CN113775017A - 一种海绵混凝土的制备与回用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海绵混凝土的制备与回用方法，属于土木建筑工程特别是海绵城市建设技术领域，该海绵混凝土的制备步骤主要为骨料筛选与级配——初次混合、曝气与搅拌——二次混合、曝气与搅拌——三次混合与搅拌——浇注成型——养护；该海绵混凝土的回用步骤主要为机械破碎——超声剥离——骨料分选与再生——余料粉碎与再生。本发明的海绵混凝土适用于多种海绵城市建设场合；其性能指标主要有孔隙率大于40％，其中直径为0.4—2mm的孔隙体积占比超过60％，透水系数大于0.2mm/s，最大持水率超过50％；对于小到中雨初期雨水的悬浮固体去除率大于80％。本发明具备中细微孔多、强度高、渗透性好、持水性好、可二次利用的优点，具有节能环保、经济高效并非常适用于海绵城市建设的有益效果。
Description
技术领域
本申请涉及土木建筑工程特别是海绵城市建设技术领域，具体是一种海绵混凝土。
背景技术
随着经济的发展，基础设施建设的逐步完善，人们对传统建筑材料的要求有了进一步的提高，传统的道路、护岸等工程一般由水泥、石头、钢筋、沙子等材料制备的混凝土构成，封闭而不透水，破坏了自然水土环境，对生态环境造成显著的负面影响；现代城市被建筑、密不透水的道路和混凝土场坪覆盖，封闭混凝土覆面没有透水、透气性，表面温度在夏季可达50—60℃，加剧了城市的“热岛效应”，且极易造成城市雨水的积聚而发生内涝；此外由于地下水得不到补给，一些城市也出现了地下水位的持续下降，而导致建筑物开裂和倾斜，因此针对这一系列问题开发一种海绵混凝土具有重要的意义。
海绵混凝土实质上是一种有着连续孔隙的多孔混凝土，与传统混凝土相比，海绵混凝土具有以下优点：中细微孔多，具有良好的透水、透气性能，可净化水体、吸声降噪，其多孔结构在废弃混凝土回收利用时更方便，可二次利用，砂子用量比传统混凝土少1/2—2/3，水泥用量比传统混凝土少1/4—1/3，因此工程造价低，对环境的负荷也低，是一种生态绿色材料，该海绵混凝土对调节生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然的协调具有积极的作用，节能环保、经济高效,非常适用于海绵城市建设。
发明内容
本发明要解决的问题在于：针对传统混凝土道路、边坡、场坪等封闭而不透水，破坏了自然水土环境，对生态环境造成显著的负面影响；且夏季表面温度高，加剧城市“热岛效应”；当雨季暴雨时由于不能透水容易造成城市内涝；由于地下水得不到补给，一些城市也出现了地下水位的持续下降，而导致建筑物开裂和倾斜；废弃混凝土回收再利用率不高等问题，本发明提出了一种海绵混凝土的制备与回用方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种海绵混凝土的制备与回用方法，由包含以下重量份的原料组成：骨料为100—150g质量份、水泥为10—20g质量份、粘结剂为3—8g质量份、发泡剂为0.5—2g质量份、抗裂剂为0.2—1g质量份、微生物菌剂为0.1—1g 质量份、水为15—20g质量份。
所述骨料主要为沸石、石灰石、蛭石、炉渣、石英石或砂砾；所述水泥为菱镁材料和硅钙质材料水泥中的一种或多种；所述粘结剂为环氧树脂胶粘剂、不饱和聚酯树脂胶粘剂、丁苯胶、丙烯酸系树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种；所述发泡剂主要为物理发泡剂包括复合型发泡剂和生物表面活性剂或者是化学发泡剂包括双氧水、电石和铵盐中的两种及以上；所述抗裂剂为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维和油棕纤维中的一种或多种；所述微生物菌剂主要由芽孢杆菌、硅酸盐细菌、放线菌、氨氧化菌、硫酸盐还原菌、硝酸盐还原菌、产酸杆菌和厌氧氨氧化菌组成，所述微生物菌剂的OD值为(1—1.2)，菌体浓度为1.5×109—3.2×109cfu/ml。
所述水泥的强度等级高于42.5；所述骨料的粒径为2—8mm；所述化学发泡剂采用分次投加的方式；所述抗裂剂的标准状态抗拉强度大于3g/d。
所述海绵混凝土的制备方法主要为①将所述海绵混凝土的制备原料进行筛选，并按照配比分别称重，备用；②将所述发泡剂和所述粘结剂分别溶于水中，搅拌均匀后在底部通入空气产生泡沫再与所述水泥混合，然后加入到所述骨料搅拌0.1—0.3h，搅拌速度为60—80r/min；③加入所述抗裂剂并搅拌0.2—0.5h，搅拌速度为60—80r/min，同时在底部曝入空气使产生微小气泡；④加入所述微生物菌剂并以搅拌速度30—40r/min搅拌3—5min即得混合料；⑤快速将所述混合料浇筑成型；⑥通过喷雾或者塑料薄膜覆盖的方式保湿控温养护7—10d。
所述海绵混凝土的回用方法主要为①将废弃的海绵混凝土拆除，统一收集；②采用机械破碎方式将其破碎至粒径小于10mm；③通过超声震动剥离，获得粒径大于2mm的可回收骨粒；④将余料碾磨至粒径小于0.5mm分散料；⑤将所述分散料按照50～100质量份掺入权利要求1中所述海绵混凝土的制备原料。
所述海绵混凝土的孔隙率大于40％，其中直径为0.4—2mm的孔隙体积占比超过60％，透水系数大于0.2mm/s，最大持水率超过50％。
所述海绵混凝土适用于城镇人行道路、下凹绿地、花坛、水道、停车场海绵设施建设以及河堤护岸、园林绿化和边坡加固场合；所述海绵混凝土通过现场浇筑或者预制混凝土砖再铺设的形式使用；所述海绵混凝土对于小到中雨初期雨水的悬浮固体去除率大于80％。
与传统混凝土和现有生态多孔混凝土相比，本发明的优点和积极效果是：中细微孔多，具有良好的透水、透气和持水性，能净化水体、吸声降噪，并且能够帮助缓解由于热岛效应引起的城市温湿度失调现象，当集中降雨时能及时将雨水渗透入地下，降低地表径流，减轻市政排水设施的负担,对城市内涝起到明显的改善作用，同时补充地下水资源，维持土壤生态平衡，其中的微生物菌剂能对雨水的污染物初步去除，有利于“自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”建设，其多孔结构在废弃混凝土回收利用时更方便，可二次利用，节能环保、经济高效，非常适用于海绵城市建设。
附图说明
图1为本发明的制备流程图
图2为本发明的回用流程图
图例说明：
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，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。
实施例1、本实施例中的海绵混凝土的制备方法，包括以下步骤：①将所述海绵混凝土的制备原料进行筛选，并按照配比分别称重，备用；②将所述发泡剂双氧水1g加电石1g和所述粘结剂丁苯胶8g分别溶于水20g中，搅拌均匀后在底部通入空气产生泡沫再与所述菱镁材料水泥20g混合，然后与所述骨料100g搅拌0.3h，搅拌速度为60r/min；③加入所述抗裂剂聚丙烯纤维1g并搅拌0.2h，搅拌速度为60r/min，同时在底部曝入空气使产生微小气泡；④加入所述微生物菌剂1g并以搅拌速度30r/min搅拌3min即得混合料；⑤通过塑料薄膜覆盖的方式保湿控温养护10d。
本实施例海绵混凝土的回用方法主要为①将废弃的海绵混凝土拆除，统一收集；②采用机械破碎方式将其破碎至粒径小于10mm；③通过超声震动剥离，获得粒径大于2mm的可回收骨粒；④将余料碾磨至粒径小于0.5mm分散料；⑤将所述分散料按照50质量份掺入上述海绵混凝土的制备原料。
本实施例具有良好的透水、透气和持水性，能净化水体、吸声降噪，且由于添加的骨粒较少，所制得的海绵混凝土强度会有所提升，可应用于停车场。
实施例2、本实施例中的海绵混凝土的制备方法，包括以下步骤：①将所述海绵混凝土的制备原料进行筛选，并按照配比分别称重，备用；②将所述发泡剂双氧水1g加电石1g和所述为环氧树脂胶粘剂8g分别溶于水20g中，搅拌均匀后在底部通入空气产生泡沫再与所述菱镁材料水泥20g混合，然后与所述骨料100g搅拌0.3h，搅拌速度为60r/min；③加入所述抗裂剂聚乙烯纤维1g和玻璃纤维1g并搅拌0.2h，搅拌速度为60r/min，同时在底部曝入空气使产生微小气泡；④加入所述微生物菌剂1g并以搅拌速度30r/min搅拌3min即得混合料；⑤通过塑料薄膜覆盖的方式保湿控温养护10d。
本实施例海绵混凝土的回用方法主要为①将废弃的海绵混凝土拆除，统一收集；②采用机械破碎方式将其破碎至粒径小于10mm；③通过超声震动剥离，获得粒径大于2mm的可回收骨粒；④将余料碾磨至粒径小于0.5mm分散料；⑤将所述分散料按照50质量份掺入上述海绵混凝土的制备原料。
本实施例具有良好的透水、透气和持水性，能净化水体、吸声降噪，且由于添加水泥的的比例较少，所制得的海绵混凝土孔隙率会有所提升，但相应的强度会降低，可应用于人行道、园林绿化。
实施例3、本实施例中的海绵混凝土的回用方法，包括以下步骤：①将所述海绵混凝土的制备原料进行筛选，并按照配比分别称重，备用；②将所述发泡剂双氧水1g加电石1g和所述为环氧树脂胶粘剂8g分别溶于水20g中，搅拌均匀后在底部通入空气产生泡沫再与所述菱镁材料水泥20g混合，然后与所述骨料100g搅拌0.3h，搅拌速度为60r/min；③加入所述抗裂剂聚乙烯纤维1g和玻璃纤维1g并搅拌0.2h，搅拌速度为60r/min，同时在底部曝入空气使产生微小气泡；④加入所述微生物菌剂1g并以搅拌速度30r/min搅拌3min即得混合料；⑤通过塑料薄膜覆盖的方式保湿控温养护10d。
本实施例海绵混凝土的回用方法主要为①将废弃的海绵混凝土拆除，统一收集；②采用机械破碎方式将其破碎至粒径小于10mm；③通过600℃高温煅烧；④通过超声震动剥离，获得粒径大于2mm的可回收骨粒；⑤将余料碾磨至粒径小于0.5mm分散料；⑥将所述分散料按照100质量份掺入权利要求1中所述海绵混凝土的制备原料。
该实施例添加了高温煅烧的步骤，可去除海绵混凝土中残留的SS、COD、氨氮和致病菌。
Claims (7)
1.一种海绵混凝土的制备与回用方法，其特征在于：所述海绵混凝土的制备原料及其重量分数包括骨料为100—150g质量份、水泥为10—20g质量份、粘结剂为3—8g质量份、发泡剂为0.5—2g质量份、抗裂剂为0.2—1g质量份、微生物菌剂为0.1—1g质量份、水为15—20g质量份；所述海绵混凝土的制备步骤主要为骨料筛选与级配——初次混合与搅拌——二次混合、曝气与搅拌——三次混合与搅拌——浇注成型——养护；所述海绵混凝土的回用步骤主要为机械破碎——超声剥离——骨料分选与再生——余料粉碎与再生。
2.根据权利要求1所述的一种海绵混凝土的制备与回用方法，其特征在于所述骨料主要为沸石、石灰石、蛭石、炉渣、石英石或砂砾；所述水泥为菱镁材料和硅钙质材料水泥中的一种或多种；所述粘结剂为环氧树脂胶粘剂、不饱和聚酯树脂胶粘剂、丁苯胶、丙烯酸系树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种；所述发泡剂主要为物理发泡剂包括复合型发泡剂和生物表面活性剂或者是化学发泡剂包括双氧水、电石和铵盐中的两种及以上；所述抗裂剂为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维和油棕纤维中的一种或多种；所述微生物菌剂主要由芽孢杆菌、硅酸盐细菌、放线菌、氨氧化菌、硫酸盐还原菌、硝酸盐还原菌、产酸杆菌和厌氧氨氧化菌组成；所述微生物菌剂的OD值为(1—1.2)，菌体浓度为1.5×109—3.2×109cfu/ml。
3.根据权利要求1所述的一种海绵混凝土的制备与回用方法，其特征在于：所述水泥的强度等级高于42.5；所述骨料的粒径为2—8mm；所述化学发泡剂采用分次投加的方式；所述抗裂剂的标准状态抗拉强度大于3g/d。
4.根据权利要求1所述的一种海绵混凝土的制备与回用方法，其特征在于：所述海绵混凝土的制备方法主要为①将所述海绵混凝土的制备原料进行筛选，并按照配比分别称重，备用；②将所述发泡剂和所述粘结剂分别溶于水中，搅拌均匀后在底部通入空气产生泡沫再与所述水泥混合，然后加入到所述骨料搅拌0.1—0.3h，搅拌速度为60—80r/min；③加入所述抗裂剂并搅拌0.2—0.5h，搅拌速度为60—80r/min，同时在底部曝入空气使产生微小气泡；④加入所述微生物菌剂并以搅拌速度30—40r/min搅拌3—5min即得混合料；⑤快速将所述混合料浇筑成型；⑥通过喷雾或者塑料薄膜覆盖的方式保湿控温养护7—10d。
5.根据权利要求1所述的一种海绵混凝土的制备与回用方法，其特征在于：所述海绵混凝土的回用方法主要为①将废弃的海绵混凝土拆除，统一收集；②采用机械破碎方式将其破碎至粒径小于10mm；③通过超声震动剥离，获得粒径大于2mm的可回收骨粒；④将余料碾磨至粒径小于0.5mm分散料；⑤将所述分散料按照50—100g质量份掺入权利要求1中所述海绵混凝土的制备原料。
6.根据权利要求1所述的一种海绵混凝土的制备与回用方法，其特征在于：所述海绵混凝土的孔隙率大于40％，其中直径为0.4—2mm的孔隙体积占比超过60％，透水系数大于2mm/s，最大持水率超过50％。
7.根据权利要求1所述的一种海绵混凝土的制备与回用方法，其特征在于：所述海绵混凝土适用于城镇人行道路、下凹绿地、花坛、水道、停车场海绵设施建设以及河堤护岸、园林绿化和边坡加固场合；所述海绵混凝土通过现场浇筑或者预制混凝土砖再铺设的形式使用；所述海绵混凝土对于小到中雨初期雨水的悬浮固体去除率大于80％。
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