本發(fā)明涉及混凝土，特別是涉及一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料及其制備方法。

背景技術：

1、透水混凝土以其獨特的多孔結構，為城市道路建設帶來了諸多優(yōu)勢：它能有效排水，減輕城市排水系統的負擔；能儲存水分，利于高溫時的蒸發(fā)，有助于降低城市的熱島效應；同時，還能吸收噪音，成為城市綠色生態(tài)型路面的首選材料。然而，相比于普通混凝土，其較高的粗骨料比例產生了更多的界面過渡區(qū)。由于剛度差異性、板狀氫氧化鈣富集及其在骨料表面擇優(yōu)取向性等特點，界面過渡區(qū)與膠結基質微結構存在顯著差異，是微裂紋優(yōu)先萌生和擴展的力學薄弱部位，從而導致傳統透水混凝土強度低且易開裂。

2、淤泥是在河道疏浚過程中產生的一種固體廢料，具有高含水率和含污染物的特點。然而，隨著環(huán)保意識的提升和技術的發(fā)展，人們逐漸開始將淤泥視為一種潛在的資源。研究表明，活化淤泥屬于硅鋁相富集的礦物摻合料，在水泥水化形成的堿性環(huán)境下，能促進水化硅鋁酸鈣和鋁酸鹽水合物的生成，有效降低氫氧化鈣晶體取向指數，在界面過渡區(qū)粘結增強和致密膠結基質形成等方面作用顯著。疏浚淤泥由于長期埋藏水底，其中硅鋁酸鹽大多較為穩(wěn)定且活性硅、鋁元素難以浸出，導致其火山灰活性較低。

3、目前將未經活化的淤泥摻入水泥中，效果甚微，盡管淤泥經酸洗或者堿熱然后球磨、高溫煅燒再加入水泥中，力學性能和耐久性都能得以提升，但是酸堿單一活化方式提升效果還是有限。如何進一步利用淤泥提高透水混凝土的力學性能十分重要。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料及其制備方法，以解決上述淤泥使用酸洗和堿熱單一處理，無法進一步提高透水混凝土強度的問題。本發(fā)明提出了一種酸洗與堿熱相結合的活化方式，活化后的淤泥中會溶出大量的無定形硅鋁相，進而在水泥水化過程中，與氫氧化鈣和石膏相反應生成大量水化硅鋁酸鈣和針狀鈣礬石，形成縱橫交錯的網狀結構，顯著改善了透水混凝土的抗裂性能。

2、為實現上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料，透水混凝土增強料包括以下重量份的原料：水泥240~270份、活化淤泥30~60份、粗骨料800~1200份、水100~150份、減水劑5~10份；其中活化淤泥為疏浚淤泥依次經酸溶液處理和堿熱處理后得到的。

3、優(yōu)選的，水泥為p.o?42.5普通硅酸鹽水泥。

4、優(yōu)選的，所述粗骨料為粒徑為3~5mm的小粒徑碎石、粒徑為5~10mm的中粒徑碎石、粒徑為10~20mm的大粒徑碎石以質量比1:（1~2）:（1~2）混合而成。

5、優(yōu)選的，減水劑為聚羧酸系減水劑。

6、優(yōu)選的，活化淤泥的制備方法為：

7、（1）首先，將采挖得到的疏浚淤泥自然曬干，且利用球磨機磨成淤泥灰；

8、（2）其次，配置酸溶液，將酸溶液和淤泥灰混合，借助磁力攪拌機攪拌均勻且靜置以充分反應，得到漿液；

9、（3）隨后，漿液放入烘箱中脫水干燥，之后放入球磨機中進行粉磨，得到粉磨灰，然后粉磨灰和堿在石英坩堝中混合并攪拌均勻，得到混合灰；

10、（4）最后，使用高溫爐對混合灰進行煅燒，待其冷卻后，粉磨得到活化淤泥。

11、優(yōu)選的，步驟（2）中酸溶液為8~12m的有機酸水溶液，有機酸包括甲酸或乙酸中的一種。

12、優(yōu)選的，步驟（2）中酸溶液和淤泥灰的液固比為1：（15~25），靜置時間為12~48h

13、優(yōu)選的，步驟（3）中干燥的溫度為100~110℃，干燥時間為40~60h；添加的堿為氫氧化鈉或氫氧化鈣中的一種，堿與粉磨灰的質量比為1：（5~20）。

14、優(yōu)選的，步驟（4）中煅燒溫度為600~800℃。

15、本發(fā)明第二方面提供了一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料的制備方法，包括以下步驟：

16、（1）將粗骨料和5~15%的水加入到攪拌機中，攪拌10~30s，得到第一混合料；

17、（2）保持攪拌機轉動，向第一混合料中加入水泥、活化淤泥、減水劑，攪拌10~30s，得到第二混合料；

18、（3）繼續(xù)向第二混合料中加入剩余的水，攪拌0.5~2min，得到混凝土漿料；

19、（4）將制成的混凝土漿料注入模具中，室溫下養(yǎng)護24h，脫模后在標準養(yǎng)護室，按照溫度20±2℃，相對濕度大于95%，養(yǎng)護至28d，得到透水混凝土增強料。

20、因此，本發(fā)明采用上述結構的一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料及其制備方法，具有以下有益效果：

21、（1）本發(fā)明通過活化將淤泥作為礦物摻和料，不僅防止了淤泥對環(huán)境的二次污染，還實現了淤泥的高值化利用。

22、（2）本發(fā)明酸洗可細化淤泥顆粒、提高參與水泥水化的反應程度、增加以鈣礬石和水化硅鋁酸鈣為主的水化產物含量、減少孔隙，從而提升強度并減少收縮。

23、（3）本發(fā)明堿熱活化可加快礦物相分解和活性硅鋁元素溶出，在酸洗-堿熱聯合活化下可獲得最佳效果，活化淤泥作為混凝土的高效礦物摻和料，在漿體結構中形成緊密相連的網架狀凝膠結構，顯著提升了混凝土的抗裂性能。

24、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。

技術特征：

1.一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料，其特征在于：透水混凝土增強料包括以下重量份的原料：水泥240~270份、活化淤泥30~60份、粗骨料800~1200份、水100~150份、減水劑5~10份；其中活化淤泥為疏浚淤泥依次經酸溶液處理和堿熱處理后得到的。

2.根據權利要求1所述的一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料，其特征在于：水泥為p.o?42.5普通硅酸鹽水泥。

3.根據權利要求1所述的一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料，其特征在于：所述粗骨料為粒徑為3~5mm的小粒徑碎石、粒徑為5~10mm的中粒徑碎石、粒徑為10~20mm的大粒徑碎石以質量比1:（1~2）:（1~2）混合而成。

4.根據權利要求1所述的一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料，其特征在于：減水劑為聚羧酸系減水劑。

5.根據權利要求1所述的一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料，其特征在于：活化淤泥的制備方法為：

6.根據權利要求5所述的一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料，其特征在于：步驟（2）中酸溶液為8~12m的有機酸水溶液，有機酸包括甲酸或乙酸中的一種。

7.根據權利要求5所述的一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料，其特征在于：步驟（2）中酸溶液和淤泥灰的液固比為1：（15~25），靜置時間為12~48h。

8.根據權利要求5所述的一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料，其特征在于：步驟（3）中干燥的溫度為100~110℃，干燥時間為40~60h；添加的堿為氫氧化鈉或氫氧化鈣中的一種，堿與粉磨灰的質量比為1：（5~20）。

9.根據權利要求5所述的一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料，其特征在于：步驟（4）中煅燒溫度為600~800℃。

10.根據權利要求1~9任一項所述的一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料及其制備方法，透水混凝土增強料包括以下重量份的原料：水泥240~270份、活化淤泥30~60份、粗骨料800~1200份、水100~150份、減水劑5~10份；其中活化淤泥為疏浚淤泥依次經酸溶液處理和堿熱處理后得到的。本發(fā)明采用上述的一種基于淤泥再生利用的透水混凝土增強料及其制備方法，相較于未活化或者單一活化方式，淤泥經過酸?堿?熱活化處理后，淤泥顆粒變得更細致且更緊密相連，與水泥反應更為充分，促進了水泥的水化過程，產生大量縱橫交錯、形似纖維的針狀鈣礬石以及水化硅鋁酸鈣等凝膠產物，這些特性使活化淤泥在混凝土中的摻和效果顯著提升，顯著增強了透水混凝土增強料的抗裂性能。

技術研發(fā)人員：張津瑞,朱洪,呂通,嚴志杰,李晨江,梁豐,王舒敏
受保護的技術使用者：福建漳龍建投集團有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/24