CN113773023A - 一种环保利废型植生混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于混凝土护岸技术领域,具体公开了一种环保利废型植生混凝土技术及其制备方法,主要包括以下质量百分比的组分:再生骨料82~85%、水泥5.3~12%、矿渣粉1.6~5.4%、增稠剂0.6~3.1%、硅灰0.2~1.0%、余量的水,上述各组分质量百分数之和为100%。另外,还包括0.03~0.06%的粉末型高效减水剂。本发明的植生混凝土具有良好的渗水性及保湿性,它既兼顾了堤岸安全的要求,又能通过自身性能接近天然草坪和土壤地面的生态优势,使地表和土壤中的动植物及微生物的生存空间得到有效的保护,体现了自然生物“与环境共生”的可持续发展理念,具有良好的生态效益和社会效益,应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土护岸技术领域,具体涉及一种环保利废型植生混凝土技术及其制备方法。
背景技术
随着城市现代化发展,地标建筑等建筑群的建设及工业的生产在促进社会发展的的同时也引发了一系列的环境问题,我国每年因建筑拆迁和城镇改造而产生了大量的废弃混凝土,废弃混凝土的低利用率会造成堆积地段土壤碱化等生态环境问题;工业生产的固体废弃物不仅占用大量土地,也会对水系和大气造成严重的污染和危害。因而废弃混凝土及工业废弃物的再生利用迫在眉睫。环保利废型植生混凝土有效解决了以上问题。植生混凝土不仅有效利用了建筑废弃混凝土及工业废渣,其透水透气、大孔径的特性也能为植物提供生存发育的空间,并具备净化水质的能力,可以应用于生态屋顶、公路中央绿化带、绿化停车场、河流护岸、护坡等场景,能够带来良好的生态、景观和社会效益。
目前,我国的植生混凝土还处于基础研究阶段,经检索,有关于植生生态混凝土覆土绿化护坡结构、植被型生态混凝土微型植物栽培方法和植生型多孔混凝土及其制备方法的专利文献报道,但多集中于混凝土覆土绿化护坡结构,“微型植物”栽培方法或多孔混凝土及其制备方法等方面上,虽然在植生混凝土方面取得了一定的成果,但是仅限于制作出具有一定强度的多孔混凝土结构,而原料并没有采用过建筑废弃混凝土及工业废渣等固体废弃物。
因此,研发出一种能够有效利用建筑固体废弃物的植生混凝土,使其逐渐完善并广泛应用于河湖堤岸等的生态防护是当前亟需进行的研究。
发明内容
本发明的目的在于:针对上述植生混凝土现状,提出了环保利废型植生混凝土及其制备方法,实现了建筑固废的再利用,解决了河湖岸坡安全、生态与环境问题的平衡问题。
为了实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
一种环保利废型植生混凝土,包括以下质量百分比的组分:
上述各组分质量百分比之和为100%。
本发明中,所述混凝土中还含有粉末型高效减水剂,所述粉末型高效减水剂的用量为上述所有原材料总量的0.03~0.06%。
本发明中,所述再生骨料为建筑废弃混凝土经颚式破碎机破碎、颗粒整形、人工筛分、清洗所得的骨料。
进一步地,优选再生骨料的表观密度为2520kg/m3,压碎指标16.5%,针片状含量低于5%,含泥量低于0.5%,吸水率低于3%。
所述水泥为P.Ⅱ42.5R硅酸盐水泥。
所述矿渣粉选用S95级矿渣粉。
本发明中,所述增稠剂为偏高领土和可分散乳胶粉按质量比1:1混合而成,所述偏高领土由高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)煅烧而成;所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯和乙烯的共聚胶粉;所述再分散乳胶粉的堆积密度为300~600kg/m3,不挥发物含量≥98%。
本发明中,所述硅灰的比重为2200kg/m3,比表面积为22000m2/kg,硅灰中SiO2含量>92%。
本发明中,所述粉末型高效减水剂为固体粉末状聚羧酸减水剂,所述粉末型高效减水剂的堆积密度为700kg/m3,pH值为8.6,氯离子含量为0.01%,碱含量为2.5%。
本发明中,水胶比为0.22~0.28,所述水胶比为混凝土的用水量与所有胶凝材料的重量比值,当水胶比过低,胶凝材料因为化学结合水不足从而水化反应无法充分进行,使得水化产物在水泥颗粒内部及颗粒间的空隙和微裂缝中仍保持疏松、离散状态,不能互相攀附连结构成一个三维空间整体,尚未填充密实的水泥石结构最终导致植生混凝土抗压强度不及预期设计的要求;当水胶比过高时,拌合用水除了满足胶凝材料水化需求以及提供适宜的工作性能以外,还有一部分多余的自由水溢出,待水分蒸发或逸散将会在胶凝浆体表面与内部形成无数的密集小孔,硬化后的强度也因此有所降低。
另外,本发明还提供一种上述环保利废型植生混凝土的制备方法,包括以下步骤:
a.将所述的水泥、矿渣粉、增稠剂、硅灰、粉末型高效减水剂进行混合,得到外加剂混合物;
b.对再生骨料进行预湿处理;
c.将处理过的再生骨料放入搅拌机,并加入总水量30%的水进行搅拌15s~35s(搅拌充分即可,避免后续加入粉料形成扬尘,粉料不足导致植生混凝土流动度过大而堵塞孔隙);
d.投放50%的外加剂混合物,继续加入30%的水进行搅拌50~70s。
e.加入剩余的50%的外加剂混合物以及40%的水,搅拌80~100s,直至浆体均匀包裹混凝土,且混凝土表面有光泽即可;
f.将得到的环保利废型植生混凝土进行人工插捣处理;
g.对环保利废型植生混凝土进行撒水,并覆膜进行养护,养护3天以上。
进一步地,步骤b中预湿处理是在再生骨料加入一定量的水,将其放入搅拌机进行预搅拌,使其充分润湿;所述水的加入量一般为再生骨料的质量与其吸水率的乘积。
预湿主要是为了使得后期搅拌时再生骨料微裂缝不吸收水分,避免微裂缝吸水而造成混凝土搅拌不均匀,以致植生混凝土水分不足而成团或结块,c步骤中的用水量是为了使得骨料充分润湿,后期加入外加剂时可避免扬尘及搅拌不均匀。
进一步地,步骤f中人工插捣处理,即将新拌混凝土倒入模具中,每层使用捣棒按螺旋方向从边缘向中心均匀插捣20~30次,最后剔除高于模具表面的混凝土并用抹刀抹平即可;装模时,装模过程不宜超过10min。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明制备的植生混凝土采用了建筑废弃混凝土经处理后的再生骨料,再生骨料的再利用提高了废弃资源的利用率,可以缓解严峻的环境压力以及建材资源日益紧张的局势,更加节能环保。
(2)本发明制备的植生混凝土在满足25%的孔隙率的同时,具有10MPa以上的强度,能够保证河湖堤岸岸坡的安全,达到生态护坡的工程目的。
(3)植生混凝土具有良好的渗水性及保湿性,它既兼顾了堤岸安全的要求,又能通过自身性能接近天然草坪和土壤地面的生态优势,使地表和土壤中的动植物及微生物的生存空间得到有效的保护,体现了自然生物“与环境共生”的可持续发展理念,具有良好的生态效益和社会效益,应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明环保利废型植生混凝土制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例和对比例中未注明具体条件者,按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施例和对比例的水胶比为混凝土的用水量与所有胶凝材料的重量比值,本实施例和对比例的胶凝材料为水泥、矿渣粉、增稠剂和硅灰,本发明中水胶比的最适范围为0.22~0.28。
实施例
根据实施例原料的配比范围,结合水胶比的最适范围,选择本实施例1~3中的水胶比约为0.24,实施例4和实施例5的水胶比约为0.26;另外设置两个对比例,其中,对比例1的植生混凝土水胶比为0.30,对比例2的水胶比为0.33。
实施例和对比例加入的原材料配比如表1所示。
表1实施例和对比例混凝土原材料配比(以%计)
表1中,所述粉末型高效减水剂的含量为粉末型高效减水剂中的固含量占上述原料总和的百分比。
如图1所示,本实施例和对比例中植生混凝土的制备方法,包括以下步骤:
a.将所述的水泥、矿渣粉、增稠剂、硅灰、粉末型高效减水剂进行混合,得到外加剂混合物;
b.对再生骨料进行预湿处理10~20min;
c.将处理过的再生骨料放入搅拌机,并加入总水量30%的水进行搅拌15s~35s;
d.投放50%的外加剂混合物,继续加入30%的水进行搅拌50~70s。
e.加入剩余的50%的外加剂混合物以及40%的水,搅拌80~100s,直至浆体均匀包裹混凝土,且混凝土表面有光泽即可;
对上述实施例1~5和对比例1~2中的植生混凝土试块进行28天抗压强度、有效孔隙率、透砂率及pH值的测定,测试结果如表2所示。
植生混凝土有效孔径的测定可以用透砂率表示,用粒径1.25mm~2.5mm的砂粒模拟植物根系,测定其是否可以穿透植生混凝土,从而判定植物根系是否可以穿透混凝土层扎根到底部土壤层。
表2植生混凝土性能测试结果
由表2可以看出,实施例的抗压强度全部达到10MPa,有效孔隙率基本均在25%左右,其孔隙度可以满足植生基材填充混凝土孔隙结构的需求;透砂率在50%左右,可以满足植物根系穿透混凝土层;其pH值也在10左右,基本可以满足植物根系生长的要求;而对比例的抗压强度相对于实施例虽然有所加强,但是有效孔隙率在20%以下,透砂率在45%以下,不适宜于植物根系的生长。
应用例
为了更好的说明本发明所制备的植生混凝土具有广阔的应用前景,现结合应用例进行说明。
在河堤岸坡上选取一段作为应用例,应用例共分为3段,每段长5m,宽1m。应用例1采用实施例1所制备的植生混凝土进行铺设;应用例2采用普通硅酸盐水泥制备的植生混凝土进行铺设,应用例3采用原始岸坡。分别对三段岸坡进行覆营养土并撒草籽的工程措施,两个月后3段的指标如表3所示。
表3两个月后应用例的各指标分析
由表3可以看出,应用例1中的植物生长情况优异,植被覆盖率达到了97%,植被的高覆盖率也减少了河流对边坡的冲刷作用,生态效益良好。采用普通硅酸盐水泥制备的植生混凝土碱性过大,植物不易在碱性条件下存活,应用例2的植物叶片发黄,一部分植物已出现枯死的症状。自然岸坡在河流的持续冲刷下极易被冲垮,应用例3的岸坡经河流侵蚀出现部分垮塌现象,垮塌部位的植物被带走,生态修复效果不明显。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的环保利废型植生混凝土,其特征在于:所述混凝土中还含有粉末型高效减水剂,所述粉末型高效减水剂的用量为上述所有原材料总量的0.03~0.06%。
3.根据权利要求1所述的环保利废型植生混凝土,其特征在于:所述再生骨料为建筑废弃混凝土经颚式破碎机破碎、颗粒整形、人工筛分、清洗所得的骨料。
4.根据权利要求1所述的环保利废型植生混凝土,其特征在于:所述增稠剂为偏高领土和可分散乳胶粉按质量比1:1混合而成。
5.根据权利要求4所述的环保利废型植生混凝土,其特征在于:所述偏高领土由高岭土经适当温度煅烧而成;所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯和乙烯的共聚胶粉,所述可再分散乳胶粉的堆积密度为300~600kg/m3,不挥发物含量≥98%。
6.根据权利要求1所述的环保利废型植生混凝土,其特征在于:所述硅灰的比重为2200kg/m3,比表面积为22000m2/kg,硅灰中SiO2含量>92%。
7.根据权利要求1所述的环保利废型植生混凝土,其特征在于,所述高效减水剂为固体粉末聚羧酸减水剂,所述减水剂的堆积密度为700kg/m3,pH值为8.6,氯离子含量为0.01%,碱含量为2.5%。
8.一种权利要求1至7中任一项所述的环保利废型植生混凝土的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
a.将所述的水泥、矿渣粉、增稠剂、硅灰、高效减水剂进行混合,得到外加剂混合物;
b.对再生骨料进行预湿处理;
c.将处理过的再生骨料放入搅拌机,并加入总水量30%的水进行搅拌15s~35s;
d.投放50%的外加剂混合物,继续加入30%的水进行搅拌50~70s;
e.加入剩余的50%的外加剂混合物以及40%的水,搅拌80~100s,直至浆体均匀包裹混凝土,且混凝土表面有光泽即可;
f.将得到的环保利废型植生混凝土进行人工插捣处理;
g.对环保利废型植生混凝土进行撒水,并覆膜进行养护,养护3天以上。
9.根据权利要求8所述的环保利废型植生混凝土制备方法,其特征在于:所述步骤b中预湿处理是在再生骨料加入一定量的水,将其放入搅拌机进行预搅拌,使其充分润湿,所述水的加入量为再生骨料的质量与其吸水率的乘积。
10.根据权利要求8所述的环保利废型植生混凝土制备方法,其特征在于:所述步骤f中人工插捣处理,即将新拌混凝土倒入模具中,每层使用捣棒按螺旋方向从边缘向中心均匀插捣20~30次,最后剔除高于模具表面的混凝土并用抹刀抹平即可。
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