CN104628319A - 一种含有河道淤泥粉的透水性混凝土和混凝土砖 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有河道淤泥粉的透水性混凝土，其原料的重量份组成为：河道淤泥粉占15～20份；水泥占20～28份；水占15～22份；石子115～126份；胶凝剂3～10份；外加剂1～6份；颗粒炭5～10份；所述河道淤泥粉由河道淤泥经过过滤、干燥和炭化获得。本发明还公开了一种透水性混凝土砖，采用如权利要求1所述的含有河道淤泥粉的透水性混凝土制得。本发明提供的可再生混凝土材料，采用河道淤泥经过高温烘干而成的材料，配合颗粒炭制成可再生混凝土材料，具有可再生、可透水、强度高、成本较低、制作工艺简单等优势，具有很好的发展前景。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种含有河道淤泥粉的透水性混凝土和混凝土砖。
背景技术
在现有混凝土中，普遍存在混凝土抗拉强度较低，水泥投入量大，而且不可再生，不透水等缺点。这也为建筑领域增加了很多烦恼。在如今提倡节能环保的社会中，资源的高效利用，材料的环保，已经越来越成为时代的主题。而建筑业也一直是与人们生活紧密相关，建筑领域资源的利用率也直接影响到人们的生活质量。
目前，在建筑业飞速发展的趋势下，混凝土的投入在建筑领域中也越来越大，而大多混凝土都是不可再生混凝土，使得混凝土利用率低，浪费大。因此，可再生混凝土的研究已经越来越得到人们的重视。当今市场上也有少数的再生混凝土出现，但由于他们大多都是采用旧的混凝土废弃物来制作，虽然其废弃资源得到利用，但其在强度和各个性能上远远不及原来混凝土，而且制作工艺繁杂，难以得到推广。
我国南方地区，大小河道湖沼星罗棋布，处于保护环境和改善水质条件的目的，每年政府都要拿出几十亿的经费来清除。河道淤泥往往不易回收利用，现有的处理方法通常是将淤泥作为填土材料使用，但是淤泥含水量高，干燥后强度低等缺点，基于以上缺点淤泥很难被用于建筑领域。
河道淤泥资源丰富，若能将河道淤泥做成水泥供建筑领域使用，其前景极为广阔。
公开号为CN103755267A的中国专利文献公开了一种淤泥混凝土及其制备方法，包括水泥、水、石子、粉煤灰、矿粉、砂和外加剂，还包括淤泥，所述淤泥通过天然内陆江河抽取过滤堆放得到，淤泥的细度在0.4-0.6之间，所述粉煤灰为Ⅱ级灰，所述外加剂为高性能增强剂。所述各组分质量份数如下：水泥200-296份、水172-180份、石子1030-1066份、粉煤灰56-75份、矿粉40-78份、砂530-680份、外加剂4.1-6.5份、淤泥 150-180份。
上述专利文献记载的技术方案中，直接将天然淤泥过滤筛选后替代部分河沙使用，降低了生产成本，增加了混凝土的密实性。但是该方法得到的混凝土固话后强度和透水性都不好。
发明内容
本发明提供了一种含有河道淤泥粉的透水性混凝土，采用由河道淤泥制得的河道淤泥粉作为原料，得到的混凝土强度高而且透水性强。
本发明解决问题的技术方案为：
一种含有河道淤泥粉的透水性混凝土，其原料的重量份组成为：
所述河道淤泥粉由河道淤泥经过过滤、干燥和炭化获得。
发明人经过各种研究及试验，突然发现河道淤泥经过高温炭化后，所得到的淤泥粉末性能接近水泥。经检测河道淤泥中二氧化硅含量很高，约含有40％～70％的二氧化硅，与普通水泥中二氧化硅含量很接近，普通水泥中二氧化硅含量通常占40％～60％。
另外，由于河道淤泥在河道中长时间积累，河道淤泥中富含腐殖质(有机物)。经过炭化后，河道淤泥中的有机物转为多孔炭化物。所述多孔炭化物可以提高混凝土的透水性。
其中干燥的方式优选为自然晾晒干燥，以节约能源。
河道淤泥中的有机物成分复杂，很难确定有机物的炭化温度，发明人发现采用炭化温度高于400℃制得的河道淤泥粉时，混凝土的透水性急剧下降。
作为优选，所述河道淤泥炭化时的温度为200～400℃，炭化时间为30-40min。
作为进一步，所述河道淤泥炭化时的温度为280～350℃。在该炭化温度范围内制备的河道淤泥粉具有更优的性能，由该河道淤泥粉制备的得到混凝土，其强度和透水性都达到最佳值。
现有的混凝土有透水性的和非透水性的，透水性混凝土透水率高，但是强度不够，非透水性混凝土强度高，但是不透水，部分特殊场合不具备实用性。
本发明采用颗粒炭对混凝土进行补强，颗粒炭机械强度高，微孔发达。在加有河道淤泥粉的情况下，加入适量的颗粒炭，使得混凝土在保持透水性能的情况下，也大大提升了强度。
作为优选，所述颗粒炭的粒度为1mm～3.5mm，所述颗粒炭的微孔尺寸为5nm～15nm。
作为优选，所述外加剂由分散剂和减水剂组成；所述分散剂为木质素磺酸钠、硅灰或粉煤灰；所述减水剂为亚甲基二苯酸钠(NNO)、聚羧酸系减水剂或HSB脂肪族减水剂。
作为优选，所述分散剂占水泥质量百分比的0.05％～2％，所述的减水剂占水泥质量的0.4％～1.2％。
作为优选，所述胶凝剂占水泥质量的15％～35％。
作为优选，所述胶凝剂为聚乙酸乙烯酯。
作为优选，所述石子为公称粒级范围为5～16mm的碎石。
本发明还提供了上述含有河道淤泥粉的透水性混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)取河道淤泥先过滤去除杂物，然后晒干，最后炭化得到河道淤泥粉；
(2)按重量分配比称出制作混凝土所需的河道淤泥粉、水泥、砂、石子、颗粒炭、木质素磺酸钠和聚羧酸系减水剂；
(3)将搅拌机、工具等接触设备用水湿润，然后将水泥、河道淤泥粉、颗粒炭、木质素磺酸钠和聚羧酸系减水剂倒入搅拌机中搅拌均匀，再加入适量的水，搅拌3-5分钟后，再往搅拌机中加入石子，继续搅拌至均匀为止，得到含有河道淤泥粉的透水性混凝土。
本发明还提供了一种透水性混凝土砖，由上述含有河道淤泥粉的透水性混凝土制得。其制备方法为将上述含有河道淤泥粉的透水性混凝土置入 模具中固化成型。
本发明的有益效果在于：本发明提供的可再生混凝土材料，采用河道淤泥经过高温烘干而成的材料，配合颗粒炭制成可再生混凝土材料，具有可再生、可透水、强度高、成本较低、制作工艺简单等优势，具有很好的发展前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种含有河道淤泥粉末的透水性混凝土按照如下步骤制作：
(1)取河道淤泥先过滤去除杂物，然后晒干，最后在300℃下炭化30分钟，得到河道淤泥粉；
(2)按重量分配比称出制作混凝土所需的河道淤泥粉、水泥、砂、石子、颗粒炭、木质素磺酸钠和聚羧酸系减水剂；
其重量分配比为：
(3)将搅拌机、工具等接触设备用水湿润，然后将水泥、河道淤泥粉、颗粒炭、木质素磺酸钠和聚羧酸系减水剂倒入搅拌机中搅拌均匀，再加入适量的水，搅拌3-5分钟后，再往搅拌机中加入石子，继续搅拌至均匀为止。
实施例2
一种含有河道淤泥粉末的透水性混凝土按照如下步骤制作：
(1)取河道淤泥先过滤去除杂物，然后晒干，最后在300℃下炭化30 分钟，得到河道淤泥粉；
(2)按重量分配比称出制作混凝土所需的河道淤泥粉、水泥、砂、石子、颗粒炭、木质素磺酸钠和聚羧酸系减水剂；
其重量分配比为：
(3)将搅拌机、工具等接触设备用水湿润，然后将水泥、河道淤泥粉、颗粒炭、木质素磺酸钠和聚羧酸系减水剂倒入搅拌机中搅拌均匀，再加入适量的水，搅拌3-5分钟后，再往搅拌机中加入石子，继续搅拌至均匀为止。
实施例3
一种含有河道淤泥粉末的透水性混凝土按照如下步骤制作：
(1)取河道淤泥先过滤去除杂物，然后晒干，最后在300℃下炭化30分钟，得到河道淤泥粉；
(2)按重量分配比称出制作混凝土所需的河道淤泥粉、水泥、砂、石子、颗粒炭、木质素磺酸钠和聚羧酸系减水剂；
其重量分配比为：
(3)将搅拌机、工具等接触设备用水湿润，然后将水泥、河道淤泥粉、颗粒炭、木质素磺酸钠和聚羧酸系减水剂倒入搅拌机中搅拌均匀，再加入适量的水，搅拌3-5分钟后，再往搅拌机中加入石子，继续搅拌至均匀为止。
实施例4
一种含有河道淤泥粉末的透水性混凝土按照如下步骤制作：
(1)取河道淤泥先过滤去除杂物，然后晒干，最后在300℃下炭化30分钟，得到河道淤泥粉；
(2)按重量分配比称出制作混凝土所需的河道淤泥粉、水泥、砂、石子、颗粒炭、木质素磺酸钠和聚羧酸系减水剂；
其重量分配比为：
(3)将搅拌机、工具等接触设备用水湿润，然后将水泥、河道淤泥粉、颗粒炭、木质素磺酸钠和聚羧酸系减水剂倒入搅拌机中搅拌均匀，再加入适量的水，搅拌3-5分钟后，再往搅拌机中加入石子，继续搅拌至均匀为止。
性能测试
将实施例1～4得到的混凝土分别做成3个混凝土立方体试件，待试件成型后即用塑料薄膜覆盖表面，置于20±5℃的环境中静置24-48小时，然后编号，拆模。拆模后立即将试件移入温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的标准养护条件下养护至28d期龄，然后采用现有测试混凝土的标准方法对试件进行性能检测。
表1.混凝土的性能测试(不同配方)
从表1的测试数据可以看出，河道淤泥粉增加，混凝土的透水性增加，颗粒炭增加，混凝土的强度增加。
对比试验1
将实施例1得到的混凝土做成3个混凝土立方体试件，另外，采用表2的配方制作3个普通混凝土立方体试件和3个普通透水性混凝土立方体试件。待试件成型后即用塑料薄膜覆盖表面，置于20±5℃的环境中静置24-48小时，然后编号，拆模。拆模后立即将试件移入温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的标准养护条件下养护至28d期龄，然后采用现有测试混凝土的标准方法对试件进行性能检测。
表2.实施例1和现有混凝土的配方
养护完成，分别用压力试验机，和透水系数测定仪对各组试件进行强度测试，及透水性能的测试，测得数据如下：
表3.混凝土的性能测试结果(不同配方)
由表3试验数据对比可得：本发明所提供的可再生透水混凝土，其强度和透水性能明显好于其他两种混凝土。
对比试验2
取不同炭化温度获得的河道淤泥粉，然后分别按照实施例1的步骤制作可再生透水混凝土，并分别对制得的混凝土进行测试。
表4.混凝土的性能测试(采用不同炭化温度获得的河道淤泥粉)
由表4数据可以看出河道淤泥的炭化温度为280～350℃时较优，在280～350℃温度范围内炭化得到的河道淤泥粉具有更优的性能，由该河道淤泥粉制备的得到混凝土，其抗压强度、抗折强度和透水性都达到较佳值。
Claims (10)
1.一种含有河道淤泥粉的透水性混凝土，其特征在于，
其原料的重量份组成为：
所述河道淤泥粉由河道淤泥经过过滤、干燥和炭化获得。
2.如权利要求1所述的含有河道淤泥粉的透水性混凝土，其特征在于，所述河道淤泥炭化时的温度为200～400℃，炭化时间为30-40min。
3.如权利要求2所述的含有河道淤泥粉的透水性混凝土，其特征在于，所述河道淤泥炭化时的温度为280～350℃。
4.如权利要求1所述的含有河道淤泥粉的透水性混凝土，其特征在于，所述颗粒炭的粒度为1mm～3.5mm，所述颗粒炭的微孔尺寸为5nm～15nm。
5.如权利要求1所述的含有河道淤泥粉的透水性混凝土，其特征在于，所述外加剂由分散剂和减水剂组成；
所述分散剂为木质素磺酸钠、硅灰或粉煤灰；
所述减水剂为亚甲基二苯酸钠(NNO)、聚羧酸系减水剂或HSB脂肪族减水剂。
6.如权利要求1所述的含有河道淤泥粉的透水性混凝土，其特征在于，所述分散剂与水的质量百分比为：0.05％～2％；所述的减水剂占水泥质量的0.4％～1.2％。
7.如权利要求1所述的含有河道淤泥粉的透水性混凝土，其特征在于，所述胶凝剂占水泥质量的15％～35％。
8.如权利要求1所述的含有河道淤泥粉的透水性混凝土，其特征在于，所述胶凝剂为聚乙酸乙烯酯。
9.如权利要求1所述的含有河道淤泥粉的透水性混凝土，其特征在于，所述石子为公称粒级范围为5～16mm的碎石。
10.一种透水性混凝土砖，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述的含有河道淤泥粉的透水性混凝土制得。
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