[发明专利]一种凝灰岩基绿色生态混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种凝灰岩基绿色生态混凝土及其制备方法，各组分及其所占重量份数包括：凝灰岩粉100～140份，凝灰岩颗粒30～50份，粉煤灰80～120份，高岭土60～80份，复合外加剂30～50份，沙漠砂280～350份，高性能空心玻璃微珠80～120份，陶粒100～150份，水160～200份；其中所述复合外加剂以磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、碳酰胺和氧化石墨烯分散液为主要原料，经发酵复配而成。本发明所得生态混凝土具有良好保水、固肥、透气性能和耐久性能，可用于沙漠边缘防风林、戈壁种植植物、防风固沙，并可实现凝灰岩、沙漠砂等资源化利用，具有重要的经济和环境效益。

技术领域

本发明属于生态混凝土技术领域，具体涉及一种凝灰岩基绿色生态混凝土及其制备方法。

背景技术

凝灰岩是一种火山碎屑岩，其火山碎屑物质有50％以上的颗粒直径小于2mm，成分主要是火山灰。火山喷发得到的凝灰岩主要矿物成分包括：1)铝硅酸盐玻璃体(除具有Al、Si、O主要成分外，还含有少量的Ca、Fe、Na、K、Ti、Mg和Mn等元素)，含量60％以上；2)晶体矿物，通常包括石英、磷灰石、莫来石、黑云母、磁铁矿、绿帘石，其总量约为20～40％；3)未燃尽的碳颗粒，在凝灰岩中一般不超过5％。但凝灰岩存在活性较低等问题，通常需要进行球磨加工，但球磨后的凝灰岩颗粒形状不规则，影响混凝土的工作性能，且需水量高，早期强度低；影响其在混凝土中的高效应用。此外，沙漠砂细度模数小，属于特细砂，且含泥量高，需水量高，外加剂适应性差。因此，进一步探索凝灰岩和沙漠砂在混凝土领域中的资源化应用，具有重要的经济和环境效益。

生态混凝土往往需要具备大孔隙，孔隙中充填土壤便于植物生长；但泥土保水量有限，需要经常补充水分，通常需要在混凝土内部铺设给水管网，建立浇灌系统，然而频繁的浇灌容易导致土壤养分流失，且工程造价昂贵，后期维护成本较高。生态混凝土是一种具有连续及半连续多孔隙的混凝土，其孔隙结构可使水分、空气贯通，为植物创造很好的生长环境，但大孔隙的存在势必会导致水分和易溶盐的流失，造成土壤水分和肥力下降。然而，目前普通生态混凝土还存在如下缺点：1)耐久性差，植被混凝中存在大量蜂窝状连通孔隙，其孔隙率在25％以上，耐久性较差；2)抗压强度低，难以有效兼顾抗压强度与高孔隙率特征，需进一步解决抗压强度与孔隙率之间的矛盾问题；3)碱度高，利用普通硅酸盐水泥制备的生态混凝土势必会碱度很高(pH值在12以上)，无法满足植物生长的要求，如何在不降低抗压强度的基础上降低碱度是一大技术难题。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有生态混凝土存在的不足，提供一种利用凝灰岩制备的生态混凝土，具有良好保水、保肥、透气性能，可用于沙漠边缘防风林、戈壁种植植物、防风固沙，并可实现凝灰岩、沙漠砂等资源化利用，具有重要的经济和环境效益。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种凝灰岩基绿色生态混凝土，各组分及其所占重量份数包括：凝灰岩粉100～140份，凝灰岩颗粒30～50份，粉煤灰80～120份，高岭土60～80份，复合外加剂30～50份，沙漠砂280～350份，高性能空心玻璃微珠80～120份，陶粒100～150份，水160～200份；其中所述复合外加剂以磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、碳酰胺为主要原料，并引入氧化石墨烯分散液，发酵，再与减水剂复配而成(有利于进一步改善减水剂等组分的分散性能)。

上述方案中，所述凝灰岩颗粒通过将凝灰岩进行破碎(破碎时间控制在0.5～1min)，得到粒径为5～10mm大小的凝灰岩颗粒物而成；所述凝灰岩粉是将凝灰岩颗粒在试验磨中继续球磨至表面积为400～550m²/kg而成，其堆积密度大于2.49g/cm³。