本發(fā)明涉及一種環(huán)保建筑材料，具體涉及一種生態(tài)多孔混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
生態(tài)多孔混凝土是一種具有特殊結(jié)構(gòu)，且性能介于普通混凝土和耕植土之間的新型環(huán)保建筑材料，它是由水泥、粗骨料、水等按特定配合比經(jīng)特定工藝制成的具有連續(xù)多孔且適合綠色植物生長(zhǎng)的一類混凝土制品。目前，生態(tài)多孔混凝土的制備技術(shù)還存在諸多問(wèn)題，從而限制了其大范圍推廣應(yīng)用。成功制備生態(tài)多孔混凝土的關(guān)鍵技術(shù)為如何降低多孔混凝土孔隙內(nèi)的堿度，以適應(yīng)植被生長(zhǎng)要求。
生態(tài)多孔混凝土最大的特點(diǎn)是它的植生性，其表面生長(zhǎng)的綠色植物既能改善城市大氣環(huán)境，又能保持綠色自然景觀。但生態(tài)多孔混凝土內(nèi)部堿度是影響植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一，常見的亞熱帶植物生長(zhǎng)適宜的pH值范圍一般在5～9之間，但普通硅酸鹽水泥混凝土孔隙內(nèi)水環(huán)境pH值一般高達(dá)13左右，不利于綠色植物的生長(zhǎng)。因此需要研究合理、有效的降堿方法，既能將生態(tài)多孔混凝土孔隙內(nèi)水環(huán)境的pH值控制在合理的范圍之內(nèi)，又不影響其力學(xué)性能的發(fā)展。
國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)綠色生態(tài)混凝土孔隙內(nèi)堿性水環(huán)境的改造進(jìn)行了大量研究，其中日本有關(guān)機(jī)構(gòu)提出采用低堿度高爐B、C型水泥配制綠色生態(tài)混凝土，其孔隙內(nèi)pH值可降到8～9左右，但這種高爐水泥在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)難度較大，材料引進(jìn)費(fèi)用較高，不適于大面積推廣應(yīng)用。J.L.Garcia Calvo, A.Hidalgo等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在綠色生態(tài)混凝土中加入適量的硅粉能起到降低堿度的作用，且pH值隨硅粉摻量的增加而降低，但降低幅度較小。吉林省水利實(shí)業(yè)公司董建偉等通過(guò)對(duì)孔隙內(nèi)鹽堿性水環(huán)境的形成、表現(xiàn)形式、轉(zhuǎn)變過(guò)程、鹽堿構(gòu)成組分的分析，提出了元素形態(tài)改變、離子動(dòng)態(tài)平衡、分子篩效應(yīng)等理論，根據(jù)上述理論提出了化學(xué)、物理、土壤化學(xué)、生物化學(xué)、結(jié)構(gòu)、農(nóng)藝和植物生理等系列改造方法，理論上能使綠色生態(tài)混凝土孔隙內(nèi)水環(huán)境pH值穩(wěn)定在植物生長(zhǎng)的范圍之內(nèi)，但此系列改造方法操作十分復(fù)雜，且很難達(dá)到理想效果。胡春明等指出，將綠色生態(tài)混凝土進(jìn)行蠟封處理，可以有效降低孔隙內(nèi)堿性物質(zhì)的釋放，從而達(dá)到降低堿度的目的，但實(shí)際上蠟封處理操作難度大，且石蠟的耐久性有待研究。
上述降堿技術(shù)大多操作復(fù)雜且較難實(shí)現(xiàn)，不利于推廣應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種生態(tài)多孔混凝土及其制備方法，降低生態(tài)多孔混凝土孔隙堿度，使孔隙內(nèi)堿環(huán)境維持在植物正常生長(zhǎng)的堿度范圍。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種生態(tài)多孔混凝土的制備方法，在混凝土混料攪拌過(guò)程中加入硅灰和強(qiáng)酸弱堿鹽，成型養(yǎng)護(hù)至齡期后采用CO2或含有CO2的氣體對(duì)試塊進(jìn)行快速碳化處理，最后用永凝液對(duì)試塊表面進(jìn)行噴涂處理。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，加入的硅灰占水泥質(zhì)量的5～15%，加入的強(qiáng)酸弱堿鹽占水泥質(zhì)量的3～7%。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述強(qiáng)酸弱堿鹽為硫酸亞鐵。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，混凝土混料攪拌過(guò)程中加料先后順序?yàn)椋核?、硅灰、水、?qiáng)酸弱堿鹽。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，各原料質(zhì)量比為，水泥：硅灰：水：強(qiáng)酸弱堿鹽：碎石=1：0.05~0.15：0.25~0.4：0.03~0.07：5~6.5。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，作為骨料的碎石的粒徑為19～26.5mm。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，快速碳化以體積濃度為15~30%的CO2，碳化1～2天。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，永凝液噴涂以保證試塊表面全部濕潤(rùn)為準(zhǔn)，然后用薄膜覆蓋1～2天，使得永凝液滲入多孔混凝土表層。
在一個(gè)具體實(shí)施方式中，快速碳化使得試塊表面形成碳酸鈣薄膜。
本發(fā)明還提供一種采用所述方法制備得到的生態(tài)多孔混凝土。
本發(fā)明原理為：
1. 硅灰是一種超細(xì)活性摻合料，可以增加混凝土內(nèi)部“火山灰反應(yīng)”進(jìn)程，消耗水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣等可溶性堿類，固定不溶堿，從而達(dá)到降堿的目的；
2. 硫酸亞鐵等強(qiáng)酸弱堿鹽的水溶液呈現(xiàn)弱酸性，可以中和水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生的堿類物質(zhì)；
3. 快速碳化時(shí)，CO2與氫氧化鈣反應(yīng)在試塊表面形成碳酸鈣薄膜；
4. 永凝液滲入多孔混凝土表層后，其所含堿活性組分水溶性硅酸鹽取代硅烷烴與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，形成了不溶性的硅酸鹽凝膠或尺寸很微小的水化物晶體，減少了表層混凝土內(nèi)氫氧化鈣的含量。
本發(fā)明降堿采用硅灰吸堿、強(qiáng)酸弱堿鹽消堿、碳化固堿以及永凝液封堿的原理，通過(guò)在混凝土攪拌過(guò)程中加入硅灰（取代水泥）吸堿和強(qiáng)酸弱堿鹽消堿，成型后進(jìn)行快速碳化固堿，后進(jìn)行永凝液噴涂處理來(lái)封堿的復(fù)合處理達(dá)到降低堿度的目的。
采用本發(fā)明方法降堿后的多孔混凝土具有良好的抗壓強(qiáng)度及適宜植物生長(zhǎng)的堿度值（pH值在6～10之間），能夠滿足大部分綠色環(huán)保工程的需要，有利于維護(hù)生態(tài)平衡和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明降堿設(shè)計(jì)方法降堿效果較好，操作簡(jiǎn)便，降堿效果持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明吸堿、消堿操作于混凝土攪拌過(guò)程中執(zhí)行，固堿、封堿操作于混凝土試件成型養(yǎng)護(hù)至齡期之后執(zhí)行，可將生態(tài)多孔混凝土孔隙堿度降至合理范圍。
本發(fā)明的消堿采用強(qiáng)酸弱堿鹽，利用的是其水溶液呈現(xiàn)弱酸性，可以采用硫酸亞鐵、硫酸鐵、氯化銅、氯化鐵等。
本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)作為骨料的碎石的粒徑來(lái)控制孔隙率，也可以采用多孔骨料。
本發(fā)明所用永凝液DPS，符合國(guó)家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T1018-2006 Ⅱ型。
以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例以配制1 m3多孔混凝土為例。水泥：硅灰：水：硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）：碎石=1：0.11：0.33：0.04：5.74（質(zhì)量比）。具體步驟如下：
1）將P·O 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥270kg、硅灰30kg、水90kg、硫酸亞鐵12kg、19～26.5mm碎石1550 kg按投放順序混合，用攪拌機(jī)攪拌；
2）將攪拌好的混合材料加入到預(yù)制好的模板內(nèi)，振搗并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)24h后拆模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)28d；
3）待其干燥后用薄膜進(jìn)行覆蓋，在薄膜內(nèi)充入體積濃度為20%的CO2（或者將試件至于密封容器內(nèi)然后充入CO2）碳化2天；
4）最后用噴霧裝置在其表面噴涂永凝液（永凝液噴量以試件表面濕潤(rùn)為準(zhǔn)）并用薄膜進(jìn)行覆蓋1天。即降堿過(guò)程完成，可進(jìn)行下一步操作（鋪設(shè)營(yíng)養(yǎng)土、種植）。
降堿處理后的多孔混凝土28d抗壓強(qiáng)度為8.3MPa，孔隙率為26.98%，pH值為9.81。56d抗壓強(qiáng)度為8.8MPa，孔隙率為26.83%，pH值為9.9。有效降堿效果持續(xù)時(shí)間可達(dá)6個(gè)月。
實(shí)施例2
本實(shí)施例以配制1 m3多孔混凝土為例。水泥：硅灰：水：硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）：碎石=1：0.11：0.33：0.04：6.35（質(zhì)量比）。具體步驟如下：
1）將P·O 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥252kg、硅灰28kg、水84kg、硫酸亞鐵11.2kg、16～19mm碎石1600 kg按投放順序混合，用攪拌機(jī)攪拌；
2）將攪拌好的混合材料加入到預(yù)制好的模板內(nèi)，振搗并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)24h后拆模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)28d；
3）待其干燥后在薄膜內(nèi)充入體積濃度為20%的CO2（或者將試件至于密封容器內(nèi)然后充入CO2）碳化2天；
4）最后用噴霧裝置在其表面噴涂永凝液（永凝液噴量以試件表面濕潤(rùn)為準(zhǔn)）并用薄膜進(jìn)行覆蓋1天。即降堿過(guò)程完成，可進(jìn)行下一步操作（鋪設(shè)營(yíng)養(yǎng)土、種植）。
降堿處理后的多孔混凝土28d抗壓強(qiáng)度為6.7MPa，孔隙率為27.52%，pH值為9.65。56d抗壓強(qiáng)度為7.5MPa，孔隙率為27.40%，pH值為9.73。有效降堿效果持續(xù)時(shí)間可達(dá)6個(gè)月。
實(shí)施例3
本實(shí)施例以配制1 m3多孔混凝土為例。水泥：硅灰：水：硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）：碎石=1：0.15：0.25：0.03：6.5（質(zhì)量比）。具體步驟如下：
1）將P·O 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥、硅灰、水、硫酸亞鐵、19～26.5mm碎石按投放順序混合，用攪拌機(jī)攪拌；
2）將攪拌好的混合材料加入到預(yù)制好的模板內(nèi)，振搗并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)24h后拆模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)28d；
3）待其干燥后在薄膜內(nèi)充入體積濃度為15%的CO2（或者將試件至于密封容器內(nèi)然后充入CO2）碳化2天；
4）最后用噴霧裝置在其表面噴涂永凝液（永凝液噴量以試件表面濕潤(rùn)為準(zhǔn)）并用薄膜進(jìn)行覆蓋1天。即降堿過(guò)程完成，可進(jìn)行下一步操作（鋪設(shè)營(yíng)養(yǎng)土、種植）。
實(shí)施例4
本實(shí)施例以配制1 m3多孔混凝土為例。水泥：硅灰：水：硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）：碎石=1：0.05：0.4：0.07：5（質(zhì)量比）。具體步驟如下：
1）將P·O 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥、硅灰、水、硫酸亞鐵、19～26.5mm碎石按投放順序混合，用攪拌機(jī)攪拌；
2）將攪拌好的混合材料加入到預(yù)制好的模板內(nèi)，振搗并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)24h后拆模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)28d；
4）待其干燥后在薄膜內(nèi)充入體積濃度為30%的CO2（或者將試件至于密封容器內(nèi)然后充入CO2）碳化2天，
3）最后用噴霧裝置在其表面噴涂永凝液（永凝液噴量以試件表面濕潤(rùn)為準(zhǔn)）并用薄膜進(jìn)行覆蓋2天。即降堿過(guò)程完成，可進(jìn)行下一步操作（鋪設(shè)營(yíng)養(yǎng)土、種植）。
還做了如下的對(duì)比試驗(yàn)與上述實(shí)施例進(jìn)行對(duì)比：
1.采用4%硫酸亞鐵+10%硅灰降堿，28d強(qiáng)度6.0MPa，pH值10.71，孔隙率26.92%；56d強(qiáng)度6.2MPa，pH值10.83，孔隙率26.88%；
2.僅采用永凝液降堿，噴涂7d強(qiáng)度8.0MPa，pH值10.68；噴涂14d強(qiáng)度8.4MPa，pH值10.52；噴涂28d強(qiáng)度8.5MPa,pH值10.62；
3.采用4%硫酸亞鐵+10%硅灰降堿+DPS永凝液，28d強(qiáng)度6.3MPa，pH值10.51，孔隙率25.52%；56d強(qiáng)度6.8MPa，pH值10.60，孔隙率25.62%；
4.僅采用碳化降堿措施，碳化7d強(qiáng)度9.8MPa，pH值10.62；碳化14d強(qiáng)度10.8MPa，pH值10.29；碳化28d強(qiáng)度9.8MPa,pH值10.03。此降堿方法效果雖好，但是碳化時(shí)間太長(zhǎng)，不利用施工；
5. 采用4%硫酸亞鐵+10%硅灰降堿+DPS永凝液+碳化，28d強(qiáng)度7.8MPa，pH值10.05，孔隙率25.68%；56d強(qiáng)度8.0MPa，pH值10.11，孔隙率25.63%；
6. 采用4%硫酸亞鐵+10%硅灰降堿+碳化，28d強(qiáng)度8.1MPa，pH值9.92，孔隙率26.89%；56d強(qiáng)度8.5MPa，pH值10.03，孔隙率26.75%；
7. 采用4%硫酸亞鐵+10%硅灰降堿+碳化+DPS永凝液，28d強(qiáng)度8.3MPa，pH值9.71，孔隙率26.98%；56d強(qiáng)度8.8MPa，pH值9.82，孔隙率26.83%。