一种用于制备油污吸附植生混凝土的方法及植生混凝土技术

本发明专利技术提供一种用于制备油污吸附植生混凝土的方法及植生混凝土，具体步骤为：加入溶解于水的NaOH以及一定量粉煤灰和矿渣搅拌，得到混合液；取聚丙烯纤维、聚乙二醇和混合液，经磁力搅拌机搅拌，得到混合溶液；取机制砂和碎石混合搅拌，接着倒入水泥以及剩余的粉煤灰和矿渣进行搅拌，再加入异辛基三乙氧基硅烷与最终的混合溶液，共同搅拌，得到具有优化孔隙的吸油混凝土拌合物；将混合拌合物置于模具中置于常温环境中放置；待混凝土试件表面风干后，在混凝土试件表面涂刷一层非极性改性材料；将含有输油性能土壤与丰富基质的土壤以1:2的质量比配置吸油混凝土上方的吸油土层。本发明专利技术是一种可循环、可持续发展的生态型混凝土，应用于护坡结构。于护坡结构。于护坡结构。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备油污吸附植生混凝土的方法及植生混凝土


[0001]本专利技术涉及建筑材料领域，特别涉及一种用于制备油污吸附植生混凝土的方法及植生混凝土。

技术介绍

[0002]目前桥梁下混凝土的柱墩、防波堤和护坡等混凝土构筑物容易受到海河水体上方漂浮的油污的冲击。如果混凝土具有油污吸附性能，可以大幅减少水体吸油材料投放对物力的消耗，并且减轻水体负担。现有对于油污污染物吸附的方法包括物理方法、化学方法和物理化学方法。这些方法往往需要投入并回收水上吸附剂，或通过高温烧制，并且，以上方法都不能进行循环利用。
[0003]专利CN114802617A公开了一种水生态环境治理的污染物打捞方法，油污吸附端包含固定安装在所述打捞艇内的吸油泵，实现除油净化水源，该装置间接吸附油污，但需要提供额外的人工成本。论文《Cleaning up oil pollution in the ocean with photocatalytic concrete marine structures》提出以混凝土为载体，表面加入光催化剂涂层分解石油污染物。光催化剂层的耐久性、降解性仍有待进一步考证。因此，继续研究一种能够直接油污的吸附方法，能够使混凝土达到循环利用，实现可持续发展的目的。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于制备油污吸附植生混凝土的方法及植生混凝土，首先进行粒径调控，混凝土微观造孔，实现吸油通道；通过聚丙烯纤维、聚乙二醇和异辛基三乙氧基硅烷对混凝土进行改性，其中，聚丙烯纤维、聚乙二醇和异辛基三乙氧基硅烷增大混凝土非极性，促进油污吸附；再与吸附性植物种植相结合，将饱和后油污由吸附性植物根系吸入、降解吸收，并最终得到一种植生油污吸附混凝土。
[0005]本专利技术提供了一种用于制备油污吸附植生混凝土的方法，具体实施步骤如下：
[0006]S1、将NaOH固体溶于水中，并依次加入一定量的粉煤灰和矿渣作为矿物掺合料，采用磁力搅拌机搅拌5
‑
5.5min后，直至温度降至室温得到其混合液；该过程中由于NaOH溶解产生较高的温度以及高碱性环境使得粉煤灰表面硅氧键更容易断裂，释放出其中活跃的Si、Al元素，并发生如下化学反应：
[0007]SiO2+H2O+OH
‑
→
SiO(OH)3‑
[0008]Al2O3+3H2O+2OH
‑
→
2Al(OH)4‑
；
[0009]S2、取一定量的聚丙烯纤维、聚乙二醇和步骤S1得到的混合液，倒入磁力搅拌机中搅拌20
‑
60min后，得到最终的混合溶液；
[0010]S3、取一定量的机制砂和碎石混合放入混凝土搅拌机中搅拌30s后，接着倒入水泥、粉煤灰和矿渣进行搅拌60s后，再加入异辛基三乙氧基硅烷与步骤S2中制得的最终的混合溶液，共同搅拌4
‑
6min，得到具有优化孔隙的混凝土拌合物，所述优化孔隙的表达式如下：
[0011]ROI＝m+aexp[(x
‑
b)/t][0012]式中，x为粉煤灰掺量占胶凝材料的质量百分比，ROI值为毛细孔孔隙体积与试样总孔隙体积的比值，毛细孔的直径为100～1000nm；
[0013]S4、将步骤S3得到的混凝土拌合物置于模具中置于常温环境中放置24h，之后拆模并用塑料膜密封，置于60～80℃下养护4
‑
6d，之后将塑料膜拆除，放置在20
±
2℃，相对湿度不低于95％的标准养护箱养护至设计龄期60d，养护结束后放置在自然条件下，风干110
‑
120min；
[0014]S5、待混凝土试件表面风干后，在混凝土试件表面涂刷一层非极性改性材料，放置在自然条件下24h；
[0015]S6、将含有输油性能土壤与丰富基质的土壤以1～2的质量比配置吸油混凝土上方的吸油土层，取一定量厚度为4～6cm的吸油土壤，其吸油土壤含有40％～50％的椰丝纤维、20％～30％的花坛土壤、20％～30％的池塘淤泥以及1％～3％花肥，得到吸油土壤。
[0016]优选地，在步骤S1中，所述的NaOH为96％分析纯NaOH固体粉末，所述NaOH固体溶于水中，其上覆盖保鲜膜，直至温度降至室温20
‑
23℃，所述一定量的粉煤灰和矿渣，为各自掺入总量的0.1％～0.7％。
[0017]优选地，在步骤S1发生的化学反应中，硅酸盐与铝酸盐之间发生缩聚反应的化学方程式如下:
[0018][SiO2(OH)2]2‑
+[Al(OH)4]‑
→
[(OH)3Al
‑
O
‑
SiO2(OH)]3‑
+H2O
[0019][SiO(OH)3]‑
+[Al(OH)4]‑→
[(OH)3Al
‑
O
‑
SiO(OH)2]2‑
+H2O。
[0020]优选地，在步骤S3中，所述机制砂的粒径为0.15mm～4.75mm，细度模数为3.48，含泥量<1.5％；所述碎石的粒径5mm～20.00mm，压碎指标为<16％。
[0021]优选地，在步骤S3中，所述异辛基三乙氧基硅烷将混凝土孔隙表面向非极性调控的改性反应方程式为：
[0022](2CH3Si(OH)2ONa+CO2+H2O
→
2CH3Si(OH)3+Na2CO
3n
Ch3Si(OH)3→
[CH3SiO
3/2
]n
+3/2H2O)。
[0023]优选地，在步骤S3中，所述异辛基三乙氧基硅烷与空气及基底产生化学反应，形成坚韧的憎水层，改变水油接触角余弦值的正负，依据主要公式如下:
[0024][0025]其中，h为液体被提升的高度，γ为液
‑
空气表面张力，θ为液体与毛细管内表面的接触角，ρ为液体密度，g为重力加速度，R为毛细管半径。
[0026]优选地，在步骤S5中，所述非极性改性材料，其包括异辛基三乙氧基硅烷、硅氧烷、硅氮烷、氟化物改性二氧化硅中的至少一种。
[0027]优选地，其包括水泥、粉煤灰、矿渣、聚丙烯纤维、聚乙二醇、异辛基三乙氧基硅烷、机制砂和碎石，具体配比为：80～110份的水泥、320～380份的粉煤灰、20～60份的矿渣、0.01～0.1份的异辛基三乙氧基硅烷、0.04～0.12份的聚丙烯纤维、0.08～0.2份的聚乙二醇、0～4.70份的NaOH、550～750份的机制砂、1000～1300份的碎石和5～9份草种，水胶比为0.4～0.6。
[0028]优选地，所述草种包括蜈蚣草、黑麦草和紫花苜蓿，所述水泥为P
·Ⅱ42.5硅酸盐
水泥，所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，所述矿渣为S95级矿渣。
[0029]可优选的是，通过油污吸附植生混凝土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备油污吸附植生混凝土的方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、将NaOH固体溶于水中，并依次加入一定量的粉煤灰和矿渣作为矿物掺合料，采用磁力搅拌机搅拌5
‑
5.5min后，直至温度降至室温得到其混合液；该过程中由于NaOH溶解产生较高的温度以及高碱性环境使得粉煤灰表面硅氧键更容易断裂，释放出其中活跃的Si、Al元素，并发生如下化学反应：SiO2+H2O+OH
‑
→
SiO(OH)3‑
Al2O3+3H2O+2OH
‑
→
2Al(OH)4‑
；S2、取一定量的聚丙烯纤维、聚乙二醇和步骤S1得到的混合液，倒入磁力搅拌机中搅拌20
‑
60min后，得到最终的混合溶液；S3、取一定量的机制砂和碎石混合放入混凝土搅拌机中搅拌30s后，接着倒入水泥、粉煤灰和矿渣进行搅拌60s后，再加入异辛基三乙氧基硅烷与步骤S2中制得的最终的混合溶液，共同搅拌4
‑
6min，得到具有优化孔隙的混凝土拌合物，所述优化孔隙的表达式如下：ROI＝m+aexp[(x
‑
b)/t]式中，x为粉煤灰掺量占胶凝材料的质量百分比，ROI值为毛细孔孔隙体积与试样总孔隙体积的比值，毛细孔的直径为100～1000nm；S4、将步骤S3得到的混凝土拌合物置于模具中置于常温环境中放置24h，之后拆模并用塑料膜密封，置于60～80℃下养护4
‑
6d，之后将塑料膜拆除，放置在20
±
2℃，相对湿度不低于95％的标准养护箱养护至设计龄期60d，养护结束后放置在自然条件下，风干110
‑
120min；S5、待混凝土试件表面风干后，在混凝土试件表面涂刷一层非极性改性材料，放置在自然条件下24h；S6、将含有输油性能土壤与丰富基质的土壤以1～2的质量比配置吸油混凝土上方的吸油土层，取一定量厚度为4～6cm的吸油土壤，其吸油土壤含有40％～50％的椰丝纤维、20％～30％的花坛土壤、20％～30％的池塘淤泥以及1％～3％花肥，得到吸油土壤。2.根据权利要求1所述的用于制备油污吸附植生混凝土的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的NaOH为96％分析纯NaOH固体粉末，所述NaOH固体溶于水中，其上覆盖保鲜膜，直至温度降至室温20
‑
23℃，所述一定量的粉煤灰和矿渣为各自掺入总量的0.1％～0.7％。3.根据权利要求1或者2所述的用于制备油污吸附植生混凝土的方法，其特征在于，在步骤S1发生的化学反应中，硅酸盐与铝酸盐之间发生缩聚反应的化学方程式如下:[SiO2(OH)2]2‑
+[Al(OH)4]
‑
→
[(OH)3Al
‑
O
‑
SiO2(OH)]3‑
+H2O[SiO(OH)3]
‑
+[Al(OH)4]
‑
→
[...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱妙江，王冬丽，吴希萌，袁丽丽，赵庆新，刘磊，杨泽宇，潘慧敏，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：