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一种可漂浮水泥基植被基材及制备方法
申请号	CN201710215258.7	申请日	2017-04-02	公开(公告)号	CN107010905A	公开(公告)日	2017-08-04
申请人	天津市建筑科学研究院有限公司;			发明人	张建业; 陈旭; 王毅; 王建伟; 董浩; 曲艳召; 栗涛; 黎春海; 林瑞; 王鹤錕;
摘要	本发明公开了一种可漂浮水泥基植被基材及制备方法，一种可漂浮水泥基植被基材,用下述原料制成：快硬水泥,通用水泥,三级及以上等级的粉煤灰 ,S95级及以上等级矿粉,细度为200目‑500目的漂珠,体积浓度为30％双氧水,水,调凝剂, 减水剂 ,激发剂,防水剂。本发明的可漂浮水泥基植被基材是一种内部充满一定比例的连通和封闭气孔的水泥基发泡材料，具有轻质、保温、隔音、不燃烧、低弹模、高耐久等优势，具有良好的体积稳定性、较高的强度及较好的耐老化性能，同时，材料本身具有大量的空隙，较大的比表面积，有利于微生物膜的形成，具有一定的水体净化功能。只需常温即可制备，工艺简单，便于大规模生产及应用。
权利要求	1.一种可漂浮水泥基植被基材,其特征是按质量用下述原料制成：快硬水泥10％- 45％,通用水泥10％-40％,三级及以上等级的粉煤灰0％-8％,S95级及以上等级矿粉0％- 8％,细度为200目-500目的漂珠0％-8％,体积浓度为30％双氧水2％-4％,水22％-29％,调凝剂0.3％-1.0％,减水剂0.06％-0.65％,激发剂0.05％-0.33％,防水剂0.37％-1.4％。 2.根据权利要求1所述的一种可漂浮水泥基植被基材,其特征是所述三级及以上等级的粉煤灰为3％-7％,S95级及以上等级矿粉为3％-7％,细度为200目-500目的漂珠为3％- 6％。 3.根据权利要求1或2所述的一种可漂浮水泥基植被基材,其特征是所述快硬水泥为快硬硫铝酸盐水泥或快硬铁铝酸盐水泥，所述快硬硫铝酸盐水泥的强度等级为42.5、52.5、 62.5或72.5；所述快硬铁铝酸盐水泥的强度等级为42.5、52.5、62.5或72.5。 4.根据权利要求1或2所述的一种可漂浮水泥基植被基材,其特征是所述通用水泥为强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R的硅酸盐水泥、强度等级为42.5、42.5R、 52.5、52.5R普通硅酸盐水泥、强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R矿渣硅酸盐水泥、强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R火山灰质硅酸水泥、强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R粉煤灰硅酸盐水泥或强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R复合硅酸盐水泥。 5.根据权利要求1或2所述的一种可漂浮水泥基植被基材,其特征是所述调凝剂为碳酸锂或碳酸钠。 6.根据权利要求1或2所述的一种可漂浮水泥基植被基材,其特征是所述减水剂为UNF- 5A萘系减水剂、UNF-5B萘系减水剂、UF氨基磺酸盐减水剂、MPC-A聚羧酸减水剂或PCA-I 聚羧酸减水剂。 7.根据权利要求1或2所述的一种可漂浮水泥基植被基材,其特征是所述激发剂为二氧化锰、高锰酸钾或氯化铁。 8.根据权利要求1或2所述的一种可漂浮水泥基植被基材,其特征是所述防水剂为硬脂酸钙粉末或KY-1有机硅粉末。 9.权利要求1-8之一的可漂浮水泥基植被基材的制备方法，其特征是包括如下步骤：称取原料，将其中的快硬水泥,通用水泥,三级及以上等级的粉煤灰,S95级及以上等级矿粉,细度为200目-500目的漂珠,调凝剂,激发剂,防水剂放入搅拌锅内，在130-150转/min条件下搅拌1min-2min，加入水和减水剂，在转速130-150转/min的条件下搅拌2min-3min，再在 260-290转/min的条件下搅拌1min-2min，加入双氧水，在转速130-150转/min的条件下搅拌 20-30s，倒入模具，薄膜覆盖养护，2h-3h后拆模，继续薄膜覆盖养护14-28d，切割成所需形状。
说明书全文	一种可漂浮水泥基植被基材及制备方法技术领域 [0001] 本发明属于水体净化、修复、景观工程领域，具体涉及一种可漂浮水泥基植被基材及制备方法。背景技术 [0002] 随着我国经济的快速发展和城市化进程加速，我国城市区域内的河流污染问题趋于严重。目前，全国90％的城市水域遭到了严重污染，50％的城镇水源不符合饮用水标准，40％的水源已经无法饮用。长期城市化与工业化对河流生态系统健康状况造成了严重影响，河流生态系统修复逐渐引起人们的重视。 [0003] 生态浮岛是一种针对富营养化的水质，利用生态工学原理，降解水中的COD、氮、磷的含量的人工浮岛。它能使水体透明度大幅度提高，同时水质指标也得到有效的改善，特别是对藻类有很好的抑制效果。生态浮岛对水质净化最主要的功效是利用植物的根系吸收水中的富营养化物质，例如总磷、氨氮、有机物等，使得水体的营养得到转移，减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体腥臭、富营养化现象。 [0004] 目前，人工浮岛载体材料多以泡沫、泡沫复合金属和有机高分子材料为主，虽然这些材料具有造价低、制造工艺简单等优点，但也存在耐久性差、不环保、不可持续等突出问题。随着无机轻质材料研究的不断深入，无机浮岛载体材料大量出现，天津大学采用泡沫玻璃制备了无机浮体材料，但其生产过程涉及高温制备，增加了制备难度。中国专利201210121177.8采用轻质多孔混凝土材料制备了蓄水型植被基材，具有优良的吸水蓄水能力，可满足植被生长需求，但其吸水率较高，并不适用于浮岛载体材料。也有不少研究者采用陶粒、蛭石、膨胀珍珠岩、沸石、浮石等轻质颗粒材料作为填充材料制作浮岛载体，对浮岛的整体稳定性及实用性进行了大量的试验研究，可见，无机材料将来是浮岛载体材料的发展方向之一。 [0005] 发明目的 [0006] 本发明的目的是克服现有技术的缺点和不足，提供一种低密度、高强度、比表面积大、无毒、耐老化、低成本的适用于生态浮岛载体的可漂浮水泥基植被基材。 [0007] 本发明的第二个目的是提供一种可漂浮水泥基植被基材的制备方法。 [0008] 本发明的技术方案概述如下： [0009] 一种可漂浮水泥基植被基材,按质量用下述原料制成：快硬水泥10％-45％,通用水泥10％-40％,三级及以上等级的粉煤灰0％-8％,S95级及以上等级矿粉0％-8％,细度为200目-500目的漂珠0％-8％,体积浓度为30％双氧水2％-4％,水22％-29％,调凝剂0.3％- 1.0％,减水剂0.06％-0.65％,激发剂0.05％-0.33％,防水剂0.37％-1.4％。 [0010] 三级及以上等级的粉煤灰优选3％-7％,S95级及以上等级矿粉优选3％-7％,细度为200目-500目的漂珠优选3％-6％。 [0011] 快硬水泥为快硬硫铝酸盐水泥或快硬铁铝酸盐水泥，所述快硬硫铝酸盐水泥的强度等级为42.5、52.5、62.5或72.5；所述快硬铁铝酸盐水泥的强度等级为42.5、52.5、62.5或72.5。 [0012] 优选的，通用水泥为强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R的硅酸盐水泥、强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R普通硅酸盐水泥、强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R矿渣硅酸盐水泥、强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R火山灰质硅酸水泥、强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R粉煤灰硅酸盐水泥或强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R复合硅酸盐水泥。 [0013] 调凝剂优选为碳酸锂或碳酸钠。 [0014] 减水剂优选为UNF-5A萘系减水剂、UNF-5B萘系减水剂、UF氨基磺酸盐减水剂、MPC-A聚羧酸减水剂或PCA-I 聚羧酸减水剂。 [0015] 激发剂优选为二氧化锰、高锰酸钾或氯化铁。 [0016] 防水剂优选为硬脂酸钙粉末或KY-1有机硅粉末。 [0017] 上述可漂浮水泥基植被基材的制备方法，包括如下步骤：称取原料，将其中的快硬水泥,通用水泥,三级及以上等级的粉煤灰,S95级及以上等级矿粉,细度为200目-500目的漂珠,调凝剂,激发剂,防水剂放入搅拌锅内，在130-150转/min条件下搅拌1min-2min，加入水和减水剂，在转速130-150转/min的条件下搅拌2min-3min，再在260-290转/min的条件下搅拌1min-2min，加入双氧水，在转速130-150转/min的条件下搅拌20-30s，倒入模具，薄膜覆盖养护，2h-3h后拆模，继续薄膜覆盖养护14-28d，切割成所需形状。 [0018] 本发明的可漂浮水泥基植被基材，是一种内部充满一定比例的连通和封闭气孔的水泥基发泡材料，气孔体积占75％-90％，其中封闭孔50％以上，气孔大小0.1mm-5mm，具有轻质、保温、隔音、不燃烧、低弹模、高耐久等优势于一体的新型无机轻质材料，本发明的材料只需常温即可制备，工艺简单，便于大规模生产及应用。与现有材料相比，具有良好的体积稳定性、较高的强度及较好的耐老化性能。同时，材料本身具有大量的空隙，较大的比表面积，有利于微生物膜的形成，具有一定的水体净化功能。具体实施方式 [0019] 萘系减水剂如UNF-5A、UNF-5B萘系减水剂为天津市建筑科学研究院有限公司出售。 [0020] 氨基磺酸盐减水剂如UF氨基磺酸盐减水剂为天津市建筑科学研究院有限公司出售。 [0021] 聚羧酸减水剂如MPC-A聚羧酸减水剂为天津市建筑科学研究院有限出售；PCA-I聚羧酸减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司出售。 [0022] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。 [0023] 实施例1-实施例8见表1。 [0024] 表1(各物质的单位是质量，以克为例，也可以是千克或其它质量单位)[0025] [0026] 表1中： [0027] 各个快硬硫铝酸盐水泥的强度等级为42.5，用强度等级为52.5、62.5或72.5替代实施例1的快硬硫铝酸盐水泥强度等级42.5，其它同实施例1，分别为可漂浮水泥基植被基材的原料。 [0028] 各个快硬铁铝酸盐水泥的强度等级为42.5，用强度等级为52.5、62.5或72.5替代实施例2的硬铁铝酸盐水泥强度等级42.5，其它同实施例2，分别为可漂浮水泥基植被基材的原料。 [0029] 各个硅酸盐水泥的强度等级为42.5，用强度等级42.5R、52.5、52.5R、62.5或62.5R替代实施例1的硅酸盐水泥的强度等级42.5，其它同实施例1，分别为可漂浮水泥基植被基材的原料。 [0030] 各个普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5，用强度等级42.5R、52.5、52.5R替代实施例2的普通硅酸盐水泥的强度等级42.5，其它同实施例2，分别为可漂浮水泥基植被基材的原料。 [0031] 矿渣硅酸盐水泥的强度等级为42.5，用强度等级42.5R、52.5、52.5R替代实施例3的矿渣硅酸盐水泥的强度等级42.5，其它同实施例3，分别为可漂浮水泥基植被基材的原料。 [0032] 火山灰质硅酸水泥的强度等级为42.5，用强度等级42.5R、52.5、52.5R替代实施例4的火山灰质硅酸水泥的强度等级42.5，其它同实施例4，分别为可漂浮水泥基植被基材的原料。 [0033] 粉煤灰硅酸盐水泥的强度等级为42.5，用强度等级42.5R、52.5、52.5R替代实施例5的粉煤灰硅酸盐水泥的强度等级42.5，其它同实施例5，分别为可漂浮水泥基植被基材的原料。 [0034] 复合硅酸盐水泥强度等级为42.5，用强度等级42.5R、52.5、52.5R替代实施例6的复合硅酸盐水泥的强度等级42.5，其它同实施例6，分别为可漂浮水泥基植被基材的原料。 [0035] 实施例9 [0036] 可漂浮水泥基植被基材的制备方法，包括如下步骤： [0037] 按实施例1称取原料，将其中的快硬水泥,通用水泥,粉煤灰,矿粉,漂珠,调凝剂,激发剂,防水剂放入搅拌锅内，在140转/min条件下搅拌1.5min，加入水和减水剂，在转速140转/min的条件下搅拌2.5min，再在280转/min的条件下搅拌1.5min，加入双氧水，在转速 140转/min的条件下搅拌25s，倒入模具，薄膜覆盖养护，2.5h后拆模，继续薄膜覆盖养护 20d，切割成所需形状。制备得到的可漂浮水泥基植被基材密度和强度见表2。 [0038] 实施例10 [0039] 可漂浮水泥基植被基材的制备方法，包括如下步骤： [0040] 用实施例2的原料替代实施例1的原料，其余同实施例9。制备得到的可漂浮水泥基植被基材密度和强度见表2。 [0041] 实施例11 [0042] 可漂浮水泥基植被基材的制备方法，包括如下步骤： [0043] 用实施例3的原料替代实施例1的原料，其余同实施例9。制备得到的可漂浮水泥基植被基材密度和强度见表2。 [0044] 实施例12 [0045] 可漂浮水泥基植被基材的制备方法，包括如下步骤： [0046] 按实施例4称取原料，将其中的快硬水泥,通用水泥,粉煤灰,矿粉,漂珠,调凝剂,激发剂,防水剂放入搅拌锅内，在130转/min条件下搅拌1min，加入水和减水剂，在转速130转/min的条件下搅拌2min，再在260转/min的条件下搅拌1min，加入双氧水，在转速130转/min的条件下搅拌20s，倒入模具，薄膜覆盖养护，2h后拆模，继续薄膜覆盖养护14d，切割成所需形状。制备得到的可漂浮水泥基植被基材密度和强度见表2。 [0047] 实施例13 [0048] 可漂浮水泥基植被基材的制备方法，包括如下步骤： [0049] 用实施例5的原料替代实施例4的原料，其余同实施例12。制备得到的可漂浮水泥基植被基材密度和强度见表2。 [0050] 实施例14 [0051] 可漂浮水泥基植被基材的制备方法，包括如下步骤： [0052] 用实施例6的原料替代实施例4的原料，其余同实施例12。制备得到的可漂浮水泥基植被基材密度和强度见表2。 [0053] 实施例15 [0054] 可漂浮水泥基植被基材的制备方法，包括如下步骤： [0055] 按实施例7称取原料，将其中的快硬水泥,通用水泥,粉煤灰,矿粉,漂珠,调凝剂,激发剂,防水剂放入搅拌锅内，在150转/min条件下搅拌2min，加入水和减水剂，在转速150转/min的条件下搅拌3min，再在290转/min的条件下搅拌2min，加入双氧水，在转速150转/min的条件下搅拌30s，倒入模具，薄膜覆盖养护，3h后拆模，继续薄膜覆盖养护28d，切割成所需形状。制备得到的可漂浮水泥基植被基材密度和强度见表2。 [0056] 实施例16 [0057] 可漂浮水泥基植被基材的制备方法，包括如下步骤： [0058] 用实施例8的原料替代实施例7的原料，其余同实施例15。制备得到的可漂浮水泥基植被基材密度和强度见表2。 [0059] 表2 [0060] 密度(kg/m3) 强度(MPa) 实施例9 560 1.55 实施例10 560 1.70 实施例11 600 1.85 实施例12 540 1.5 实施例13 650 2.2 实施例14 650 2.7 实施例15 500 2.0 实施例16 560 2.2

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