一种生态混凝土及其制备方法
一种生态混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境治理建材，特别涉及一种生态混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 生态混凝土又称多孔混凝土。日本混凝土工学协会于1995年提出了多孔混凝土 的概念：所谓多孔混凝土，指的是一类特种混凝土材料，具有特殊的结构与表面特性，能够 适应生物生长，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。
[0003] 生态混凝土由于具有多孔结构，雨水透过性能良好，而且有吸音性，适合草本类植 物生长等特性，已经被应用于河道景观的边坡治理、园林绿化中。随着生态混凝土的推广应 用，也出现一些问题，尤其是在建筑外构，停车场、人行道、广场、公园，道路，河道护岸及绿 化基盘等领域的应用过程中，首先生态混凝土的多孔结构，影响了其力学强度，尤其抗压性 能，业界公认的孔隙与抗压强度是一组矛盾体，如何打破这组矛盾，寻找新的平衡点是今后 研宄方向，即，既要有很好的孔隙，同时又能有较高的抗压强度；而且在实际应用中还发现： 生态混凝土是脆性结构，抗折、抗弯性能较低，达不到建筑物外构，停车场、人行道、广场、公 园，道路，河道护岸及绿化基盘等的铺装应用需要。于此同时，生态混凝土早期强度较低，也 影响了其进一步推广应用。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种生态混凝土及其制备方 法，通过在生态混凝土中添加硅酸钙载体的硬化促进剂、纤维质材料和增强高分子材料促 进了生态混凝土的硬化速度，早强效果好，提高了生态混凝土的粘结强度和抗拉、抗折、抗 弯性能。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 本发明一种生态混凝土由以下重量份的原料制备而成：水泥100份，粉末状混合 剂0. 01 -1. 0份，纤维质材料I-10份，增强高分子剂0-5份，粗骨料400-550份，细骨料0-100 份，减水剂〇. 01-0. 5份，水20-40份。
[0007] 所述粉末状混合剂为BET比表面积大于30m2/g的硅酸钙水合物粉末为载体的硬 化促进剂。
[0008] 所述粉末状混合剂由以下重量份的原料制备而成：硅酸钙水合物100份，硬化促 进剂0? 01-300份。
[0009] 所述纤维质材料为直径为1-1000ym、长度为3-30mm的有机或无机类短纤维质材 料。
[0010] 所述纤维质材料为以下材料中的一种：碳钢纤维、不锈钢纤维、抗碱玻璃纤维、碳 纤维、尼龙纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、PVA纤维、EVA纤维。
[0011] 所述增强高分子剂为以下材料中的一种：橡胶乳胶、树脂乳液、甲基纤维素、聚乙 烯醇、聚丙烯酸盐、不饱和聚酯、环氧树脂。
[0012] 粉末状混合剂的制造工艺为以下三种方法中的一种：1)将硅酸钙水合物粉末浸 泡在硬化促进剂饱和水溶液中，然后干燥，干燥温度为40-150°C，干燥时间为l_48h，最后 再进行粉碎；2)将硬化促进剂饱和水溶液喷洒在硅酸钙水合物粉末中，然后干燥，干燥温 度为40-150°C，干燥时间为l_48h，最后再进行粉碎；3)将泥状硅酸钙中混入硬化促进剂， 然后干燥，干燥温度为40-150°C，干燥时间为l_48h，最后再进行粉碎。
[0013]所述硬化促进剂为以下材料中的一种或几种的混合物：氯化物、亚硝酸盐、硝酸 盐、硫酸盐、硫氰酸、氢氧化物、碳酸盐、水玻璃、氧化铝系、胺类、有机酸、无水马来酸。
[0014]本发明生态混凝土的制备方法包括以下步骤：
[0015] 1)将水泥、粗骨料、细骨料、粉末状混合剂、纤维质材料搅拌混合均匀构成第一混 合物；
[0016] 2)将高性能减水剂、增强高分子剂与水搅拌混合均匀构成第二混合物；
[0017] 3)将第二混合物搅拌加入到第一混合物中；
[0018] 4)成型。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
[0020] 本发明生态混凝土 1)混凝土中掺入硅酸钙载体的硬化促进剂，既可以加快固化 速度，同时又可以提高粘结强度；2)混凝土中掺入纤维质材料，主要在水泥与骨材之间起 到架桥和增强作用，尤其是对拉伸强度，可以大幅度提高混凝土的抗拉性能，弥补当前生态 混凝土的不足，可用于抗拉要求高的透水路面等的应用需要；3)混凝土中掺合少量的增强 高分子材料可以弥补水泥混凝土的脆性，易断裂，抗折、抗弯能力差的缺陷，大幅度提高水 泥混凝土的抗折抗弯等性能，少量的掺合，均匀的分散在水泥基中间，充分发挥水泥材料的 强度大和高分子材料的柔性好的特点，两者协调作用，增加韧性，4)本发明的高性能生态混 凝土既保持了传统生态混凝土的多孔结构，透水且适合植物生长，同时也大大提高了多孔 混凝土的综合力学强度，尤其是抗折抗弯等韧性强度，拓展了生态混凝土在建筑外构，停车 场、人行道、广场、公园，道路，河道护岸及绿化基盘等强度要求高的领域的铺装应用。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明一种生态混凝土及其制备方法示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0023] 实施例1 :
[0024] 如图1所示，本发明一种生态混凝土由以下原料制备而成：
[0025]水泥为普通硅酸盐水泥525R(江苏省南京长江水泥（集团）公司中国水泥厂）； 粗骨料为主要指粒径2cm左右的碎石污泥干燥物；细骨料为主要指粒径0. 5cm左右的碎石 污泥干燥物；粉末状混合剂为硬化促进剂（三异醇胺，国药集团化学试剂有限公司），以BET 比表面积100m2/g的硅酸钙水合物粉末为载体；增强高分子材料为EVA乳液（中国石化集 团四川维尼纶厂），固含量40% );纤维质材料为PVA纤维（中国石化集团四川维尼纶厂）， 直径0.Iym，长度3mm;减水剂为ART_:KMl系列高减水聚羧酸减水剂（江苏奥莱特新材料 有限公司）；水为自来水。如表1所示，本实施例各原料的重量份为：水泥100份，粉末状混 合剂0.Ol份，纤维质材料1份，增强高分子剂2份，粗骨料480份，细骨料50份，减水剂0. 5 份，水32份。
[0026] 粉末状混合剂的制作方法为：硬化促进剂（上述三乙醇胺：50ml中加入丙酮 IOOml得到三乙醇胺与丙酮体积比为50/100的溶液）100g，加入到比表面积BETlOOmVg的 硅酸钙水合物粉末IOOg中浸泡，l〇〇°C下干燥10h，再粉碎，得到平均粒径35um的粉末状混 合剂，粉末状混合剂中硅酸钙水合物粉末100份，硬化促进剂50份。
[0027] 本发明生态混凝土的制备方法包括以下步骤：
[0028] 1)将水泥、粗骨料、细骨料、粉末状混合剂、纤维质材料加入到搅拌装置中搅拌均 匀30s，构成第一混合物；
[0029] 2)将高性能减水剂、增强高分子剂与水搅拌混合均匀构成第二混合物；
[0030] 3)将第二混合物搅拌加入到第一混合物中，搅拌90s;
[0031 ] 4)装入磨具成型，自然养护。
[0032]表 1
【主权项】
1. 一种生态混凝土，其特征在于，该生态混凝土由以下重量份的原料制备而成：水 泥100份，粉末状混合剂0. 01-1. O份，纤维质材料1-10份，增强高分子剂0-5份，粗骨料 400-550份，细骨料0-100份，减水剂0. 01-0. 5份，水20-40份。
2. 根据权利要求1所述生态混凝土，其特征在于，所述粉末状混合剂为BET比表面积大 于30m2/g的硅酸钙水合物粉末为载体的硬化促进剂。
3. 根据权利要求1或2所述生态混凝土，其特征在于，所述粉末状混合剂由以下重量份 的原料制备而成：硅酸钙水合物100份，硬化促进剂〇. 01-300份。
4. 根据权利要求1所述生态混凝土，其特征在于，所述纤维质材料为直径为 1-1000 μ m、长度为3-30mm的有机或无机类短纤维质材料。
5. 根据权利要求1或4所述生态混凝土，其特征在于，所述纤维质材料为以下材料中的 一种：碳钢纤维、不锈钢纤维、抗碱玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、PVA 纤维、EVA纤维。
6. 根据权利要求1所述生态混凝土，其特征在于，所述增强高分子剂为以下材料中的 一种：橡胶乳胶、树脂乳液、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、不饱和聚酯、环氧树脂。
7. 根据权利要求2或3所述生态混凝土，其特征在于，粉末状混合剂的制造工艺为以下 三种方法中的一种：1)将硅酸钙水合物粉末浸泡在硬化促进剂饱和水溶液中，然后干燥， 干燥温度为40-150°C，干燥时间为l_48h，最后再进行粉碎；2)将硬化促进剂饱和水溶液喷 洒在硅酸钙水合物粉末中，然后干燥，干燥温度为40-150°C，干燥时间为l_48h，最后再进 行粉碎；3)将泥状硅酸钙中混入硬化促进剂，然后干燥，干燥温度为40-150°C，干燥时间为 l_48h，最后再进行粉碎。
8. 根据权利要求7所述生态混凝土，其特征在于，所述硬化促进剂为以下材料中的一 种或几种的混合物：氯化物、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐、硫氰酸、氢氧化物、碳酸盐、水玻璃、 氧化铝系、胺类、有机酸、无水马来酸。
9. 根据权利要求1-8任一项所述生态混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 将水泥、粗骨料、细骨料、粉末状混合剂、纤维质材料搅拌混合均匀构成第一混合 物； 2) 将高性能减水剂、增强高分子剂与水搅拌混合均匀构成第二混合物； 3) 将第二混合物搅拌加入到第一混合物中； 4) 成型。
【专利摘要】本发明提供了一种生态混凝土，该生态混凝土由以下重量份的原料制备而成：水泥100份，粉末状混合剂0.01-1.0份，纤维质材料1-10份，增强高分子剂0-5份，粗骨料400-550份，细骨料0-100份，减水剂0.01-0.5份，水20-40份。发明通过在生态混凝土中添加硅酸钙载体的硬化促进剂、纤维质材料和增强高分子材料提高了生态混凝土的粘结强度和抗拉、抗折、抗弯性能，拓展了生态混凝土在建筑外构，停车场、人行道、广场、公园，道路，河道护岸及绿化基盘等强度要求高的领域的铺装应用。
【IPC分类】C04B16-06, C04B28-04, C04B28-00, C04B22-08, C04B38-00
【公开号】CN104557102
【申请号】CN201510071876
【发明人】沈睿, 王奋, 陈永, 何顺鹏, 任柯
【申请人】沈睿, 王奋
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年2月10日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境治理建材，特别涉及一种生态混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 生态混凝土又称多孔混凝土。日本混凝土工学协会于1995年提出了多孔混凝土 的概念：所谓多孔混凝土，指的是一类特种混凝土材料，具有特殊的结构与表面特性，能够 适应生物生长，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。
[0003] 生态混凝土由于具有多孔结构，雨水透过性能良好，而且有吸音性，适合草本类植 物生长等特性，已经被应用于河道景观的边坡治理、园林绿化中。随着生态混凝土的推广应 用，也出现一些问题，尤其是在建筑外构，停车场、人行道、广场、公园，道路，河道护岸及绿 化基盘等领域的应用过程中，首先生态混凝土的多孔结构，影响了其力学强度，尤其抗压性 能，业界公认的孔隙与抗压强度是一组矛盾体，如何打破这组矛盾，寻找新的平衡点是今后 研宄方向，即，既要有很好的孔隙，同时又能有较高的抗压强度；而且在实际应用中还发现： 生态混凝土是脆性结构，抗折、抗弯性能较低，达不到建筑物外构，停车场、人行道、广场、公 园，道路，河道护岸及绿化基盘等的铺装应用需要。于此同时，生态混凝土早期强度较低，也 影响了其进一步推广应用。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种生态混凝土及其制备方 法，通过在生态混凝土中添加硅酸钙载体的硬化促进剂、纤维质材料和增强高分子材料促 进了生态混凝土的硬化速度，早强效果好，提高了生态混凝土的粘结强度和抗拉、抗折、抗 弯性能。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 本发明一种生态混凝土由以下重量份的原料制备而成：水泥100份，粉末状混合 剂0. 01 -1. 0份，纤维质材料I-10份，增强高分子剂0-5份，粗骨料400-550份，细骨料0-100 份，减水剂〇. 01-0. 5份，水20-40份。
[0007] 所述粉末状混合剂为BET比表面积大于30m2/g的硅酸钙水合物粉末为载体的硬 化促进剂。
[0008] 所述粉末状混合剂由以下重量份的原料制备而成：硅酸钙水合物100份，硬化促 进剂0? 01-300份。
[0009] 所述纤维质材料为直径为1-1000ym、长度为3-30mm的有机或无机类短纤维质材 料。
[0010] 所述纤维质材料为以下材料中的一种：碳钢纤维、不锈钢纤维、抗碱玻璃纤维、碳 纤维、尼龙纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、PVA纤维、EVA纤维。
[0011] 所述增强高分子剂为以下材料中的一种：橡胶乳胶、树脂乳液、甲基纤维素、聚乙 烯醇、聚丙烯酸盐、不饱和聚酯、环氧树脂。
[0012] 粉末状混合剂的制造工艺为以下三种方法中的一种：1)将硅酸钙水合物粉末浸 泡在硬化促进剂饱和水溶液中，然后干燥，干燥温度为40-150°C，干燥时间为l_48h，最后 再进行粉碎；2)将硬化促进剂饱和水溶液喷洒在硅酸钙水合物粉末中，然后干燥，干燥温 度为40-150°C，干燥时间为l_48h，最后再进行粉碎；3)将泥状硅酸钙中混入硬化促进剂， 然后干燥，干燥温度为40-150°C，干燥时间为l_48h，最后再进行粉碎。
[0013]所述硬化促进剂为以下材料中的一种或几种的混合物：氯化物、亚硝酸盐、硝酸 盐、硫酸盐、硫氰酸、氢氧化物、碳酸盐、水玻璃、氧化铝系、胺类、有机酸、无水马来酸。
[0014]本发明生态混凝土的制备方法包括以下步骤：
[0015] 1)将水泥、粗骨料、细骨料、粉末状混合剂、纤维质材料搅拌混合均匀构成第一混 合物；
[0016] 2)将高性能减水剂、增强高分子剂与水搅拌混合均匀构成第二混合物；
[0017] 3)将第二混合物搅拌加入到第一混合物中；
[0018] 4)成型。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
[0020] 本发明生态混凝土 1)混凝土中掺入硅酸钙载体的硬化促进剂，既可以加快固化 速度，同时又可以提高粘结强度；2)混凝土中掺入纤维质材料，主要在水泥与骨材之间起 到架桥和增强作用，尤其是对拉伸强度，可以大幅度提高混凝土的抗拉性能，弥补当前生态 混凝土的不足，可用于抗拉要求高的透水路面等的应用需要；3)混凝土中掺合少量的增强 高分子材料可以弥补水泥混凝土的脆性，易断裂，抗折、抗弯能力差的缺陷，大幅度提高水 泥混凝土的抗折抗弯等性能，少量的掺合，均匀的分散在水泥基中间，充分发挥水泥材料的 强度大和高分子材料的柔性好的特点，两者协调作用，增加韧性，4)本发明的高性能生态混 凝土既保持了传统生态混凝土的多孔结构，透水且适合植物生长，同时也大大提高了多孔 混凝土的综合力学强度，尤其是抗折抗弯等韧性强度，拓展了生态混凝土在建筑外构，停车 场、人行道、广场、公园，道路，河道护岸及绿化基盘等强度要求高的领域的铺装应用。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明一种生态混凝土及其制备方法示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0023] 实施例1 :
[0024] 如图1所示，本发明一种生态混凝土由以下原料制备而成：
[0025]水泥为普通硅酸盐水泥525R(江苏省南京长江水泥（集团）公司中国水泥厂）； 粗骨料为主要指粒径2cm左右的碎石污泥干燥物；细骨料为主要指粒径0. 5cm左右的碎石 污泥干燥物；粉末状混合剂为硬化促进剂（三异醇胺，国药集团化学试剂有限公司），以BET 比表面积100m2/g的硅酸钙水合物粉末为载体；增强高分子材料为EVA乳液（中国石化集 团四川维尼纶厂），固含量40% );纤维质材料为PVA纤维（中国石化集团四川维尼纶厂）， 直径0.Iym，长度3mm;减水剂为ART_:KMl系列高减水聚羧酸减水剂（江苏奥莱特新材料 有限公司）；水为自来水。如表1所示，本实施例各原料的重量份为：水泥100份，粉末状混 合剂0.Ol份，纤维质材料1份，增强高分子剂2份，粗骨料480份，细骨料50份，减水剂0. 5 份，水32份。
[0026] 粉末状混合剂的制作方法为：硬化促进剂（上述三乙醇胺：50ml中加入丙酮 IOOml得到三乙醇胺与丙酮体积比为50/100的溶液）100g，加入到比表面积BETlOOmVg的 硅酸钙水合物粉末IOOg中浸泡，l〇〇°C下干燥10h，再粉碎，得到平均粒径35um的粉末状混 合剂，粉末状混合剂中硅酸钙水合物粉末100份，硬化促进剂50份。
[0027] 本发明生态混凝土的制备方法包括以下步骤：
[0028] 1)将水泥、粗骨料、细骨料、粉末状混合剂、纤维质材料加入到搅拌装置中搅拌均 匀30s，构成第一混合物；
[0029] 2)将高性能减水剂、增强高分子剂与水搅拌混合均匀构成第二混合物；
[0030] 3)将第二混合物搅拌加入到第一混合物中，搅拌90s;
[0031 ] 4)装入磨具成型，自然养护。
[0032]表 1
【主权项】
1. 一种生态混凝土，其特征在于，该生态混凝土由以下重量份的原料制备而成：水 泥100份，粉末状混合剂0. 01-1. O份，纤维质材料1-10份，增强高分子剂0-5份，粗骨料 400-550份，细骨料0-100份，减水剂0. 01-0. 5份，水20-40份。
2. 根据权利要求1所述生态混凝土，其特征在于，所述粉末状混合剂为BET比表面积大 于30m2/g的硅酸钙水合物粉末为载体的硬化促进剂。
3. 根据权利要求1或2所述生态混凝土，其特征在于，所述粉末状混合剂由以下重量份 的原料制备而成：硅酸钙水合物100份，硬化促进剂〇. 01-300份。
4. 根据权利要求1所述生态混凝土，其特征在于，所述纤维质材料为直径为 1-1000 μ m、长度为3-30mm的有机或无机类短纤维质材料。
5. 根据权利要求1或4所述生态混凝土，其特征在于，所述纤维质材料为以下材料中的 一种：碳钢纤维、不锈钢纤维、抗碱玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、PVA 纤维、EVA纤维。
6. 根据权利要求1所述生态混凝土，其特征在于，所述增强高分子剂为以下材料中的 一种：橡胶乳胶、树脂乳液、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、不饱和聚酯、环氧树脂。
7. 根据权利要求2或3所述生态混凝土，其特征在于，粉末状混合剂的制造工艺为以下 三种方法中的一种：1)将硅酸钙水合物粉末浸泡在硬化促进剂饱和水溶液中，然后干燥， 干燥温度为40-150°C，干燥时间为l_48h，最后再进行粉碎；2)将硬化促进剂饱和水溶液喷 洒在硅酸钙水合物粉末中，然后干燥，干燥温度为40-150°C，干燥时间为l_48h，最后再进 行粉碎；3)将泥状硅酸钙中混入硬化促进剂，然后干燥，干燥温度为40-150°C，干燥时间为 l_48h，最后再进行粉碎。
8. 根据权利要求7所述生态混凝土，其特征在于，所述硬化促进剂为以下材料中的一 种或几种的混合物：氯化物、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐、硫氰酸、氢氧化物、碳酸盐、水玻璃、 氧化铝系、胺类、有机酸、无水马来酸。
9. 根据权利要求1-8任一项所述生态混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 将水泥、粗骨料、细骨料、粉末状混合剂、纤维质材料搅拌混合均匀构成第一混合 物； 2) 将高性能减水剂、增强高分子剂与水搅拌混合均匀构成第二混合物； 3) 将第二混合物搅拌加入到第一混合物中； 4) 成型。
【专利摘要】本发明提供了一种生态混凝土，该生态混凝土由以下重量份的原料制备而成：水泥100份，粉末状混合剂0.01-1.0份，纤维质材料1-10份，增强高分子剂0-5份，粗骨料400-550份，细骨料0-100份，减水剂0.01-0.5份，水20-40份。发明通过在生态混凝土中添加硅酸钙载体的硬化促进剂、纤维质材料和增强高分子材料提高了生态混凝土的粘结强度和抗拉、抗折、抗弯性能，拓展了生态混凝土在建筑外构，停车场、人行道、广场、公园，道路，河道护岸及绿化基盘等强度要求高的领域的铺装应用。
【IPC分类】C04B16-06, C04B28-04, C04B28-00, C04B22-08, C04B38-00
【公开号】CN104557102
【申请号】CN201510071876
【发明人】沈睿, 王奋, 陈永, 何顺鹏, 任柯
【申请人】沈睿, 王奋
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年2月10日
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