CN103833298B - 护坡材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种护坡材料及其制备方法，由胶凝材料、集料、改性骨料和水组成；胶凝材料是由水泥、粒径为1-3mm的市政固体废弃物、激发剂和工业废渣制备而成，集料是由粒径为1-3mm的市政固体废弃物制备而成，改性骨料是由粒径为4-10mm的市政固体废弃物、表面增强剂和水制备而成。本发明可以高效利用市政固体废弃物，减少生产建材对资源与能源的消耗，生产和施工工艺简单，制备的护坡材料力学性能高，同时，降低市政固体废弃物堆放时对土地的占用和环境的污染，社会、经济和环境效益显著。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种护坡材料及其制备方法。
背景技术
在城镇化建设推进过程中，每年由旧建筑物拆除、新建建筑施工和筑路过程中产生的市政固体废弃物达到数亿吨，数量已占到城市垃圾总量的30-40%。市政固体废弃物中含有大量水、硅酸钙和氢氧化钙使渗滤水呈强碱性，废石膏中含有的大量硫酸根离子在厌氧条件下会转化为硫化氢，废纸板和废木材在厌氧条件下可溶出木质素和单宁酸并分解生成挥发性有机酸，废金属料可使渗滤水中含有大量的重金属离子，从而污染周边的地下水。同时，由市政固体废弃物产生的粉尘给环境带来了恶劣的影响，市政固体废弃物的资源化利用具有重要的社会与环境效益。
在市政固体废弃物利用过程中，通常采用简单的破碎后，用于再生砌块和再生混凝土的制备，但是，由于市政固体废弃物粉料活性低、骨料孔隙率高等问题，利用率低，制备的再生制品性能差，不能满足实际工程对建筑材料的要求，市政固体废弃物未得到资源化利用。针对不同的市政固体废弃物采用合适的方式对其活性进行激发，可以有效的提高其活性，同时，通过对再生骨料的表面增强，可以对其表面的孔隙进行填充，增强再生骨料的表面强度，增加在建筑材料制备过程中的掺量，达到资源化利用市政固体废弃物的目的。随着城镇化进程的加快，对建筑材料的需求量增加，在建筑材料的制备过程中，消耗了大量的资源与能源，同时给环境造成了严重的影响。因此，研制能够高效利用市政固体废弃物、降低资源与能源消耗、减少对环境污染的建筑材料具有重要的社会、经济和环境意义。
目前，国内外已有关于护坡材料的报道。如专利《一种生态护坡砖》（CN202509457U）公开了一种生态护坡砖，外周为正多边形，中空，内周边为正多边形或椭圆形，采用混凝土、矿渣以浇筑或半干压方式成型；专利《互锁防滑高绿化率护坡砖》（CN202809561U）公开了一种用于河流、水库或道路的岸坡防护的互锁防滑高绿化率护坡砖，包括圆盘形的下块和十字形的上块，十字形的上块由纵块和横块组成；专利《护坡砖》（CN203049594U）公开了一种护坡砖，砖体为空心结构，砖体上下两端对应开设有凹槽，凹槽两侧没有锁钩，凹槽和锁钩组成自锁定结构。这些技术多以水泥、天然砂石为原料采用传统的配比与成型方式，导致护坡砖的资源与能源消耗高，不利于循环经济的发展。
专利《一种再生骨料型植生生态混凝土及其制备方法》（CN102584127A）公布了一种再生骨料型植生生态混凝土及其制备方法，以再生骨料、再生细骨料、水、水泥和专用外加剂混合，采用浇筑的方式成型，pH为10，孔隙率大于25%；专利《分块锚固压片式护坡砖结构及其施工铺设方法》（CN103147449A）公开了一种用于自然边坡或人工边坡加固压面的分块锚固压片式护坡砖结构，以建筑废料和工业炉渣为原料，采用蒸压或者烧结工艺制作。这些技术采用天然砂、石、水泥和建筑垃圾为原材料，但是，未采用合适的激发技术对粉料进行激发，骨料表面未做强化处理，导致制备的护坡材料力学性能差和利废率低。因此，发明一种既满足使用功能，又能高效利用市政固体废弃物和工业废渣的护坡材料具有重要的意义和实际需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种护坡材料，具有利废率高、成本低、力学性能高、耐久性能好的优点，本发明同时提供了护坡材料的制备方法，科学合理、工艺简单。
本发明所述的护坡材料由胶凝材料、集料、改性骨料和水组成；胶凝材料是由水泥、粒径为1-3mm的市政固体废弃物、激发剂和工业废渣制备而成，集料是由粒径为1-3mm的市政固体废弃物制备而成，改性骨料是由粒径为4-10mm的市政固体废弃物、表面增强剂和水制备而成。
所述的市政固体废弃物为旧建筑物拆除、新建建筑施工、筑路过程中产生的建筑垃圾。
所述的水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥或氟铝酸盐水泥中的一种或多种。
所述的激发剂为水玻璃与硫酸钠按质量比为2-5：1混合而成。
所述的工业废渣为粉煤灰、炉渣或钢渣中的一种或多种。
所述的表面增强剂为粉煤灰、硅酸盐水泥和羟丙基甲基纤维素醚按质量比为3-8：1：0.005-0.01混合而成。
所述的胶凝材料、集料和改性骨料的质量比为0.8-2：2-6：4-9，水和胶凝材料的质量比是0.11-0.15：1。
所述的胶凝材料中水泥、粒径为1-3mm的市政固体废弃物、激发剂和工业废渣的质量比为1-3：5-15：0.06-0.1：5-15。
所述的改性骨料中水和表面增强剂的质量比为0.55-0.70：1，表面增强剂和水的总质量与粒径为4-10mm的市政固体废弃物的质量比为1：2-6。
本发明所述的护坡材料的制备方法，步骤如下：
（1）在表面增强剂中加入水制成浆状，得到表面增强剂浆体，备用；将粒径为4-10mm市政固体废弃物放入表面增强剂浆体中，搅拌，使表面增强剂浆体均匀涂覆在其表面，40-60℃条件下烘干1-3小时，得到改性骨料；
（2）将水泥、粒径为1-3mm的市政固体废弃物、激发剂和工业废渣混合均匀，得到胶凝材料；
（3）将胶凝材料、集料、改性骨料和水混合均匀，采用半干压方式振动成型，在温度25-40℃和湿度75-90%条件下，养护4-7天，得到护坡材料。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
第一，本发明以市政固体废弃物再生骨料、微粉和工业废渣为主要原材料，掺量达到90%以上，可以高效利用市政固体废弃物，减少生产建材对资源与能源的消耗，同时，降低市政固体废弃物堆放时对土地的占用和环境的污染，社会、经济和环境效益显著。
第二，针对市政固体废弃物粉料活性低的问题，通过选用合适的激发剂，可以使粉料的活性得到激发，遇水时进一步水化，产生胶凝性能。
第三，因为再生骨料表面为多孔结构，易吸水，强度低，如果直接使用，会导致再生制品力学性能和耐久性差，通过制备再生骨料表面增强剂，可以将再生骨料表面的孔隙进行填充，提高其强度。因此，本发明所提供的这种护坡材料力学性能高，且以市政固体废弃物和工业废渣为主要原材料，生产和施工工艺简单，可广泛用于江河湖沿岸、水库护坡和高速公路边坡防护等。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
（1）将粉煤灰、硅酸盐水泥和羟丙基甲基纤维素醚按3:1:0.01的比例混合均匀，制成表面增强剂，按水和表面增强剂的质量比为0.60将表面增强剂制成浆状，备用；将粒径为10mm市政固体废弃物放入表面增强剂浆体中，粒径为10mm的市政固体废弃物和表面增强剂浆体的质量比为2，搅拌，使表面增强剂浆体均匀涂覆在其表面，60℃条件下烘干2小时，得到改性骨料；
（2）将硅酸盐水泥、粒径为1mm的市政固体废弃物、激发剂和粉煤灰按2:13:0.1:5比例混合均匀，得到胶凝材料；
（3）将胶凝材料、粒径为3mm的市政固体废弃物和改性骨料按0.8:2:7混合均匀，调整水和胶凝材料的质量比为0.15，采用半干压方式振动成型，在温度30℃和湿度85%条件下，养护7天，得到护坡材料。
实施例2
（1）将粉煤灰、硅酸盐水泥和羟丙基甲基纤维素醚按4:1:0.008的比例混合均匀，制成表面增强剂，按水和表面增强剂的质量比为0.70将表面增强剂制成浆状，备用；将粒径为4mm市政固体废弃物放入表面增强剂浆体中，粒径为4mm的市政固体废弃物和表面增强剂浆体的质量比为3，搅拌，使表面增强剂浆体均匀涂覆在其表面，40℃条件下烘干3小时，得到改性骨料；
（2）将铝酸盐水泥、粒径为2mm的市政固体废弃物、激发剂和炉渣按3:15:0.08:6比例混合均匀，得到胶凝材料；
（3）将胶凝材料、粒径为2mm的市政固体废弃物和改性骨料按1:3:6混合均匀，调整水和胶凝材料的质量比为0.13，采用半干压方式振动成型，在温度40℃和湿度75%条件下，养护5天，得到护坡材料。
实施例3
（1）将粉煤灰、硅酸盐水泥和羟丙基甲基纤维素醚按6:1:0.006的比例混合均匀，制成表面增强剂，按水和表面增强剂的质量比为0.55将表面增强剂制成浆状，备用；将粒径为5mm市政固体废弃物放入表面增强剂浆体中，粒径为5mm的市政固体废弃物和表面增强剂浆体的质量比为6，搅拌，使表面增强剂浆体均匀涂覆在其表面，50℃条件下烘干2.5小时，得到改性骨料；
（2）将硫铝酸盐水泥、粒径为3mm的市政固体废弃物、激发剂和钢渣按2:10:0.07:8比例混合均匀，得到胶凝材料；
（3）将胶凝材料、粒径为1mm的市政固体废弃物和改性骨料按1.5:4:5混合均匀，调整水和胶凝材料的质量比为0.12，采用半干压方式振动成型，在温度35℃和湿度85%条件下，养护6天，得到护坡材料。
实施例4
（1）将粉煤灰、硅酸盐水泥和羟丙基甲基纤维素醚按8:1:0.005的比例混合均匀，制成表面增强剂，按水和表面增强剂的质量比为0.58将表面增强剂制成浆状，备用；将粒径为6mm市政固体废弃物放入表面增强剂浆体中，粒径为6mm的市政固体废弃物和表面增强剂浆体的质量比为4，搅拌，使表面增强剂浆体均匀涂覆在其表面，55℃条件下烘干2小时，得到改性骨料；
（2）将氟铝酸盐水泥、粒径为3mm的市政固体废弃物、激发剂和粉煤灰按1:8:0.06:10比例混合均匀，得到胶凝材料；
（3）将胶凝材料、粒径为1mm的市政固体废弃物和改性骨料按2:6:9混合均匀，调整水和胶凝材料的质量比为0.11，采用半干压方式振动成型，在温度40℃和湿度75%条件下，养护4天，得到护坡材料。
实施例5
（1）将粉煤灰、硅酸盐水泥和羟丙基甲基纤维素醚按7:1:0.009的比例混合均匀，制成表面增强剂，按水和表面增强剂的质量比为0.65将表面增强剂制成浆状，备用；将粒径为8mm市政固体废弃物放入表面增强剂浆体中，粒径为8mm的市政固体废弃物和表面增强剂浆体的质量比为5，搅拌，使表面增强剂浆体均匀涂覆在其表面，60℃条件下烘干1小时，得到改性骨料；
（2）将硅酸盐水泥、粒径为2mm的市政固体废弃物、激发剂和粉煤灰按2:5:0.08:12比例混合均匀，得到胶凝材料；
（3）将胶凝材料、粒径为3mm的市政固体废弃物和改性骨料按1:3:4混合均匀，调整水和胶凝材料的质量比为0.14，采用半干压方式振动成型，在温度25℃和湿度90%条件下，养护7天，得到护坡材料。
实施例6
（1）将粉煤灰、硅酸盐水泥和羟丙基甲基纤维素醚按4:1:0.01的比例混合均匀，制成表面增强剂，按水和表面增强剂的质量比为0.60将表面增强剂制成浆状，备用；将粒径为9mm市政固体废弃物放入表面增强剂浆体中，粒径为9mm的市政固体废弃物和表面增强剂浆体的质量比为3，搅拌，使表面增强剂浆体均匀涂覆在其表面，45℃条件下烘干1.5小时，得到改性骨料；
（2）将硅酸盐水泥、粒径为1mm的市政固体废弃物、激发剂和粉煤灰按3:8:0.1:15比例混合均匀，得到胶凝材料；
（3）将胶凝材料、粒径为2mm的市政固体废弃物和改性骨料按2:4:7混合均匀，调整水和胶凝材料的质量比为0.12，采用半干压方式振动成型，在温度30℃和湿度80%条件下，养护5天，得到护坡材料。
Claims (8)
1.一种护坡材料，其特征在于由胶凝材料、集料、改性骨料和水组成；胶凝材料是由水泥、粒径为1-3mm的市政固体废弃物、激发剂和工业废渣制备而成，集料是由粒径为1-3mm的市政固体废弃物制备而成，改性骨料是由粒径为4-10mm的市政固体废弃物、表面增强剂和水制备而成；
所述的激发剂为水玻璃与硫酸钠按质量比为2-5：1混合而成；
所述的表面增强剂为粉煤灰、硅酸盐水泥和羟丙基甲基纤维素醚按质量比为3-8：1：0.005-0.01混合而成。
2.根据权利要求1所述的护坡材料，其特征在于所述的市政固体废弃物为旧建筑物拆除、新建建筑施工、筑路过程中产生的建筑垃圾。
3.根据权利要求1所述的护坡材料，其特征在于所述的水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥或氟铝酸盐水泥中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的护坡材料，其特征在于所述的工业废渣为粉煤灰、炉渣或钢渣中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的护坡材料，其特征在于所述的胶凝材料、集料和改性骨料的质量比为0.8-2：2-6：4-9，水和胶凝材料的质量比是0.11-0.15：1。
6.根据权利要求1所述的护坡材料，其特征在于所述的胶凝材料中水泥、粒径为1-3mm的市政固体废弃物、激发剂和工业废渣的质量比为1-3：5-15：0.06-0.1：5-15。
7.根据权利要求1所述的护坡材料，其特征在于所述的改性骨料中水和表面增强剂的质量比为0.55-0.70：1，表面增强剂和水的总质量与粒径为4-10mm的市政固体废弃物的质量比为1：2-6。
8.一种权利要求1-7任一所述的护坡材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）在表面增强剂中加入水制成浆状，得到表面增强剂浆体，备用；将粒径为4-10mm市政固体废弃物放入表面增强剂浆体中，搅拌，使表面增强剂浆体均匀涂覆在其表面，40-60℃条件下烘干1-3小时，得到改性骨料；
（2）将水泥、粒径为1-3mm的市政固体废弃物、激发剂和工业废渣混合均匀，得到胶凝材料；
（3）将胶凝材料、集料、改性骨料和水混合均匀，采用半干压方式振动成型，在温度25-40℃和湿度75-90%条件下，养护4-7天，得到护坡材料。
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