CN108298697A - 一种水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，具体包括以下步骤：（1）冰晶制备；（2）砂浆液配置及预混；（3）冰晶分批加入；（4）水工建筑物表面喷浆；（5）喷浆液固化及多孔糙面成型。水工建筑物表面多孔糙度喷浆固化后因冰晶融化可形成联通微孔，提高了土著微生物的附着空间、生物膜成膜效率和固着强度，增强了微生物对水体中污染物尤其是有毒有害污染物的降解去除能力，同时也提高了多孔糙面对污染物的物理拦截作用；本发明只需对水工建筑物进行简单表面喷涂，不破坏其原有结构，造价低廉，可大面积推广应用。

Description

一种水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，属于水污染治理技术领域。

背景技术

随着中国工业的迅速发展，大量工业废水、生活污水进入水体，造成了严重的水污染问题；水体污染直接影响饮水安全和农产品安全，最终威胁人体健康，尤其是低浓度有毒有害污染物例如抗生素、农药、内分泌干扰物等去除难度大，对水生态系统健康造成潜在威胁；微生物具有较强的环境适应能力和繁殖速度，同时对污染物的吸收分解效率高，能够在各类环境中快速地实现污染物的降解，对去除水体污染物尤其是低浓度有毒有害污染物具有重要作用。

已有大量研究将从环境中筛选获得的特异性降解菌应用到水体污染原位修复中，但由于外源降解菌在实际应用中固定化效果不佳、易随水扩散，进而对水生态系统稳定和平衡产生潜在危害；因此，充分发挥水体中土著微生物对污染物的降解潜力对水污染修复具有重要意义；然而，目前大多数水工建筑物如河道边坡，多采用浆砌石块或现浇混凝土等制成，这类构筑物主要以防洪排涝为目的，其平整光滑的表面不利于水体中土著微生物的附着，生物膜成膜效率低，且存在成膜不稳定、易被流水冲刷脱落等问题。人们为解决上述问题提出了生态护岸，例如专利申请号ZL201620961920.4公布了一种柱列式层叠排列生态护岸，通过固定桩将生态护岸砌块固定在河道护岸上，生态砌块上附着植物和微生物，利用这些生物对污染物进行吸附降解处理；虽然上述专利提高了生物降解能力和污染物截留净化能力，但破坏了原有的河道护岸结构，且存在工程量大、费用高、难以大面积推广、且施工期长，对河流的生态环境造成二次破坏等一系列问题；因此，亟需开发一种施工期短、造价低廉且无需破坏原有建筑物的净污方法，提高对水体污染物的截留，增加水体中微生物的附着空间，提升水体自净能力，维持水生态环境健康。

发明内容

本发明提出的是一种水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，其目的旨在解决水工建筑物原光滑表面土著微生物难附着生长、难定殖成膜、易随水流失的问题，进而提高微生物对水体中污染物尤其是有毒有害污染物的降解去除能力，增强水体自净能力。

本发明的技术解决方案：一种水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，具体包括以下步骤：

（1）冰晶制备；

（2）砂浆配置及预混；

（3）冰晶分批加入；

（4）水工建筑物表面喷浆；

（5）喷浆液固化及多孔糙面成型。

水工建筑物表面多孔糙度喷浆固化后因冰晶融化成孔可形成联通微孔，大大提高了比表面积和对水体中污染物的吸附能力，粗糙的表面极大的提高了土著微生物的附着空间、生物膜成膜效率和固着强度，进而增强了对水体中污染物尤其是有毒有害污染物的微生物降解去除效率。

本发明的优点：

（1）本发明大大提高了水工建筑物的表面糙度，营造了适宜微生物生存的环境，土著微生物在糙面上易附着生长、易定殖成膜、抗流水冲刷、可长期稳定生存，提高水体中有毒有害污染物的微生物降解去除效率；

（2）本发明在水工建筑物表面形成的微孔糙面大大提高了比表面积，提高了对水体污染物的物理拦截作用；

（3）本发明只是在原有建筑物的基础上进行简单喷涂，施工期短，造价低廉，施工方便，可大面积推广应用。

具体实施方式

一种水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，具体包括如下步骤：

（1）冰晶制备；

（2）砂浆液配置及预混；

（3）冰晶分批加入，制备含有冰晶的建筑物表面喷浆液；

（4）水工建筑物表面喷浆处理；

（5）喷浆液固化及多孔糙面成型。

水工建筑物表面多孔糙度喷浆固化后因冰晶融化可形成联通微孔，提高了土著微生物的附着空间、生物膜成膜效率和固着强度，增强了微生物对水体中污染物尤其是有毒有害污染物的降解去除能力，同时也提高了多孔糙面对污染物的物理拦截作用；本发明只需对水工建筑物进行简单表面喷涂，不破坏其原有结构，造价低廉，可大面积推广应用。

所述步骤（1）冰晶制备：优选地，使用颗粒制冰机制备直径为1-3mm的球形冰晶，球形冰晶储存在颗粒制冰机的附属冷藏室中，温度设定为-18℃。

所述步骤（2）砂浆液配置及预混，具体方法如下：

1）将水泥、减水剂、粉煤灰、硫酸亚铁、界面粘结剂按一定的比例搅拌均匀形成喷浆粉体；所述水泥、减水剂、粉煤灰、硫酸亚铁、界面粘结剂的重量比优选为1:（0.05~0.08）:（0.12~0.21）:（0.04~0.09）:（0.8~1.2）；

2）将水与喷浆粉体按重量比（0.8~1.3）:（1.0~1.8）的比例混合，在搅拌机中充分搅拌均匀。

所述水泥型号规格不做限制，以满足孔隙率与抗压强度为宜；所述减水剂加入后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性能，减少单位用水量，改善砂浆拌合物的流动性；所述粉煤灰与硫酸亚铁用于降低水泥砂浆的碱度，营造适宜生物生存的环境；所述界面粘结剂，能够增加水泥砂浆与水工建筑物混凝土表面的粘结能力，界面粘结剂的选择应符合JC/T 907-2002《混凝土界面处理剂》规范要求。

所述步骤（3）冰晶分批加入：为避免大量加入搅拌过程中冰晶溶解损失，步骤（1）中制备的冰晶需分批加入步骤（2）中制备的砂浆液中，每批砂浆液（未加冰晶前）重量优选在40 kg ~60kg，冰晶与砂浆液（未加冰晶前）重量比优选在（0.2-0.5）：1，冰晶与砂浆液混匀步骤保证在5min-10min内快速完成，混匀后立即进行表面喷涂；所述冰晶在砂浆喷涂固化后可融化成孔，有效提高喷浆涂层的孔隙率和表面糙度，喷浆涂层的孔隙率和微孔大小可通过改变冰晶粒径来实现。

所述步骤（4）水工建筑物表面喷浆处理：首先在喷涂前对水工建筑物进行表面喷水预处理，冲去表面浮灰并保证喷涂面湿润；然后进行表面喷浆处理，具体为将步骤（3）中制备的含有冰晶的建筑物表面喷浆液加入喷浆装置的送料箱，喷浆装置优选水泥喷浆机、外墙喷涂机或同类产品，浆液喷涂时喷涂机工作压力优选6-8MPa，喷嘴口径优选0.1 cm -0.5cm，喷枪与被涂物面的距离优选20 cm -50cm，水泥砂浆喷涂厚度为0.2 cm ~1cm，砂浆喷涂时应从左至右、从上至下喷射，避免仰喷。

所述步骤（5）喷浆液固化及多孔糙面成型：为保证喷浆涂层与建筑物材料的粘结强度，提高涂层的稳定性和持久性，在步骤（4）结束8h和16h后，在喷浆液表面喷水保湿，待涂层完全固化干燥后即制作完成。

在喷浆固化时，水泥砂浆中加入的冰晶融化形成联通微孔，有效提高了水工建筑物表面的粗糙度和土著微生物附着空间，提高了土著微生物对水体污染物尤其是低浓度有毒有害污染物的降解去除效率，同时有助于增强对水体中污染物的物理吸附拦截。

本发明通过在水泥砂浆中加入冰晶，在砂浆喷涂后利用冰晶成孔在水工建筑物表面形成多孔糙面，解决了水工建筑物原光滑表面土著微生物难附着生长、难定殖成膜、易随水流失的问题，进而提高微生物对水体中污染物尤其是低浓度有毒有害污染物的降解去除能力，增强水体自净能力。

以下通过具体实施例详细说明发明的实施步骤，目的在于使本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明；应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种河道混凝土护坡表面多孔糙度喷浆制备方法，具体包括如下步骤：

（1）冰晶制备；

（2）砂浆液配置及预混；

（3）冰晶分批加入；

（4）河道混凝土护坡表面喷浆处理；

（5）喷浆液固化及多孔糙面成型。

所述步骤（1）冰晶制备：使用颗粒制冰机制备直径为3mm的球形冰晶，球形冰晶储存在颗粒制冰机的附属冷藏室中，温度设定为-18℃。

所述步骤（2）砂浆液配置及预混：将水泥、减水剂、粉煤灰、硫酸亚铁、界面粘结剂按重量比为1:0.05:0.15:0.06:0.8的比例搅拌均匀形成喷浆粉体；将水与喷浆粉体按0.8:1.2的比例混合，在搅拌机中充分搅拌均匀；所述水泥为强度等级为42.5的硅酸盐水泥，所述界面粘结剂适用于水泥混凝土界面处理的I型粘结剂，所述减水剂优选减水率为20%的萘系减水剂。

所述步骤（3）冰晶分批加入：步骤（1）中制备的冰晶需分批加入步骤（2）中制备的砂浆液中，每批砂浆液（未加冰晶前）重量优选在50kg，冰晶与砂浆液（未加冰晶前）重量比为0.5:1，冰晶与砂浆液混匀步骤保证在5min内快速完成，混匀后立即进行表面喷涂。

所述步骤（4）河道混凝土护坡表面喷浆处理：首先在喷涂前对河道混凝土护坡进行表面喷水预处理，冲去表面浮灰并保证喷涂面湿润；然后进行表面喷浆处理，具体为将步骤（3）中制备的含有冰晶的表面喷浆液加入喷浆装置的送料箱，喷浆装置为水泥喷浆机，浆液喷涂时喷涂机工作压力为8MPa，喷嘴口径为0.5cm，喷枪与被涂物面的距离为30cm，水泥砂浆喷涂厚度为1cm，砂浆喷涂时从左至右、从上至下喷射，避免仰喷。

所述步骤（5）喷浆液固化及多孔糙面成型：在步骤（4）结束8h和16h后，在喷浆液表面喷水保湿，待涂层完全固化干燥后即制作完成。

在喷浆固化时，水泥砂浆中加入的冰晶融化形成联通微孔，相比不加冰晶的涂层，涂层孔隙率提高了30%以上，河道混凝土护坡表面在多孔糙度喷浆处理2周后即形成肉眼可见的生物膜，相比未经喷涂处理的河道区域，多孔糙面利用微生物降解和物理拦截对河道水体中有机磷农药毒死蜱的去除效率提高了20%以上。

Claims (9)

1.水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，其特征是包括如下步骤：

（1）冰晶制备；

（2）砂浆液配置及预混；

（3）冰晶分批加入，制备含有冰晶的建筑物表面喷浆液；

（4）水工建筑物表面喷浆处理；

（5）喷浆液固化及多孔糙面成型。

2.根据权利要求1所述的水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，其特征是所述步骤（1）冰晶制备：使用颗粒制冰机制备直径为1-3mm的球形冰晶，制备的球形冰晶储存在颗粒制冰机的附属冷藏室中，温度设定为-18℃。

3.根据权利要求1所述的水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，其特征是所述步骤（2）砂浆液配置及预混，具体方法如下：

1）将水泥、减水剂、粉煤灰、硫酸亚铁、界面粘结剂按一定的比例搅拌均匀形成喷浆粉体；所述水泥、减水剂、粉煤灰、硫酸亚铁、界面粘结剂的重量比为1:（0.05~0.08）:（0.12~0.21）:（0.04~0.09）:（0.8~1.2）；

2）将水与喷浆粉体按重量比（0.8~1.3）:（1.0~1.8）的比例混合，在搅拌机中充分搅拌均匀。

4.根据权利要求3所述的水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，其特征是所述界面粘结剂的选择应符合JC/T 907-2002《混凝土界面处理剂》规范要求。

5.根据权利要求1所述的水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，其特征是所述步骤（3）冰晶分批加入：将步骤（1）中制备的冰晶需分批加入步骤（2）中制备的砂浆液中，未加冰晶前每批砂浆液重量为40 kg ~60kg，冰晶与未加冰晶前砂浆液的重量比为（0.2-0.5）：1，冰晶与砂浆液混匀步骤需要在5min-10min内完成，混匀后立即进行表面喷涂；所述冰晶在砂浆喷涂固化后可融化成孔，有效提高喷浆涂层的孔隙率和表面糙度，喷浆涂层的孔隙率和微孔大小可通过改变冰晶粒径来实现。

6.根据权利要求1所述的水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，其特征是所述步骤（4）水工建筑物表面喷浆处理：首先在喷涂前对水工建筑物进行表面喷水预处理，冲去表面浮灰并保证喷涂面湿润；然后进行表面喷浆处理，具体为将步骤（3）中制备的含有冰晶的建筑物表面喷浆液加入喷浆装置的送料箱。

7.根据权利要求6所述的水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，其特征是所述喷浆装置为水泥喷浆机或外墙喷涂机，浆液喷涂时喷涂机工作压力为6MPa-8MPa，喷嘴口径为0.1 cm-0.5cm，喷枪与被涂物面的距离为20 cm -50cm，水泥砂浆喷涂厚度为0.2 cm ~1cm，砂浆喷涂时应从左至右、从上至下喷射，避免仰喷。

8.根据权利要求1所述的水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，其特征是所述步骤（5）喷浆液固化及多孔糙面成型：在步骤（4）结束8h和16h后，在喷浆液表面喷水保湿，待涂层完全固化干燥后即制作完成。

9.根据权利要求3所述的水工建筑物表面多孔糙度喷浆制备方法，其特征是所述水泥为强度等级为42.5的硅酸盐水泥，所述界面粘结剂适用于水泥混凝土界面处理的I型粘结剂，所述减水剂优选减水率为20%的萘系减水剂。