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礦渣透水混凝土護(hù)坡及其制備方法

文檔序號(hào):5342656閱讀:550來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:礦渣透水混凝土護(hù)坡及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種水利工程中大量使用的混凝土護(hù)坡及其制備方法,尤其是一種礦渣透水混凝土護(hù)坡及其制備方法。
背景技術(shù)
新中國(guó)成立以來(lái),水利事業(yè)在防汛抗旱、水利工程建設(shè)、農(nóng)村水利、水土保持和水資源的統(tǒng)一調(diào)度等造福人類方面做出了巨大的貢獻(xiàn)。特別是1998年的全國(guó)性的大洪水后,在全國(guó)掀起了新一輪水利建設(shè)高潮,其中很多工程涉及河道、湖泊等堤防工程的護(hù)坡,國(guó)家為此投入了巨額資金,使主要江堤、河堤、湖泊水庫(kù)大堤以及海堤抵御自然災(zāi)害的能力大大加強(qiáng)。但是,由于認(rèn)識(shí)不足,在造福人類的同時(shí),也帶來(lái)了巨大的生態(tài)災(zāi)難。因?yàn)楝F(xiàn)有的堤防工程所砌筑的護(hù)坡均為致密型的由石子、黃砂和水泥組成的混凝土護(hù)坡,它將水體與堤岸完全封閉,阻斷了水體和堤岸土壤之間固有的物質(zhì)和能量交換,而且還破壞了自然植被生長(zhǎng)所必需的空間和生態(tài)環(huán)境,生物多樣性急劇下降,生態(tài)系統(tǒng)變得十分脆弱,喪失對(duì)外部負(fù)荷的抗沖擊能力。河道的自凈能力大大降低,污染物一旦流入即造成嚴(yán)重污染,這與我們提倡的人與自然和諧相處的生活理念相違背的。
目前在國(guó)外已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這個(gè)問(wèn)題的嚴(yán)重性,美國(guó)、西歐、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)不容許傳統(tǒng)的致密型護(hù)坡。我國(guó)的環(huán)保工作者也多方呼吁,但還沒(méi)有引起足夠的重視。但是沒(méi)有護(hù)坡的河道在水流作用下又極易坍塌,特別在汛期,更是險(xiǎn)象環(huán)生,嚴(yán)重威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。為解決這個(gè)問(wèn)題,國(guó)外已大量使用一種能透水長(zhǎng)草的混凝土,即保證了堤防的安全,又不影響生態(tài)保護(hù)。這種混凝土由石子、水泥和一些添加劑組成,不含傳統(tǒng)混凝土大量使用的黃砂。近兩年,我國(guó)的部分地區(qū)也根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)做過(guò)類似的嘗試,取得了一定的效果,但由于其成本等問(wèn)題,一直難以大面積推廣。
同時(shí),我國(guó)又是世界上的冶煉大國(guó),也是煤炭的消費(fèi)大國(guó),每年產(chǎn)生大量的礦渣、煤渣等廢物,給環(huán)境造成極大的污染,近年來(lái),也有些地方變廢為寶,用礦渣生產(chǎn)免燒建筑用磚,但由于種種原因也沒(méi)能大規(guī)模推廣。另外在水泥工業(yè)中利用冷萃技術(shù)并碾磨成超細(xì)粉摻入到水泥熟料中而生產(chǎn)出礦渣水泥。
而利用礦渣所固有的特性(如透水性好)將其用于作為河道護(hù)坡的主要材料,同時(shí)又可變廢為寶的新型護(hù)坡尚未見相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用礦渣作為護(hù)坡的主要原材料制成的既能保護(hù)堤防,又對(duì)環(huán)境不造成破壞的非致密型礦渣透水混凝土護(hù)坡及其制備方法,它充分利用工業(yè)廢棄材料,變廢為寶,既可減少?gòu)U渣對(duì)環(huán)境的污染,又能代替石子的使用,減少開山獲取石子對(duì)環(huán)境的巨大破壞。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種礦渣透水混凝土護(hù)坡,主要由混凝土粗骨料和膠凝材料組成,其特征是c、所述的混凝土粗骨料為礦渣和/或煤渣;d、所述的膠凝材料主要由水泥、礦渣粉灰及高效減水劑混合而成。
其中混凝土粗骨料和膠凝材料的重量比可為10∶2~5。
水泥、礦渣粉灰、高效減水劑的重量比可為1000∶200~400∶12~14。
礦渣粉灰可為粉煤灰、細(xì)硅粉、粉狀礦渣(如高爐煉鋼的礦渣粉等)、或其組合。
所述的粉煤灰以采用I級(jí)粉煤灰為最佳。
本發(fā)明的制備方法主要包括下列步驟a、首先將作為混凝土粗骨料的礦渣和/或煤渣粉碎至10~80mm大小的顆粒備用;
b、按水泥∶礦渣粉灰∶高效減水劑=1000∶200~400∶12~14的重量比并加水?dāng)嚢枧渲颇z凝材料,所加水為水泥+礦渣粉灰+高效減水劑總重量的35~45%,得到膠凝材料;c、取上述重量份為10份的混凝土粗骨料和重量份為2~5份的膠凝材料置入混凝土攪拌機(jī)中攪拌得到鮮混凝土;d、將上述鮮混凝土或運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)澆筑、或預(yù)制成砌塊待其固化后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)砌筑。
本發(fā)明的有益效果1、發(fā)明開辟了一種新的堤防護(hù)坡途徑,具有護(hù)堤、環(huán)保、低價(jià)等特點(diǎn),具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面①保護(hù)堤防,避免堤防坍塌等;②維持水體和岸坡土壤的物質(zhì)交換;③可在其表面直接或覆土種植小草和各種小型植物,有利于生物的多樣性;④使大量的工業(yè)廢渣變廢為寶,減輕環(huán)境壓力;⑤節(jié)約了建筑材料--石子,減少了獲取石子而大量開山給環(huán)境造成的破壞;⑥由于護(hù)坡上能生長(zhǎng)植物,美化了環(huán)境;⑦由于礦渣代替石子,降低了工程造價(jià)。
2、原材料來(lái)源廣泛,制造方法簡(jiǎn)單易行,無(wú)需專用設(shè)備即可生產(chǎn)出高質(zhì)量的合格產(chǎn)品,可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn),也可作為冶煉企業(yè)、煤炭使用大戶的新興產(chǎn)業(yè)加以推廣。
3、有利于環(huán)境保護(hù)和農(nóng)、牧、漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例一。
首先把大塊礦渣(也可為大塊煤渣或部分大塊礦渣、部分大塊煤渣)加工成10~80mm大小的顆粒作為粗骨料,以代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土中的石子;用水泥、I級(jí)粉煤灰(或磨細(xì)硅粉、礦渣粉)、高效減水劑(如萘系高效減水劑)攪拌配制膠凝材料,其中I級(jí)粉煤灰約占水泥重量的20,高效減水劑約占水泥加粉煤灰重量的1%左右,水膠比控制在0.35之內(nèi)(即所加水與膠凝材料的重量比);礦渣和膠凝材料的配比可根據(jù)混凝土的強(qiáng)度標(biāo)號(hào)和透水要求確定,一般膠凝材料(水泥+粉煤灰)為礦渣重量的20%;按以上比例把各種材料放入混凝土攪拌機(jī)中攪拌既生產(chǎn)出鮮混凝土;進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑,成型護(hù)坡,也可預(yù)制成各種形狀的砌塊,進(jìn)行砌筑;護(hù)坡成型硬化后可在表面覆土灑播草籽。
實(shí)施例二。
首先把大塊礦渣(也可為大塊煤渣或部分大塊礦渣、部分大塊煤渣)加工成10~80mm大小的顆粒作為粗骨料,以代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土中的石子;用水泥、I級(jí)粉煤灰(或磨細(xì)硅粉、礦渣粉)、高效減水劑(如萘系高效減水劑)攪拌配制膠凝材料,其中I級(jí)粉煤灰約占水泥重量的30%,高效減水劑約占水泥加粉煤灰重量的1%左右,水膠比控制在0.4之內(nèi)(即所加水與膠凝材料的重量比);礦渣和膠凝材料的配比可根據(jù)混凝土的強(qiáng)度標(biāo)號(hào)和透水要求確定,一般膠凝材料(水泥+粉煤灰)為礦渣重量的35%;按以上比例把各種材料放入混凝土攪拌機(jī)中攪拌既生產(chǎn)出鮮混凝土;進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑,成型護(hù)坡,也可預(yù)制成各種形狀的砌塊,進(jìn)行砌筑;護(hù)坡成型硬化后可在表面覆土灑播草籽。
實(shí)施例三。
首先把大塊礦渣(也可為大塊煤渣或部分大塊礦渣、部分大塊煤渣)加工成10~80mm大小的顆粒作為粗骨料,以代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土中的石子;用水泥、I級(jí)粉煤灰(或磨細(xì)硅粉、礦渣粉)、高效減水劑(如萘系高效減水劑)攪拌配制膠凝材料,其中I級(jí)粉煤灰約占水泥重量的40%,高效減水劑約占水泥加粉煤灰重量的1%左右,水膠比控制在0.45之內(nèi)(即所加水與膠凝材料的重量比);礦渣和膠凝材料的配比可根據(jù)混凝土的強(qiáng)度標(biāo)號(hào)和透水要求確定,一般膠凝材料(水泥+粉煤灰)為礦渣重量的50%;按以上比例把各種材料放入混凝土攪拌機(jī)中攪拌既生產(chǎn)出鮮混凝土;進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑,成型護(hù)坡,也可預(yù)制成各種形狀的砌塊,進(jìn)行砌筑;護(hù)坡成型硬化后可在表面覆土灑播草籽。
本發(fā)明的工作機(jī)理為由于本發(fā)明所制備的是多孔隙的透水混凝土,和致密混凝土的強(qiáng)度相比大打折扣,為此必須提高膠凝材料的強(qiáng)度和耐久性,以提高透水混凝土的整體強(qiáng)度,滿足護(hù)坡要求。在混凝土中加入粉煤灰(或細(xì)硅粉、礦渣粉)、高效減水劑配成的低水膠比混凝土則可大大提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性,完全能滿足10~30MPa不同強(qiáng)度的護(hù)坡要求;另一方面,由于本發(fā)明的混凝土中的粗骨料由礦渣代替石子,礦渣本身的多孔性也增加了混凝土的孔隙率,使透水效果更理想。據(jù)測(cè)定這種礦渣透水混凝土的孔隙率在20%~35%之間,透水性系數(shù)為10~50mm/s;抗壓強(qiáng)度一般在10-30MPa之間。這種混凝土由于內(nèi)部連續(xù)孔隙的存在,具有透水性、透氣性及類似土壤的呼吸功能,并能保證水分的正常蒸發(fā)和滲透,有利于水體和土壤的物質(zhì)能量交換,為植物、微生物的生長(zhǎng)提供了適宜的空間。
權(quán)利要求
1.一種礦渣透水混凝土護(hù)坡,主要由混凝土粗骨料和膠凝材料組成,其特征是a、所述的混凝土粗骨料為礦渣和/或煤渣;b、所述的膠凝材料主要由水泥、礦渣粉灰及高效減水劑混合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦渣透水混凝土護(hù)坡,其特征是混凝土粗骨料和膠凝材料的重量比為10∶2~5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦渣透水混凝土護(hù)坡,其特征是水泥、礦渣粉灰、高效減水劑的重量比為1000∶200~400∶12~14。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的礦渣透水混凝土護(hù)坡,其特征是礦渣粉灰為粉煤灰、細(xì)硅粉、粉狀礦渣、或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的礦渣透水混凝土護(hù)坡,其特征是所述的粉煤灰為I級(jí)粉煤灰。
6.一種礦渣透水混凝土護(hù)坡制備方法,其特征是包括下列步驟a、首先將作為混凝土粗骨料的礦渣和/或煤渣粉碎至10~80mm大小的顆粒備用;b、按水泥∶礦渣粉灰∶高效減水劑=1000∶200~400∶12~14的重量比并加水?dāng)嚢枧渲颇z凝材料,所加水為水泥+礦渣粉灰+高效減水劑總重量的35~45%,得到膠凝材料;c、取上述重量份為10份的混凝土粗骨料和重量份為2~5份的膠凝材料置入混凝土攪拌機(jī)中攪拌得到鮮混凝土;d、將上述鮮混凝土或運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)澆筑、或預(yù)制成砌塊待其固化后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)砌筑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用礦渣作為護(hù)坡的主要原材料制成的既能保護(hù)堤防,又對(duì)環(huán)境不造成破壞的非致密型礦渣透水混凝土護(hù)坡,主要由混凝土粗骨料和膠凝材料組成,其特征是所述的混凝土粗骨料為礦渣和/或煤渣;所述的膠凝材料主要由水泥、礦渣粉灰及高效減水劑混合而成。本發(fā)明還公開了上述混凝土護(hù)坡的制備方法,它充分利用工業(yè)廢棄材料,變廢為寶,既可減少?gòu)U渣對(duì)環(huán)境的污染,又能代替石子的使用,減少開山獲取石子對(duì)環(huán)境的巨大破壞。
文檔編號(hào)E02D17/20GK1609349SQ200410065760
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者黃俊友 申請(qǐng)人:江蘇省水利科學(xué)研究所
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