CN109809773A - 一种生态混凝土及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种生态混凝土，包括水泥、轻质骨料、硅灰、分子筛、水。本发明还提供了制备所述生态混凝土的方法，包括将原材料分次搅拌，然后置于磨具中，浇筑压膜成型、脱模，自然条件下养护的步骤。本发明还提供了所述生态混凝土的应用，将所述生态混凝土作为人工湿地潜流层、地下土壤渗滤沟层中的基质。本发明的优点在于，有效的去除污水中的污染物，从而达到水质净化的效果。改善了水质净化效果的同时，将生态混凝土作为人工湿地与地下土壤渗滤系统中的模块化基质，方便定时更换，提高经济效益。

Description

一种生态混凝土及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于环境治理和保护技术领域，具体为一种生态混凝土及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着社会经济和城市化的发展，我国河流水环境污染状况日趋严重。对天然水体实施工程性或非工程性措施，提高河流、湖泊等水体的自净能力，修复恶化的水生态环境。河道等生态修复的关键是选用合适的植物种类改造介质，使之更适合植物生长，以恢复河流健康生态系统。现有技术中研发出了生态混凝土，其主体以特定粒径骨料作为支承骨架，通过生态胶凝材料(因水泥具有强碱性，制备需用生态胶凝材料)和骨料包裹而成，具有一定孔隙结构和强度。这种生态混凝土能够实现安全防护的同时又能实现生态种植，是一种能将工程防护和生态修复很好的结合起来的新型护坡材料。其具备三个特点，①强度高，材料本身具有与普通混凝土相当的强度；②构造独特，具备类似于“沙琪玛”一样的骨架，具有较多的连通孔隙，能够为植物的穿透生长提供条件；③低碱环境，种植混凝土碱度较低，适宜植物生长，将其护砌至坡面，在合适的条件下能够实现安全防护与生态绿化一体化，具备三重防护的功效。但是，现有技术中的生态混凝土仍存在净水性能差的问题。

发明内容

为了解决现有技术中生态混凝土净水性能差的技术问题，本发明提供了一种生态混凝土及其制备方法与应用，实现的目的为，采用本发明的生态混凝土，能够提高净水性能，得到生态混凝土、植物、微生物或者植物、生态混凝土、土壤三位一体的人工湿地净水强化系统。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为，本发明提供的一种生态混凝土，包括水泥、轻质骨料、硅灰、分子筛、水，所述各成分的重量份数为，水泥100份，轻质骨料600-650份，硅灰20-30份，分子筛1-5份，水30-40份。

本发明得到的这种生态混凝土，能够有效去除污水中的污染物质，大幅度降低处理过程中的能耗、成本，较好的完成资源再生的过程。

进一步的，所述轻质骨料为页岩陶粒。

进一步的，所述页岩陶粒的粒径为21.5-31.5mm。

进一步的，所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥。

进一步的，所述分子筛为4A型分子筛。

进一步的，所述水为生活饮用水。

本发明还提供了制备所述生态混凝土的方法，包括如下步骤：

将轻质骨料倒入搅拌机中，同时倒入占水总重量40-50％的水，充分搅拌后，倒入50％重量份的硅灰、分子筛混合物料，充分搅拌后，同时倒入余下硅灰、分子筛混合物料和占水总重量20-30％的水，均匀搅拌后，缓慢倒入余下水量，然后置于磨具中，浇筑压膜成型，24h后脱模，自然条件下养护28天。采用该制备方法，制备步骤少、制备成本低、简便易规模化生产，同时制备出的生态混凝土也能够达到预设的净化水质的效果。

本发明还提供了所述生态混凝土的应用，将所述生态混凝土作为人工湿地潜流层、地下土壤渗滤沟层中的基质。

本发明采用上述技术方案，本发明有益效果包括：

1)本发明生态混凝土采用分子筛填料，加强系统的吸附性能，可以有效的去除污水中的污染物，从而达到水质净化的效果；

2)将该生态混凝土作为人工湿地潜流层基质，形成生态混凝土、植物、微生物三位一体的人工湿地净水强化系统；将该生态混凝土作为地下土壤渗滤沟层基质，形成植物、生态混凝土、土壤三位一体的地下土壤渗滤水质净化系统。其方法改善了水质净化效果的同时，将生态混凝土作为人工湿地与地下土壤渗滤系统中的模块化基质，方便定时更换，提高经济效益。是生态混凝土水质净化技术在人工湿地与地下土壤渗滤工程领域中的一次尝试。

附图说明

图1为将本发明生态混凝土作为人工湿地潜流层、地下土壤渗滤沟层中的基质的土层结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作出进一步的说明。本发明没有特殊解释的操作方法和温度、压力等条件参数均是使用的现有技术本领域技术人员通常用的操作方法和条件参数。所有原材料均为市售可得。本发明所述的生活饮用水均是指符合国家标准的生活饮用水。

实施例一：本发明提供的一种生态混凝土，包括水泥、轻质骨料、硅灰、分子筛、水，所述各成分的重量份数为，水泥100份，轻质骨料600份，硅灰20份，分子筛1份，水30份。

所述轻质骨料为页岩陶粒。所述页岩陶粒的粒径为21.5mm。所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥。所述分子筛为4A型分子筛。所述水为生活饮用水。

制备所述生态混凝土的方法，包括如下步骤：

将轻质骨料倒入搅拌机中，同时倒入占水总重量40％的水，充分搅拌后，倒入50％重量份的硅灰、分子筛混合物料，充分搅拌后，同时倒入余下硅灰、分子筛混合物料和占水总重量20％的水，均匀搅拌后，缓慢倒入余下水量，然后置于磨具中，浇筑压膜成型，24h后脱模，自然条件下养护28天。

本发明还发现可以将所述生态混凝土作为人工湿地潜流层、地下土壤渗滤沟层中的基质。

实施例二：本发明提供的一种生态混凝土，包括水泥、轻质骨料、硅灰、分子筛、水，所述各成分的重量份数为，水泥100份，轻质骨料650份，硅灰30份，分子筛5份，水40份。

所述轻质骨料为页岩陶粒。所述页岩陶粒的粒径为31.5mm。所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥。所述分子筛为4A型分子筛。所述水为生活饮用水。

制备所述生态混凝土的方法，包括如下步骤：

将轻质骨料倒入搅拌机中，同时倒入占水总重量50％的水，充分搅拌后，倒入50％重量份的硅灰、分子筛混合物料，充分搅拌后，同时倒入余下硅灰、分子筛混合物料和占水总重量30％的水，均匀搅拌后，缓慢倒入余下水量，然后置于磨具中，浇筑压膜成型，24h后脱模，自然条件下养护28天。

本发明还发现可以将所述生态混凝土作为人工湿地潜流层、地下土壤渗滤沟层中的基质。

实施例三：本发明提供的一种生态混凝土，包括水泥、轻质骨料、硅灰、分子筛、水，所述各成分的重量份数为，水泥100份，轻质骨料625份，硅灰30份，分子筛5份，水35份。

所述轻质骨料为页岩陶粒。所述页岩陶粒的粒径为25.5mm。所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥。所述分子筛为4A型分子筛。所述水为生活饮用水。

制备所述生态混凝土的方法，包括如下步骤：

将轻质骨料倒入搅拌机中，同时倒入占水总重量45％的水，充分搅拌后，倒入50％重量份的硅灰、分子筛混合物料，充分搅拌后，同时倒入余下硅灰、分子筛混合物料和占水总重量25％的水，均匀搅拌后，缓慢倒入余下水量，然后置于磨具中，浇筑压膜成型，24h后脱模，自然条件下养护28天。

本发明还发现可以将所述生态混凝土作为人工湿地潜流层、地下土壤渗滤沟层中的基质。

实施例四：本发明提供的一种生态混凝土，包括水泥、轻质骨料、硅灰、分子筛、水，所述各成分的重量份数为，水泥100份，轻质骨料635份，硅灰25份，分子筛3份，水35份。

所述轻质骨料为页岩陶粒。所述页岩陶粒的粒径为30.5mm。所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥。所述分子筛为4A型分子筛。所述水为生活饮用水。

制备所述生态混凝土的方法，包括如下步骤：

将轻质骨料倒入搅拌机中，同时倒入占水总重量49％的水，充分搅拌后，倒入50％重量份的硅灰、分子筛混合物料，充分搅拌后，同时倒入余下硅灰、分子筛混合物料和占水总重量29％的水，均匀搅拌后，缓慢倒入余下水量，然后置于磨具中，浇筑压膜成型，24h后脱模，自然条件下养护28天。

本发明还发现可以将所述生态混凝土作为人工湿地潜流层、地下土壤渗滤沟层中的基质。

实施例五：本发明提供的一种生态混凝土，包括水泥、轻质骨料、硅灰、分子筛、水，所述各成分的重量份数为，水泥100份，轻质骨料645份，硅灰20份，分子筛2份，水35份。

所述轻质骨料为页岩陶粒。所述页岩陶粒的粒径为22.5mm。所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥。所述分子筛为4A型分子筛。所述水为生活饮用水。

制备所述生态混凝土的方法，包括如下步骤：

将轻质骨料倒入搅拌机中，同时倒入占水总重量41％的水，充分搅拌后，倒入50％重量份的硅灰、分子筛混合物料，充分搅拌后，同时倒入余下硅灰、分子筛混合物料和占水总重量21％的水，均匀搅拌后，缓慢倒入余下水量，然后置于磨具中，浇筑压膜成型，24h后脱模，自然条件下养护28天。

本发明还发现可以将所述生态混凝土作为人工湿地潜流层、地下土壤渗滤沟层中的基质。

将制备好的所述生态混凝土进行基本物理性能测定。

表1实施例一～五所对应的生态混凝土的物理性能测试参数

实施例	28d抗压强度	孔隙率	pH值
				实施例一	12.3MPa	27.4％	9.6
实施例二：	12.1MPa	27.6％	10.5
				实施例三	12.5MPa	26.4％	10.2
实施例四	12.2MPa	27.8％	9.8
				实施例五	11.5MPa	27.5％	10.7

从表1生态混凝土的物理性能测试参数可以看到，该生态混凝土的抗压强度在10MPa以上，孔隙率在26％以上，pH值控制在11以下，适合微生物、植物的生长条件，满足人工湿地与地下土壤渗滤系统的透水条件，且具有一定的水质净化能力。

为了体现出生态混凝土的污水处理能力，对制备好的混凝土进行水质净化性能测试。将实施例一～五制备好的生态混凝土试块放入人工湿地与地下土壤渗滤小试系统，例如图1所示，将本发明的生态混凝土作为人工湿地潜流层、地下土壤渗滤沟层中的基质，采用人工配置污水，测定前后水质变化，所得水质净化结果见表2。

表2实施例一～五所对应的人工湿地与地下土壤渗滤用净水生态混凝土的水质净化性能

实施例	TN去除率(％)	TP(去除率％)	COD(去除率％)
				实施例一	40.23	89.36	58.5
实施例二	43.45	90.58	57.4
				实施例三	39.54	84.61	49.2
实施例四	49.49	91.29	54.3
				实施例五	46.60	86.20	56.7
现有技术混凝土	32.68	81.02	42.9

根据表2生态混凝土的水质净化性能可以知道，该生态混凝土对人工湿地与地下土壤渗滤系统的处理效果有一定程度的提高，其中对总磷的去除方面比较优越，可以改善进入河流湖泊的氮磷结构比，改善水体富营养化程度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生态混凝土，其特征在于，包括水泥、轻质骨料、硅灰、分子筛、水，所述各成分的重量份数为，水泥100份，轻质骨料600-650份，硅灰20-30份，分子筛1-5份，水30-40份。

2.根据权利要求1所述的生态混凝土，其特征在于，所述轻质骨料为页岩陶粒。

3.根据权利要求2所述的生态混凝土，其特征在于，所述页岩陶粒的粒径为21.5-31.5mm。

4.根据权利要求1所述的生态混凝土，其特征在于，所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥。

5.根据权利要求1所述的生态混凝土，其特征在于，所述分子筛为4A型分子筛。

6.根据权利要求1所述的生态混凝土，其特征在于，所述水为生活饮用水。

7.一种制备权利要求1-6任一项所述生态混凝土的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

将轻质骨料倒入搅拌机中，同时倒入占水总重量40-50％的水，充分搅拌后，倒入50％重量份的硅灰、分子筛混合物料，充分搅拌后，同时倒入余下硅灰、分子筛混合物料和占水总重量20-30％的水，均匀搅拌后，缓慢倒入余下水量，然后置于磨具中，浇筑压膜成型，24h后脱模，自然条件下养护28天。

8.一种权利要求1-6任意一项所述生态混凝土的应用，其特征在于，将所述生态混凝土作为人工湿地潜流层、地下土壤渗滤沟层中的基质。