一种复合粘结剂及其制备的透水面层覆膜颗粒、透水材料
技术领域
本发明涉及一种复合粘结剂及其制备的透水面层覆膜颗粒、透水材料，属于市政道路工程领域，尤其适用于海绵城市建设方面，也可用于建筑领域。
背景技术
随着市政路面技术的发展，尤其是今年国家推广海绵城市建设，出现了各种材质的透水路面材料，如陶瓷透水砖、水泥透水砖及树脂粘结透水砖等。陶瓷透水砖和水泥透水砖是依靠粗大颗粒料间的大孔隙实现透水，孔隙越大，透水速率越快，但容易出孔隙被泥浆和灰尘堵塞失去透水效果的情况，且表面颗粒粗大，不够美观。树脂透水砖是依靠树脂等有机粘结剂材料将细小的沙粒粘接起来形成细小的孔隙透水，解决了大孔隙透水表面不够细腻美观的问题，但这种透水砖存在耐老化差，耐磨性差等问题。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种复合粘结剂及其制备的透水面层覆膜颗粒、透水材料。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种复合粘结剂，由如下重量份的原料制成：
粒子改性树脂胶粘剂0.5-5份和改性水泥颗粒胶泥3-15份；
其中，所述粒子改性树脂胶粘剂由如下重量份的原料制成：树脂60-82.5份，固化剂16.5-20份，纳米SiO2 1-8份，偶联剂1-10份，纤维0-7份，滑石粉0-6份，颜料0-3份和消泡剂0-10份；
所述改性水泥颗粒胶泥由如下重量份的原料制成：水泥82-88份，粉煤灰0-5份，VAE乳液0-15份，硅溶胶0-18份，减水剂0-1份，膨润土0-3份，颜料0-5份和水0.1-3份。
本发明复合粘结剂的有益效果是：
与现有技术相比，本发明复合粘合剂为有机无机复合粘结剂，利用其制备的透水砖具有光泽性好，耐磨性好，透水性好，同时保色性好。
本发明复合粘结剂中无机和有机的结合为面层颗粒提供了合适的粘度，更有利于压制，可以利用压机压制，也可以在路面施工现场直接利用压实机械压制。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述树脂为环氧树脂、环氧树脂与聚氨酯树脂的混合物、环氧树脂与丙烯酸树脂的混合物或环氧树脂与聚氨酯树脂、丙烯酸树脂的混合物中的一种。
进一步，所述固化剂为脂肪族胺类固化剂、脂环族多胺类固化剂和低分子聚酰胺类固化剂中咪唑类固化剂中的一种或几种。
进一步，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或磷酸酯偶联剂中的一种。
进一步，所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维和聚酯纤维中的一种，所述纤维长度为0.1-800微米。
进一步，所述颜料为有机颜料、无机颜料、石墨烯或氧化石墨烯。
进一步，所述消泡剂为聚醚消泡剂和有机硅消泡剂中的任意一种。
进一步，所述水泥为硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥中的一种。
进一步，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
本发明还提供一种透水面层覆膜颗粒，由上述复合粘结剂粘结中粗砂颗粒压制而成。其中，按重量份计，所述透水面层覆膜颗粒由如下原料组成：粒子改性树脂胶粘剂0.5-5份，改性水泥颗粒胶泥3-15份和中粗砂颗粒80-96.5份。
本发明透水面层覆膜颗粒的有益效果是：
本发明透水面层覆膜颗粒可用于制备预制透水砖和场地现制透水路面，成品透水砖和透水路面颜色靓丽，面层细腻，透水性好，耐老化好，并且不同颜色的透水面层覆膜颗粒可经过混合设计制备仿石材透水砖或仿石材透水路面。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述中粗砂颗粒为天然石英石、矿渣颗粒、机制砂和坚硬火山岩颗粒中的一种，粒径范围为0.075mm-8mm。
本发明还提供一种如上所述的透水面层覆膜颗粒的制备方法，包括：
1)制备粒子改性树脂胶粘剂
1.1)制备改性纳米SiO2溶液
将纳米SiO2加入偶联剂中，加热至70℃-90℃，搅拌反应20min-40min，冷却待用；
1.2)制备改性环氧复合液
将树脂加热至50℃-70℃，加入纤维、消泡剂、颜料及滑石粉，搅拌反应10min-20min；
1.3)将改性纳米SiO2溶液加入到改性环氧复合液中，并升温至60℃-90℃，搅拌反应0.5h-1h，然后降温至20℃-30℃，加入固化剂，继续搅拌2min-3min，形成粒子改性树脂胶粘剂；
2)制备改性水泥颗粒胶泥
取水泥、粉煤灰及膨润土，搅拌均匀，再加入VAE乳液、减水剂、硅溶胶、颜料及水，继续搅拌均匀，即形成改性水泥颗粒胶泥；
3)制备透水面层覆膜颗粒
将中粗砂颗粒加入到改性水泥颗粒胶泥中，搅拌均匀，再加入粒子改性树脂胶粘剂，继续搅拌直至中粗砂颗粒完全包裹均匀，即形成透水面层覆膜颗粒。
本发明还提供一种透水材料，包括上述透水面层覆膜颗粒。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述透水材料包括透水砖、透水路面和透水滤水板材中的任意一种。
本发明还提供一种透水砖，将上述的透水面层覆膜颗粒摊铺于透水基料颗粒之上，压制，即得透水砖。本发明透水砖面层由无机、有机复合粘结剂粘接而成，使透水面层覆膜颗粒即具有了无机粘结剂的耐磨性好、亲水性好和耐老化好的特点。同时，有机粘结剂的加入为透水面层覆膜颗粒提供了韧性和光泽性，也减少了砖面的返碱现象。
本发明还提供一种透水路面，将上述的透水面层覆膜颗粒摊铺于路面透水混凝土基层上，经压实机械压制密实，再养护7-28天以上，即得透水路面。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的透水砖照片图；
图2为本发明实施例2制备的透水砖照片图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面实施例和对比例中所用原料的来源如下所示：
环氧树脂E51、E44购自巴陵石化生产的产品；
环氧树脂593购自购自巴陵石化生产的产品；
硅烷偶联剂KH560购自东莞市山一塑化有限公司生产的产品；
VAE乳液购自北京东方石油化工有限公司生产的产品；
聚氨酯树脂购自东莞市竞择树脂有限公司；
固化剂聚酰胺树脂650购自购自巴陵石化生产的产品；
聚醚消泡剂购自江苏海安石油化工厂；
聚羧酸高效减水剂购自江苏海安石油化工厂。
实施例1
一种透水砖的制备方法，包括：
1)制备粒子改性树脂胶粘剂
1.1)按如下重量份称取原料
环氧树脂E44 75份；固化剂聚酰胺树脂650 16.5份；纳米SiO2 1份；硅烷偶联剂KH560 1份；玻璃纤维(纤维长度300微米)0.5份；滑石粉2份；铁红1.5份和聚醚消泡剂2.5份。
1.2)制备改性纳米SiO2溶液
将纳米SiO2粉末加入硅烷偶联剂KH560中，加热至80℃，搅拌反应30min，冷却待用；
1.3)制备改性环氧复合液
将环氧树脂E44加热至60℃，加入玻璃纤维、聚醚消泡剂、铁红和滑石粉，搅拌反应15min，完成。
1.4)将改性纳米SiO2溶液加入到改性环氧复合液中，并升温至80℃，搅拌反应0.5h，然后降温至25℃，加入固化剂聚酰胺树脂650，继续搅拌3min，形成粒子改性树脂胶粘剂，冷却待用。
2)制备改性水泥颗粒胶泥
按如下重量份称取原料：42.5普通硅酸盐水泥82份，VAE乳液15份，硅溶胶1份，聚羧酸高效减水剂0.5份，膨润土0.5份，铁红颜料1份和水2份。
将水泥和膨润土加入搅拌机搅拌均匀，然后加入VAE乳液、减水剂、硅溶胶、铁红及水，继续搅拌均匀，即形成改性水泥颗粒胶泥。
3)制备透水面层覆膜颗粒
将粒径为0.5mm-1mm的天然石英砂颗粒加入到改性水泥颗粒胶泥中，充分搅拌均匀，然后加入粒子改性树脂胶粘剂，再继续搅拌直至天然石英砂颗粒完全包裹均匀，即形成透水面层覆膜颗粒。
其中，所述粒子改性树脂胶粘剂、改性水泥颗粒胶泥和天然石英砂颗粒三者的质量用量关系为2:10:88。
4)制备透水砖
制作无机有机复合粘结剂透水砖，透水砖分上下两层，上部为本发明复合粘结剂粘接石英砂颗粒构成的致密透水面层，下部分为透水混凝土。
其中，透水混凝土由如下重量份的原料组成：3-5mm级配碎石4份，42.5硅酸盐水泥1份，聚羧酸高效减水剂0.1份和水0.3份；
透水混凝土的制备方法为：将3-5mm级配碎石、42.5硅酸盐水泥、聚羧酸高效减水剂和水混合均匀后，即形成透水混凝土混合料。
将混合好的透水混凝土料放入模具中，再压机上预压制，然后将透水面层覆膜颗粒均匀摊铺于透水混凝土底料上，经压机成形，并在温度为25℃，湿度70％的养护窑内养护7天，得到橘红色颜色鲜艳，耐磨性好、透水效率好的透水砖，具体如图1所示。从图中我们可以看出，本发明透水砖表面透水孔隙细小，美观，解决了陶瓷透水砖和水泥透水砖大孔隙透水表面不够细腻的问题。
按照相关国家标准(GB/T 25993-2010)测得该透水砖的透水系数为4.0*10-2cm/s，远大于国家标准A级产品标准不小于2.0*10-2cm/s。
按照相关国家标准(GB/T 12988)进行耐磨性测试得到，该透水砖的磨坑长度小于30mm，优于国家标准磨坑长度不大于35mm。
实施例2
一种透水砖的制备方法，包括：
1)制备粒子改性复合胶粘剂
1.1)按如下重量份称取原料
环氧树脂E51 60份；环氧树脂E44 16份；环氧树脂593固化剂20份；纳米SiO2 8份；硅烷偶联剂KH560 5份；滑石粉5份；石墨烯0.2份和聚醚消泡剂5份。
1.2)制备改性纳米SiO2溶液
将纳米SiO2粉末加入硅烷偶联剂KH560中，加热至80℃，搅拌反应30min，冷却待用；
1.3)制备改性环氧复合液
将环氧树脂E51及E44加热至60℃充分混合，加入聚醚消泡剂、石墨烯和滑石粉，搅拌反应15min，完成。
1.4)将改性纳米SiO2溶液加入到改性环氧复合液中，并升温至80℃，搅拌反应0.5h，然后降温至30℃，加入环氧树脂593固化剂，继续搅拌2min，形成粒子改性树脂胶粘剂，冷却待用。
2)制备改性水泥颗粒胶泥
按如下重量份称取原料：42.5普通硅酸盐水泥88份，粉煤灰5份，VAE乳液1份，硅溶胶18份，聚羧酸高效减水剂1份，膨润土3份和水3份。
将水泥和膨润土加入搅拌机搅拌均匀，然后加入VAE乳液、聚羧酸高效减水剂、硅溶胶和水，继续搅拌均匀，即形成改性水泥颗粒胶泥。
3)制备透水面层覆膜颗粒
将粒径为0.5mm-1mm的天然石英砂颗粒加入到改性水泥颗粒胶泥中，充分搅拌均匀，然后加入粒子改性树脂胶粘剂，再继续搅拌直至天然石英砂颗粒完全包裹均匀，即形成透水面层覆膜颗粒；
其中，所述粒子改性树脂胶粘剂、改性水泥颗粒胶泥和天然石英砂颗粒三者的质量用量关系为0.5:15:80。
4)制备透水砖
制作无机有机复合粘结剂透水砖，透水砖分上下两层，上部为本发明复合粘结剂粘接天然石英砂颗粒构成的致密透水面层，下部分为透水混凝土。
其中，透水混凝土由如下重量份的原料组成：3-5mm级配碎石4份，42.5硅酸盐水泥1份，聚羧酸高效减水剂0.1份和水0.3份；
透水混凝土的制备方法为：将3-5mm级配碎石、42.5硅酸盐水泥、聚羧酸高效减水剂和水混合均匀后，即形成透水混凝土混合料。
将混合好的透水混凝土料放入模具中，再压机上预压制，然后将透水面层覆膜颗粒均匀摊铺于透水混凝土底料上，经压机成形，并在温度为25℃，湿度70％的养护窑内养护7天，得到灰色颜色均匀，耐磨性好、透水效率好的透水砖，具体如图2所示。从图中我们可以看出，本发明透水砖表面透水孔隙细小，美观，解决了陶瓷透水砖和水泥透水砖大孔隙透水表面不够细腻的问题。
按照相关国家标准(GB/T 25993-2010)测得该透水砖的透水系数为4.1*10-2cm/s，远大于国家标准A级产品标准不小于2.0*10-2cm/s。
按照相关国家标准(GB/T 12988)进行耐磨性测试得到，该透水砖的磨坑长度29mm，优于国家标准磨坑长度不大于35mm。
实施例3
一种透水路面的制备方法，包括：
1)制备粒子改性树脂胶粘剂
1.1)按如下重量份称取原料
环氧树脂E44 50份；聚氨酯树脂10份；固化剂聚酰胺树脂650 16.5份；纳米SiO2 3份；硅烷偶联剂KH560 10份；滑石粉5份；红色丙烯酸颜料1.5份和聚醚消泡剂10份。
1.2)制备改性纳米SiO2溶液
将纳米SiO2粉末加入硅烷偶联剂KH560中，加热至80℃，搅拌反应30min，冷却待用；
1.3)制备改性环氧复合液
将环氧树脂E44和聚氨酯树脂加热至60℃，加入聚醚消泡剂、红色丙烯酸颜料和滑石粉，搅拌反应15min，完成。
1.4)将改性纳米SiO2溶液加入到改性环氧复合液中，并升温至80℃，搅拌反应0.5h，然后降温至30℃，加入固化剂聚酰胺树脂650，继续搅拌2min，形成粒子改性树脂胶粘剂，冷却待用。
2)制备改性水泥颗粒胶泥
按如下重量份称取原料：42.5普通硅酸盐水泥85份，VAE乳液10份，硅溶胶10份，聚羧酸高效减水剂2份和水2份。
将水泥和膨润土加入搅拌机搅拌均匀，然后加入VAE乳液、聚羧酸高效减水剂、硅溶胶及水，继续搅拌均匀，即形成改性水泥颗粒胶泥。
3)制备透水面层覆膜颗粒
将粒径为0.5mm-1mm的天然石英砂颗粒加入到改性水泥颗粒胶泥中，充分搅拌均匀，然后加入粒子改性树脂胶粘剂，再继续搅拌直至天然石英砂颗粒完全包裹均匀，即形成透水面层覆膜颗粒；
其中，所述粒子改性树脂胶粘剂、改性水泥颗粒胶泥和天然石英砂颗粒三者的质量用量关系为5:3:96.5。
4)制备透水路面
制作透水路面，透水路面分上下两层，上部为本发明复合粘结剂粘接石英砂颗粒构成的致密透水面层，下部分为透水混凝土。
其中，透水混凝土由如下重量份的原料组成：3-5mm级配碎石4份，42.5硅酸盐水泥1份，聚羧酸高效减水剂0.1份和水0.3份；
透水混凝土的制备方法为：将3-5mm级配碎石、42.5硅酸盐水泥、聚羧酸高效减水剂和水混合均匀后，即形成透水混凝土混合料。
将混合好的透水混凝土料放入已经压实的素土基础上，并压实形成透水基层，然后将透水面层覆膜颗粒均匀摊铺于透水混凝土基层上，经辊压密实后覆盖养护(室外平均温度25℃)7天，得到红色，耐磨性好、透水效率好的透水路面。
按照相关国家标准(GB/T 25993-2010)测得该透水路面的透水系数为3.2*10-2cm/s，远大于国家标准A级产品标准不小于2.0*10-2cm/s。
按照相关国家标准(GB/T 12988)进行耐磨性测试得到，该透水砖的磨坑长度28mm，优于国家标准磨坑长度不大于35mm。
实施例4
一种透水路面的制备方法，包括：
1)制备粒子改性树脂胶粘剂
1.1)按如下重量份称取原料
环氧树脂E51 80份；固化剂环氧树脂593 17份+固化剂聚酰胺树脂6503份；纳米SiO2 3份；硅烷偶联剂KH560 10份；滑石粉5份；铁红2.5份；聚醚消泡剂10份。
1.2)制备改性纳米SiO2溶液
将纳米SiO2粉末加入硅烷偶联剂KH560中，加热至80℃，搅拌反应30min，冷却待用；
1.3)制备改性环氧复合液
将环氧树脂E51加热至60℃，加入聚醚消泡剂、铁红和滑石粉，搅拌反应15min，完成。
1.4)将改性纳米SiO2溶液加入到改性环氧复合液中，并升温至80℃，搅拌反应0.5h，然后降温至25℃，加入固化剂环氧树脂593及固化剂聚酰胺树脂650，继续搅拌3min，形成粒子改性树脂胶粘剂，冷却待用。
2)制备改性水泥颗粒胶泥
按如下重量份称取原料：42.5普通硅酸盐水泥85份，VAE乳液10份，硅溶胶10份，聚羧酸高效减水剂2份，铁红颜料0.5份和水2份。
将水泥和膨润土加入搅拌机搅拌均匀，然后加入VAE乳液、聚羧酸高效减水剂、硅溶胶、铁红及水，继续搅拌均匀，即形成改性水泥颗粒胶泥。
3)制备透水面层覆膜颗粒
将粒径为0.5mm-1mm的天然石英砂颗粒加入到改性水泥颗粒胶泥中，充分搅拌均匀，然后加入粒子改性树脂胶粘剂，再继续搅拌直至天然石英砂颗粒完全包裹均匀，即形成透水面层覆膜颗粒；
其中，所述粒子改性树脂胶粘剂、改性水泥颗粒胶泥和天然石英砂颗粒三者的质量用量关系为4:3:85。
4)制备透水路面
制作透水路面，透水路面分上下两层，上部为本发明复合粘结剂粘接天然石英砂颗粒构成的致密透水面层，下部分为透水混凝土。
其中，透水混凝土由如下重量份的原料组成：3-5mm级配碎石4份，42.5硅酸盐水泥1份，聚羧酸高效减水剂0.1份和水0.3份；
透水混凝土的制备方法为：将3-5mm级配碎石、42.5硅酸盐水泥、聚羧酸高效减水剂和水混合均匀后，即形成透水混凝土混合料。
将混合好的透水混凝土料放入已经压实的素土基础上，并压实形成透水基层，然后将透水面层覆膜颗粒均匀摊铺于透水混凝土基层上，经辊压密实后覆盖养护(室外平均温度25℃)7天，得到红色，耐磨性好、透水效率好的透水路面。
按照相关国家标准(GB/T 25993-2010)测得该透水路面的透水系数为4.5*10-2cm/s，远大于国家标准A级产品标准不小于2.0*10-2cm/s。
按照相关国家标准(GB/T 12988)进行耐磨性测试得到，该透水砖的磨坑长度31mm，优于国家标准磨坑长度不大于35mm。
对比例1
一种透水路面的制备方法，包括：
1)制备粒子改性树脂胶粘剂
1.1)按如下重量份称取原料
环氧树脂E51 83份；环氧树脂593固化剂25份；纳米SiO2 3份；硅烷偶联剂KH56010份；滑石粉5份；铁红1.5份和聚醚消泡剂10份。
1.2)制备改性纳米SiO2溶液
将纳米SiO2粉末加入硅烷偶联剂KH560中，加热至80℃，搅拌反应30min，冷却待用；
1.3)制备改性环氧复合液
将环氧树脂E51加热至60℃，加入聚醚消泡剂、铁红和滑石粉，搅拌反应15min，完成。
1.4)将改性纳米SiO2溶液加入到改性环氧复合液中，并升温至80℃，搅拌反应0.5h，然后降温至30℃，加入环氧树脂593固化剂，继续搅拌2min，形成粒子改性树脂胶粘剂，冷却待用。
2)制备改性水泥颗粒胶泥
按如下重量份称取原料：42.5普通硅酸盐水泥85份，VAE乳液10份，硅溶胶10份，聚羧酸高效减水剂2份和水2份。
将水泥和膨润土加入搅拌机搅拌均匀，然后加入VAE乳液、聚羧酸高效减水剂、硅溶胶及水，继续搅拌均匀，即形成改性水泥颗粒胶泥。
3)制备透水面层覆膜颗粒
将粒径为0.5mm-1mm的天然石英砂颗粒加入到改性水泥颗粒胶泥中，充分搅拌均匀，然后加入粒子改性树脂胶粘剂，再继续搅拌直至天然石英砂颗粒完全包裹均匀，即形成透水面料覆膜颗粒。其中，所述粒子改性树脂胶粘剂、改性水泥颗粒胶泥和天然石英砂颗粒三者的质量用量关系为6:14:80。
4)制备透水路面
制作透水路面，透水路面分上下两层，上部为复合粘结剂粘接天然石英砂颗粒构成的致密透水面层，下部分为透水混凝土。
其中，透水混凝土由如下重量份的原料组成：3-5mm级配碎石4份，42.5硅酸盐水泥1份，聚羧酸高效减水剂0.1份和水0.3份；
透水混凝土的制备方法为：将3-5mm级配碎石、42.5硅酸盐水泥、聚羧酸高效减水剂和水混合均匀后，即形成透水混凝土混合料。
将混合好的透水混凝土料放入已经压实的素土基础上，并压实形成透水基层，然后将覆膜颗粒均匀摊铺于透水混凝土基层上，经辊压密实后覆盖养护(室外平均温度25℃)7天，得到红色，但透水效率差的透水路面。
按照相关国家标准(GB/T 25993-2010)测得该透水路面的透水系数为0.8*10-2cm/s，不满足国家标准B级产品标准不小于2.0*10-2cm/s的要求。
通过以上实施例可以看出，本发明复合粘结剂为有机无机复合粘结材料，将其应用于透水砖的生产，即能解决现存水泥透水砖、陶瓷颗粒透水砖孔隙粗大、外表不美观的问题，也解决了树脂粘结透水砖耐磨、耐老化差的问题。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
