一种陶粒基多孔生态混凝土及其制备方法

本发明涉及生态混凝土，尤其是涉及一种陶粒基多孔生态混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、生态混凝土是一种新型建筑材料，是采用粒径更大的粗骨料并添加化学添加剂增强性能，使用特殊工艺制备而成的具有多孔结构和大的比表面积、可以减少环境负荷、同时能和自然生态协调且具有积极意义的混凝土材料。由于其多孔的结构，在水体中能够富集微生物，净化水质，减少水体污染；在河岸上填充土壤后也可以种植植物，护坡固沙，防止水土流失，绿化护坡，恢复河岸植被。因此生态混凝土材料可以维持生态系统的平衡，对于河流岸堤的防护和河岸生态的恢复具有重大意义。

2、目前国内对于生态缓凝土的研究一般集中在透水性、植生性、力学性能以及净水性能等方面。申请人近几年一直致力于生态混凝土研究，申请号为2022100225917的专利文献公开了一种改性火山石生物基生态混凝土及其制备方法，由以下重量份数的原料制成：水泥100份、火山石370-400份、粉煤灰5-6份、外加剂8-10份、掺合料3-5份、短切纤维0.8-1.5份、水30-33份、聚羧酸减水剂1-1.3份，该生态混凝土采用火山石作为骨料，并对火山石进行改性处理，增加生态混凝土的净水效果；但是存在的问题是：由于骨料使用量大，改性成本高，而且其力学性能和净水性能还有待进一步改善。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种陶粒基多孔生态混凝土，使用陶粒替代部分骨料，制备的混凝土强度高，净水效果好。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种陶粒基多孔生态混凝土，由以下重量份数的原料制成：水泥300-350份、多孔陶粒500-600份、粗骨料850-950份、纤维9-12份、木屑30-40份、丁苯乳液30-40份、生物炭15-20份、吸水树脂5-8份、水100-110份、聚羧酸高效减水剂10-14份。

4、进一步的，所述纤维为聚乙烯醇纤维和黄麻纤维按重量比1-2：1混合而成，所述聚乙烯醇纤维直径0.15-0.2mm，长度8-10mm，黄麻纤维长度为4-6mm。

5、进一步的，所述黄麻纤维经过表面处理，所述表面处理工艺是：将黄麻纤维浸泡在2wt%naoh溶液中30min，固液比为1：2-3，水洗烘干备用。

6、进一步的，所述多孔陶粒包括内芯和包覆层，由以下步骤制备而成：

7、（1）所述内芯和包覆层的配料相同，由以下重量份数的原料制成：赤泥32-36份、粉煤灰28-32份、木屑8-12份、玻璃纤维9-12份、煤粉4-5份、碳酸钙晶须2-3份、活性氧化铝4-6份、糊精2-3份；所述内芯的配料中煤粉粒径为70-150μm，所述包覆层的配料中煤粉粒径为50-70μm；

8、（2）将内芯的配料混合均匀后，加25-30wt%水造粒制备成内芯生坯，然后加入包覆层的配料和25-30wt%的水继续造粒，制成生料球，烘干；

9、（3）升温至1200℃烧制15-20min，随炉冷却；

10、（4）烧制后的产品浸入2wt%naoh溶液中，80℃保温1-1.5h，洗涤烘干得产品。

11、进一步的，所述步骤（2）中内芯生坯的粒径为8-10mm，加入包覆层配料继续造粒制成生料球的粒径为15-20mm。

12、进一步的，所述步骤（3）先在400-450℃预烧15-20min，然后升温至1200℃烧制15-20min，升温速度为5-10℃/min。

13、一种陶粒基多孔生态混凝土的制备方法，包括以下步骤：

14、将多孔陶粒和粗骨料混合后加三分之一的水润湿表面，然后加入木屑、生物炭、吸水树脂和纤维混合拌合2-3min；之后加入剩余原料拌合2min，注入模具中振动成型，养护；所述多孔陶粒使用前在水中浸泡24h。

15、本发明的有益效果是：

16、1、本发明公开一种陶粒基多孔生态混凝土，以申请人研发的陶粒替代部分骨料，再添加纤维、木屑、丁苯乳液、生物炭和吸水树脂制备生态混凝土，其强度高，抗压强度为23.7-27.5mpa，而且对n、p和cod去除率高，净水效果优异。

17、2、本申请为多孔混凝土，孔隙率高，为增加混凝土强度和韧性，添加聚乙烯醇纤维和黄麻纤维，其中聚乙烯醇纤维与混凝土基体粘结性能好，复配天然的黄麻纤维，与人造纤维不同，它产生很少的静电，与聚乙烯醇纤维混合能减少纤维团聚，而且本申请黄麻纤维经过碱液浸泡后，长径比增大，与水泥浆结合力强，具有增强增韧的作用，且还具有一定的保水性，能进一步增加净水效果。

18、另外原料中还添加有少量木屑、生物炭和吸水树脂复配使用，分散在混凝土基体中，一方面增强混凝土吸附性和净水性能，而且具有一定的保水性能，能够增加混凝土的表面附着力，有助于微生物粘结，增加净水效果。

19、3、本申请中采用的多孔陶粒为两层结构，分为内芯和包覆层，基体主要是由赤泥、粉煤灰、木屑、煤粉、玻璃纤维、碳酸钙晶须、活性氧化铝和糊精制备而成，包覆层煤粉的粒径比内层粒径小，这样能够增加水体的停留时间，增加吸附性能和净水性能。

20、赤泥和粉煤灰中都含有大量的氧化硅和氧化铝，还添加有玻璃纤维和活性氧化铝，均匀分布在基体中，填充空隙，促进烧结，增加基体致密性。还添加有碳酸钙晶须、煤粉和糊精，糊精早期作为粘结剂，增加生料的粘结性能，在升温阶段，就开始慢慢碳化，在基体中产生均匀的微孔；煤粉由内芯至外层粒径逐渐减小，经高温焙烧后形成逐渐减小的孔结构，而少量的碳酸钙晶须与煤粉和糊精协同作用，能够在多孔陶粒中形成细小均匀分布的连通空隙，有助于增加保水性能；且这几种成分分解温度不同，能确保匀速缓慢致孔，确保基体强度；另外还添加有少量木屑，其碳化后吸附作用强，进一步增加净水性能。

21、4、多孔陶粒烧制先低温烧制，然后再升温，能够控制基体的水分和气体缓慢挥发，确保强度；烧制后多孔陶粒在碱液中水热保温，使其多孔陶粒表面和缝隙中硅、铝溶解成后在碱性条件下再进行缩聚反应、成核、生长，使多孔陶粒的表面以及缝隙更加粗糙，而且还具有一定强度，有助于微生物附着挂膜，进一步增加净水效果。

技术特征：

1.一种陶粒基多孔生态混凝土，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：水泥300-350份、多孔陶粒500-600份、粗骨料850-950份、纤维9-12份、木屑30-40份、丁苯乳液30-40份、生物炭15-20份、吸水树脂5-8份、水100-110份、聚羧酸高效减水剂10-14份。

2.根据权利要求1所述的一种陶粒基多孔生态混凝土，其特征在于：所述纤维为聚乙烯醇纤维和黄麻纤维按重量比1-2：1混合而成，所述聚乙烯醇纤维直径0.15-0.2mm，长度8-10mm，黄麻纤维长度为4-6mm。

3.根据权利要求2所述的一种陶粒基多孔生态混凝土，其特征在于：所述黄麻纤维经过表面处理，所述表面处理工艺是：将黄麻纤维浸泡在2wt%naoh溶液中30min，固液比为1：2-3，水洗烘干备用。

4.根据权利要求1所述的一种陶粒基多孔生态混凝土，其特征在于：所述多孔陶粒包括内芯和包覆层，由以下步骤制备而成：

5.根据权利要求4所述的一种陶粒基多孔生态混凝土，其特征在于：所述步骤（2）中内芯生坯的粒径为8-10mm，生料球的粒径为15-20mm。

6.根据权利要求4所述的一种陶粒基多孔生态混凝土，其特征在于：所述步骤（3）先在400-450℃预烧15-20min，然后升温至1200℃烧制15-20min，升温速度为5-10℃/min。

7.一种权利要求1所述的陶粒基多孔生态混凝土的制备方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开一种陶粒基多孔生态混凝土，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：水泥300‑350份、多孔陶粒500‑600份、粗骨料850‑950份、纤维9‑12份、木屑30‑40份、苯乙烯‑丁二烯胶乳30‑40份、生物炭15‑20份、吸水树脂5‑8份、水100‑110份、聚羧酸高效减水剂10‑14份。使用陶粒替代部分骨料，制备的混凝土强度高，净水效果好。

技术研发人员：谈树成,刘飞鹏,邓剑,许婧,李慧梅,王超,赵晓燕
受保护的技术使用者：云南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16