CN107573009A - 一种生态透水性泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生态透水性泡沫混凝土及其制备方法，该生态透水性泡沫混凝土中的组成成分及重量份比例如下：水泥15～36份，铁尾矿渣微粉5～15份，污泥中空陶粒10～25份，再生轻骨料12～40份，改性秸秆纤维0.1～0.6份，改性发泡剂0.1～2份，增稠剂0.2～1份，水10～30份。本发明通过采用改性发泡剂，使得具有薄壁结构、处于介稳状态的气泡在水泥料浆硬化之前，通过化合热、重力、表面张力以及毛细孔效应共同作用与周围相邻气泡‑达到稳定状态，水泥料浆硬化之后形成透水型泡沫混凝土。本发明具有较大的连通孔隙率，可实现高渗透性，流动性好，施工表面平整，施工便捷，施工效率高。

Description

一种生态透水性泡沫混凝土及其制备方法

技术领域:

本发明属于道路材料技术领域，具体涉及一种生态透水性泡沫混凝土及其制备方法。

背景技术：

海绵城市是新一代城市雨洪管理概念，其建设的原则是在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化。对城市的地面和基层采用透水铺装，能够自然打通地面上下水份的流通，存储大量的雨水，减少城市洪涝灾害发生的频率，形成良好的水资源循环利用系统。传统的透水铺装基层一般是采用级配碎石，其经碾压后作为排水层，对自然砂石资源的需求较大，且施工中往往需要大型机械，加大了施工难度。泡沫混凝土作为一种具有微小、均质和封闭孔结构的轻质材料，在建筑保温和节能领域获得了广泛的应用，但是泡沫混凝土不具备良好的透水性能。因此，本发明提出一种生态透水性泡沫混凝土及其制备方法。

发明内容：

本发明针对现有透水混凝土和泡沫混凝土存在的技术问题，提供一种生态透水性泡沫混凝土，连通孔隙率高，可实现高渗透性，流动性好，施工表面平整，施工便捷，施工效率高。

为了实现上述目的，本发明采用以下方案，包括：

本发明提供的生态透水性泡沫混凝土中的组成成分及重量份比例如下：

优选地，所述水泥为索瑞尔水泥。

优选地，所述污泥中空陶粒主要由市政污泥、高镁水泥、高炉矿渣微粉、磷石膏和碳酸钠组成，经混合搅拌、造粒、预养静停、蒸压养护等免烧工艺制成的高强轻质陶粒，所述陶粒表面包壳、中间含大空腔、孔壁气孔连通，其堆积容重400～750kg/m³，粒径为3～10mm，筒压强度4～9MPa。

优选地，所述再生轻骨料是通过回收废弃轻质墙体材料(加气块、轻质墙板等)破碎、筛选及分拣而得，其容重范围为300～1100kg/m³，粒径为1～17mm。

优选地，所述改性秸秆纤维是通过将稻草秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆等含高纤维的秸秆植物粉碎、改性处理、烘干等加工后制成的；所述改性处理方式为将粉碎好的生态纤维浸泡于改性液中0.5h～2h；所述改性液由纳米氧化铝、石灰水、丙二醇、丙烯酸乳液、酒石酸和水按一定比例制成的；所述改性秸秆纤维长度为0.2～4mm，密度为100～500kg/m3。

优选地，所述改性发泡剂主要由物理发泡剂、致孔剂、开孔剂、稳泡剂和碳酸氢钠按适当比例混合制成；所述物理发泡剂为十二烷基苯磺酸钠或聚乙氧基化脂肪醇；所述致孔剂为聚氨酯(PU)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚氨酯的膜孔径为3～6μm，所述聚乙烯吡咯烷酮的膜孔径为5～11μm；所述开孔剂为聚丁二烯；所述稳泡剂为明胶或黄胶。

本发明的另一目的是提供一种生态透水性泡沫混凝土的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：按重量份比例准备水泥、铁尾矿渣微粉、污泥中空陶粒、再生轻骨料、改性秸秆纤维、改性发泡剂、增稠剂和水；

步骤S2：将污泥中空陶粒预湿润成饱和面干状态；

步骤S3：将水泥、铁尾矿渣微粉、改性秸秆纤维、增稠剂和水依次投入到搅拌机内搅拌10分钟；

步骤S4：加入预湿润的污泥中空陶粒和再生轻骨料搅拌15分钟；

步骤S5：再将改性发泡剂通过发泡机发泡后注入搅拌机内搅拌5分钟，即制成所述生态透水性泡沫混凝土。

本发明具有较大的连通孔隙率，可实现高渗透性，流动性好，施工表面平整，施工便捷，施工效率高，能广泛用于绿地系统和道路交通等透水铺装的基层。

本发明与现有混凝土相比具有以下的技术特点：

(1)本发明通过采用具有改性发泡剂制备而成，具有开放的、相互连通的内部孔结构。开孔结构形成的原理是具有薄壁结构、处于介稳状态的气泡在水泥料浆硬化之前，通过化合热、重力、表面张力以及毛细孔效应共同作用与周围相邻气泡-达到稳定状态，水泥料浆硬化之后形成透水型泡沫混凝土。

(2)利用改性秸秆纤维有良好的抵抗拉伸变形能力，比重较轻，使透水泡沫混凝土有韧性，而且我国具有丰富的生态植物资源，能节约大量资源，有利于人类的生存环境；

(3)再生轻骨料是建筑垃圾全再生的，价格低廉，强度高，大大减轻建筑垃圾对环境的不利影响。

(4)本发明中再生轻骨料的加入，使得泡沫混凝土中泡沫形成连续级配，能容纳更多的泡沫，泡沫混凝土变得更轻，不降低泡沫混凝土的强度粗细骨料均为轻集料，极大降低混凝土容重，同时保证抗压强度。

(5)较高的孔隙率保证了较快的排水速度，同时具有较好的蓄水能力；

(6)可制成透水砖等制品形式，也可采用现浇施工，形成整体性较好的连续透水层；

(7)轻质且密度可调节，是相比于传统透水材料的主要优势，应用于对承重荷载有限制的基层时能够发挥其轻质减荷的长处；

(8)具有较好的保温和吸音特性，使透水泡沫混凝土应用时能够兼具多重功能，可应用于绿化屋面，使其兼具透水和保温功能，从而简化了绿化屋面传统构造。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，以利于本领域技术人员能够更加清楚的了解。

为避免重复，先将实施例中涉及的有关原料技术参数或制作方法统一说明，实施例中不再赘述：

所述水泥为索瑞尔水泥。

所述污泥中空陶粒主要由市政污泥、高镁水泥、高炉矿渣微粉、磷石膏和碳酸钠组成，经混合搅拌、造粒、预养静停、蒸压养护等免烧工艺制成的高强轻质陶粒，所述陶粒表面包壳、中间含大空腔、孔壁气孔连通，其堆积容重400～750kg/m³，粒径为3～10mm，筒压强度4～9MPa。

所述再生轻骨料是通过回收废弃轻质墙体材料(加气块、轻质墙板等)破碎、筛选及分拣而得，其容重范围为300～1100kg/m³，粒径为1～17mm。

所述改性秸秆纤维是通过将稻草秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆等含高纤维的秸秆植物粉碎、改性处理、烘干等加工后制成的；所述改性处理方式为将粉碎好的生态纤维浸泡于改性液中0.5h～2h；所述改性液由纳米氧化铝、石灰水、丙二醇、丙烯酸乳液、酒石酸和水按一定比例制成的；所述改性秸秆纤维长度为0.2～4mm，密度为100～500kg/m3。

所述改性发泡剂主要由物理发泡剂、致孔剂、开孔剂、稳泡剂和碳酸氢钠按适当比例混合制成；所述物理发泡剂为十二烷基苯磺酸钠或聚乙氧基化脂肪醇；所述致孔剂为聚氨酯(PU)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚氨酯的膜孔径为3～6μm，所述聚乙烯吡咯烷酮的膜孔径为5～11μm；所述开孔剂为聚丁二烯；所述稳泡剂为明胶或黄胶。

实施例1

本实施例提供的生态透水性泡沫混凝土，各组分及其重量份比例为：水泥18份，铁尾矿渣微粉10份，污泥中空陶粒24份，再生轻骨料28份，改性秸秆纤维0.2份，改性发泡剂0.45份，增稠剂0.35份，水19份。

上述的生态透水性泡沫混凝土的制备方法，它包括以下步骤：

步骤S1：按重量份比例准备水泥、铁尾矿渣微粉、污泥中空陶粒、再生轻骨料、改性秸秆纤维、改性发泡剂、增稠剂和水；

步骤S2：将污泥中空陶粒预湿润成饱和面干状态；

步骤S3：将水泥、铁尾矿渣微粉、改性秸秆纤维、增稠剂和水依次投入到搅拌机内搅拌10分钟；

步骤S4：加入预湿润的污泥中空陶粒和再生轻骨料搅拌15分钟；

步骤S5：再将改性发泡剂通过发泡机发泡后注入搅拌机内搅拌5分钟，即制成所述生态透水性泡沫混凝土。

本实施例制得的生态透水性泡沫混凝土的28天抗压强度为39MPa，软化系数为0.92，渗透系数为0.9cm/s。

实施例2：

本实施例提供的生态透水性泡沫混凝土，各组分及其重量份比例为：水泥21份，铁尾矿渣微粉12份，污泥中空陶粒20份，再生轻骨料24份，改性秸秆纤维0.45份，改性发泡剂0.9份，增稠剂0.65份，水21份。

本实施所述生态透水性泡沫混凝土的制备方法与实施例1相同。

本实施例制得的生态透水性泡沫混凝土的28天抗压强度为34MPa，软化系数为0.87，渗透系数为1.2cm/s。

实施例3：

本实施例提供的生态透水性泡沫混凝土，各组分及其重量份比例为：水泥25份，铁尾矿渣微粉14份，污泥中空陶粒16份，再生轻骨料18份，改性秸秆纤维0.6份，改性发泡剂1.6份，增稠剂1.8份，水24份。

本实施所述生态透水性泡沫混凝土的制备方法与实施例1相同。

本实施例制得的生态透水性泡沫混凝土的28天抗压强度为27MPa，软化系数为0.81，渗透系数为1.6cm/s。

从上述实施例中可以看出，上述实施例制备的生态透水性泡沫混凝土的均具有良好强度和透水性。

Claims (7)

1.一种生态透水性泡沫混凝土，该生态透水性泡沫混凝土中的组成成分及重量份比例如下：

2.根据权利要求1所述生态透水性泡沫混凝土，其特征在于：所述水泥为索瑞尔水泥。

3.根据权利要求1所述生态透水性泡沫混凝土，其特征在于：所述污泥中空陶粒主要由市政污泥、高镁水泥、高炉矿渣微粉、磷石膏和碳酸钠组成，经混合搅拌、造粒、预养静停、蒸压养护等免烧工艺制成的高强轻质陶粒，所述陶粒表面包壳、中间含大空腔、孔壁气孔连通，其堆积容重400～750kg/m³，粒径为3～10mm，筒压强度4～9MPa。

4.根据权利要求1所述生态透水性泡沫混凝土，其特征在于：所述再生轻骨料是通过回收废弃轻质墙体材料(加气块、轻质墙板等)破碎、筛选及分拣而得，其容重范围为300～1100kg/m³，粒径为1～17mm。

5.根据权利要求1所述生态透水性泡沫混凝土，其特征在于：所述改性秸秆纤维是通过将稻草秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆等含高纤维的秸秆植物粉碎、改性处理、烘干等加工后制成的；所述改性处理方式为将粉碎好的生态纤维浸泡于改性液中0.5h～2h；所述改性液由纳米氧化铝、石灰水、丙二醇、丙烯酸乳液、酒石酸和水按一定比例制成的；所述改性秸秆纤维长度为0.2～4mm，密度为100～500kg/m3。

6.根据权利要求1所述生态透水性泡沫混凝土，其特征在于：所述改性发泡剂主要由物理发泡剂、致孔剂、开孔剂、稳泡剂和碳酸氢钠按适当比例混合制成；所述物理发泡剂为十二烷基苯磺酸钠或聚乙氧基化脂肪醇；所述致孔剂为聚氨酯(PU)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚氨酯的膜孔径为3～6μm，所述聚乙烯吡咯烷酮的膜孔径为5～11μm；所述开孔剂为聚丁二烯；所述稳泡剂为明胶或黄胶。

7.一种如权利要求1～6任一项所述生态透水性泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：按重量份比例准备水泥、铁尾矿渣微粉、污泥中空陶粒、再生轻骨料、改性秸秆纤维、改性发泡剂、增稠剂和水；

步骤S2：将污泥中空陶粒预湿润成饱和面干状态；

步骤S3：将水泥、铁尾矿渣微粉、改性秸秆纤维、增稠剂和水依次投入到搅拌机内搅拌10分钟；

步骤S4：加入预湿润的污泥中空陶粒和再生轻骨料搅拌15分钟；

步骤S5：再将改性发泡剂通过发泡机发泡后注入搅拌机内搅拌5分钟，即制成所述生态透水性泡沫混凝土。