【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于生態混凝土，具體涉及一種寒區用可植生生態混凝土及其制備方法。
技術介紹
1、礦產資源是社會經濟發展的基礎，我國擁有豐富的礦產資源，包括155種，分布于20多萬處。當前頻繁采礦和不合理開采對土壤結構造成嚴重破壞，缺乏表層植被保護，導致土壤侵蝕、肥力下降，影響植物養分吸收。
2、生態混凝土，簡稱植被砼，又名“植被混凝土”“植生混凝土”“綠化混凝土”“生態混凝土”“生態反濾植生砼”等，是指能夠適應綠色植物生長、又具有一定的防護功能的混凝土及其制品，已廣泛應用于礦山邊坡的植被恢復。在工程應用中，利用噴播設備噴播到坡面上，從而實現淺層防護與生態修復的有機結合。
3、如專利cn112876183b公開的一種可植生輕質多孔混凝土及其制備方法，本專利技術提供了可植生輕質多孔混凝土包括的各組分按以下重量份配比：礦渣硅酸鹽水泥260-300份；水90-100份；河砂30-40份；污泥陶粒700-800份；粉煤灰50-75份；硅灰10-15份；丙烯酸乳液20-25份；聚羧酸減水劑5.5-8份。專利cn104944892b公開的一種用于邊坡綠化的生態混凝土及其制備方法，該生態混凝土包括組分：粗砂1200-1300份，陶砂200-250份，水泥70-100份，羧甲基纖維素鈉25-50份，硅酸鈉20-30份，過磷酸鈣3-5份，蛭石2-3份，珍珠巖2-3份，草炭土5-10份，水160-200份。專利cn110407544b公開的一種生態多孔混凝土及其制備方法與應用包括如下重量份的成分：低堿度膠凝材料1-30份、水1-10
4、以上為生態混凝土護坡技術，其適用范圍廣泛，可涵蓋緩邊坡、陡邊坡、直立邊坡等不同性質的邊坡，均可以一勞永逸的解決礦區邊坡的淺層防護與生態綠化問題。但對于北方有經濟建設的寒冷及高寒礦區，比如有光伏電站建設的礦區，若冬季持續時間較長，萬物皆要經受凍融循環的考驗，而以上生態混凝土存在大量為水分的進入和儲存提供空間的孔隙，孔隙內水結冰-融化會使混凝土內部產生巨大循環內應力，繼而產生裂縫，隨著凍融循環次數的增加，裂縫會不斷擴展、延伸并相互連通。這不僅削弱了生態混凝土的強度和整體性，還會導致其表面出現剝落、掉塊等現象，導致設備安裝位置出現偏差，影響光伏陣列的精準度與校準度，從而降低光電轉換效率，減少電力產出量，不利于礦區的多元化發展。
5、因此，開發一種具有優異抗凍融性能的生態混凝土，對寒冷及高寒礦區的生態恢復和經濟發展具有重大意義。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種寒區用可植生生態混凝土及其制備方法，本專利技術采用親水性的多臂聚乙二醇胺和聚醚環氧硅油混合而成的交聯劑，通過胺基和環氧基之間的反應在混凝土內骨料與膠凝材料之間的薄弱界面處產成化學鍵，形成可抵抗冰膨脹應力的三維網狀的交聯結構，從而有效防止骨料與膠凝材料的分離，減輕冰膨脹對混凝土內部結構的破壞；環氧基硅烷偶聯劑改性有機硅橡膠作為增韌劑，環氧基能夠使其能夠良好的粘附于混凝土中各種材料表面，在與交聯劑中多臂聚乙二醇胺反應構筑互穿網絡結構的同時，還能夠在每次凍融循環中吸收和分散應力，使得混凝土在反復凍融應力作用下不發生破壞。交聯劑主要側重于提高混凝土的強度，增韌劑主要側重于提高混凝土的韌性，二者配合使用，可以在提高混凝土強度的同時，使其韌性也得到增強，達到一種良好的韌性-強度平衡，這樣在凍融循環過程中，混凝土既能夠抵抗冰晶膨脹產生的壓力，又能夠通過韌性變形來吸收和耗散能量，從而有效地提高了生態混凝土的抗凍融性能。
2、為實現上述目的，采取如下技術方案：
3、一種寒區用可植生生態混凝土，包括如下重量份的原料：300-450份膠凝材料、50-80份堿激發劑、15-20份營養基質、150-200份砂、1400-1600份石子、2-3份保水劑、40-60份交聯劑、20-30份增韌劑、3.5-5份減水劑、80-100份水；所述交聯劑是多臂聚乙二醇胺、聚醚環氧硅油按質量比為1:2-3的混合物，所述增韌劑為環氧基硅烷偶聯劑改性有機硅橡膠。
4、所述多臂聚乙二醇胺重均分子量為3000-5000g/mol，選自四臂聚乙二醇胺、六臂聚乙二醇胺、八臂聚乙二醇胺中的一種或兩種及以上的組合，優選為六臂聚乙二醇胺。
5、所述聚醚環氧硅油環氧值為12-25mmol/100g。聚醚環氧硅油是在線性聚二甲基硅氧烷分子的基礎上插入多個側鏈反應性聚醚環氧基團，多用作織物整理劑，具有親水、耐高溫性以及較好的反應活性。
6、所述環氧硅烷偶聯劑改性有機硅橡膠通過包括如下步驟的方法制得：
7、將環氧基硅烷偶聯劑加至水解液中進行水解，加入有機硅橡膠進行改性反應，反應結束后過濾、洗滌、干燥，即得所述環氧硅烷偶聯劑改性有機硅橡膠。
8、所述水解液由乙醇與水先混合成醇-水溶液，然后加醋酸調節ph至4.5-5.5制成，其中醇-水溶液中乙醇質量分數為90-95wt％。所述環氧基硅烷偶聯劑占水解液的3-5wt％。所述環氧基硅烷偶聯劑為有機硅橡膠的3-5wt％。所述水解反應溫度為40-60℃、時間為0.5-1h。所述改性反應溫度為40-60℃、時間為1-3h。所述洗滌為用水洗滌1-3次，所述干燥為在60-100℃干燥至恒重。
9、所述環氧硅烷偶聯劑選自3-(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基甲基二甲氧基硅烷和2-(3,4-環氧環己基)乙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或兩種及以上的組合。
10、所述有機硅橡膠平均粒徑為5-15μm，選自日本信越kmp-594、kmp-597、kmp-598中的一種或兩種及以上的組合。
11、交聯劑主要側重于提高混凝土的強度，增韌劑主要側重于提高混凝土的韌性和抗裂性，二者配合使用，可以在提高混凝土強度的同時，使其韌性也得到增強，達到一種良好的韌性-強度平衡，二者不匹配均不利于抗凍融性能，比如交聯劑過多會在混凝土內部形成過多的交聯點，阻礙水泥水化產物的正常生長和分布，使得混凝土內部結構不均勻，增加孔隙率，抗壓強度較低；反之增韌劑過多無法形成足夠的交聯網絡結構來有效限制冰晶的生長和膨脹，導致抗凍融性能下降明顯。
12、所述膠凝材料由水泥、粉煤灰、礦粉按質量比為0.6-0.8:0.2-0.3:0.2-0.3混合而成。
13、所述水泥為強度為42.5-52.5的硅酸鹽水泥。
14、所述粉煤灰選自一級粉煤灰、二級粉煤灰中的一種或兩種及以上的組合。
15、所述礦粉選自s105級礦粉、s95級礦粉、s75級礦粉中的一種或兩種及以上的組合。
16、所述堿激發劑選自硫本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：300-450份膠凝材料、50-80份堿激發劑、15-20份營養基質、150-200份砂、1400-1600份石子、2-3份保水劑、40-60份交聯劑、20-30份增韌劑、3.5-5份減水劑、80-100份水；所述交聯劑是多臂聚乙二醇胺、聚醚環氧硅油按質量比為1:2-3的混合物，所述增韌劑為環氧基硅烷偶聯劑改性有機硅橡膠。
2.根據權利要求1所述寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，所述多臂聚乙二醇胺重均分子量為3000-5000g/mol，選自四臂聚乙二醇胺、六臂聚乙二醇胺、八臂聚乙二醇胺中的一種或兩種及以上的組合，優選為六臂聚乙二醇胺；所述聚醚環氧硅油環氧值為12-25mmol/100g。
3.根據權利要求1所述寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，所述環氧硅烷偶聯劑改性有機硅橡膠通過包括如下步驟的方法制得：
4.根據權利要求3所述寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，所述水解液由乙醇與水先混合成醇-水溶液，然后加醋酸調節pH至4.5-5.5制成，其中醇-水溶液中乙醇質量分數為90
5.根據權利要求1所述寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，所述環氧硅烷偶聯劑選自3-(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基甲基二甲氧基硅烷和2-(3,4-環氧環己基)乙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或兩種及以上的組合。
6.根據權利要求1所述寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，所述有機硅橡膠平均粒徑為5-15μm，選自日本信越KMP-594、KMP-597、KMP-598中的一種或兩種及以上的組合。
7.根據權利要求1所述寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，所述膠凝材料由水泥、粉煤灰、礦粉按質量比為0.6-0.8:0.2-0.3:0.2-0.3混合而成；
8.根據權利要求1所述寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，所述堿激發劑選自硫酸鈉、硫酸鈣、碳酸鈉中的一種或兩種及以上的組合；所述營養基質選自蛭石、珍珠巖、泥炭、有機肥中的一種或兩種及以上的組合；優選為堆積密度為50-80kg/m3，平均粒徑為0.5-3mm的珍珠巖；所述砂細度模數為2.3-3；所述石子為10-20mm連續級配石子。
9.權利要求1-8任一項所述寒區用可植生生態混凝土的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
10.權利要求1-8任一項所述寒區用可植生生態混凝土的應用，其特征在于，所述寒區用可植生生態混凝土噴射或敷設在需要防護和綠化的邊坡上。
...【技術特征摘要】
1.一種寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：300-450份膠凝材料、50-80份堿激發劑、15-20份營養基質、150-200份砂、1400-1600份石子、2-3份保水劑、40-60份交聯劑、20-30份增韌劑、3.5-5份減水劑、80-100份水；所述交聯劑是多臂聚乙二醇胺、聚醚環氧硅油按質量比為1:2-3的混合物，所述增韌劑為環氧基硅烷偶聯劑改性有機硅橡膠。
2.根據權利要求1所述寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，所述多臂聚乙二醇胺重均分子量為3000-5000g/mol，選自四臂聚乙二醇胺、六臂聚乙二醇胺、八臂聚乙二醇胺中的一種或兩種及以上的組合，優選為六臂聚乙二醇胺；所述聚醚環氧硅油環氧值為12-25mmol/100g。
3.根據權利要求1所述寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，所述環氧硅烷偶聯劑改性有機硅橡膠通過包括如下步驟的方法制得：
4.根據權利要求3所述寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，所述水解液由乙醇與水先混合成醇-水溶液，然后加醋酸調節ph至4.5-5.5制成，其中醇-水溶液中乙醇質量分數為90-95wt％；所述環氧基硅烷偶聯劑占水解液的3-5wt％；所述環氧基硅烷偶聯劑為有機硅橡膠的3-5wt％。
5.根據權利要求1所述寒區用可植生生態混凝土，其特征在于，所述環氧硅烷偶聯劑選自3-(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基三乙氧基...
【專利技術屬性】
技術研發人員：雷旭，劉孝偉，郭磊，陳曦，蘇永海，韓濤宇，朱林，張萌，周昊，蘇金苗，甄妮，巴慧敏，林于翔，
申請(專利權)人：國能寶日希勒能源有限公司水電中心，
類型：發明
國別省市：
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