一种珊瑚骨料改性方法及改性珊瑚骨料植生混凝土

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种珊瑚骨料改性方法及改性珊瑚骨料植生混凝土。

背景技术

如何在满足人类正常生活的同时保护生态环境成为了一个亟待解决的问题。植生混凝土是一种在多孔混凝土基体上进行植被种植的新型生态环保混凝土材料，它能够平衡动、植物生长与人类日常生活需求，达到了混凝土与动植物和谐相处的目的。

植生混凝土中骨料的体积占比通常为整体的80％以上，因此，植生混凝土的制备需要大量的骨料。由于建筑行业普通混凝土、植生混凝土等制品对天然骨料的消耗十分巨大，已经导致多地区的天然骨料储备逐渐匮乏；同时，天然骨料的开采过程较为繁琐，对地形地貌还会造成破坏，影响生态环境。因此，寻找合适的骨料替代天然骨料成为了植生混凝土推广使用的关键。来自自然风化或侵蚀以及疏浚渠道或开挖基础的珊瑚碎屑通常被视为海洋废弃物。近年来，珊瑚废弃物作为一种资源的利用而备受关注。

植生混凝土的强度主要靠水泥水化反应将骨料胶结在一起，在合理的配合比下，水泥用量越多，混凝土强度越高。同时,水泥用量越多,水化反应中析出的可溶性碱含量越高，导致植生混凝土的pH值也越大。由于珊瑚骨料表面粗糙多孔，内部分布有大量的层状结构与笼状结构，因而具有较大的比表面积，相应地，在使用珊瑚骨料制备混凝土时需水量和水泥用量也比普通植生混凝土多出30％-40％。导致利用珊瑚骨料制备植生混凝土的pH值过大，如果利用珊瑚骨料多孔以及高吸水性的性质，利用酸性物质进行预湿处理，后期养护时期珊瑚骨料中的酸性物质释放出来达到对珊瑚骨料植生混凝土降碱的目的。珊瑚骨料属于天然轻骨料，对于不添加任何外加剂的情况下，珊瑚骨料制备的普通珊瑚骨料混凝土的强度普遍在C20左右，由此可见，利用珊瑚骨料制备珊瑚骨料植生混凝土的强度更低。为此，本发明将提供一种珊瑚骨料改性方法及改性珊瑚骨料植生混凝土以解决上述技术问题。

发明内容

本发明为了解决植生混凝土中骨料及珊瑚骨料带来的pH值过高的问题，提供一种珊瑚骨料改性方法及改性珊瑚骨料植生混凝土。本发明利用硅藻土和稻壳灰等取代部分水泥，可以增加浆体含量，增加了水泥浆与骨料的粘结面积和粘结点数量，且稻壳灰不仅颗粒较细，可以起到较好的微集料效应，填充孔隙率，提高强度，其还具备火山灰活性，可与水泥水化产物重点Ca(OH)

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种珊瑚骨料改性方法，步骤如下：将珊瑚骨料浸泡在磷酸二氢钠与草酸混合溶液中，浸泡时间为12-24h，浸泡后晾干，即可得改性珊瑚骨料。

作为本发明优选的技术方案：所述珊瑚骨料粒径为5-30mm。

作为本发明优选的技术方案：所述磷酸二氢钠溶液质量分数为3-4％，草酸质量分数2-4％。

作为本发明优选的技术方案：所述磷酸二氢钠与草酸混合溶液与珊瑚骨料的体积比为3：1。

作为本发明优选的技术方案：所述混合溶液中磷酸二氢钠与草酸的体积比为3:4、1：1、1：2。

本发明的另一目的在于提供一种利用改性珊瑚骨料制备植生混凝土，所述植生混凝土以质量份数计，包括如下原料：称取改性珊瑚骨料1000-1200份，硅酸盐水泥400-500份，稻壳灰10-15份，硅藻土8-15份，水150-180份。

所述植生混凝土的制备方法，包括如下步骤：

(1)以质量份数计，称取称取改性珊瑚骨料1000-1200份，硅酸盐水泥400-500份，稻壳灰10-15份，硅藻土8-15份，水150-180份；

(2)先将珊瑚骨料放入搅拌机中，加入一半的水泥、稻壳灰、硅藻土以及水改性珊瑚骨料进行预裹浆处理，搅拌时间不低于100秒，其次加入剩下的原材料进行搅拌，搅拌时间不低于180秒；

(3)将搅拌好的改性珊瑚骨料植生混凝土装模养护。

作为本发明优选的技术方案：所述植生混凝土的骨灰比为2.5，水灰比为0.5。

作为本发明优选的技术方案：所述水泥为P·O42.5。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果包括：

1、本发明利用珊瑚替代植生混凝土所需骨料，能充分利用我国丰富的海洋资源，缓解天然骨料匮乏的困境。利用珊瑚骨料自身吸水率高的性质，对其进行预处理，以降低珊瑚骨料植生混凝土的pH值，通过稻壳灰、硅藻土的加入，改善珊瑚骨料植生混凝土性能，提高强度，达到能适应植物生长，同时兼顾结构防护和生态保护的功能。

2、本发明利用硅藻土和稻壳灰等取代部分水泥，可以增加浆体含量，增加了水泥浆与骨料的粘结面积和粘结点数量，且稻壳灰不仅颗粒较细，可以起到较好的微集料效应，填充孔隙率，提高强度，其还具备火山灰活性，可与水泥水化产物重点Ca(OH)2发生二次水化反应，生成大量额外的水化硅酸钙凝胶，改善浆体内部结构，提高水泥浆体强度；硅藻土的矿物成份主要是蛋白石及其变种，有机物含量从微量到30％以上，具有吸水性和渗透性强等性质，为后期植物生长提供有利条件。

附图说明

图1为改性珊瑚骨料的制备工艺流程图。

图2为珊瑚骨料植生混凝土的制备及植生效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种改性珊瑚骨料植生混凝土，由以下重量份的原料组成：5-30mm改性珊瑚骨料1000份，硅酸盐水泥水泥400份，稻壳灰12份，硅藻土8份，水160份。

所述改性珊瑚骨料的制备方法如下：

步骤一：筛分粒径5.0-30mm的原状珊瑚骨料(珊瑚骨料的筒压强度为2.1MPa),将珊瑚骨料在80℃的条件下烘干24小时；

步骤二：将步骤一所得珊瑚骨料置于磷酸二氢钠与草酸混合溶液中(磷酸二氢钠与草酸混合溶液与珊瑚骨料的体积比为3：1；其中磷酸二氢钠质量分数为3％，草酸质量分数为2％，磷酸二氢钠与草酸的体积比为3:4)，浸泡12h，浸泡后自然风干2小时，得到改性珊瑚骨料，所得改性珊瑚骨料筒压强度为2.20MPa。

实施例2

一种改性珊瑚骨料植生混凝土，由以下重量份的原料组成：5-30mm改性珊瑚骨料1000份，硅酸盐水泥水泥400份，稻壳灰12份，硅藻土8份，水160份。

所述改性珊瑚骨料的制备方法如下：

步骤一：筛分粒径5.0-30mm的原状珊瑚骨料(珊瑚骨料的筒压强度为2.1MPa),将珊瑚骨料在80℃的条件下烘干24小时；

步骤二：将步骤一所得珊瑚骨料置于磷酸二氢钠与草酸混合溶液中(磷酸二氢钠与草酸混合溶液与珊瑚骨料的体积比为3：1；其中磷酸二氢钠质量分数为4％，草酸质量分数为4％，所述磷酸二氢钠与草酸的体积比为1:2)，浸泡12h，浸泡后自然风干2小时，得到改性珊瑚骨料，所得改性珊瑚骨料筒压强度为2.13MPa。

实施例3

一种改性珊瑚骨料植生混凝土，由以下重量份的原料组成：5-30mm改性珊瑚骨料1100份，硅酸盐水泥水泥450份，稻壳灰10份，硅藻土15份，水172份。

所述改性珊瑚骨料的制备方法如下：

步骤一：筛分粒径5.0-30mm的原状珊瑚骨料(珊瑚骨料的筒压强度为2.1MPa),将珊瑚骨料在80℃的条件下烘干24小时；

步骤二：将步骤一所得珊瑚骨料置于磷酸二氢钠与草酸混合溶液中(磷酸二氢钠与草酸混合溶液与珊瑚骨料的体积比为3：1；其中磷酸二氢钠质量分数为4％，草酸质量分数为2％，磷酸二氢钠与草酸的体积比为1:1)，浸泡12h，浸泡后自然风干2小时，得到改性珊瑚骨料，所得改性珊瑚骨料筒压强度为2.09MPa。

实施例4

一种改性珊瑚骨料植生混凝土，由以下重量份的原料组成：5-30mm改性珊瑚骨料1200份，硅酸盐水泥水泥500份，稻壳灰15份，硅藻土13份，水180份。

所述改性珊瑚骨料的制备方法如下：

步骤一：筛分粒径5.0-30mm的原状珊瑚骨料(珊瑚骨料的筒压强度为2.1MPa),将珊瑚骨料在80℃的条件下烘干24小时；

步骤二：将步骤一所得珊瑚骨料置于磷酸二氢钠与草酸混合溶液中(磷酸二氢钠与草酸混合溶液与珊瑚骨料的体积比为3：1；其中磷酸二氢钠质量分数为3％，草酸质量分数为3％，磷酸二氢钠与草酸的体积比为1:2)，浸泡21h，浸泡后自然风干2小时，得到改性珊瑚骨料，所得改性珊瑚骨料筒压强度为2.14MPa。

对比例1

本对比例与实施例1不同之处在于：所述珊瑚骨料不经过改性处理，植生混凝土不包括稻壳灰和硅藻土。

一种珊瑚骨料植生混凝土，由以下重量份的原料组成：5-30mm改性珊瑚骨料1000份，硅酸盐水泥水泥400份，稻壳灰12份，硅藻土8份，水160份。

对比例2

本对比例与实施例1不同之处在于：所述珊瑚骨料不经过改性处理。

一种珊瑚骨料植生混凝土，由以下重量份的原料组成：5-30mm改性珊瑚骨料1000份，硅酸盐水泥水泥400份，稻壳灰12份，硅藻土8份，水160份。

对比例3

本对比例与实施例1不同之处在于：所述珊瑚骨料只经过草酸进行改性处理。

一种改性珊瑚骨料植生混凝土，由以下重量份的原料组成：5-30mm改性珊瑚骨料1000份，硅酸盐水泥水泥400份，稻壳灰12份，硅藻土8份，水160份。

所述改性珊瑚骨料的制备方法如下：

步骤一：筛分粒径5.0-30mm的原状珊瑚骨料(珊瑚骨料的筒压强度为2.1MPa),将珊瑚骨料在80℃的条件下烘干24小时；

步骤二：将步骤一所得珊瑚骨料置于草酸溶液中(草酸溶液与珊瑚骨料的体积比为3：1；其中草酸质量分数为2％)，浸泡12h，浸泡后自然风干2小时，得到改性珊瑚骨料，所得改性珊瑚骨料筒压强度为2.15MPa。

对比例4

本对比例与实施例1的不同之处在于：所述植生混凝土不包括稻壳灰。

一种改性珊瑚骨料植生混凝土，由以下重量份的原料组成：5-30mm改性珊瑚骨料1000份，硅酸盐水泥水泥400份，硅藻土8份，水160份。

所述改性珊瑚骨料的制备方法如下：

步骤一：筛分粒径5.0-30mm的原状珊瑚骨料(珊瑚骨料的筒压强度为2.1MPa),将珊瑚骨料在80℃的条件下烘干24小时；

步骤二：将步骤一所得珊瑚骨料置于磷酸二氢钠与草酸混合溶液中(磷酸二氢钠与草酸混合溶液与珊瑚骨料的体积比为3：1；其中磷酸二氢钠质量分数为3％，草酸质量分数为2％，磷酸二氢钠与草酸的体积比为3:4)，浸泡12h，浸泡后自然风干2小时，得到改性珊瑚骨料，所得改性珊瑚骨料筒压强度为2.20MPa。

对比例5

本对比例与实施例1的不同之处在于：所述植生混凝土不包括硅藻土。一种改性珊瑚骨料植生混凝土，由以下重量份的原料组成：5-30mm改性珊瑚骨料1000份，硅酸盐水泥水泥400份，稻壳灰8份，水160份。

所述改性珊瑚骨料的制备方法如下：

步骤一：筛分粒径5.0-30mm的原状珊瑚骨料(珊瑚骨料的筒压强度为2.1MPa),将珊瑚骨料在80℃的条件下烘干24小时；

步骤二：将步骤一所得珊瑚骨料置于磷酸二氢钠与草酸混合溶液中(磷酸二氢钠与草酸混合溶液与珊瑚骨料的体积比为3：1；其中磷酸二氢钠质量分数为3％，草酸质量分数为2％，磷酸二氢钠与草酸的体积比为3：4)，浸泡12h，浸泡后自然风干2小时，得到改性珊瑚骨料，所得改性珊瑚骨料筒压强度为2.20MPa。

对比例6

本对比例与实施例1的不同之处在于：所述植生混凝土不包括稻壳灰和硅藻土。一种改性珊瑚骨料植生混凝土，由以下重量份的原料组成：5-30mm改性珊瑚骨料1000份，硅酸盐水泥水泥400份，水160份。

所述改性珊瑚骨料的制备方法如下：

步骤一：筛分粒径5.0-30mm的原状珊瑚骨料(珊瑚骨料的筒压强度为2.1MPa),将珊瑚骨料在80℃的条件下烘干24小时；

步骤二：将步骤一所得珊瑚骨料置于磷酸二氢钠与草酸混合溶液中(磷酸二氢钠与草酸混合溶液与珊瑚骨料的体积比为3：1；其中磷酸二氢钠质量分数为3％，草酸质量分数为2％，磷酸二氢钠与草酸的体积比为3:4)，浸泡12h，浸泡后自然风干2小时，得到改性珊瑚骨料，所得改性珊瑚骨料筒压强度为2.20MPa。

对比例6

按照实施例1-4及对比例1-6的配方制备植生混凝土，制备方法如下：先将改性珊瑚骨料放入搅拌机中，加入一半的水泥所用的水泥为(P·O42.5)、稻壳灰、硅藻土以及水，将改性珊瑚骨料进行预裹浆处理(水灰比为0.5)，搅拌时间不低于100秒，其次加入剩下的原材料进行搅拌，搅拌时间不低于180秒；将搅拌好的改性珊瑚骨料植生混凝土装模养护，即可得到植生混凝土。

将制备的植生混凝土按照常规方法测定抗压强度和pH值，测定结果如表1所示。

表1：本发明制备的改性珊瑚骨料植生混凝土性能测试结果

综上所述，本发明利用珊瑚骨料自身吸水率高的性质，对其进行预处理，以降低珊瑚骨料植生混凝土的pH值，通过稻壳灰、硅藻土的加入，改善珊瑚骨料植生混凝土性能，提高强度，达到能适应植物生长，同时兼顾结构防护和生态保护的功能。此外，改性珊瑚骨料制备流程如图1，珊瑚骨料植生混凝土的制备及植生试验如图2所示。

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。