專利名稱：赤泥添加型生態(tài)混凝土及其在污水凈化中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境工程、水利工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污染控制型生態(tài)混凝土及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
生態(tài)混凝土最早于1993年由日本大成建設(shè)技術(shù)研究所開發(fā)，1995年日本正式提出了生態(tài)混凝土的概念。此后，國際上對(duì)生態(tài)混凝土的研究逐漸增多。自從2000年前后，我國也相繼開展了對(duì)生態(tài)混凝土的研究工作。生態(tài)混凝土的應(yīng)用和研究目前主要在于三方面1)植被生長型生態(tài)混凝土，主要 應(yīng)用于河道護(hù)岸，克服了原有“三面光”河道生態(tài)性能以及水力交換性能差的缺點(diǎn)，使河道與岸邊帶存在了水力聯(lián)通的同時(shí)，也可使植物生長。2)透水路面型生態(tài)混凝土，主要應(yīng)用于透水路面、停車場(chǎng)以及面源污染控制，依靠生態(tài)混凝土的強(qiáng)透水性能，提高區(qū)域排水性能，并可結(jié)合生態(tài)混凝土下層的相關(guān)工程，起到面源污染控制效果。3)污染控制型生態(tài)混凝土，主要用于污水凈化，基于生態(tài)混凝土較高的比表面積，依靠前期吸附、后期微生物作用，實(shí)現(xiàn)污染物凈化去除。此外，還有部分將生態(tài)混凝土應(yīng)用于其他領(lǐng)域的嘗試，如應(yīng)用于北方地區(qū)土壤鹽分抑制等。總體看來，對(duì)生態(tài)混凝土的研究已經(jīng)較為深入，也在工程應(yīng)用上取得了較多的應(yīng)用。但是各生態(tài)混凝土技術(shù)的應(yīng)用還存在諸多的局限性。如植被生長型生態(tài)混凝土目前大多數(shù)僅在我國南方地區(qū)應(yīng)用，在北方由于河流水量較小、水環(huán)境質(zhì)量較差，植被生長型生態(tài)混凝土的應(yīng)用案例極少。對(duì)于北方缺水、且污染較重的河流而言，應(yīng)當(dāng)弱化植被生長功能，而更注重污染控制功能，同時(shí)保證一定的水力連通性和生態(tài)性。但目前的污染控制型生態(tài)混凝土除污能力偏低，因此，新型生態(tài)混凝土的研發(fā)就顯得極為必要。赤泥是氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物，每生產(chǎn)I噸氧化鋁大約產(chǎn)出I. O I. 3噸赤泥，作為一種工業(yè)廢渣，赤泥在堆放過程中對(duì)土壤環(huán)境、地表水環(huán)境、地下水環(huán)境以及大氣環(huán)境等均產(chǎn)生不同程度的影響。但另一方面，赤泥中含有大量的Ca、Al、Fe等元素，使其成為一種潛在的高性能吸附劑。同時(shí)，由于其高堿性以及大量Si元素的存在，赤泥也廣泛應(yīng)用于水泥添加劑及活化劑。目前還沒有將赤泥應(yīng)用于生態(tài)混凝土的記載和報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供赤泥在制備生態(tài)混凝土中的應(yīng)用。本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種赤泥添加型生態(tài)混凝土，其包含膠凝材料、集料、水和蔡系聞效減水劑。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供所述赤泥添加型生態(tài)混凝土的制備方法。本發(fā)明還提供所述赤泥添加型生態(tài)混凝土在污水凈化中的應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
將赤泥應(yīng)用于生態(tài)混凝土中，可以提高生態(tài)混凝土的污染物凈化效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，而且還可替代水泥等膠凝材料，大大降低了生態(tài)混凝土的生產(chǎn)成本，具有相當(dāng)?shù)膶?shí)際應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明的目的在于將赤泥應(yīng)用于生態(tài)混凝土拌制中，形成一種適用于我國北方水質(zhì)較差的河流，具有較好的污染物凈化效果，同時(shí)也可保證河流護(hù)岸穩(wěn)定，維持護(hù)岸水力聯(lián)通性及生態(tài)性的生態(tài)混凝土工程技術(shù)。本發(fā)明的赤泥添加型生態(tài)混凝土包含膠凝材料、集料、水、和萘系高效減水劑。其中，膠凝材料包含赤泥和礦渣硅酸鹽水泥。其中，本發(fā)明的赤泥添加型生態(tài)混凝土的粗骨料粒徑、各組分適宜的重量配比以及添加量如下(I)優(yōu)選采用粒徑為10 16mm碌石作為集料； (2)膠凝材料由赤泥及礦渣硅酸鹽水泥混合而成，其中赤泥占膠凝材料的重量比為5 15%，優(yōu)選為8 12%，最優(yōu)選為10% ；(3)膠凝材料與集料重量比為I : 6.5 I : 8. 5，優(yōu)選為I : 8。(4)水與膠凝材料的重量比(水灰比)為O. 35 O. 45，優(yōu)選為O. 4。(5)萘系高效減水劑添加重量為膠凝材料的I I. 5%，優(yōu)選為I. 5%。以上所述礫石為普通礫石，通過篩分選擇合適粒徑，去除部分針片狀、長條狀礫石，并經(jīng)過沖洗去除礫石表面沙土。以上所述赤泥為燒結(jié)法赤泥，并經(jīng)研磨至過20目方孔篩(粒徑< O. 85mm)，以充分利用赤泥性能。以上所述礦渣硅酸鹽水泥為例如市面上普通的標(biāo)號(hào)為32. 5MPa的礦渣硅酸鹽水泥。以上所述的萘系高效減水劑選用液態(tài)減水劑(即液態(tài)蔡系聞效減水劑)。除非有特殊說明，本申請(qǐng)中的技術(shù)術(shù)語應(yīng)當(dāng)按照本領(lǐng)域的通常理解。例如萘系高效減水劑指萘磺酸鹽甲醛縮合物。本發(fā)明的赤泥添加型生態(tài)混凝土在應(yīng)用時(shí)，生態(tài)混凝土的總厚度以8 15cm左右為宜，優(yōu)選為10cm。厚度過大則經(jīng)濟(jì)性及生態(tài)性受影響，反之則凈化效果不佳。赤泥添加型生態(tài)混凝土在河流中應(yīng)用，可用于河底也可用于水位波動(dòng)帶以下護(hù)岸的構(gòu)建。本發(fā)明的赤泥添加型生態(tài)混凝土的制備和鋪設(shè)方法包括如下步驟I)平整將護(hù)岸坡面平整，以利于生態(tài)混凝土護(hù)岸的構(gòu)建；2)制模按護(hù)岸對(duì)生態(tài)混凝土形狀的需求，構(gòu)建生態(tài)混凝土砌塊的模具(如正六邊形、方形等)，模具高度設(shè)置為8 15cm,優(yōu)選為IOcm ；3)澆筑將礦渣硅酸鹽水泥、集料、水、赤泥、萘系高效減水劑按本發(fā)明設(shè)計(jì)比例拌制均勻，并澆筑于模塊內(nèi)，將模具內(nèi)混凝土震蕩搗實(shí)；4)初期養(yǎng)護(hù)常溫養(yǎng)護(hù)7天后，拆除模具；5)后期養(yǎng)護(hù)繼續(xù)養(yǎng)護(hù)7 14天，使生態(tài)混凝土達(dá)到較高強(qiáng)度；6)鋪裝將生態(tài)混凝土砌塊鋪設(shè)于護(hù)岸。與普通生態(tài)混凝土相比，本發(fā)明的赤泥添加型生態(tài)混凝土具有以下優(yōu)點(diǎn)a)赤泥來源豐富，使用赤泥替代部分水泥，在實(shí)現(xiàn)廢物利用的同時(shí)降低生態(tài)混凝土制作成本，而且非常適于工業(yè)化生產(chǎn)。b)拌制形成的生態(tài)混凝土具有較好的孔隙狀態(tài)(孔隙率約為33 35% )，由于多孔結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)表面的微觀復(fù)雜性，因而具有極大的比表面積，對(duì)污染物有著較好的物理吸附效果。依靠赤泥巨大的吸附效果以及比表面積，同時(shí)結(jié)合生態(tài)混凝土多孔結(jié)構(gòu)，可提高生態(tài)混凝土對(duì)水體污染物的凈化效果。c)偏堿性的環(huán)境以及大量Ca元素的存在，使得生態(tài)混凝土可通過化學(xué)作用凈化污染物。而隨著時(shí)間的延長，生態(tài)混凝土表面形成生物膜，轉(zhuǎn)而通過生物效果凈化污染物。最終隨著生物膜的脫落，以及生態(tài)系統(tǒng)的形成，生態(tài)混凝土護(hù)岸逐漸轉(zhuǎn)化成一種半自然形態(tài)的護(hù)岸形式。d)與礦渣硅酸鹽水泥綜合應(yīng)用，赤泥在一定程度上起著激發(fā)劑的效果，與礦渣硅酸鹽水泥相輔相成，提高生態(tài)混凝土強(qiáng)度。e)萘系高效減水劑的添加更有利于生態(tài)混凝土在河道等水環(huán)境中的應(yīng)用。將本發(fā)明應(yīng)用于河道護(hù)岸，具有以下優(yōu)點(diǎn)·
I)具有較好的強(qiáng)度，作為護(hù)岸時(shí)可使河道具有耐沖性，減少護(hù)岸的水力侵蝕；2)具有較好的滲透性，可是河流域岸邊帶進(jìn)行水文、物質(zhì)及生態(tài)交流交流，促進(jìn)河流生態(tài)系統(tǒng)健康；3)具有較好的污染物凈化效果，前期依靠物理化學(xué)作用，后期依靠物化及生物作用，提高河流水體凈化能力。實(shí)施例下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例I某北方河流，由于閘的存在，河水幾乎呈停滯狀態(tài)，河流水位較穩(wěn)定且水質(zhì)狀況較差。河岸現(xiàn)狀為自然型護(hù)岸，植被生長狀況一般。擬在河流常水位線以下河岸應(yīng)用本發(fā)明，采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑生態(tài)混凝土，具體實(shí)施步驟如下I)平整將護(hù)岸坡面平整，以利于生態(tài)混凝土護(hù)岸的構(gòu)建；2)制模按護(hù)岸對(duì)生態(tài)混凝土形狀的需求，構(gòu)建生態(tài)混凝土砌塊的正六邊形模具，模具高度設(shè)置為IOcm;3)澆筑將礦渣硅酸鹽水泥9噸、礫石80噸、水4. O噸、赤泥I噸和萘系高效減水劑150公斤按本發(fā)明設(shè)計(jì)比例拌制均勻，并澆筑于模塊內(nèi)，將模具內(nèi)混凝土震蕩搗實(shí)；4)初期養(yǎng)護(hù)常溫養(yǎng)護(hù)7天后，拆除模具；5)后期養(yǎng)護(hù)繼續(xù)養(yǎng)護(hù)14天，使生態(tài)混凝土達(dá)到較高強(qiáng)度；6)鋪裝將生態(tài)混凝土砌塊鋪設(shè)于護(hù)岸。實(shí)施例2所述生態(tài)混凝土中各成分的重量為礦渣硅酸鹽水泥19噸、礫石130噸、水8. O噸、赤泥I噸和萘系高效減水劑200公斤。其他條件與實(shí)施例I相同。實(shí)施例3所述生態(tài)混凝土中各成分的重量為礦渣硅酸鹽水泥8. 5噸、礫石85噸、水4. O噸、赤泥I. 5噸和萘系高效減水劑120公斤。其他條件與實(shí)施例I相同。
權(quán)利要求
1.一種赤泥添加型生態(tài)混凝土，其包含I父凝材料、集料、水和蔡系聞效減水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的赤泥添加型生態(tài)混凝土，其中，所述膠凝材料包含赤泥和礦渣硅酸鹽水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的赤泥添加型生態(tài)混凝土，其中，赤泥占膠凝材料的重量比為5 15%，優(yōu)選為8 12%，更優(yōu)選為10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任意一項(xiàng)所述的赤泥添加型生態(tài)混凝土，其中，所述集料為10 16mm的 樂石。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任意一項(xiàng)所述的赤泥添加型生態(tài)混凝土，其中，膠凝材料與集料重量比為I : 6.5 I : 8. 5，優(yōu)選為I : 8。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任意一項(xiàng)所述的赤泥添加型生態(tài)混凝土，其中，水與膠凝材料的重量比為O. 35 O. 45，優(yōu)選為O. 4。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任意一項(xiàng)所述的赤泥添加型生態(tài)混凝土，其中，所述萘系高效減水劑為液態(tài)萘系高效減水劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任意一項(xiàng)所述的赤泥添加型生態(tài)混凝土，其中，萘系高效減水劑添加重量為膠凝材料的I I. 5%，優(yōu)選為I. 5%。
9.權(quán)利要求I 8中任意一項(xiàng)所述的赤泥添加型生態(tài)混凝土的制備方法，其包括將礦洛娃酸鹽水泥、集料、水、赤泥、萘系高效減水劑拌制均勻。
10.權(quán)利要求I 9中任意一項(xiàng)所述的赤泥添加型生態(tài)混凝土在污水凈化中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種赤泥添加型生態(tài)混凝土，其包含膠凝材料、集料、水和萘系高效減水劑。其中，所述膠凝材料包含赤泥和礦渣硅酸鹽水泥。將赤泥應(yīng)用于生態(tài)混凝土中，可以提高生態(tài)混凝土的污染物凈化效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，而且還可替代水泥等膠凝材料，大大降低了生態(tài)混凝土的生產(chǎn)成本，而且具有很好的強(qiáng)度，具有相當(dāng)?shù)膶?shí)際應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C04B28/08GK102951887SQ201110243889
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者毛戰(zhàn)坡, 胡春明, 王亮, 王世巖, 劉暢, 楊素珍 申請(qǐng)人:中國水利水電科學(xué)研究院, 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心