CN109824333B

CN109824333B - 一种低碱、增强植生混凝土用胶凝材料及其制备方法

Info

Publication number: CN109824333B
Application number: CN201910172295.3A
Authority: CN
Inventors: 陈建国; 李林; 蒋涛; 郭晋川; 刘鲁强; 彭华娟; 周立新; 王忠民; 甘福; 吴光军; 黄小兵; 陈树亮; 杨建坤; 吴俣萍; 韦美富; 梁晓宁; 黄华贵
Original assignee: GUANGXI HYDRAULIC RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: GUANGXI HYDRAULIC RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2039-03-07
Also published as: CN109824333A

Abstract

本发明公开了一种低碱、增强植生混凝土用胶凝材料及其制备方法，所述凝胶材料由以下重量份的原料制备而成：α‑半水石膏60‑90份、偏高岭土10‑30份和添加剂1‑2份；所述添加剂由柠檬酸和聚羧酸减水剂组成。所述α‑半水石膏的制备是以天然二水石膏为原料，在1.1~1.4个大气压、温度为120~145℃的饱和水蒸气蒸压釜环境中生成；所述偏高岭土是以高岭土为原料，经700℃~800℃高温煅烧2h~6h脱水形成介稳态高活性掺合料。本发明制备植生混凝土胶凝材料，不仅能够从根本上解决植生混凝土内部碱度过高的问题，还可以获得强度较高、耐久性较强、植生性能良好的植生混凝土。制备的植生混凝土适用于河流护岸、道路护坡及城市绿化等工程，可以长期起到绿化环境、修复生态的效果。

Description

一种低碱、增强植生混凝土用胶凝材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体是一种低碱、增强植生混凝土用胶凝材料及其制备方法。

背景技术

植生混凝土是由无砂多孔混凝土、营养土、表层土等组成的新型环保材料。植生混凝土具有良好的透水性能，能够适应绿色植物生长，增强地表湿热交换，调节地下水位，可应用于屋顶及河流道路的防护和绿化，在生态修复和美化等方面具有重要作用。

植生混凝土适宜植物生长环境的pH值在3.5-9.5之间，而由普通硅酸盐水泥制备而成的植生混凝土内部的pH值高达12-13，无法满足植物生长。目前，植生混凝土pH值控制的方法有物理方法、化学方法、结构方法、生物方法和农艺方法等。其中，物理方法主要是通过特定的养护方法洗碱，但不够持久；化学法不利于强度增长；结构法通过降低水灰比和用水量降碱，效果有限；农艺法中能够有效抗逆、抗碱生长的植物种类过少。因此综合来说，这些常用的方法均无法从根本上有效解决pH值过高的问题。此外，植生混凝土还需要一定的孔隙率和强度性能满足植物根系的发展，抵抗雨水的冲刷及植物生长的拔力。合理的目标孔隙率，能够兼顾孔隙率和强度，稳定维持植物的生长。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种低碱、增强植生混凝土用胶凝材料及其制备方法。提供的胶凝材料不仅能够从根本上解决植生混凝土内部碱度过高的问题，还可以获得强度较高、耐久性较强、植生性能良好的植生混凝土。制备的植生混凝土适用于河流护岸、道路护坡及城市绿化等工程，可以长期起到绿化环境、修复生态的效果。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种低碱、增强植生混凝土用胶凝材料，所述凝胶材料由以下重量份的原料制备而成：α-半水石膏60-90份、偏高岭土10-30份和添加剂1-2份；所述添加剂由柠檬酸和聚羧酸减水剂组成。

优选的，所述α-半水石膏的制备是以天然二水石膏为原料，在1.1～1.4个大气压、温度为120～145℃的饱和水蒸气蒸压釜环境中生成，其中CaO和SO3含量分别为33％～40％和45％～55％。

优选的，所述偏高岭土是以高岭土为原料，经700℃～800℃高温煅烧2h～6h 脱水形成介稳态高活性掺合料，其中SiO₂和Al₂O₃含量分别达50％～60％和 30％～41％以上，白度达65％以上。

优选的，所述柠檬酸和聚羧酸减水剂的质量比为1:2-4。

本发明所述低碱、增强植生混凝土用胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将天然二水石膏破碎成小块，放入蒸压釜中制备α-半水石膏，并磨成 α-半水石膏细粉；

(2)以超细高岭土为原料，经700℃～800℃高温煅烧2h～6h，得偏高岭土粉；

(3)将α-半水石膏粉、偏高岭土粉和添加剂按上述比例投入搅拌机中，并搅拌至均匀，即得植生混凝土用胶凝材料。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：

1、本发明以α-半水石膏、偏高岭土和柠檬酸和聚羧酸减水剂作为原料，制备植生混凝土胶凝材料，不仅能够从根本上解决植生混凝土内部碱度过高的问题，还可以获得强度较高、耐久性较强、植生性能良好的植生混凝土。制备的植生混凝土适用于河流护岸、道路护坡及城市绿化等工程，可以长期起到绿化环境、修复生态的效果。

2、本发明自制的α-半水石膏经过是将普通石膏经过饱和水蒸气蒸压釜环境中生成，CaO和SO₃的含量分别为33％～40％和45％～55％，与普通的石膏相比，提高了石膏的活性，提高植生混凝土的强度，解决了植生混凝土强度与碱度难以协调的难题。

3、本发明将高岭土经过煅烧后得到偏高岭土，煅烧后使得高岭土中SiO₂和 Al₂O₃含量分别达50％～60％和30％～41％以上，白度达65％以上，提高了高岭土活性，提高了植生混凝土强度。

附图说明

图1为α-半水石膏扫描电镜图；

图2为偏高岭土扫描电镜图；

图3为偏高岭土XRD分析图；

图4为采用本发明制备的低碱增强型植生混凝土植生试验效果图；

图5为普通硅酸盐水泥植生混凝土植生试验效果图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例1

一种低碱、增强植生混凝土用胶凝材料，所述凝胶材料由以下重量份的原料制备而成：α-半水石膏71份、偏高岭土28份，柠檬酸0.7份和聚羧酸减水剂 0.3份组成。

所述α-半水石膏的制备是以天然二水石膏为原料，在1.35个大气压、温度为130℃的饱和水蒸气蒸压釜环境中生成，CaO和SO₃含量分别为37.5％和52.3％。

所述偏高岭土是以高岭土为原料，经750℃高温煅烧5h脱水形成介稳态高活性掺合料，其中偏高岭土中SiO₂和Al₂O₃含量分别为58.2％和37.1％，白度为 73％。

实施例2

一种低碱、增强植生混凝土用胶凝材料，所述凝胶材料由以下重量份的原料制备而成：α-半水石膏75份、偏高岭土24份，柠檬酸0.7份和聚羧酸减水剂 0.3份组成。

所述α-半水石膏的制备是以天然二水石膏为原料，在1.2个大气压、温度为145℃的饱和水蒸气蒸压釜环境中生成，其中CaO和SO₃含量分别为35.8％和 50.9％。

所述偏高岭土是以高岭土为原料，经700℃高温煅烧6h脱水形成介稳态高活性掺合料，其中偏高岭土中SiO₂和Al₂O₃含量为53.6％和37.6％，白度为68％。

实施例3

一种低碱、增强植生混凝土用胶凝材料，所述凝胶材料由以下重量份的原料制备而成：α-半水石膏82份、偏高岭土16份，柠檬酸1.4份和聚羧酸减水剂 0.6份组成。

所述α-半水石膏的制备是以天然二水石膏为原料，在1.2个大气压、温度为145℃的饱和水蒸气蒸压釜环境中生成，其中CaO和SO₃含量分别由％、％提高至35.8％和50.9％。

所述偏高岭土是以高岭土为原料，经700℃高温煅烧6h脱水形成介稳态高活性掺合料，其中偏高岭土SiO₂和Al₂O₃含量为53.6％和37.6％以上，白度为68％。

实施例4

一种低碱、增强植生混凝土用胶凝材料，所述凝胶材料由以下重量份的原料制备而成：α-半水石膏87份、偏高岭土11份，柠檬酸1.4份和聚羧酸减水剂 0.6份组成。

所述α-半水石膏的制备是以天然二水石膏为原料，在1.4个大气压、温度为130℃的饱和水蒸气蒸压釜环境中生成，其中CaO和SO₃含量分别由％、％提高至35.8％和50.9％。

应用实施例

将低碱增强型胶凝材料与水、天然骨料拌和，制备一种低碱增强植生混凝土，配方为：m(胶凝材料)：m(水)：m(骨料)＝63:24:314。所用骨料为天然石灰岩碎石，粒径为20-40mm，吸水率为0.35％，紧密堆积密度为1570kg·m-³，表观密度为2690kg·m-³，紧密堆积孔隙率为42％。

为了进一步验证本发明的优势，以普通硅酸盐水泥和低碱度硫铝酸盐水泥制备普通植生混凝土进行对比。

对比例1

m(普通硅酸盐水泥P42.5)：m(水)：m(骨料)＝63:24:314。

对比例2

m(低碱硫铝酸盐水泥)：m(水)：m(骨料)＝63:24:314。

本发明和对比例制备的植生混凝土，经过常规方法检测，测试结果如表1 所示。

表1：植生混凝土性能测试结果

组别	孔隙率	抗压强度/MPa	pH值/28d
				实施例1	26.97	19.44	7.62
实施例2	27.66	17.52	8.87
				实施例3	27.13	18.93	7.54
实施例4	27.87	17.12	8.74
				对照例1	27.62	9.98	12.53
对照例2	28.06	7.62	12.69

为了更加直观地体现本发明的有益效果。将本发明实施例1的低碱增强型植生混凝土胶凝材料与天然骨料、水拌和制备成植生混凝土(如应用实施例1所示)，进行植生试验，并与普通硅酸盐水泥植生混凝土(对比例1)进行对比。植生效果通过种植紫花苜蓿和高羊茅两种植物来说明，避免试验结果的偶然性。

图4为采用本发明制备的低碱增强型植生混凝土植生试验的结果，图中左边植物为紫花苜，右边植物为高羊茅。植生试验过程中，紫花苜蓿播种后2d全部出芽，10d平均高度达2cm，20d后平均高度超过3cm；高羊茅播种后生长迅速， 3d左右全部出芽，7d生长高度已达10cm，同时根茎发展迅速。

图5为普通硅酸盐水泥植生混凝土植生试验的结果，图中左边植物为紫花苜，右边植物为高羊茅。紫花苜蓿播种后2d出芽，4d后叶片正常生长，但是7d后渐渐泛黄，叶茎开始干枯，10d后无生命迹象。高羊茅播种后3d出芽，7d生长高度可达8cm，但是15d后，根茎部位开始干枯，植株倒地，无法生长，随后死亡。

以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种低碱、增强植生混凝土用胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述胶凝材料由以下重量份的原料制备而成：α-半水石膏60-90份、偏高岭土10-30份和添加剂1-2份；所述添加剂由质量比为1:2的柠檬酸和聚羧酸减水剂组成；

所述α-半水石膏的制备是以天然二水石膏为原料，在1.1~1.4个大气压、温度为120~145℃的饱和水蒸气蒸压釜环境中生成，其中CaO和SO₃含量分别为33%~40%和45%~55%；

所述偏高岭土是以高岭土为原料，经700℃~800℃高温煅烧2h~6h脱水形成介稳态高活性掺合料，其中SiO₂和Al₂O₃含量分别达50%~60%和30%~41%以上，白度达65%以上；

所述胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将天然二水石膏破碎成小块，放入蒸压釜中制备α-半水石膏，并磨成α-半水石膏细粉；

（2）以超细高岭土为原料，经700℃~800℃高温煅烧2h~6h，得偏高岭土粉；

（3）将α-半水石膏粉、偏高岭土粉和添加剂按上述比例投入搅拌机中，并搅拌至均匀，即得植生混凝土用胶凝材料。

2.根据权利要求1所述制备方法制得的胶凝材料在植生混凝土中的应用，其特征在于：所述植生混凝土各组分的重量份数比为：胶凝材料：水：骨料=60-80:20-30:300-350。