一种高强沸石多孔植生混凝土及其配制方法与流程

1.本发明涉及混凝土技术领域，具体是一种高强沸石多孔植生混凝土及其配制方法。


背景技术：

2.多孔植生混凝土与普通混凝土相比最大的特点就是内部多是多孔结构，可以填充土壤并保证植物根系能够在内部延伸满足生长需求形成良好的吸附、过滤作用。所以多孔植生混凝土具有一定的水质净化能力，同时也是一个很好的护岸材料，可满足河道护岸的技术要求和生态要求。
3.河道护岸是拦截地表水流加强城市河道护理的有效措施之一，同时解决水污染并美化河道周围环境是社会经济发展、生态文明建设、生活质量提升的迫切需要。将植生混凝土应用于护岸工程，既能满足河道护岸的功能要求，发挥防洪、固堤等作用，又能满足生态环境需求，与周围环境融为一体。植生混凝土较高的孔隙率能为植物提供生长空间并使根系彼此交叉，较好的透水性能使植物便于和周围环境进行养分交换并实现堤岸的滞洪补枯。植生混凝土内部碱环境的改善和混凝土表面植物的选取是植生混凝土护岸技术的关键。植物适宜生长的土壤环境ph值在4～10之间，而混凝土的ph值在12~13，碱度若得不到有效控制，会对植物的正常生长造成影响。因此，研发具有植物亲和性能的多孔植生护岸混凝土是非常有必要的。通过对植生混凝土的配合比进行优化，发挥多孔植生混凝土的多孔结构的特点，开展植生型生态混凝土护岸应用研究，在一定程度上推进生态护岸技术研究并实现工程应用，近几年对植生混凝土的研究也比较热门。
4.如中国专利 cn 108101452 a公开了一种适宜植物生长的植生型多孔混凝土，包括具有厚度的多孔混凝土和覆盖于多孔混凝土表层的混合细壤土，所述多孔混凝土的原料按体积密度包括如下组分：水泥150-325kg/m 3 、陶粒1495-1550kg/m 3 、粉煤灰40-86kg/m
3 、石灰石粉10-12kg/m 3 、细壤土100-120kg/m 3 、草木灰2-3kg/m 3 、稻壳炭15-30kg/m 3 、减水剂2.5-4kg/m 3 、eva乳胶粉10-20kg/m 3 、丁苯胶粉17-40kg/m 3 、聚丙烯酸酯乳液13-23kg/m 3 、有机堆肥20-30kg/m 3 、蛭石15-20kg/m 3 、海藻粉2-3kg/m 3 、茶粕0.5-0.7kg/m 3 、印楝饼2-3kg/m 3 、聚丙烯酰胺0.7-1.2kg/m 3 、硫酸亚铁0.5-1kg/m 3 、改性丝瓜纤维3-4kg/m 3 、有机硅消泡剂0.8-1kg/m 3 、水60-90kg/m 3 。该发明提供的多孔混凝土虽然具有优良的抗压强度、透水性能，但组分复杂，成本高，难以在工程得到应用。
5.中国专利cn 108609970 a公开了一种高强度缓凝型植生混凝土及其制备方法，其所用的原料重量份数包括：石子71-85份、水泥10-18份、浮石粉1.1-2.4份、水2.15-4.45份、减水剂0.15-0.24份、氧化石墨烯粉末0.005-0.04份、浓硫酸10-15份、木质磺酸钠0.01-0.03份。本发明中氧化石墨烯可以显著提高快硬早强型硫铝酸盐水泥基体的强度可保证植生混凝土具有足够的孔隙供植物生长；本发明中s-go聚羧酸外加剂可起到提高快硬早强型硫铝酸盐水泥流动度和延长快硬早强
型硫铝酸盐水泥凝结时间的作用；本发明中浮石粉的火山灰效应可提高植生混凝土的强度，更多的消耗混凝土中的碱性物质，从而降低植生混凝土碱度利于植物生长。该发明提供的植生混凝土是通过浓硫酸来降低植生土的ph值，植生效果较差。
6.综上所述，现有的多孔混凝土存在着成本较高、组分复杂、孔隙率低、植生效果差等问题。目前尚未有公开采用沸石作为植生混凝土的骨料，为此，本技术将以沸石作为植生混凝土粗骨料代替石子，为植生混凝土提供新的思路。


技术实现要素：

7.本发明目的在于提供一种高强沸石多孔植生混凝土及其配制方法。本发明以沸石为粗骨料，低碱度硫铝酸盐水泥作为胶凝材料，为提高沸石植生混凝土力学性能，降低孔隙溶液ph值，采用植生混凝土专用增强剂替代部分低碱度硫铝酸盐水泥使得沸石植生混凝土具有良好的力学性能，能够更好的满足南方地区河流护岸要求。
8.为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：一种高强沸石多孔植生混凝土，由如下重量份数的原料配制而成：沸石900-1050份、水泥260-320份、增强剂4-15份和水120-130份；所述增强剂由亚硝酸钠、聚羧酸高效减水剂和木质素磺酸盐组成。
9.作为本发明优选技术方案：所述增强剂中亚硝酸钠、聚羧酸高效减水剂和木质素磺酸盐的质量比为1:1-3:2-5。最优选地，所述增强剂中亚硝酸钠、聚羧酸高效减水剂和木质素磺酸盐的质量比为7:15:22。
10.作为本发明优选技术方案：所述增强剂的掺入量为水泥质量的5%。
11.作为本发明优选技术方案：所述沸石是选取粒径为10~30mm的天然沸石。本发明通过多次试验发现采用10~20mm的天然沸石或采用10~20mm和20~30mm二级配制得的混凝土透水性都不如20~30mm粒径的沸石，是因为沸石粒径10~20mm的混凝土孔隙率较低，透水性能不太好。因此本发明优选的方案为沸石的粒径为20~30mm，吸水率为8.3%，紧密堆积密度为1435kg
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，表观密度为1800kg
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。
12.作为本发明优选技术方案：所述水泥为低碱度硫铝酸盐水泥。
13.本发明还提供高强沸石多孔植生混凝土的配制方法，是按照上述方法称取各原料，先加入部分水、水泥、增强剂与全部沸石预裹浆法搅拌均匀后，再加入剩下的原料搅拌2~3min，即得沸石多孔植生混凝土。
14.与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：1、本发明以沸石为粗骨料，低碱度硫铝酸盐水泥作为胶凝材料，为提高沸石植生混凝土力学性能，降低孔隙溶液ph值，采用植生混凝土专用增强剂替代部分低碱度硫铝酸盐水泥使得沸石植生混凝土具有良好的力学性能，能够更好的满足南方地区河流护岸要求。
15.2、本发明所配制的多孔植生混凝土配合比采用合适的沸石粒径和最佳的水灰比、浆骨比，使其抗压强度和透水性能等物理力学性能指标都得到相应的提高，并且混凝土ph值在9.0-10.5范围内，解决了植生混凝土ph值过高的问题。
16.3、本发明是以亚硝酸钠、聚羧酸高效减水剂和木质素磺酸盐作为增强剂，由于木质素磺酸盐与聚羧酸减水剂复配时，可以提高聚羧酸减水剂的分散性能，提高混凝土致密
性；亚硝酸钠早强剂促进了c3a向aft、c3s和c2s向ca(oh)2的转化，从而促进混凝土早期强度的提高。
附图说明
17.图1为紫花苜蓿在实施例1沸石多孔植生混凝土的植生效果图；图2为高羊茅在实施例1沸石多孔植生混凝土的植生效果图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例1一种高强沸石多孔植生混凝土，由如下重量份数的原料配制而成：沸石900份、水泥285份、亚硝酸钠0.7份、聚羧酸高效减水剂1.5份、木质素磺酸盐2.2份和水125份。所用的沸石为粒径为20~30mm，吸水率为8.3%，紧密堆积密度为1435kg
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，表观密度为1800kg
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。所用的水泥为po42.5低碱度硫铝酸盐水泥。
20.实施例2一种高强沸石多孔植生混凝土，由如下重量份数的原料配制而成：沸石900份、水泥285份、亚硝酸钠1.4份、聚羧酸高效减水剂3.1份、木质素磺酸盐4.3份和水125份。所用的沸石为粒径为20~30mm，吸水率为8.3%，紧密堆积密度为1435kg
•
m-3
，表观密度为1800kg
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m-3
。所用的水泥为po42.5低碱度硫铝酸盐水泥。
21.实施例3一种高强沸石多孔植生混凝土，由如下重量份数的原料配制而成：沸石900份、水泥285份、亚硝酸钠2.1份、聚羧酸高效减水剂4.6份、木质素磺酸盐6.5份和水125份。所用的沸石为粒径为20~30mm，吸水率为8.3%，紧密堆积密度为1435kg
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m-3
，表观密度为1800kg
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m-3
。所用的水泥为po42.5低碱度硫铝酸盐水泥。
22.实施例4一种高强沸石多孔植生混凝土，由如下重量份数的原料配制而成：沸石900份、水泥300份、亚硝酸钠0.7份、聚羧酸高效减水剂1.5份、木质素磺酸盐2.2份和水125份。所用的沸石为粒径为10~20mmmm，吸水率为8.3%，紧密堆积密度为1435kg
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，表观密度为1800kg
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m-3
。所用的水泥为po42.5低碱度硫铝酸盐水泥。
23.实施例5一种高强沸石多孔植生混凝土，由如下重量份数的原料配制而成：沸石1000份、水泥306份、亚硝酸钠1.2份、聚羧酸高效减水剂2.8份、木质素磺酸盐5份和水130份。所用的沸石为的粒径为10~20mm和20~30mm（体积比为1:1），吸水率为8.3%，紧密堆积密度为1435kg
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m-3
，表观密度为1800kg
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。所用的水泥为po42.5低碱度硫铝酸盐水泥。
24.实施例6一种高强沸石多孔植生混凝土，由如下重量份数的原料配制而成：沸石950份、水
泥312份、亚硝酸钠3.0份、聚羧酸高效减水剂4份、木质素磺酸盐6份和水125份。所用的沸石为的粒径为20~30mm，吸水率为8.3%，紧密堆积密度为1435kg
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，表观密度为1800kg
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。所用的水泥为po42.5低碱度硫铝酸盐水泥。
25.实施例7一种高强沸石多孔植生混凝土，由如下重量份数的原料配制而成：沸石935份、水泥279份、亚硝酸钠1.2份、聚羧酸高效减水剂2.4份、木质素磺酸盐3.6份和水127份。所用的沸石为的粒径为20~30mm，吸水率为8.3%，紧密堆积密度为1435kg
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，表观密度为1800kg
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。所用的水泥为po42.5低碱度硫铝酸盐水泥。
26.对比例一种高强沸石多孔植生混凝土，由如下重量份数的原料配制而成：沸石935份、水泥279份、和水127份。所用的沸石为的粒径为20~30mm，吸水率为8.3%，紧密堆积密度为1435kg
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m-3
，表观密度为1800kg
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m-3
。所用的水泥为po42.5低碱度硫铝酸盐水泥。
27.产品性能测试（1）试验采用150mm
×
150mm
×
150mm的棱柱体试件，一组做三个试样。
28.（2）采用预裹浆法搅拌，根据按照实施例1-7及对比例的配比配制沸石多孔植生混凝土，先加入部分水、水泥、增强剂与全部沸石预裹浆法搅拌均匀后，再加入剩下的水和胶凝材料，搅拌至180s停止。
29.（3）搅拌均匀后，将人工振捣和静力压制相结合，把沸石植生混凝土拌合物分两层装入试模进行人工振捣，采用人工静力加压的方式将混凝土上表面调平。
30.（4）将试块编号放入温度为（20
±
2）℃、相对湿度95%以上的标准养护间，养护至对应的龄期进行性能测试。
31.表1：本发明提供的沸石多孔植生混凝土性能测试结果由表1可知，随着增强剂掺量的增加，沸石植生混凝土7d、28d抗压强度呈现不断增加的趋势，总孔隙率、连通孔隙率、透水系数呈现不断减小的趋势。因为较多木质素磺酸盐与部分聚羧酸减水剂复配时，可以提高聚羧酸减水剂的分散性能，提高混凝土致密性；亚硝酸钠早强剂促进了c3a向aft、c3s和c2s向ca(oh)2的转化，从而促进混凝土早期强度的提高。其中实施例1的配比为最优的实施例，植生混凝土孔隙溶液ph值为9.91，与对照例相比降低了很多，此掺量下总孔隙率、连通孔隙率、透水系数比对照例降低了少许，但仍然满足植生需求。但增强剂掺量越大，ph值也不断升高，且孔隙率也不断降低。因此，选择实施例1的配比时，此时沸石植生混凝土的植生效果最好，且力学性能能够满足要求，成本也较低。
32.植生试验将实施例1制得的沸石植生混凝土以紫花苜蓿和高羊茅进行植生试验，试验结果如图1、图2所示。
33.从图中可以得知，紫花苜蓿的发芽较为迅速，播种3d紫花苜蓿已经发芽，植株高度在6~7mm；播种后15d，幼苗高度达55mm，播种后30d，长势更佳。同时，高羊茅的长势同样迅猛。播种3d后，种子开始出芽，植株高度达到5~6mm。播种15d后，高度均在110mm左右，30d高羊茅长势佳。
34.以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。