一种中空型轻质净化果壳混凝土构件及其制作方法与流程

本发明属于雨水净化技术领域，尤其涉及一种中空型轻质净化果壳混凝土构件，还涉及其制作方法。

背景技术：

雨水作为城市水资源的一个重要来源，将雨水收集净化后利用，既可以减轻城市防洪排涝压力，降低管网工程建设成本，又可以调节、补充地区水资源。但随着工业废气的排放和农业生产过程中大量施用农药、化肥且施用时期较为集中，降水中的污染物越来越多。随着雨水进入河道水体中，造成水体富营养化，影响河道生态环境。据有关部门调查全国近75％的湖泊出现了不同程度的富营养化，90％城市水域污染严重。另外，城市面源污染物也被雨水携带大量进入河道水体，造成河道水质的严重污染，降雨径流污染已成为仅次于农业非点源污染的第二大非点源污染。

我国每年的工业污水和生活污水排放量都在逐年增加，而这些排放的污染物随着大气循环进入雨水中，天然降水与地面径流往往大量携带地面上的大量生活垃圾与污染物，未经净化后雨水排放到自然环境中，直接危害河道生态系统，会加剧自然水体的污染程度。目前，在生态河道建设方面，虽然各地方政府每年耗费了数亿甚至数十亿资金用于河道污染物处理，但是效果并不显著。

海绵城市作为修复城市水生态的一条路径，能够实现水的循环利用和再生利用，节约用水，解决水环境日益加重的生态危机，最大限度地减少对城市原有水生态环境的破坏。但是在当前的海绵城市建设中，主要集中考虑了雨水的渗透问题，并没有充分的考虑如何降低雨水中污染物的问题，而且当前的净化材料价格过高，净化效率低，不能满足海绵城市建设的巨大需求。

透水混凝土又称多孔混凝土，无砂混凝土，是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的优点。虽然，为了实现混凝土行业的可持续发展，以工业、农业或其他固体废弃物，如煤矸石、高炉矿渣、贝壳、油棕榈壳和椰子壳等作为原材料部分或全部替代粗骨料已经成为国内外研究的热点问题。但是，目前的透水混凝土只能透水，几乎未考虑净水问题。因此，结合海绵城市的自然透水、自然净化的理念，急需研发出一种不仅可以自然透水，而且还可以净水，能够吸收雨水中的污染物，以实现海绵城市面源污染控制的轻质透水净水混凝土构件。

技术实现要素：

针对背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种中空型轻质净化果壳混凝土构件及其制作方法，它是利用果壳为原料制作的净水构件，具有轻质混凝土的优点，不仅绿色环保，质量轻，施工方便，而且还可以透水净水，对实现海绵城市的面源污染控制具有重要的参考意义。

为了解决上述技术问题，本发明一种中空型轻质净化果壳混凝土构件采用的技术方案：包括轻质净化果壳混凝土、空腔、凸起和凹槽，所述轻质净化果壳混凝土由果壳、水泥、硅灰、减水剂和水混合制备而成；所述轻质净化果壳混凝土内部设置有空腔，所述空腔内部填充有净化材料，所述净化材料与空腔之间设置有透水土工布；所述轻质净化果壳混凝土一侧设置有至少一个凸起，与之相对的另一侧设置有凹槽，所述凸起和凹槽的大小、形状相匹配，相互嵌锁在一起。

优选地，所述轻质净化果壳混凝土的组成材料按以下重量比混合而成，果壳250~400份，水泥200~400份，硅灰10~40份，减水剂2~4份，水50~100份。

优选地，所述果壳为桃壳、杏壳、椰子壳和松子壳，所述果壳需要经过700~1200℃温度的碳化处理。

优选地，所述果壳的粒径为单粒径级配。

优选地，所述净化材料由石英砂、沸石和活性碳混合而成，其中活性炭含量不少于30%。

本发明的另一目的在于提供一种中空型轻质净化果壳混凝土构件的制作方法，包括以下步骤：

s1）将果壳收集干燥后，除去杂质，用岩石破碎机将干燥后的果壳，破碎成颗粒状；

s2）将破碎后的颗粒用粒径为9.5mm筛筛分，将粒径大于9.5mm的颗粒作为粗骨料；

s3）将筛分后的颗粒放入碳化炉，在设定温度下隔绝空气加热，经过6~12小时的加热碳化；

s4）按照配合比设计，分别取碳化后的单粒径果壳、水泥、硅灰和减水剂称重，将称重后的材料倒入搅拌机，干拌3分钟后，加入60%的水继续搅拌2分钟，之后加入40%的水，继续搅拌至少5分钟，直到获得和易性比较好的混合物；

s5）将混合后的混合物，分两次倒入预制模具，中间预留有空腔，首次浇筑高度为设计空腔高度，待下部初凝后，在空腔内部填入净化材料，随后再次将混合物倒入，完成上部浇筑；

s6）将浇筑后的样本，室内养护至少24小时后脱模，随后放入养护箱养护到设计期龄。

与现有技术相比，本发明的有益效果：采用废弃果壳作为主要原料，属于废物资源化利用，来源广泛，成本较低，绿色环保，符合绿色生态和可持续发展的理念；经过碳化后的果壳已经成为了果壳活性炭，将其作为混凝土骨料，不仅质量很轻，耐久性好，而且具有吸附性，可以吸附水中的污染物，另外，在混凝土内部设有空腔，空腔内填充的净化材料，可以对污染物进行二次进化，实现了污染水的彻底净化；采用自嵌式的凸起和凹槽设计，可以进行组合拼装设计，现场施工方便。

附图说明

图1是本发明单个轻质净化果壳混凝土构件剖面结构示意图；

图2是本发明单个轻质净化果壳混凝土构件结构示意图；

图3是本发明轻质净化果壳混凝土构件净水过程示意图；

图例说明：1-中空型轻质净化果壳混凝土构件；2-轻质净化果壳混凝土；3-空腔；4-净化材料；5-透水土工布；6-凸起；7-凹槽；8-降水；9-坡面径流；10-水的初次净化；11-水的二次净化；12-完全净化后的水；13-岸坡；14-水位。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细说明。

参见图1-图3，本发明一种中空型轻质净化果壳混凝土构件1，包括轻质净化果壳混凝土2、空腔3、凸起6和凹槽7，轻质净化果壳混凝土2由果壳、水泥、硅灰、减水剂和水混合制备而成；轻质净化果壳混凝土2内部设置有空腔3，空腔3内部填充有净化材料4，净化材料4与空腔3之间设置有透水土工布5；轻质净化果壳混凝土2一侧设置有至少一个凸起6，与之相对的另一侧设置有凹槽7，凸起6和凹槽7的大小、形状相匹配，相互嵌锁在一起。

其中，轻质净化果壳混凝土2的组成材料按以下重量比混合而成，果壳250~400份，水泥200~400份，硅灰10~40份，减水剂2~4份，水50~100份。

其中，果壳为桃壳、杏壳、椰子壳和松子壳，需要经过700~1200℃温度的碳化处理。

其中，果壳的粒径为单粒径级配。

其中，净化材料4由石英砂、沸石和活性碳混合而成，其中活性炭含量不少于30%。

一种中空型轻质净化果壳混凝土构件的制作方法，包括以下步骤：

s1）将果壳收集干燥后，除去杂质，用岩石破碎机将干燥后的果壳，破碎成颗粒状；

s2）将破碎后的颗粒用粒径为9.5mm筛筛分，将粒径大于9.5mm的颗粒作为粗骨料；

s3）将筛分后的颗粒放入碳化炉，在设定温度下隔绝空气加热，经过6~12小时的加热碳化；

s4）按照配合比设计，分别取碳化后的单粒径果壳、水泥、硅灰和减水剂称重，将称重后的材料倒入搅拌机，干拌3分钟后，加入60%的水继续搅拌2分钟，之后加入40%的水，继续搅拌至少5分钟，直到获得和易性比较好的混合物；

s5）将混合后的混合物，分两次倒入预制模具，中间预留有空腔，首次浇筑高度为设计空腔高度，待下部初凝后，在空腔内部填入净化材料，随后再次将混合物倒入，完成上部浇筑；

s6）将浇筑后的样本，室内养护至少24小时后脱模，随后放入养护箱养护到设计期龄。

参见图3，本发明净水过程描述如下：当降水8和坡面径流9接触到中空型轻质净化果壳混凝土1表面时，水穿过轻质净化果壳混凝土2，混凝土本身的空隙和碳化后的果壳骨料对其进行水的初次净化10，初次净化后的水继续进入轻质净化果壳混凝土2内部的空腔3，由于空腔3内部填充着净化材料4，在净化材料4的吸附下进行水的二次净化11，由于中空型轻质净化果壳混凝土构件1相互排列构成整体净化通道，降水8和坡面径流9经过层层的中空型轻质净化果壳混凝土构件1的反复净化后，最后流出完全净化后的水12，达到长期持续的水质净化效果。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。