CN102584095A - 一种植生型生态混凝土用的外加剂及其复配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植生型生态混凝土用的外加剂及其复配方法，涉及水泥混凝土外加剂技术领域。由碳酸钙5-10份、硅石粉40-50份、木质素磺酸5-8份、亚硝酸钠早强剂1-3份、羟基羧酸高效减水剂1-3份、聚丙烯酰胺保水剂0.3-0.4份、十二烷基苯硫酸钠引气剂0.01-0.02重量份的物料组合而成的。本发明将上述各组分组合而成的外加剂添加到植生型生态混凝土中，能提高混凝土的力学强度和耐久性，控制和保证其透水性、孔隙率以及均一性等，改善其内部和表面的化学抵抗性、酸碱度以及生物亲和性等功能。
Description
技术领域
本发明涉及水泥混凝土外加剂技术领域，尤其是添加到植生型生态混凝土中的外加剂。
背景技术
植生型生态混凝土是一种新型的生态建筑材料，已愈来愈受到业内人士的关注。该混凝土是在过去多孔混凝土的基础上，进一步结合环境问题，协调生态环境，降低环境负荷，保存及提高环境景观而发展起来的。传统的多孔混凝土往往采用水泥、一定级配的骨料配制而成，在进行植生、植草、植绿过程中存在以下几个问题：
（1）强度较低。采用纯水泥浆体配制多孔混凝土，水泥浆体与骨料之间的粘结能力有限，无砂多孔混凝土的抗压强度往往在10MPA以下，强度降低。
（2）有效孔隙率不易控制。由于水泥浆体易流淌，多孔混凝土在施工过程中，水泥浆体由于重力作用，往往出现下部水泥浆体过多，把孔隙部分或者全部堵死，使得有效孔隙率降低；而上部水泥浆体较少，难以包裹所有的骨料颗粒，浆体与骨料之间的粘结力差从而出现“跑石”现象。因此多孔混凝土的有效孔隙率不易控制。
（3）碱含量过高，不利于植物生长。采用纯水泥浆配制多孔混凝土，水泥用量一般较大，水泥水化产物较多，内部碱含量过高，不利于植物生长。
因此，本发明就在多孔混凝土的基础上，改善其性能，使其具有良好的有效孔隙率、一定的强度以及适宜植物生长的碱含量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种能够提高多孔混凝土力学性能、耐久性能，降低混凝土碱含量等指标的外加剂。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种植生型生态混凝土用的外加剂，由以下重量份的物料组合而成：
碳酸钙5-10份、硅石粉40-50份、木质素磺酸5-8份、早强剂1-3份、减水剂1-3份、保水剂0.3-0.4份、引气剂0.01-0.02份。
其中所述的早强剂为亚硝酸钠，为一种机能性无机盐。
其中所述的减水剂为聚羧酸醚类高效减水剂。
其中所述的保水剂为聚丙烯酰胺。
其中所述的引气剂为十二烷基苯硫酸钠。
一种植生型生态混凝土用的外加剂的复配方法，按照下述步骤进行：
（1）将碳酸钙5-10份置于搅拌器1—1中，加入同分量的水，搅拌30分钟；
将硅石粉40-50份份置于搅拌器1—2中，加入同分量的水，搅拌30分钟；
将木质素磺酸5-8份置于搅拌器1—3中，加入同分量的水，搅拌30分钟；
（2）将上述3个搅拌器中的混合料汇至搅拌器1—4中进行搅拌，搅拌30分钟；
（3）在搅拌器4中加入亚硝酸钠1-3份、羟基羧酸高效减水剂1-3份，十二烷基苯硫酸钠0.01-0.02份，搅拌30分钟；
（4）在搅拌器1—4中加入聚丙烯酰胺0.3-0.4份，搅拌5-10分钟，即可出料；
（5）在步骤（2）、（3）、（4）的同时，打开循环泵进行混合料的循环，使得混合料充分搅拌，达到均匀效果，不出现固体沉淀。
该外加剂能够促进水泥的水化反应，提高混凝土早期强度，同时由于外加剂中含有机能性无机盐，起到增强作用，水泥浆体的内聚力和水泥浆体与骨料的粘附力得到提高，从而增强混凝土的强度，解决了混凝土本身存在的强度与孔隙率的矛盾。试验表明，该植生型生态混凝土浇筑4小时后强度可达5 MPa，自然养护7d的抗压强度能够达到15MPa，一般混凝土需要养护28d后才能达到这个指标。自然养护28d后其强度能够达到20MPa。
本发明外加剂中所述的保水剂溶解迅速，易于分散，在使外加剂本身不出现固体沉淀的同时，便于施工时增加生态混凝土的粘度，更好控制混凝土的孔隙结构；所述的增强剂为亚硝酸钠，是一种机能性无机盐，可提高混凝土早期粘度，增加混凝土附着力；所述的减水剂为羟基羧酸高效减水剂，可降低水泥用量，一定程度降低混凝土的pH值；引气剂引入的气泡细小、稳定，优化混凝土孔隙结构，提高生态混凝土抗冻性能。外加剂中的硅石粉含有的活性二氧化硅与水化反应出来的Ca(OH)2反应生成更多的C-S-H凝胶，加快水泥水化速率，提高生态混凝土的强度。
本发明将上述各组分组合添加在混凝土中，可以促进水泥的水合反应，增加水合物与骨料的附着能力，增强骨料间粘结层的强度，提高混凝土早期强度，缩短混凝土凝结时间。添加了该外加剂的植生型生态混凝土可以形成均匀的连通孔隙结构，便于动植物及微生物栖息，同时骨料表面形成致密的C-S-H凝胶保护层，能提高混凝土耐化学的侵蚀能力，同时防止Ca(OH)2等碱性成分的溶出，改善了生态混凝土的生态亲和性和环境协调性。
附图说明
图1为一种植生型生态混凝土用的外加剂的复配工艺装置图，其中1. 搅拌器，（搅拌器1共四个，用1—1，1—2，1—3和1—4分别编号表示）2. 管道，3. 循环泵，4. 阀门，5. 出料口。
具体实施方式
一种植生型生态混凝土用的外加剂的复配工艺装置图中，搅拌器1为立式搅拌机（共四个，用1—1，1—2，1—3和1—4分别编号表示），具有精确计量功能，其电动机功率和料桶容量根据生产能力确定。管道2材质采用钢衬塑，防腐且耐用，避免了纯塑料制品使用寿命命且容易损坏的问题。循环泵3为防腐循环泵。阀门4为电动阀门，具有防腐功能。出料口5处阀门为手动阀门。该复配工艺装置操作简单，占用空间较小，适用于中小型复配厂。
本发明一种植生型生态混凝土用的外加剂，它是由以下重量份的物料组合而成的：碳酸钙5-10份、硅石粉40-50份、木质素磺酸5-8份、亚硝酸钠早强剂1-3份、羟基羧酸高效减水剂1-3份、聚丙烯酰胺保水剂0.3-0.4份、十二烷基苯硫酸钠引气剂0.01-0.02份构成。具体在各个实施例中组成单位如表1所示。复配方法，按照下述步骤进行：
（1）将碳酸钙5-10份置于搅拌器1—1中，加入同分量的水，搅拌30分钟；
将硅石粉40-50份份置于搅拌器1—2中，加入同分量的水，搅拌30分钟；
将木质素磺酸5-8份置于搅拌器1—3中，加入同分量的水，搅拌30分钟；
（2）将上述3个搅拌器中的混合料汇至搅拌器1—4中进行搅拌，搅拌30分钟；
（3）在搅拌器4中加入亚硝酸钠1-3份、羟基羧酸高效减水剂1-3份，十二烷基苯硫酸钠0.01-0.02份，搅拌30分钟；
（4）在搅拌器1—4中加入聚丙烯酰胺0.3-0.4份，搅拌5-10分钟，即可出料；
（5）在步骤（2）、（3）、（4）的同时，打开循环泵进行混合料的循环，使得混合料充分搅拌，达到均匀效果，不出现固体沉淀。
表1 外加剂的不同配比表（单位：Kg）
| 组分 | 碳酸钙 | 硅石粉 | 木质素磺酸 | 亚硝酸钠 | 羟基羧酸 | 聚丙烯酰胺 | 十二烷基苯硫酸钠 |
| 实施例一 | 5 | 40 | 5 | 1 | 1 | 0.3 | 0.01 |
| 实施例二 | 5 | 40 | 5 | 2 | 2 | 0.35 | 0.015 |
| 实施例三 | 5 | 40 | 5 | 3 | 3 | 0.4 | 0.02 |
| 实施例四 | 7.5 | 47.5 | 6.5 | 1 | 1 | 0.3 | 0.01 |
| 实施例五 | 7.5 | 47.5 | 6.5 | 2 | 2 | 0.35 | 0.015 |
| 实施例六 | 7.5 | 47.5 | 6.5 | 3 | 3 | 0.4 | 0.02 |
| 实施例七 | 10 | 50 | 8 | 1 | 1 | 0.3 | 0.01 |
| 实施例八 | 10 | 50 | 8 | 2 | 2 | 0.35 | 0.015 |
| 实施例九 | 10 | 50 | 8 | 3 | 3 | 0.4 | 0.02 |
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅局限于下面的实施例。以在250kg水泥中添加本发明质量百分比2%的外加剂（不同配比，见表1）为例，并对相应的植生型生态混凝土的性能进行测定，详细结果见表2。由于国内暂时没有关于多孔类混凝土测试标准，植生型生态混凝土的性能试验参照日本标准《多孔混凝土的体积比重、含水率、吸水率及抗压强度的试验方法》（JIS A1161-1994）。
表2 不同外加剂配比所对应的植生型生态混凝土试验性能
| 序号 | 有效孔隙率 | 强度 | pH值 |
| 对比例 | 22% | 8.8 | 13.5 |
| 实施例一 | 28% | 18 | 10 |
| 实施例二 | 30% | 19 | 9.8 |
| 实施例三 | 30% | 20 | 9.6 |
| 实施例四 | 28% | 22 | 9.8 |
| 实施例五 | 28% | 24 | 9.7 |
| 实施例六 | 27% | 25 | 9.7 |
| 实施例七 | 25% | 23 | 9.8 |
| 实施例八 | 24% | 25 | 9.7 |
| 实施例九 | 24% | 26 | 9.6 |
注：1、对比例是不添加外加剂时混凝土配合比；基准配合比C:S:G:W=1:0.6:6.0:0.25；
2、其中水泥为硅酸盐425，砂为中砂，粗骨料级配为16.5-30mm。
植生型生态混凝土浇筑前属于一种半干料，浇筑、加固及保养之后，呈米花糖状的孔隙结构。添加本发明的外加剂到混凝土中时对水的控制非常重要。由于植生型生态混凝土容易受到骨料含水率的影响，施工现场应确认砂、石含水率，进行适当的配比修正。
用水量多时，混凝土水泥浆体时出现流淌状况，水泥浆体会因坍落而堵塞生态混凝土下部结构孔隙。用水量少，混凝土表面会出现干涩状态，混凝土水泥浆体无法包裹所有骨料，浆体与骨料之间的粘结力差，从而出现“跑石”现象。水量合适时，混凝土呈现水亮光泽状，孔隙能在生态混凝土整体结构中有效形成、强固和均匀排布。
该外加剂能够减少混凝土水泥用量，促进水泥的水化反应，降低混凝土的pH值。试验表明，该混凝土的pH值在10以下，有利于植物生长。
该外加剂能够优化混凝土孔隙结构，确保孔隙均匀和控制孔径大小。试验表明，采用16.5-31.5mm级配配制的植生型生态混凝土有效孔隙率可以达到30%，完全满足植物根系生长的要求，同时有利于微生物的栖息。
上述各原料均为市售产品。
植生型生态混凝土用的外加剂主要达到以下技术指标：
1、不易燃、且属非腐蚀性、非氧化性、非放射性物质，属非危险品；
2、pH值在3.0-3.5之间；
3、固含量在45~55%；
4、以普通硅酸盐P.O42.5基准水泥为基材，按照基准配合比（C:S:G:W=1:0.6:6.0:0.25）适配而成的混凝土，添加该外加剂后的混凝土性能如下：
抗压强度：7d≥15MPa，28d≥20MPa；
抗折强度：7d≥2.8MPa，28d≥4MPa；
初凝时间≥45分钟；终凝时间4h；
孔隙率在25%-30%之间。
使用时，将本发明外加剂按照水泥重量的2-3%比例与水泥、粗细骨料和水(一定配合比)搅拌均匀，即可进行混凝土浇筑施工。添加外加剂后的植生型生态混凝土施工方便，无需振捣。只需按设计要求厚度将生态混凝土摊平，表面抹平，无需养护，具有十分显著的可操作性，施工效率高。
Claims (2)
1.一种植生型生态混凝土用的外加剂，其特征在于由以下重量份的物料组合而成：
碳酸钙5-10份、硅石粉40-50份、木质素磺酸5-8份、早强剂1-3份、减水剂1-3份、保水剂0.3-0.4份、引气剂0.01-0.02份；
其中所述的早强剂为亚硝酸钠，
其中所述的减水剂为聚羧酸醚类高效减水剂；
其中所述的保水剂为聚丙烯酰胺；
其中所述的引气剂为十二烷基苯硫酸钠。
2.权利要求1所述的一种植生型生态混凝土用的外加剂，其特征在于按照下述步骤进行：
（1）将碳酸钙5-10份置于搅拌器1—1中，加入同分量的水，搅拌30分钟；
将硅石粉40-50份份置于搅拌器1—2中，加入同分量的水，搅拌30分钟；
将木质素磺酸5-8份置于搅拌器1—3中，加入同分量的水，搅拌30分钟；
（2）将上述3个搅拌器中的混合料汇至搅拌器1—4中进行搅拌，搅拌30分钟；
（3）在搅拌器4中加入亚硝酸钠1-3份、羟基羧酸高效减水剂1-3份，十二烷基苯硫酸钠0.01-0.02份，搅拌30分钟；
（4）在搅拌器1—4中加入聚丙烯酰胺0.3-0.4份，搅拌5-10分钟，即可出料；
（5）在步骤（2）、（3）、（4）的同时，打开循环泵进行混合料的循环，使得混合料充分搅拌，达到均匀效果，不出现固体沉淀。
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