CN102951887A - 赤泥添加型生态混凝土及其在污水净化中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种赤泥添加型生态混凝土，其包含胶凝材料、集料、水和萘系高效减水剂。其中，所述胶凝材料包含赤泥和矿渣硅酸盐水泥。将赤泥应用于生态混凝土中，可以提高生态混凝土的污染物净化效果，同时实现了变废为宝，而且还可替代水泥等胶凝材料，大大降低了生态混凝土的生产成本，而且具有很好的强度，具有相当的实际应用价值。

Description

赤泥添加型生态混凝土及其在污水净化中的应用

技术领域

本发明涉及环境工程、水利工程技术领域，具体涉及一种污染控制型生态混凝土及其应用。

背景技术

生态混凝土最早于1993年由日本大成建设技术研究所开发，1995年日本正式提出了生态混凝土的概念。此后，国际上对生态混凝土的研究逐渐增多。自从2000年前后，我国也相继开展了对生态混凝土的研究工作。

生态混凝土的应用和研究目前主要在于三方面：1)植被生长型生态混凝土，主要应用于河道护岸，克服了原有“三面光”河道生态性能以及水力交换性能差的缺点，使河道与岸边带存在了水力联通的同时，也可使植物生长。2)透水路面型生态混凝土，主要应用于透水路面、停车场以及面源污染控制，依靠生态混凝土的强透水性能，提高区域排水性能，并可结合生态混凝土下层的相关工程，起到面源污染控制效果。3)污染控制型生态混凝土，主要用于污水净化，基于生态混凝土较高的比表面积，依靠前期吸附、后期微生物作用，实现污染物净化去除。此外，还有部分将生态混凝土应用于其他领域的尝试，如应用于北方地区土壤盐分抑制等。

总体看来，对生态混凝土的研究已经较为深入，也在工程应用上取得了较多的应用。但是各生态混凝土技术的应用还存在诸多的局限性。如植被生长型生态混凝土目前大多数仅在我国南方地区应用，在北方由于河流水量较小、水环境质量较差，植被生长型生态混凝土的应用案例极少。对于北方缺水、且污染较重的河流而言，应当弱化植被生长功能，而更注重污染控制功能，同时保证一定的水力连通性和生态性。但目前的污染控制型生态混凝土除污能力偏低，因此，新型生态混凝土的研发就显得极为必要。

赤泥是氧化铝工业生产的副产物，每生产1吨氧化铝大约产出1.0～1.3吨赤泥，作为一种工业废渣，赤泥在堆放过程中对土壤环境、地表水环境、地下水环境以及大气环境等均产生不同程度的影响。但另一方面，赤泥中含有大量的Ca、Al、Fe等元素，使其成为一种潜在的高性能吸附剂。同时，由于其高碱性以及大量Si元素的存在，赤泥也广泛应用于水泥添加剂及活化剂。目前还没有将赤泥应用于生态混凝土的记载和报道。

发明内容

本发明目的是提供赤泥在制备生态混凝土中的应用。

本发明另一个目的是提供一种赤泥添加型生态混凝土，其包含胶凝材料、集料、水和萘系高效减水剂。

本发明的再一个目的是提供所述赤泥添加型生态混凝土的制备方法。

本发明还提供所述赤泥添加型生态混凝土在污水净化中的应用。

具体实施方式

将赤泥应用于生态混凝土中，可以提高生态混凝土的污染物净化效果，同时实现了变废为宝，而且还可替代水泥等胶凝材料，大大降低了生态混凝土的生产成本，具有相当的实际应用价值。

本发明的目的在于将赤泥应用于生态混凝土拌制中，形成一种适用于我国北方水质较差的河流，具有较好的污染物净化效果，同时也可保证河流护岸稳定，维持护岸水力联通性及生态性的生态混凝土工程技术。

本发明的赤泥添加型生态混凝土包含胶凝材料、集料、水、和萘系高效减水剂。

其中，胶凝材料包含赤泥和矿渣硅酸盐水泥。

其中，本发明的赤泥添加型生态混凝土的粗骨料粒径、各组分适宜的重量配比以及添加量如下：

(1)优选采用粒径为10～16mm砾石作为集料；

(2)胶凝材料由赤泥及矿渣硅酸盐水泥混合而成，其中赤泥占胶凝材料的重量比为5～15％，优选为8～12％，最优选为10％；

(3)胶凝材料与集料重量比为1∶6.5～1∶8.5，优选为1∶8。

(4)水与胶凝材料的重量比(水灰比)为0.35～0.45，优选为0.4。

(5)萘系高效减水剂添加重量为胶凝材料的1～1.5％，优选为1.5％。

以上所述砾石为普通砾石，通过筛分选择合适粒径，去除部分针片状、长条状砾石，并经过冲洗去除砾石表面沙土。以上所述赤泥为烧结法赤泥，并经研磨至过20目方孔筛(粒径＜0.85mm)，以充分利用赤泥性能。以上所述矿渣硅酸盐水泥为例如市面上普通的标号为32.5MPa的矿渣硅酸盐水泥。以上所述的萘系高效减水剂选用液态减水剂(即液态萘系高效减水剂)。

除非有特殊说明，本申请中的技术术语应当按照本领域的通常理解。例如萘系高效减水剂指萘磺酸盐甲醛缩合物。

本发明的赤泥添加型生态混凝土在应用时，生态混凝土的总厚度以8～15cm左右为宜，优选为10cm。厚度过大则经济性及生态性受影响，反之则净化效果不佳。赤泥添加型生态混凝土在河流中应用，可用于河底也可用于水位波动带以下护岸的构建。

本发明的赤泥添加型生态混凝土的制备和铺设方法包括如下步骤：

1)平整：将护岸坡面平整，以利于生态混凝土护岸的构建；

2)制模：按护岸对生态混凝土形状的需求，构建生态混凝土砌块的模具(如正六边形、方形等)，模具高度设置为8～15cm，优选为10cm；

3)浇筑：将矿渣硅酸盐水泥、集料、水、赤泥、萘系高效减水剂按本发明设计比例拌制均匀，并浇筑于模块内，将模具内混凝土震荡捣实；

4)初期养护：常温养护7天后，拆除模具；

5)后期养护：继续养护7～14天，使生态混凝土达到较高强度；

6)铺装：将生态混凝土砌块铺设于护岸。

与普通生态混凝土相比，本发明的赤泥添加型生态混凝土具有以下优点：

a)赤泥来源丰富，使用赤泥替代部分水泥，在实现废物利用的同时降低生态混凝土制作成本，而且非常适于工业化生产。

b)拌制形成的生态混凝土具有较好的孔隙状态(孔隙率约为33～35％)，由于多孔结构以及结构表面的微观复杂性，因而具有极大的比表面积，对污染物有着较好的物理吸附效果。依靠赤泥巨大的吸附效果以及比表面积，同时结合生态混凝土多孔结构，可提高生态混凝土对水体污染物的净化效果。

c)偏碱性的环境以及大量Ca元素的存在，使得生态混凝土可通过化学作用净化污染物。而随着时间的延长，生态混凝土表面形成生物膜，转而通过生物效果净化污染物。最终随着生物膜的脱落，以及生态系统的形成，生态混凝土护岸逐渐转化成一种半自然形态的护岸形式。

d)与矿渣硅酸盐水泥综合应用，赤泥在一定程度上起着激发剂的效果，与矿渣硅酸盐水泥相辅相成，提高生态混凝土强度。

e)萘系高效减水剂的添加更有利于生态混凝土在河道等水环境中的应用。

将本发明应用于河道护岸，具有以下优点：

1)具有较好的强度，作为护岸时可使河道具有耐冲性，减少护岸的水力侵蚀；

2)具有较好的渗透性，可是河流域岸边带进行水文、物质及生态交流交流，促进河流生态系统健康；

3)具有较好的污染物净化效果，前期依靠物理化学作用，后期依靠物化及生物作用，提高河流水体净化能力。

实施例

下面结合实施例对本发明作进一步阐明，但不作为对本发明的限制。

实施例1

某北方河流，由于闸的存在，河水几乎呈停滞状态，河流水位较稳定且水质状况较差。河岸现状为自然型护岸，植被生长状况一般。拟在河流常水位线以下河岸应用本发明，采用现场浇筑生态混凝土，具体实施步骤如下：

1)平整：将护岸坡面平整，以利于生态混凝土护岸的构建；

2)制模：按护岸对生态混凝土形状的需求，构建生态混凝土砌块的正六边形模具，模具高度设置为10cm；

3)浇筑：将矿渣硅酸盐水泥9吨、砾石80吨、水4.0吨、赤泥1吨和萘系高效减水剂150公斤按本发明设计比例拌制均匀，并浇筑于模块内，将模具内混凝土震荡捣实；

4)初期养护：常温养护7天后，拆除模具；

5)后期养护：继续养护14天，使生态混凝土达到较高强度；

6)铺装：将生态混凝土砌块铺设于护岸。

实施例2

所述生态混凝土中各成分的重量为：矿渣硅酸盐水泥19吨、砾石130吨、水8.0吨、赤泥1吨和萘系高效减水剂200公斤。其他条件与实施例1相同。

实施例3

所述生态混凝土中各成分的重量为：矿渣硅酸盐水泥8.5吨、砾石85吨、水4.0吨、赤泥1.5吨和萘系高效减水剂120公斤。其他条件与实施例1相同。

Claims (10)

1.一种赤泥添加型生态混凝土，其包含胶凝材料、集料、水和萘系高效减水剂。

2.根据权利要求1所述的赤泥添加型生态混凝土，其中，所述胶凝材料包含赤泥和矿渣硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1或2所述的赤泥添加型生态混凝土，其中，赤泥占胶凝材料的重量比为5～15％，优选为8～12％，更优选为10％。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的赤泥添加型生态混凝土，其中，所述集料为10～16mm的砾石。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的赤泥添加型生态混凝土，其中，胶凝材料与集料重量比为1∶6.5～1∶8.5，优选为1∶8。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的赤泥添加型生态混凝土，其中，水与胶凝材料的重量比为0.35～0.45，优选为0.4。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的赤泥添加型生态混凝土，其中，所述萘系高效减水剂为液态萘系高效减水剂。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的赤泥添加型生态混凝土，其中，萘系高效减水剂添加重量为胶凝材料的1～1.5％，优选为1.5％。

9.权利要求1～8中任意一项所述的赤泥添加型生态混凝土的制备方法，其包括将矿渣硅酸盐水泥、集料、水、赤泥、萘系高效减水剂拌制均匀。

10.权利要求1～9中任意一项所述的赤泥添加型生态混凝土在污水净化中的应用。