專利名稱::一種植被型多孔混凝土的制備方法
技術領域:
:本發(fā)明屬于環(huán)保型、功能型建筑材料制備
技術領域:
,具體涉及一種能使植物在其孔隙中生長的具有連續(xù)大孔、多孔結(jié)構的植被型多孔混凝土的制備方法。
背景技術:
:隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市建設步伐的加快,地面被大量的建筑物和混凝土道路所覆蓋,不透水區(qū)域增多,城市綠色植被面積明顯減少,熱島效應加?。缓拥?、大壩等主要由混凝土板塊所護砌,切斷了水生物鏈,降低了河流的自我凈化能力;混凝土質(zhì)地脆硬,表面粗糙且觸覺效果差,視覺效果缺乏生機,使人產(chǎn)生粗、硬、冷、暗的感覺。因此,開發(fā)既能充分利用地球資源、減少能源消耗,同時又與自然生態(tài)相協(xié)調(diào)的環(huán)保型混凝土逐漸引起人們的重視。本專利涉及的植被型多孔混凝土是一種具有連續(xù)大孔結(jié)構,并且能使植物在其孔隙中生長,而根系可以通過混凝土基架深入到土壤層中,源源不斷地吸收土壤中養(yǎng)分的環(huán)保型建筑材料。它不僅科學地解決了混凝土上不能繁衍花草的難題,而且能使混凝土在不改變原有功能的基礎上進行綠化,在生態(tài)效益、自凈效益、防洪效益、景觀效益和經(jīng)濟效益上都有很大的優(yōu)越性,實現(xiàn)了工程建設和環(huán)境保護的完美結(jié)合。目前,植被型多孔混凝土在歐洲、美國、日本等國家和地區(qū)已經(jīng)應用于高速公路的路肩隔板、建筑屋頂、防岸護坡、停車場等部位。而在我國,其同類產(chǎn)品研究與應用雖然己有所報道,但由于現(xiàn)有的制備技術存在漿體容易往下流動,致使混凝土下部的孔隙率遠小于混凝土上部的孔隙率,局部區(qū)域甚至于完全堵死,使得根系不能直接穿透孔隙到達土壤層,同時無法實現(xiàn)強度與孔隙之間的互動調(diào)控;混凝土內(nèi)部堿度過高,無法滿足植物生長的正常環(huán)境需求等諸多問題,有實質(zhì)性推廣應用的先例很少。因此上述問題的解決將會帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述植被型多孔混凝土制備方法存在的不足,提供一種植被型多孔混凝土的制備方法,采用新型的"預包裹"制備技術,同時進行孔隙內(nèi)封堿處理,使得制得的多孔混凝土具有所需的孔隙率、良好的透水性能、適中的等效孔徑、較低的堿度、抗壓抗折強度符合要求、較高的耐久性能、施工技術方便、成本低廉等優(yōu)點。本發(fā)明包含以下兩個方面內(nèi)容(1)混凝土配合比;(2)攪拌和成型方法?;炷恋呐浜媳?,各組分的重量份數(shù)如下或者水泥粉煤灰水減水劑骨料水泥礦渣水減水劑骨料8.915.02.23.62.33.90.160.2877.286.49.115.32.33.83.24.70.170.2975.985.3或者水泥8.313.9細砂2.84.6水3.24.8減水劑0.170.28骨料76.485.6本發(fā)明所述原材料中,水泥選用強度等級不低于42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥;骨料選用粒徑為1020mm的單一粒級級配且球度不小于0.6的碎石;粉煤灰選用優(yōu)質(zhì)II級粉煤灰;礦渣選用磨細礦渣;細砂選用粒徑小于0.3mm的河砂;減水劑為萘系或聚羧酸系減水劑。攪拌和成型方法其特征在于通過采用獨特的"預包裹"技術,將具有上述組成的水5泥漿體包裹粗骨料,形成粒徑較均勻的球體,以這些球體的物理堆聚及其表層漿體的相互膠結(jié)作用,形成固相和液相搭接良好且氣相連通的多孔、大孔結(jié)構,即固相,液相和氣相分別處于Funicular第一領域。具體的制備步驟如下(1)攪拌工序首先向攪拌機加入全部骨料和20%40%的水(水總用量的質(zhì)量百分比),攪拌2030s。這樣可以使粗骨料預濕,既能夠清洗骨料表面上的雜質(zhì),又可以讓骨料先達到飽和面干狀態(tài),使得骨料表面對膠結(jié)材漿體具有一定的黏結(jié)性;加入40%50%的膠結(jié)材(膠結(jié)材總用量的質(zhì)量百分比),攪拌2040s。這樣可以把骨料均勻包裹上一層薄漿體殼,使骨料的粒型趨于球體;@再加入20%40%的水(水總用量的質(zhì)量百分比)和50%的減水劑(減水劑總用量的質(zhì)量百分比),攪拌2040s。這樣骨料表面能夠被包裹上一層漿體,可以使骨料與骨料之間由于攪拌而產(chǎn)生的摩擦力逐漸變小,起到了潤滑作用,避免了骨料由于摩擦力量過大而粉碎、開裂;④在上一步攪拌完后,再加入最后剩余的水、減水劑和膠結(jié)材進行攪拌,時間是120140s。這樣可以使?jié){體進一步充分包裹骨料,修正骨料的粒型,使其成為一顆顆呈金屬性色澤、光圓發(fā)亮的球體,這些球體之間通過點與點、面與面相互接觸、黏結(jié)以及良好的物理堆聚保證了植被型多孔混凝土在具備可觀孔隙率的基礎上達到相應的強度標準。(2)成型方式根據(jù)植被型多孔混凝土成品形狀的要求進行成型。新拌混凝土分三層灌入模具,通過常規(guī)的振搗后,再施加0.010.05MPa的壓力。這樣可以使得用膠結(jié)漿體包裹的骨料在振搗作用下逐漸密實,球體與球體會以更加緊密的狀態(tài)相互嵌擠。同時,施加壓力可以進一步增加球體間的接觸點和減少間距,使植被型多孔混凝土的組織結(jié)構更加密實和穩(wěn)定。(3)封堿植被型多孔混凝土試件在拆模后,需要對它的孔隙進行封堿處理。①配置噴霧溶液,按照水草酸的質(zhì)量比為100:1100:5的比例配置,將草酸與水充分混合、攪拌均勻;②將上述草酸溶液噴灑于混凝土中,充分噴灑15次,使得混凝土的孔隙表面形成草酸鈣薄層,隔絕堿類物質(zhì)與孔隙內(nèi)填充土壤的接觸,阻止堿類物質(zhì)溶解到孔隙內(nèi)土壤中,這樣能使植被型多孔混凝土孔隙內(nèi)的PH值保持在合理的范圍,從而保證植物的正常生長。本發(fā)明的突出優(yōu)點在于(1)制備方法簡單,容易操作,施工成本低。(2)可以在滿足強度要求的基礎上保證植被型多孔混凝土的孔隙率與孔隙的連通性,透水性以及適中的等效孔徑,具有較高的結(jié)構整體穩(wěn)定性。(3)通過封堿方式,有效地阻止了孔隙內(nèi)堿性物質(zhì)的溶出,遏止了Ca(OH)2的流失導致混凝土強度下降和不利于植物生長的問題。具體實施例方式本發(fā)明可以根據(jù)應用的環(huán)境條件和工程部位適當調(diào)整配方,按照上述制備方法進行操作,配制滿足性能要求的植被型多孔混凝土。具體舉例如下實施例1:(1)攪拌工序該攪拌工序所用的各原料及其重量份數(shù)如下水泥15.0粉煤灰3.6水3.9減水劑0.28骨料77.2具體的制備步驟如下首先向攪拌機加入全部骨料和20%的水(水總用量的質(zhì)量百分比),攪拌20s;②加入50X的膠結(jié)材(膠結(jié)材總用量的質(zhì)量百分比,此處的膠結(jié)材是指水泥和粉煤灰的混合物),攪拌40s;③再加入40%的水(水總用量的質(zhì)量百分比)和50%的減水劑(減水劑總用量的質(zhì)量百分比),攪拌40s;④在上一步攪拌完后,再加入最后剩余的的水、減水劑和膠結(jié)材進行攪拌,時間是140s。(2)成型方式根據(jù)植被型多孔混凝土成品形狀的要求進行成型。新拌混凝土分三層灌入模具,通過常規(guī)的振搗后,再施加0.03MPa的壓力。(3)封堿植被型多孔混凝土試件在拆模后,對它的孔隙進行封堿處理。①配置噴霧溶液,按照水草酸的質(zhì)量比為100:5的比例配置,將草酸與水充分混合、攪拌均勻;②將上述草酸溶液噴灑于混凝土中,充分噴灑3次,使混凝土孔隙內(nèi)的pH值保持在合理的范圍,從而保證植物的正常生長。實施例2:(1)攪拌工序該攪拌工序所用的各原料及其重量份數(shù)如下-水泥10.8粉煤灰2.7水2.8減水劑0.20骨料83.5具體的制備步驟如下-首先向攪拌機加入全部骨料和30%的水(水總用量的質(zhì)量百分比),攪拌30s;②加入45X的膠結(jié)材(膠結(jié)材總用量的質(zhì)量百分比),攪拌30s;③再加入30%的水(水總用量的質(zhì)量百分比)和50%的減水劑(減水劑總用量的質(zhì)量百分比),攪拌30s;④在上一步攪拌完后,再加入最后剩余的水、減水劑和膠結(jié)材進行攪拌,時間是130s。(2)成型方式根據(jù)植被型多孔混凝土成品形狀的要求進行成型。新拌混凝土分三層灌入模具,通過常規(guī)的振搗后,再施加0.03MPa的壓力。(3)封堿植被型多孔混凝土試件在拆模后,對它的孔隙進行封堿處理。①配置噴霧溶液,按照水草酸的質(zhì)量比為100:3的比例配置,將草酸與水充分混合、攪拌均勻;②將上述草酸溶液噴灑于混凝土中,充分噴灑3次,使混凝土孔隙內(nèi)的pH值保持在合理的范圍,從而保證植物的正常生長。實施例3:(1)攪拌工序該攪拌工序所用的各原料及其重量份數(shù)如下水泥8.9粉煤灰2.2水2.3減水劑0.16骨料86.4具體的制備步驟如下首先向攪拌機加入全部骨料和40%的水(水總用量的質(zhì)量百分比),攪拌30s;②加入40%的膠結(jié)材(膠結(jié)材總用量的質(zhì)量百分比,此處的膠結(jié)材是指水泥和粉煤灰的混合物),攪拌20s;③再加入20%的水(水總用量的質(zhì)量百分比)和50%的減水劑(減水劑總用量的質(zhì)量百分比),攪拌20s;④在上一步攪拌完后,再加入最后剩余的水、減水劑(減水劑總用量的質(zhì)量百分比)和膠結(jié)材進行攪拌,時間是120s。(2)成型方式根據(jù)植被型多孔混凝土成品形狀的要求進行成型。新拌混凝土分三層灌入模具,通過常規(guī)的振搗后,再施加0.03MPa的壓力。(3)封堿植被型多孔混凝土試件在拆模后,對它的孔隙進行封堿處理。①配置噴霧溶液,按照水草酸的質(zhì)量比為100:1的比例配置,將草酸與水充分混合、攪拌均勻;②將上述草酸溶液噴灑于混凝土中,充分噴灑5次,使混凝土孔隙內(nèi)的pH值保持在合理的范圍,從而保證植物的正常生長。實施例4:攪拌工序所用的各原料及其重量份數(shù)如下水泥15.3礦渣3.8水4.7減水劑0.29骨料75.9本植被型多孔混凝土的制備方法與實施例1的制備方法相同。實施例5:攪拌工序所用的各原料及其重量份數(shù)如下水泥11.1礦渣2.8水3.7減水劑0.21骨料82.2本植被型多孔混凝土的制備方法與實施例2的制備方法相同。實施例6:攪拌工序所用的各原料及其重量份數(shù)如下水泥9.1礦渣2.3水3.2減水劑0.17骨料85.3本植被型多孔混凝土的制備方法與實施例3的制備方法相同。實施例7:攪拌工序所用的各原料及其重量份數(shù)如下水泥13.9細砂4.6水4.8減水劑0.28骨料76.4本植被型多孔混凝土的制備方法與實施例1的制備方法相同。實施例8:攪拌工序所用的各原料及其重量份數(shù)如下水泥10.1細砂3.4水3.7減水劑0.20骨料82.6本植被型多孔混凝土的制備方法與實施例2的制備方法相同。實施例9:攪拌工序所用的各原料及其重量份數(shù)如下水泥8.3細砂2.8水3.2減水劑0.17骨料85.6本植被型多孔混凝土的制備方法與實施例3的制備方法相同。按照本發(fā)明所述制備方法制備出試件后,在標準條件(20±2°C,R.H.》95)下養(yǎng)護28d,測試其主要性能如表l:表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權利要求1、一種植被型多孔混凝土的制備方法,其特征在于該方法包括如下工藝步驟(1)攪拌工序該攪拌工序所用的各原料及其重量份數(shù)如下水泥8.9~15.0粉煤灰2.2~3.6水2.3~3.9減水劑0.16~0.28骨料77.2~86.4;該攪拌工序包括①首先向攪拌機加入所述骨料和占上述總水用量20%~40%的水,攪拌20~30s;②加入占水泥和粉煤灰總用量的40%~50%的水泥和粉煤灰,攪拌20~40s;③再加入占上述總水用量20%~40%的水和占總減水劑總用量50%的減水劑,攪拌20~40s;④在上一步攪拌完后,再加入最后剩余的水、減水劑、水泥和粉煤灰進行攪拌,攪拌時間是120~140s;(2)成型工序?qū)⑸鲜霾襟E④獲得的混凝土分三層灌入成型模具,通過振搗后,再施加0.01~0.05MPa的壓力;(3)封堿工序a、將水與草酸按質(zhì)量比100∶1~100∶5充分混合、攪拌均勻,配置成噴霧溶液;b、將上述噴霧溶液噴灑于混凝土中,充分噴灑,使得混凝土的孔隙表面形成草酸鈣薄層。2、根據(jù)權利要求1所述的一種植被型多孔混凝土的制備方法,其特征在于攪拌工序(l)中所用的各原料及其重量份數(shù)如下水泥9.115.3礦渣2.33.8水3.24.7減水劑0.170.29骨料75.985.3;工序(1)中步驟②和④所述粉煤灰被替換為礦渣。3、根據(jù)權利要求1所述的一種植被型多孔混凝土的制備方法,其特征在于攪拌工序(l)中所用的各原料及其重量份數(shù)如下水泥8.313.9細砂2.84.6水3.24.8減水劑0.170.28骨料76.485.6;工序(1)中步驟②和④所述粉煤灰被替換為細砂。4、根據(jù)權利要求1所述的一種植被型多孔混凝土的制備方法,其特征在于所述粉煤灰是II級粉煤灰或統(tǒng)灰。5、根據(jù)權利要求2所述的一種植被型多孔混凝土的制備方法,其特征在于所述礦渣是磨細礦渣。6、根據(jù)權利要求3所述的一種植被型多孔混凝土的制備方法,其特征在于所述細砂是粒徑小于O.3mm的河砂。7、根據(jù)權利要求16任一項所述的一種植被型多孔混凝土的制備方法,其特征在于所述水泥是強度等級不低于42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥;所述骨料是粒徑為1020mm的單一粒級級配且球度不小于0.6的碎石;所述減水劑為萘系或聚羧酸系減水劑。8、根據(jù)權利要求7中任一項所述的一種植被型多孔混凝土的制備方法,其特征在于工序(3)中步驟b所述噴灑次數(shù)為15。全文摘要一種植被型多孔混凝土的制備方法,采用“預包裹”技術,將具有特定組成的漿體包裹粗骨料,形成粒徑較均勻的球體,以這些球體的物理堆聚及其表層漿體的膠結(jié)作用,形成固相間膠結(jié)良好且氣相連通的多孔、大孔結(jié)構。具體制備步驟是(1)確定包裹骨料的漿體流動度和粘度范圍,通過絕對體積法算出配合比;(2)采用四步攪拌工序和振搗與加壓相結(jié)合的成型方式;(3)對孔隙進行封堿處理。本發(fā)明克服傳統(tǒng)方法中漿體向下流動所導致的孔隙分布不均勻和不連續(xù)孔隙增多以及混凝土孔隙中堿度偏高不利于植物生長的難題。本發(fā)明制備的植被型多孔混凝土可應用于高速公路的路肩隔板、建筑屋頂、防岸護坡、停車場等部位,具有良好的景觀效應和生態(tài)環(huán)保意義。文檔編號C04B18/08GK101318795SQ20081002935公開日2008年12月10日申請日期2008年7月10日優(yōu)先權日2008年7月10日發(fā)明者余其俊,李榮煒,韋江雄申請人:華南理工大學