CN107548949A - 一种用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

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本发明涉及植生混凝土材料领域，具体地说是一种用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法。各组分组成及质量份数为：超细矿渣粉60～100份；硅酸盐水泥20～30份；改性组分0～20份；废弃砂浆粉5～20份；废弃橡胶颗粒0.05～0.5份；膨胀珍珠岩粉0～1份；减水剂0.1～2份。首先将减水剂、改性组分、废弃砂浆粉和膨胀珍珠岩粉加入硅酸盐水泥中混合均匀，再与废弃橡胶颗粒及超细矿渣粉混合，制成低碱度胶凝材料。本发明可以充分利用工业废弃物，实现废弃物的资源化利用，并有利于胶凝材料的后期性能发挥；由于有效降低体系的pH值，为植物提供良好的生长条件，有利于提高植生透水混凝土的综合性能。

Description

一种用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及植生混凝土材料领域，具体地说是一种用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法。
背景技术
为了实现绿色植物与混凝土的共存，缓解大量的混凝土建筑给人们带来的负面影响，扩大绿化面积的同时，实现对水土的保护和利用，植生混凝土受到广泛的关注。植被生态混凝土可以保护水土、涵养水源、吸声降噪、美化环境的功能，提高并充分发挥植被生态混凝土在“海绵”城市建设中的作用。
在植生混凝土制备中所用的胶凝材料一般为硅酸盐水泥，或者在硅酸盐水泥中加入掺合料，但在此体系中，由于硅酸盐水泥胶凝材料体系的成分及水化特点，导致此体系固化后水浸泡液的pH值较高，一般大于pH值9.5，甚至pH值大于10。此外，现有植生混凝土胶凝材料体系的组成及水化特点也不利于改善植生混凝土的抗冻性能，严重影响植物的生长，尤其制约植生混凝土在北方地区的推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法，充分利用工业废弃物，制备有利于降低植生混凝土碱度的胶凝材料，不但有利于实现工业废弃物资源化，还可以降低植生混凝土的碱度，改善植物生长条件，提高抗冻性能，同时降低成本，推动植生混凝土在城市建设中的应用，尤其是改善城市绿化环境，实现覆盖、绿化、水土保护的一体化功能。
本发明的技术方案是：
一种用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，各组分组成及质量份数为：
所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，超细矿渣粉的比表面积大于650m2/Kg。
所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，超细矿渣粉用量与硅酸盐水泥用量比例为3～5：1。
所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，改性组分为石灰、天然石膏、脱硫石膏、磷酸钙中的一种或两种以上，且其比表面积大于500m2/Kg。
所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，废弃砂浆粉为废弃砂浆或废弃混凝土去除粗骨料后的剩余物磨成的细粉，且其比表面积大于500m2/Kg。
所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，废弃橡胶颗粒为车辆的废弃轮胎橡胶颗粒，其粒度为0.1～1.0mm。
所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料的制备方法，首先将减水剂、改性组分、废弃砂浆粉和膨胀珍珠岩粉加入硅酸盐水泥中混合均匀，再与废弃橡胶颗粒及超细矿渣粉混合，制成低碱度胶凝材料。
所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料的制备方法，该低碱度胶凝材料的技术指标如下：初凝时间1.5～3小时，终凝时间4～6小时，28天抗压强度为40～55MPa，固化后浸泡液的pH值为9.0～9.5。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法，胶凝材料的28天抗压强度达到40～55MPa，显著改善植生混凝土的抗冻性能。因此，本发明可以显著提高植生混凝土抗压强度以及改善抗冻性能的特点，尤其适合于北方城市建设中的使用。
2、本发明用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法，可使植生混凝土浸泡水溶液的pH值降低到9.0～9.5，改善植物的生长环境，有利于植物的发芽、生长、延长植物生命周期。本发明的另外一个重要特点是，材料的成本低，制备工艺简单，可广泛应用于实际工程。
3、本发明用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法，充分利用工业废弃物，有助于实现工业废弃物的资源化利用，可以降低植生混凝土中胶凝材料的成本，并有利于胶凝材料的后期性能发挥。
4、本发明由于效降低体系的pH值，为植物提供良好的生长条件，有利于提高植生透水混凝土的综合性能。
附图说明
图1为实施例1中水化28天的SEM照片。
图2为实施例5中水化28天的SEM照片。
图3为实施例6中水化28天的SEM照片。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法，各组分组成及质量份数为：
其中，超细矿渣粉的比表面积大于650m2/Kg，优选比表面积大于700m2/Kg，其用量与硅酸盐水泥用量比例为3～5：1，优选3～4：1，最优3.5：1；超细矿渣粉优选的质量份数为70～100份，硅酸盐水泥优选的质量份数为25～30份。改性组分为石灰、天然石膏、脱硫石膏、磷酸钙中的一种或两种以上，且其比表面积大于500m2/Kg，优选比表面积大于550m2/Kg，其优选的质量份数5～15份；废弃砂浆粉为废弃砂浆或废弃混凝土去除粗骨料后的剩余物磨成的细粉，且其比表面积大于500m2/Kg，优选比表面积大于550m2/Kg，其优选的质量份数为10～20份。废弃橡胶颗粒为车辆的废弃轮胎橡胶颗粒，其粒度为0.1～1.0mm，优选0.1～0.5mm。膨胀珍珠岩粉的粒度为150～250目，其优选的质量份数为0.1～0.5份。减水剂为聚羧酸减水剂(粉剂)、萘系减水剂(粉剂)、氨基磺酸盐减水剂(粉剂)中一种，其优选的质量份数为0.15～1.0份。
本发明中，各组成部分的作用和协同作用如下：
(1)超细矿渣粉：具有高的比表面积，在水泥水化产物及改性祖坟的作用下，可以发挥出很好的胶凝性能，保证植生混凝土的强度，能够改善植生混凝土的抗冻性能等耐久性，同时可以降低混凝土的碱度。
(2)硅酸盐水泥：作为辅助胶凝材料，可以实现胶凝作用，此外，更为重要的是硅酸盐水泥水化的产物，可以有效促进超细矿渣粉的水化，激发其水化胶凝性能，有力发挥超细矿渣粉对强度的贡献。
(3)改性组分：可以改善超细矿渣粉的水化特性，调节胶凝材料的水化进程有利于胶凝材料石状结构的形成。
(4)废弃砂浆粉：调节超细矿渣粉的水化性能，改善硬化结构，降低体系的pH值，有利于以超细矿渣粉为主的低碱度胶凝材料制备的植生混凝土的强度和耐久性能。
(5)废弃橡胶颗粒：调整低碱度胶凝材料所形成的硬化结构，改善抗冻性能，有利于降低体系的pH值，并有利于植生混凝土的透水性能。
(6)膨胀珍珠岩粉：改善低碱度胶凝材料体系的水化性能以及硬化水泥石结构，促进颗粒之间实现紧密堆积，同时有助于降低体系的pH值、吸收水分，降低水分流失速度，改善植物生长条件。
(7)减水剂：降低胶凝材料所需水量，有利于强度和耐久性能的改善。
上述用于植生混凝土的低碱度胶凝材料的制备方法，首先将减水剂、改性组分、废弃砂浆粉和膨胀珍珠岩粉加入硅酸盐水泥中混合均匀，再与废弃橡胶颗粒及超细矿渣粉混合，制成低碱度胶凝材料。
为了更好理解本发明，下面结合实施例对本发明进一步阐述，但本发明保护内容不仅仅局限于所述实施例。
实施例1：
本实施例中，用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法如下：
按质量份数计，首先将0.2份氨基磺酸盐减水剂(粉剂)、15份脱硫石膏粉、比表面积为520m2/Kg的10份废弃砂浆粉和150目的膨胀珍珠岩粉0.1份加入到25份硅酸盐水泥(PO42.5)中充分混合，再与粒度为0.4mm的0.5份废弃橡胶颗粒及比表面积为650m2/Kg的80份超细矿渣粉混合均匀，制成胶凝材料。
本实施例的技术指标如下：初凝时间2.5小时，终凝时间6小时，胶凝材料的28天抗压强度为40.8MPa，固化后水浸泡液的pH值为9.45。
如图1所示，本实施例水化28天的SEM照片，可以看出硬化结构致密。
实施例2：
本实施例中，用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法如下：
按质量份数计，首先将0.5份聚羧酸系减水剂(粉剂)、15份磷酸钙粉、比表面积为550m2/Kg的12份废弃砂浆粉和200目的膨胀珍珠岩粉0.4份加入到20份硅酸盐水泥(PO42.5)中充分混合，再与粒度为0.2mm的0.05份废弃橡胶颗粒及比表面积为650m2/Kg的90份超细矿渣粉混合均匀，制成胶凝材料。
本实施例的技术指标如下：初凝时间2.2小时，终凝时间5.5小时，胶凝材料的28天抗压强度为51.5MPa，固化后水浸泡液的pH值为9.31。
实施例3：
本实施例中，用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法如下：
按质量份数计，首先将2.0份聚羧酸系减水剂(粉剂)、5份石灰粉、比表面积为580m2/Kg的20份废弃砂浆粉和250目的膨胀珍珠岩粉0.2份加入到30份硅酸盐水泥(PO42.5)中充分混合，再与粒度为0.5mm的0.2份废弃橡胶颗粒及比表面积为700m2/Kg的95份超细矿渣粉混合均匀，制成胶凝材料。
本实施例的技术指标如下：初凝时间1.8小时，终凝时间4.5小时，胶凝材料的28天抗压强度为55.5MPa，固化后水浸泡液的pH值为9.15。
实施例4：
本实施例中，用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法如下：
按质量份数计，首先将0.5份萘系减水剂(粉剂)、10份脱硫石膏粉、比表面积为550m2/Kg的5份废弃砂浆粉和180目的膨胀珍珠岩粉0.8份加入到22份硅酸盐水泥(PO42.5)中充分混合，再与粒度为1.0mm的0.25份废弃橡胶颗粒及比表面积为650m2/Kg的65份超细矿渣粉混合均匀，制成胶凝材料。
本实施例的技术指标如下：初凝时间3小时，终凝时间6小时，胶凝材料的28天抗压强度为42.5MPa，固化后水浸泡液的pH值为9.44。
实施例5：
本实施例中，用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法如下：
按质量份数计，首先将1.0份聚羧酸系减水剂(粉剂)、8份天然石膏粉、2份磷酸钙、比表面积为550m2/Kg的10份废弃砂浆粉和200目的膨胀珍珠岩粉0.1份加入到25份硅酸盐水泥(PO42.5)中充分混合，再与粒度为0.5mm的0.1份废弃橡胶颗粒及比表面积为700m2/Kg的72份超细矿渣粉混合均匀，制成胶凝材料。
本实施例的技术指标如下：初凝时间2小时，终凝时间5小时，胶凝材料的28天抗压强度为49MPa，固化后水浸泡液的pH值为9.23。
如图2所示，本实施例水化28天的SEM照片，可以看出硬化结构致密。
实施例6：
本实施例中，用于植生混凝土的低碱度胶凝材料及其制备方法如下：
按质量份数计，首先将1.3份聚羧酸系减水剂(粉剂)、2份石灰、8份脱硫石膏、比表面积为580m2/Kg的6份废弃砂浆粉和220目的膨胀珍珠岩粉0.5份加入到28份硅酸盐水泥(PO42.5)中充分混合，再与粒度为0.8mm的0.05份废弃橡胶颗粒及比表面积为750m2/Kg的100份超细矿渣粉混合均匀，制成胶凝材料。
本实施例的技术指标如下：初凝时间1.5小时，终凝时间4小时，胶凝材料的28天抗压强度为55MPa，固化后水浸泡液的pH值为9.19。
如图3所示，本实施例水化28天的SEM照片，可以看出晶体尺寸均匀，排列规则。
实施例结果表明，本发明种用于植生混凝土的低碱度胶凝材料可以降低胶凝体系的pH值，并具有较好的28天抗压强度，改善结构的致密性。

Claims (8)

1.一种用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，其特征在于，各组分组成及质量份数为：
2.根据权利要求1所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，其特征在于，超细矿渣粉的比表面积大于650m2/Kg。
3.根据权利要求1所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，其特征在于，超细矿渣粉用量与硅酸盐水泥用量比例为3～5：1。
4.根据权利要求1所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，其特征在于，改性组分为石灰、天然石膏、脱硫石膏、磷酸钙中的一种或两种以上，且其比表面积大于500m2/Kg。
5.根据权利要求1所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，其特征在于，废弃砂浆粉为废弃砂浆或废弃混凝土去除粗骨料后的剩余物磨成的细粉，且其比表面积大于500m2/Kg。
6.根据权利要求1所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料，其特征在于，废弃橡胶颗粒为车辆的废弃轮胎橡胶颗粒，其粒度为0.1～1.0mm。
7.一种权利要求1-6之一所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料的制备方法，其特征在于，首先将减水剂、改性组分、废弃砂浆粉和膨胀珍珠岩粉加入硅酸盐水泥中混合均匀，再与废弃橡胶颗粒及超细矿渣粉混合，制成低碱度胶凝材料。
8.按照权利要求7所述的用于植生混凝土的低碱度胶凝材料的制备方法，其特征在于，该低碱度胶凝材料的技术指标如下：初凝时间1.5～3小时，终凝时间4～6小时，28天抗压强度为40～55MPa，固化后浸泡液的pH值为9.0～9.5。
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