CN108609970A - 一种高强度缓凝型植生混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种高强度缓凝型植生混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高强度缓凝型植生混凝土，其所用的原料重量份数包括：石子71‑85份、水泥10‑18份、浮石粉1.1‑2.4份、水2.15‑4.45份、减水剂0.15‑0.24份、氧化石墨烯粉末0.005‑0.04份、浓硫酸10‑15份、木质磺酸钠0.01‑0.03份。本发明中氧化石墨烯可以显著提高快硬早强型硫铝酸盐水泥基体的强度可保证植生混凝土具有足够的孔隙供植物生长，本发明中S‑GO聚羧酸外加剂可起到提高快硬早强型硫铝酸盐水泥流动度和延长快硬早强型硫铝酸盐水泥凝结时间的作用；本发明中浮石粉的火山灰效应可提高植生混凝土的强度，更多的消耗混凝土中的碱性物质，从而降低植生混凝土碱度利于植物生长。

Description

一种高强度缓凝型植生混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及植生混凝土技术领域，特别涉及一种高强度缓凝型植生混凝土及其制备方法。
背景技术
基础设施的建设及对自然资源的不合理开发造成了越来越多的环境破坏，致使大量次生裸露坡地的产生，经过雨水冲刷，大量水土资源流失，甚至造成山体滑坡及泥石流等自然灾害，危及人类生存与发展。随着社会的进步及国家政策的支持，人们对环保的投入开始逐步加大。在这种环境下，植生混凝土护坡技术应运而生。
植生混凝土是一种具有多孔结构的环保材料，在其表层覆土种植植物，植物根系贯穿植生混凝土进入下层土壤，起到防止雨水冲刷，美化边坡环境的作用。固土护坡需要植生混凝土具备一定的强度及耐久性，但植生混凝土的强度和孔隙率几乎是一个矛盾体，二者难以兼顾。适于植物生长需要在配制混凝土过程中使用碱度低的胶凝材料，目前快硬早强型硫铝酸盐水泥可以满足碱度低的使用要求，但同时该水泥具有快硬早强的特点，一般初凝时间多在十分钟以内，为保障正常施工，会在配制混凝土过程中加入调凝材料，但目前应用的调凝材料调凝效果不显著，并会影响混凝土的强度及耐久性，在实际工程应用中很难保证施工质量。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高强度缓凝型植生混凝土及其制备方法。该混凝土的制备方法可使快硬早强型硫铝酸盐水泥的初凝时间延长10-20min，混凝土28d抗压强度提高20-30％。
为实现上述目的，发明首先提供一种高强度缓凝型植生混凝土，其所用的原料重量份数包括：石子71-85份、水泥10-18份、浮石粉1.1-2.4份、水2.15-4.45份、减水剂0.15-0.24份、氧化石墨烯粉末0.005-0.04份、浓硫酸10-15份、木质磺酸钠0.01-0.03份。
优选的，所述的石子粒径为16-19mm，堆积密度为1550-1600kg/m3。
优选的，所述的水泥为快硬早强型硫铝酸盐水泥。
优选的，所述的浮石粉细度为150-200目，筛余＜10％。
优选的，所述的减水剂为聚羧酸减水剂，减水率＞20％。
优选的，所述的氧化石墨烯粉末采用Hummer法制备并冻干，片层厚度0.6-1.0nm，纯度＞99％。
优选的，所述的浓硫酸质量分数为98％。
进一步地，本发明还提供上述所述的高强度缓凝型植生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)取氧化石墨烯粉末0.005-0.04份放入250ml烧瓶中，将10-15份浓硫酸缓慢加入烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度40-50℃，搅拌70-80h，得磺酸基化的氧化石墨烯(S-GO)，将S-GO进行抽滤，并洗涤至PH值为5-7。
(2)将木质磺酸钠0.01-0.03份和聚羧酸减水剂0.15-0.24份加入S-GO洗涤液中，水浴加热并搅拌60-90min，条件同步骤(1)，冷却后用150W超声波清洗机超声30-100min，得S-GO聚羧酸外加剂。
(3)将10-18份的快硬早强硫铝酸盐水泥和1.1-2.4份的浮石粉加入混料机中混合均匀，得植生胶凝材料。
(4)将石子、植生胶凝材料置于搅拌机中，同时将S-GO聚羧酸外加剂置于配比中所需水中并搅拌均匀，一同加入搅拌机中，搅拌120-200S，得新拌高强度缓凝型植生混凝土。
(5)将新拌高强度缓凝型植生混凝土装入模具，用捣棒捣实，后在振实台上振动6-10s，即得高强度缓凝型植生混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)制备方法简单，操作方便，施工质量高；
(2)S-GO聚羧酸外加剂中磺酸基、羟基和羧基等基团可延长硫铝酸盐水泥的凝结时间，改善硫铝酸盐水泥的流动性，该制备条件下，硫铝酸盐水泥初凝时间可延长10-20min，极大程度上保障了户外施工；
(3)S-GO聚羧酸外加剂可使氧化石墨烯在硫铝酸盐水泥基体中均匀分散。氧化石墨烯纳米相片层能够调控水泥水化反应并形成形状规整的花状晶体和多面体状晶体，可显著提高水泥的强度和韧性，在保证植生混凝土具有足够孔隙率的前提下，可使植生混凝土28d抗压强度提高20％-30％；
(4)浮石粉具有多孔结构，可提高植生混凝土保水保肥的能力。同时浮石粉的火山灰效应可进一步提高植生混凝土的强度，更多的消耗混凝土中的碱性物质，从而起到进一步降低植生混凝土碱度利于植物生长的作用。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进一步说明。
实施例1：
本发明实施例中，一种高强度缓凝型植生混凝土，其所用原料按重量份数包括石子71份，快硬早强型硫铝酸盐水泥10份，浮石粉1.1份，水2.15份，聚羧酸减水剂0.15份，氧化石墨烯粉末0.005份，浓硫酸10份，木质磺酸钠0.01份。
(1)取氧化石墨烯粉末0.005份放入250ml烧瓶中，将10份浓硫酸缓慢加入烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度40℃，搅拌70h，得磺酸基化的氧化石墨烯(S-GO)，将S-GO进行抽滤，并洗涤至PH值为5。
(2)将木质磺酸钠0.01份和聚羧酸减水剂0.15份加入S-GO洗涤液中，水浴加热并搅拌60min，条件同步骤(1)，冷却后用150W超声波清洗机超声30min，得S-GO聚羧酸外加剂。
(3)将称量好的快硬早强硫铝酸盐水泥和浮石粉加入混料机中混合均匀，得植生胶凝材料。
(4)将石子、植生胶凝材料置于搅拌机中，同时将S-GO聚羧酸外加剂置于配比中所需水中并搅拌均匀，一同加入搅拌机中，搅拌120s，得新拌高强度缓凝型植生混凝土。
(5)将新拌高强度缓凝型植生混凝土装入模具，用捣棒捣实，后在振实台上振动6s，即得高强度缓凝型植生混凝土。
测试后的数据如下：与传统制备方法相比较，使用上文阐述的制备方法，硫铝酸盐水泥的初凝时间由6min延长至16min，植生混凝土28d抗压强度由7.8MPa提升至9.4MPa，28d抗压强度提高了20.5％。
实施例2：
本发明实施例中，一种高强度缓凝型植生混凝土，其所用原料按重量份数包括石子85份，快硬早强型硫铝酸盐水泥18份，浮石粉2.4份，水4.45份，聚羧酸减水剂0.24份，氧化石墨烯粉末0.04份，浓硫酸15份，木质磺酸钠0.03份。
(1)取氧化石墨烯粉末0.04份放入250ml烧瓶中，将15份浓硫酸缓慢加入烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度50℃，搅拌80h，得磺酸基化的氧化石墨烯(S-GO)，将S-GO进行抽滤，并洗涤至PH值为6。
(2)将木质磺酸钠0.03份和聚羧酸减水剂0.24份加入S-GO洗涤液中，水浴加热并搅拌90min，条件同步骤(1)，冷却后用150W超声波清洗机超声100min，得S-GO聚羧酸外加剂。
(3)将称量好的快硬早强硫铝酸盐水泥和浮石粉加入混料机中混合均匀，得植生胶凝材料。
(4)将石子、植生胶凝材料置于搅拌机中，同时将S-GO聚羧酸外加剂置于配比中所需水中并搅拌均匀，一同加入搅拌机中，搅拌200S，得新拌高强度缓凝型植生混凝土。
(5)将新拌高强度缓凝型植生混凝土装入模具，用捣棒捣实，后在振实台上振动10s，即得高强度缓凝型植生混凝土。
测试后的数据如下：与传统制备方法相比较，使用上文阐述的制备方法，硫铝酸盐水泥的初凝时间由6min延长至26min，植生混凝土28d抗压强度由9.5MPa提升至12.4MPa，28d抗压强度提高了30.5％。
实施例3：
本发明实施例中，一种高强度缓凝型植生混凝土，其所用原料按重量份数包括石子75份，快硬早强型硫铝酸盐水泥14份，浮石粉1.6份，水3.45份，聚羧酸减水剂0.19份，氧化石墨烯粉末0.02份，浓硫酸12份，木质磺酸钠0.02份。
(1)取氧化石墨烯粉末0.02份放入250ml烧瓶中，将12份浓硫酸缓慢加入烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度40-50℃，搅拌70-80h，得磺酸基化的氧化石墨烯(S-GO)，将S-GO进行抽滤，并洗涤至PH值为6。
(2)将木质磺酸钠0.02份和聚羧酸减水剂0.19份加入S-GO洗涤液中，水浴加热并搅拌75min，条件同步骤(1)，冷却后用150W超声波清洗机超声70min，得S-GO聚羧酸外加剂。
(3)将称量好的快硬早强硫铝酸盐水泥和浮石粉加入混料机中混合均匀，得植生胶凝材料。
(4)将石子、植生胶凝材料置于搅拌机中，同时将S-GO聚羧酸外加剂置于配比中所需水中并搅拌均匀，一同加入搅拌机中，搅拌160S，得新拌高强度缓凝型植生混凝土。
(5)将新拌高强度缓凝型植生混凝土装入模具，用捣棒捣实，后在振实台上振动8s，即得高强度缓凝型植生混凝土。
测试后的数据如下：与传统制备方法相比较，使用上文阐述的制备方法，硫铝酸盐水泥的初凝时间由6min延长至20min，植生混凝土28d抗压强度由8.3MPa提升至10.4MPa，28d抗压强度提高了25.3％。
实施例4：
本发明实施例中，一种高强度缓凝型植生混凝土，其所用原料按重量份数包括石子80份，快硬早强型硫铝酸盐水泥16份，浮石粉1.9份，水3.96份，聚羧酸减水剂0.21份，氧化石墨烯粉末0.025份，浓硫酸13份，木质磺酸钠0.02份。
(1)取氧化石墨烯粉末0.025份放入250ml烧瓶中，将13份浓硫酸缓慢加入烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度48℃，搅拌76h，得磺酸基化的氧化石墨烯(S-GO)，将S-GO进行抽滤，并洗涤至PH值为7。
(2)将木质磺酸钠0.02份和聚羧酸减水剂0.21份加入S-GO洗涤液中，水浴加热并搅拌80min，条件同步骤(1)，冷却后用150W超声波清洗机超声80min，得S-GO聚羧酸外加剂。
(3)将称量好的快硬早强硫铝酸盐水泥和浮石粉加入混料机中混合均匀，得植生胶凝材料。
(4)将石子、植生胶凝材料置于搅拌机中，同时将S-GO聚羧酸外加剂置于配比中所需水中并搅拌均匀，一同加入搅拌机中，搅拌180S，得新拌高强度缓凝型植生混凝土。
(5)将新拌高强度缓凝型植生混凝土装入模具，用捣棒捣实，后在振实台上振动8s，即得高强度缓凝型植生混凝土。
测试后的数据如下：与传统制备方法相比较，使用上文阐述的制备方法，硫铝酸盐水泥的初凝时间由6min延长至22min，植生混凝土28d抗压强度由8.8MPa提升至11.2MPa，28d抗压强度提高了27.3％。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种高强度缓凝型植生混凝土，其特征在于，按重量份数计包括如下组成：
2.根据权利要求1所述的高强度缓凝型植生混凝土，其特征在于，所述的石子粒径为16-19mm，堆积密度为1550-1600kg/m3。
3.根据权利要求1所述的高强度缓凝型植生混凝土，其特征在于，所述的水泥为快硬早强型硫铝酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的高强度缓凝型植生混凝土，其特征在于，所述的浮石粉细度为150-200目，筛余＜10％。
5.根据权利要求1所述的高强度缓凝型植生混凝土，其特征在于，所述的减水剂为聚羧酸减水剂，减水率＞20％。
6.根据权利要求1所述的高强度缓凝型植生混凝土，其特征在于，所述的氧化石墨烯粉末采用Hummer法制备并冻干，片层厚度0.6-1.0nm，纯度＞99％。
7.根据权利要求1所述的高强度缓凝型植生混凝土，其特征在于，所述的浓硫酸质量分数为98％。
8.一种高强度缓凝型植生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取氧化石墨烯粉末0.005-0.04份放入250ml烧瓶中，将10-15份浓硫酸缓慢加入烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度40-50℃，搅拌70-80h，得磺酸基化的氧化石墨烯(S-GO)，将S-GO进行抽滤，并洗涤至PH值为5-7；
(2)将木质磺酸钠0.01-0.03份和聚羧酸减水剂0.15-0.24份加入S-GO洗涤液中，水浴加热并搅拌60-90min，条件同步骤(1)，冷却后用150W超声波清洗机超声30-100min，得S-GO聚羧酸外加剂；
(3)将10-18份的快硬早强硫铝酸盐水泥和1.1-2.4份的浮石粉加入混料机中混合均匀，得植生胶凝材料；
(4)将石子、植生胶凝材料置于搅拌机中，然后将S-GO聚羧酸外加剂置于配比所需水中并搅拌均匀，后一同加入搅拌机中，搅拌120-200S，得新拌高强度缓凝型植生混凝土；
(5)将新拌高强度缓凝型植生混凝土装入模具，用捣棒捣实，后在振实台上振动6-10s，即得高强度缓凝型植生混凝土。
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