基甲基纤维素和聚环氧乙烷，引气剂由聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠按照2:1的质量比制成。

[0092] 实施例19：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，外加剂由引气剂、粘合剂和减水剂按照1:0.6:0.3的质量比制成，减水剂为萘系减水剂，粘合剂为质量比为1:1.3的羟丙基甲基纤维素和聚环氧乙烷，引气剂由聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠按照2.5:1的质量比制成。

[0093] 实施例20：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，外加剂由引气剂、粘合剂和减水剂按照1:0.8:0.5的质量比制成，减水剂为萘系减水剂，粘合剂为质量比为1:1.5的羟丙基甲基纤维素和聚环氧乙烷，引气剂由聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠按照3:1的质量比制成。

[0094] 实施例21：一种高强透水混凝土，与实施例18的区别在于，外加剂中未添加引气剂。

[0095] 实施例22：一种高强透水混凝土，与实施例18的区别在于，外加剂中未添加粘合剂。

[0096] 实施例23：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增强剂由增强剂的制备例1制成，且制备增强剂时，将α‑氧化铝球状颗粒进行以下后处理：将α‑氧化铝球状颗粒放入浓度为20％的二氧化硅溶胶水溶液中，混合均匀，α‑氧化铝球状颗粒与二氧化硅溶胶的质量比为1:0.1，二氧化硅溶胶水溶液由二氧化硅溶胶和水混合制成；增韧纤维由增韧纤维的制备例1制成；外加剂由减水剂、粘合剂和引气剂按照1:0.4:0.1的质量比制成，减水剂为萘系减水剂，粘合剂为质量比为1:1的羟丙基甲基纤维素和聚环氧乙烷，引气剂由聚丙烯酸与十二烷基苯磺酸钠按照2:1的质量比制成。

[0097] 对比例

[0098] 对比例1：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，原料组分中未添加增韧纤维。

[0099] 对比例2：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增强剂中未添加氧化铝。

[0100] 对比例3：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增强剂中未添加碳化硼。

[0101] 对比例4：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，增强剂中未添加纳米二氧化钛。

[0102] 对比例5：一种高强透水混凝土，与实施例1的区别在于，使用等量的市售增强剂替代本申请的增强剂，市售增强剂选自北京中冶宝成建筑修复技术有限公司，型号为Z‑6。

[0103] 对比例6：一种高强度重矿渣透水混凝土，原料用量如下：硅酸盐水泥225份、粗骨料1450份、矿粉80份、粉煤灰60份、外加剂16份、水103份，其中所述粗骨料为普通碎石和强化重矿渣，且两者的重量比均为1.2:1；所述强化重矿渣的制备方法包括；按重量比1:0.2:1.1:0.8:0.02另外称取普通重矿渣、水、普通硅酸盐水泥、细砂和减水剂，且所述普通重矿渣的含泥量不超过1％；先将水、普通硅酸盐水泥、细砂和减水剂混匀成稀的高强砂浆，再将普通重矿渣倒入稀的高强砂浆中搅拌，待包裹一层高强砂浆后，沥出冷却至普通重矿渣表面的高强砂浆硬化即可，最终制成的所述强化重矿渣，级配为5～25mm。

[0104] 性能检测试验

[0105] 按照各实施例和各对比例中的方法制备高强透水混凝土，并进行如下性能测试：

[0106] 1、透水系数：按照CJJ/T135‑2009《透水水泥混凝土路面技术规程》中规定的测试方法进行检测；

[0107] 2、抗压强度：按照GB/T500‑81‑2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试；

[0108] 3、抗折强度：按照GB/T500‑81‑2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试；

[0109] 4、耐热性：将各实施例和各对比例制备的混凝土浆体制作标准试块，然后将标准试块于110℃烘干24h后，置于高温炉中，分别在400℃下恒温灼烧3h，然后将其自然冷却至室温，测试灼烧后试块的抗压强度。

[0110] 测试结果见表2：

[0111] 表2实施例1‑23和对比例1‑7制备的混凝土性能测试结果

[0112]

[0113]

[0114] 实施例1‑5中采用由氧化铝、纳米二氧化钛和碳化硼混合制成的增强剂，制成的混凝土透水系数达到3.2mm/s以上，且28d抗压强度达到38.3MPa以上，抗折强度最高达到4.5MPa，说明本申请制备的混凝土具有较好的透水性和较高的抗压强度和抗折强度。

[0115] 实施例6‑8中，将碳化硼和纳米二氧化钛经热碳还原后，再与煅烧后的氧化铝混合、热压，制成增强剂，实施例4‑6制备的高强透水混凝土的透水系数相较于实施例1来说，有所提升，且抗压强度和抗折强度明显增大，说明由本申请中方法制备的增强剂能增大混凝土的抗压强度和抗折强度。

[0116] 实施例9中使用增强剂制备例4制成的增强剂，即未对碳化硼和纳米二氧化钛热碳还原后产物与α‑氧化铝球状颗粒的混合物进行热压，与实施例6相比，混凝土的抗压强度和抗折强度下降，说明热压能增大增强剂的断裂韧性，改善增强剂的硬度。

[0117] 实施例10中使用增强剂制备例5制成的增强剂，即未进行氧化铝的煅烧，氧化铝表面孔隙度下降，难以负载较多量的TiB2粉末，因此导致混凝土的抗压强度和抗折强度下降。

[0118] 实施例11‑12中使用二氧化硅溶胶对α‑氧化铝球状颗粒进行后处理，由表2内数据显示可知，实施例11‑12制备的混凝土抗折强度增强，说明使用二氧化硅溶胶对α‑氧化铝球状颗粒进行后处理，能提升增强剂的断裂韧性。

[0119] 实施例13‑15与实施例1相比，使用本申请制备的增韧纤维，实施例13‑15制成的混凝土测试结果显示，抗压强度和抗折强度比实施例1增强，特别是抗折强度，增大明显，且经400℃高温后，抗压强度比实施例1经400℃高温后大，说明实施例13‑15制成的混凝土耐热性提升。

[0120] 实施例16中使用增韧纤维的制备例4制成增韧纤维，即未对苎麻纤维进行预处理，表2内数据显示，混凝土的抗压强度有所下降，抗折强度下降明显，说明对苎麻纤维进行预处理，能提高混凝土的力学性能。

[0121] 实施例17因制备增韧纤维时，未添加石墨烯，由表2内数据显示，混凝土的抗折强度下降显著，且耐热性减弱。

[0122] 实施例18‑19中使用粘合剂、减水剂和引气剂作为外加剂，由表2内数据显示，透水系数增大，抗折强度增大，说明本申请中外加剂能增大混凝土的透水性，并防止混凝土开裂。

[0123] 实施例21与实施例18相比，未添加引气剂，实施例21制备的混凝土与实施例18相比，透水系数下降，但抗压强度变化，说明引气剂能增大混凝土的透水性能，在粘合剂的作用下，混凝土的抗压强度变化不显著。

[0124] 实施例22与实施例18相比，未添加粘合剂，与实施例18相比，实施例22中抗折强度和抗压强度下降，说明粘合剂能增大混凝土中各组分的粘合紧密度，增强抗折强度和抗压强度。

[0125] 实施例24与实施例1相比，不仅使用本申请制备的增强剂和增韧纤维，还对增强剂中氧化铝球状颗粒进行后处理，且使用粘合剂、引气剂和减水剂的混合物作为外加剂，与实施例1、实施例6、实施例11、实施例13和实施例18相比，实施例23中透水系数大，抗压强度和抗折强度高，耐热性强，为最优实施例。

[0126] 对比例1与实施例1相比，未添加增韧纤维，表2内数据显示，对比例1制成的混凝土抗折强度下降显著，对比例2‑4与实施例1相比，分别未添加碳化硼、纳米二氧化钛和氧化铝，由表2内数据显示，对比例2‑4制得的混凝土抗压强度下降显著，抗折强度减弱。

[0127] 对比例5为使用市售增强剂替代本申请中增强剂，与实施例1相比，对比例5制备的混凝土抗压强度下降，抗折强度减弱。

[0128] 对比例6为现有技术中高强透水混凝土，其抗压强度达到37.3MPa，透水系数达到4.4mm/s，但其抗折强度较小，受到外力易开裂，同时耐热性能不足。

[0129] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。