本发明涉及一种增强植生混凝土及其制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术：
植生混凝土为近几年发展的新型混凝土，其主要应用于河岸护坡工程、海绵道路、停车场等的建设。植生混凝土可以实现绿化植被与混凝土共存，可实现涵养水源、保护土壤、吸水蓄水、美化环境、加固工程的需要，是“海绵城市”建设中不可或缺的组成之一。
植生混凝土材料为多孔混凝土材料的一种，其应具备一般多孔混凝土的特性，如具有一定的抗折、抗压强度和孔隙率。而作为特殊的一类建筑材料，植生混凝土还需具备更适宜于植物生长的特质。目前混凝土所用胶凝材料为水泥，水泥基胶凝材料固化后形成氢氧化钙，使得整个混凝土体系呈现碱性，ph值在11~13之间，严重影响植物的生长；同时，混凝土的强度一般与孔隙率成反比，即高的孔隙率导致较低的抗压、抗折强度；再者，多孔混凝土所形成的孔隙结构包括贯通孔、半贯通孔和封闭孔，贯通孔可以保证混凝土具有良好的透水性且便于植物根系的生长。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种增强植生混凝土，该混凝土材料具有低碱性、多贯通孔的特点，可广泛应用于河岸护坡工程、海绵道路、停车场等的建设。
一种增强植生混凝土，制备混凝土的原料包括下述组分：硫铝酸盐水泥、骨料、掺合料、水溶性纤维、增强纤维、水、酸性溶液，所述混凝土的水灰比为0.22~0.30，骨灰比为6.0~8.0，
所述骨料由天然骨料和再生骨料按质量比为1:0.2~0.4组成，所述天然骨料和再生骨料的为连续级配的碎石，其平均粒径为10~20mm；所述掺合料由硅灰和粉煤灰按质量比1:0.25~1组成，其用量为水泥质量的10~20%；所述水溶性纤维的用量为水泥质量的1~3%，所述增强纤维的用量为水泥质量的2~5%。
本发明所述水灰比指水与硫铝酸盐水泥的质量比；所述骨灰比指骨料与硫铝酸盐水泥的质量比。
本发明所述增强植生混凝土，优选所述水溶性纤维的溶解温度在50~100℃之间。进一步地，优选所述水溶性纤维为聚乙烯醇纤维。上述聚乙烯醇纤维可为聚乙烯醇纤维或改性的聚乙烯醇纤维，均可利用现有技术公开的方法制得，其只要满足在50~100℃之间的水中可溶解的条件即可。
进一步，优选所述聚乙烯醇纤维的直径为100~500微米，长度为1~100mm。
本发明所述增强植生混凝土，优选所述增强纤维为碳纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、聚乙烯纤维。
进一步地，所述增强纤维的直径为50~200微米，长度为1~100mm。
本发明所述增强植生混凝土，优选所述天然骨料为天然碎石骨料，其吸水率0.5~0.8%，堆积密度1300~1800kg/m3，表观密度2600~3100kg/m3，孔隙率不小于35%。
本发明所述天然骨料为现有技术公开的可用于混凝土粗骨料的天然骨料，如花岗岩碎石、大理石碎石等。
本发明所述增强植生混凝土，优选所述再生骨料为废弃混凝土破碎后形成的碎石骨料，其吸水率3.5~4.5%，堆积密度1300~1800kg/m3，表观密度2600~3100kg/m3，孔隙率不小于35%。
本发明所述增强植生混凝土，优选所述硅灰和粉煤灰的平均粒径为40~50微米。
本发明所述增强植生混凝土，优选所述酸性溶液为醋酸溶液、草酸溶液、柠檬酸溶液中的一种，酸性溶液的ph值为2~3。
本发明同时提供上述增强植生混凝土的制备方法。
一种增强植生混凝土的制备方法，室温下，将粗骨料和25~30%的水于搅拌机中搅拌30s后加入硫铝酸盐水泥和余量水再搅拌20s；然后加入掺合料再搅拌30s，最后加入水溶性纤维和增强纤维，搅拌60s，成型，养护28d，得混凝土块体；利用蒸汽处理或热水浸泡所得混凝土块体至少10min，所述热水为沸水或热水温度为水溶性纤维溶解温度+5~10℃；每隔24h向处理所得混凝土试块上喷淋酸性溶液，喷淋的量为混凝土试块与酸性溶液的比为1g:2~20ml，喷淋至少3次；或将混凝土试块浸泡在酸性溶液中，浸泡3~7d后，自然干燥。
本发明的有益效果是：本发明提供一种增强植生混凝土，该混凝土的原料包括下述组分：硫铝酸盐水泥、骨料、掺合料、水溶性纤维、水，酸性溶液。在进行混凝土制备时，选用平均粒径较大的碎石作为骨料，可以保证所得混凝土的孔隙率，又降低了碎石破碎的能耗；为了弥补由于使用平均粒径较大的碎石作为骨料造成的混凝土抗压强度下降，在混凝土中增加增强纤维，保证混凝土的抗压强度。同时，在混凝土中添加水溶性纤维，利用水溶性纤维在较高的温度的水溶液中可溶解的特点，在混凝土试块成型后溶解其中的水溶性纤维，提高植生混凝凝土的孔隙率，尤其是贯通孔所占比例，为植物的根系生长提供有利的空间环境。同时，对所得混凝土试块进行降碱处理，使混凝土试块，尤其是其孔隙的环境的碱性降低，更适于植物生长。本发明所述增强植生混凝土抗压强度高、孔隙率高且贯通孔所占比例高，低碱性，更适于植物生长。
具体实施方式
下述实施例中所用原料如下：
天然骨料为花岗岩碎石骨料，其吸水率0.73%，堆积密度1706kg/m3，表观密度2937kg/m3，孔隙率41.2%。
再生骨料为废弃混凝土破碎后形成的碎石骨料，其吸水率4.22%，堆积密度1558kg/m3，表观密度3004kg/m3，孔隙率45.9%。
硅灰和粉煤灰的平均粒径为40~50微米。
水溶性纤维为聚乙烯醇纤维，直径为200~500微米，长度为10~50mm。
所述增强纤维的直径为100~150微米，长度为10~50mm。
实施例1
一种增强植生混凝土，制备混凝土的原料包括下述组分：硫铝酸盐水泥、骨料、掺合料、水溶性纤维、增强纤维（碳纤维）、水，酸性溶液，所述混凝土的水灰比为0.22，骨灰比为7.2，
所述骨料由天然骨料和再生骨料按质量比为1:0.2组成，所述天然骨料和再生骨料的为连续级配的碎石，其平均粒径为10~20mm；所述掺合料由硅灰和粉煤灰按质量比1:0.5组成，其用量为水泥质量的15%；所述水溶性纤维的用量为水泥质量的2%，所述增强纤维的用量为水泥质量的3%，所述酸性溶液为醋酸溶液，酸性溶液的ph值为2。
制备方法如下：室温下，将粗骨料和30%的水于搅拌机中搅拌30s后加入硫铝酸盐水泥和余量水再搅拌20s；然后加入掺合料再搅拌30s，最后加入水溶性纤维和增强纤维，搅拌60s，成型，养护28d，得混凝土块体；利用蒸汽处理所得混凝土块体30min；每隔24h向处理所得混凝土试块上喷淋酸性溶液，喷淋的量为混凝土试块与酸性溶液的比为1g:10ml，喷淋5次，自然干燥。
实施例2
一种增强植生混凝土，制备混凝土的原料包括下述组分：硫铝酸盐水泥、骨料、掺合料、水溶性纤维、增强纤维（聚丙烯纤维）、水，酸性溶液，所述混凝土的水灰比为0.25，骨灰比为6.5，
所述骨料由天然骨料和再生骨料按质量比为1:0.4组成，所述天然骨料和再生骨料的为连续级配的碎石，其平均粒径为10~20mm；所述掺合料由硅灰和粉煤灰按质量比1:0.25组成，其用量为水泥质量的20%；所述水溶性纤维的用量为水泥质量的3%，所述增强纤维的用量为水泥质量的5%，所述酸性溶液为柠檬酸溶液，酸性溶液的ph值为3。
制备方法如下：室温下，将粗骨料和30%的水于搅拌机中搅拌30s后加入硫铝酸盐水泥和余量水再搅拌20s；然后加入掺合料再搅拌30s，最后加入水溶性纤维和增强纤维，搅拌60s，成型，养护28d，得混凝土块体；利用沸水浸泡所得混凝土块体30min，将混凝土试块浸泡在酸性溶液中，浸泡3d后，自然干燥。
实施例3
一种增强植生混凝土，制备混凝土的原料包括下述组分：硫铝酸盐水泥、骨料、掺合料、水溶性纤维、增强纤维（聚丙烯纤维）、水，酸性溶液，所述混凝土的水灰比为0.30，骨灰比为8.0，
所述骨料由天然骨料和再生骨料按质量比为1:0.2组成，所述天然骨料和再生骨料的为连续级配的碎石，其平均粒径为10~20mm；所述掺合料由硅灰和粉煤灰按质量比1:1组成，其用量为水泥质量的10%；所述水溶性纤维的用量为水泥质量的2%，所述增强纤维的用量为水泥质量的2%，所述酸性溶液为草酸溶液，酸性溶液的ph值为3。
制备方法如下：室温下，将粗骨料和30%的水于搅拌机中搅拌30s后加入硫铝酸盐水泥和余量水再搅拌20s；然后加入掺合料再搅拌30s，最后加入水溶性纤维和增强纤维，搅拌60s，成型，养护28d，得混凝土块体；利用蒸汽处理所得混凝土块体30min，将混凝土试块浸泡在酸性溶液中，浸泡3d后，自然干燥。
实施例4
一种增强植生混凝土，制备混凝土的原料包括下述组分：硫铝酸盐水泥、骨料、掺合料、水溶性纤维、增强纤维（聚丙烯纤维）、水，酸性溶液，所述混凝土的水灰比为0.28，骨灰比为7.2，
所述骨料由天然骨料和再生骨料按质量比为1:0.3组成，所述天然骨料和再生骨料的为连续级配的碎石，其平均粒径为10~20mm；所述掺合料由硅灰和粉煤灰按质量比1:1组成，其用量为水泥质量的15%；所述水溶性纤维的用量为水泥质量的3%，所述增强纤维的用量为水泥质量的3%，所述酸性溶液为醋酸溶液，酸性溶液的ph值为2。
制备方法如下：室温下，将粗骨料和30%的水于搅拌机中搅拌30s后加入硫铝酸盐水泥和余量水再搅拌20s；然后加入掺合料再搅拌30s，最后加入水溶性纤维和增强纤维，搅拌60s，成型，养护28d，得混凝土块体；利用蒸汽处理所得混凝土块体30min；每隔24h向处理所得混凝土试块上喷淋酸性溶液，喷淋的量为混凝土试块与酸性溶液的比为1g:20ml，喷淋5次，自然干燥。
对比例1~4
对比例1~4与实施例1~4的混凝土的原料配比基本相同，差别在于原料中无水溶性纤维酸性溶液；制备方法基本相同，差别在于未包含水溶性纤维溶解处理和酸性溶液降碱处理的步骤。
具体测试结果见下表1。
表1