[发明专利]一种泡沫混凝土框架及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑材料领域，尤其涉及一种泡沫混凝土框架及其制备方法和应用。

背景技术

水是人类和一切生物赖以生存的基本要素，也是保障工农业和维系自然生态健康必不可少的资源。水资源在自然界循环中总量保持不变，但其水质却发生复杂的变化，只有水质达到一定的要求时才能成为可以利用的水资源。随着人口的增加、工农业生产的发展及水环境污染程度的日趋严重，许多地区的可用水资源相继出现了危机，严重制约了社会、经济的发展。水危机及其所引发的生态问题不仅将严重束缚和制约经济发展，而且可能引发重大的社会危机。因此，必须在充分节约用水的基础上，进一步研究和开发受污染水源的治理技术和方法，以缓解因水资源紧张带来的一系列严重问题。

面源污染是水体污染的一个重要因素，由于其排放点多变、不可追踪等特点，成为污染控制的新挑战。在面源污染中，农业面源污染因其可对河道产生重大污染影响，近年来引起广泛关注。农业面源污染是指在农业生产生活中，农田中的营养盐、农药和化肥等，在降水和灌溉过程中通过地表径流等方式进入水体而引起水质恶化。要解决这类污染，除了使用生态农肥等措施外，可以考虑在地表径流的过程中对面源污染进行控制。

传统的护坡技术主要为单纯的硬质结构，如采用混凝土固结或块石垒砌等方式，虽然在固土和稳定结构等方面具有良好的表现，但同时也破坏了河岸生态系统的物质循环，但忽略了其自然属性对污染物的净化作用以及娱乐美学价值。

因此，本发明以污染物吸附、降解为出发点，构建了复合式的生态护坡系统，确保复合生态护坡能够为提供河道中水生动植物的栖息场所的同时，吸附污染物，利用碳-二氧化钛的光催化特性，降解污染物，从而能够弥补现有护坡技术的不足，能够取得很好的环境效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的是：本发明提供一种泡沫混凝土框架及其制备方法和应用，通过多孔泡沫混凝土框架结构来吸附降雨过程中地表径流所携带的污染物，并通过掺杂在泡沫混凝土框架内的碳-二氧化钛对污染物进行氧化分解；此外，本发明提供了一种泡沫混凝土框架的应用方式。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种泡沫混凝土框架，由以下组份按质量份数配比制成：硅酸盐水泥40～55份、矿渣25～35份、粉煤灰8～15份、泡沫8～16份、碳-二氧化钛3～8份、水13～22份、减水剂1～4份；其中，碳-二氧化钛由以下方法制得：(1)将叔丁醇钛、葡萄糖和水按质量比420～490:1～3:220～265混合，搅拌25～32分钟制成混合溶液；(2)将步骤(1)制得的混合溶液转移至高压反应釜中，封闭反应釜，搅拌加热至195～205℃，维持10～12小时；(3)将高压反应釜自然降温至25～28℃，所得溶液离心分离，在75～85℃条件下干燥2.5～3小时即可获得碳-二氧化钛。

作为本发明的一种优选方案，所述泡沫由以下方法制得：(1)将动物蛋白混合型发泡剂2～6份、十二烷基硫酸钠1～3份、亚硫酸氢钠0.5～2份和水80～120份搅拌混合均匀；(2)向步骤(1)制得的混合溶液中添加氢氧化钠2～4份，转速为2800～3200转/分钟，搅拌8～12分钟即可获得泡沫。

作为本发明的一种优选方案，所述矿渣比表面积至少为4000cm²/g；所述粉煤灰粒径为0.05～0.15mm。

作为本发明的一种优选方案，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

一种泡沫混凝土框架的制备方法，包含以下步骤：

(1)将硅酸盐水泥、矿渣、粉煤灰、减水剂和水加入混凝土搅拌器中，80～120转/分钟，搅拌10～12分钟，制成混凝土浆料；

(2)将泡沫和碳-二氧化钛加入步骤(1)的混凝土浆料中，80～120转/分钟，搅拌12～15分钟，形成掺碳-二氧化钛的泡沫混凝土浆料；

(3)将掺碳-二氧化钛的泡沫混凝土浆料浇注到模具中，并放在振动台上振动8～12分钟，振动频率为180～220次/分钟；然后置于标准养护室中养护25～35天，养护条件为：温度18～22℃，相对湿度95～98℃，拆模后即可获得泡沫混凝土框架。

一种泡沫混凝土框架的应用，一种复合生态护坡，包括石笼格滨网箱、泡沫混凝土框架；所述石笼格滨网箱设于泡沫混凝土框架的底端，且在装满块石和/或卵石后沉入近岸河床底部；所述泡沫混凝土框架在石笼格滨网箱的基础上依次顺序铺设于护坡上，且在泡沫混凝土框架内种植护坡植物。

优选的，所述泡沫混凝土框架为长宽相等的中空结构。