本技術(shù)涉及混凝土材料，尤其涉及一種具有水體凈化功能的混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、透水混凝土為市政道路工程建設(shè)的重要材料。因其內(nèi)部包含大量獨(dú)特的連通孔隙結(jié)構(gòu)，城市路面積水可通過透水混凝土內(nèi)部連通的孔隙有序排入地下，減水水膜和徑流形成。但是，流經(jīng)透水混凝土的淌水會(huì)將路面日常產(chǎn)生的cr、cu、pb等重金屬污染物帶入?yún)R流，進(jìn)而對地下水系造成污染，因此改善路面透水材料的透水和凈水功能具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。透水混凝土自身內(nèi)部孔隙外壁層水泥漿體層對雨水徑流中重金屬離子等有害物質(zhì)有一定吸附作用，骨料間水泥漿體層的組成與性能對透水混凝土的凈化特性有著重要影響。

2、粉煤灰由于自身獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)，有一定的吸附水體重金屬等污染物的作用，在透水混凝土配合比設(shè)計(jì)中摻入粉煤灰，可以讓透水混凝土有一定的重金屬凈化功能。但是粉煤灰摻量的增加，會(huì)影響透水混凝土的水泥漿體飽滿度，造成流漿、扒底現(xiàn)象，導(dǎo)致透水混凝土的漿體分布均勻性不佳，甚至強(qiáng)度下降。由于粉煤灰摻量受到限制，因而粉煤灰透水混凝土凈化作用也十分有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)目的在于針對當(dāng)前技術(shù)的不足，提供一種具有水體凈化功能的混凝土及其制備方法，本技術(shù)制備的具有水體凈化功能的混凝土具有制作簡單、成本低、使用壽命長、水質(zhì)凈化效果好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有良好的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度及透水性。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種具有水體凈化功能的混凝土，采用如下技術(shù)方案：

3、一種具有水體凈化功能的混凝土，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下制備原料：水泥450-500份、粉煤灰60-75份、骨料1000-1100份、凈化復(fù)合材料90-100份、纖維填料8-12份、偶聯(lián)劑3-4份、高效減水劑8-12份、水160-180份。

4、通過采用上述技術(shù)方案，水泥：作為混凝土的膠凝材料，能夠使混凝土在水中固化成堅(jiān)硬的體。水泥在混凝土中的作用主要是起到膠凝劑的作用，將其它材料粘結(jié)在一起。粉煤灰：作為摻合料，可以提高混凝土的和易性，同時(shí)可以替代部分水泥，降低成本。粉煤灰的物理結(jié)構(gòu)也具有吸附水體中重金屬等污染物的能力，有助于提升混凝土的凈化功能。骨料：作為混凝土的骨架材料，提供混凝土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。頁巖陶粒具有較大的孔隙率和吸水性，具有一定的凈化效果，并能提升混凝土的抗壓強(qiáng)度。凈化復(fù)合材料：具有很好的凈化效果，能夠高效去除水體中的cod和重金屬離子，提高混凝土的水質(zhì)凈化功能。纖維填料：經(jīng)過改性處理后具有良好的相容性和光催化能力，能夠提升混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，同時(shí)具有一定的水質(zhì)凈化效果。偶聯(lián)劑和高效減水劑：偶聯(lián)劑能夠增強(qiáng)各組分的結(jié)合性，提高混凝土的整體性能；高效減水劑則能夠減少混凝土的用水量，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。各組分之間的協(xié)同作用使得該具有水體凈化功能的混凝土能夠綜合發(fā)揮各種功能，達(dá)到提高水質(zhì)凈化效果、提升混凝土強(qiáng)度和穩(wěn)定性的綜合效果。

5、優(yōu)選的，所述凈化復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下制備原料：由秸稈灰90-100份、硅藻土50-60份、聚氯化鋁5-6份、工業(yè)廢棄物鐵屑2-3份、有機(jī)胺10-15份、環(huán)氧氯丙烷20-22份、水150-160份。

6、通過采用上述技術(shù)方案，凈化復(fù)合材料所包括的各原料在具有水體凈化功能的混凝土中發(fā)揮著重要作用，并通過協(xié)同作用提升混凝土的水質(zhì)凈化效果。秸稈灰：作為主要組成部分之一，秸稈灰具有較大的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)，有利于吸附水中的有機(jī)物和重金屬離子，起到凈化水體的作用。硅藻土：硅藻土具有較強(qiáng)的吸附性能，可以有效吸附水中的有機(jī)物和重金屬離子，提高水質(zhì)凈化效果。聚氯化鋁：作為混凝土中的凈化劑，可以促進(jìn)懸浮物的沉淀和聚集，有助于水質(zhì)凈化。業(yè)廢棄物鐵屑：鐵屑具有良好的還原性能，可以有效去除水中的重金屬離子，凈化水體。有機(jī)胺：有機(jī)胺的加入有助于混合物的均勻分散和穩(wěn)定性。環(huán)氧氯丙烷：環(huán)氧氯丙烷的加入可以增強(qiáng)凈化復(fù)合材料的相容性，并提高其光催化活性。通過以上原料的組合，凈化復(fù)合材料具有較強(qiáng)的凈化效果，能夠高效去除水體中的cod和重金屬離子。各原料之間的協(xié)同作用使其在混凝土中能夠充分發(fā)揮作用，提高混凝土的水質(zhì)凈化效果，同時(shí)可以提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，使得混凝土具有更好的性能和功能。

7、優(yōu)選的，所述凈化復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

8、s31、按照質(zhì)量份數(shù)，將有機(jī)胺和水?dāng)嚢?0-30分鐘后，加入環(huán)氧氯丙烷，繼續(xù)攪拌30分鐘，得到混合液；

9、s32、按照質(zhì)量份數(shù)，依次將秸稈灰、硅藻土、聚氯化鋁、工業(yè)廢棄物鐵屑加入到混合液，攪拌反應(yīng)2-3小時(shí)，反應(yīng)后用水洗滌產(chǎn)物至溶液呈中性，干燥，粉碎過篩，得到凈化復(fù)合材料。

10、通過采用上述技術(shù)方案，制備獲得的凈化復(fù)合材料是具有水體凈化功能的混凝土中的重要成分之一，凈化復(fù)合材料中的成分，如有機(jī)胺、硅藻土、聚氯化鋁等，具有很好的凈化效果，能夠高效去除水體中的cod和重金屬離子(如cu2+、pb2+、cr3+)；凈化復(fù)合材料通過其成分的吸附和光催化能力，可以有效地吸附水中的污染物，并通過化學(xué)反應(yīng)分解這些污染物，起到凈化水體的作用；凈化復(fù)合材料中的組分與其他材料相互作用，可以提升混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和水質(zhì)凈化效果，使其具備更優(yōu)異的性能；凈化復(fù)合材料采用了工業(yè)廢棄物鐵屑等原料，有利于資源回收和環(huán)境保護(hù)，在混凝土制備中具有較好的可持續(xù)發(fā)展性。

11、優(yōu)選的，所述有機(jī)胺為四乙烯五胺、三乙烯四胺和二乙烯三胺中的一種或多種。

12、優(yōu)選的，所述秸稈灰的制備方法為：將普通玉米秸稈在缺氧條件下通過高溫碳化進(jìn)行制備，高溫碳化溫度為540-560℃，升溫速率為12℃/min，達(dá)到碳化溫度條件后穩(wěn)定碳化時(shí)間為2-3小時(shí)，粉碎過篩，得到秸稈灰。

13、通過采用上述技術(shù)方案，在本技術(shù)中，秸稈灰作為凈化復(fù)合材料的主要成分之一，在具有水體凈化功能的混凝土中扮演了重要的作用。秸稈灰具有較大的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)，有利于吸附水中的有機(jī)物和重金屬離子，起到凈化水體的作用；秸稈灰的高溫碳化使其具有較好的穩(wěn)定性，能夠在混凝土中長期保持其凈化效果；秸稈灰與其他凈化復(fù)合材料中的成分(如硅藻土、聚氯化鋁等)相互作用，增強(qiáng)凈化效果，共同去除cod和重金屬離子，提高水質(zhì)凈化效果；由于秸稈灰具有質(zhì)量較輕和吸水性強(qiáng)的特點(diǎn)，加入到混凝土中有助于提升抗壓強(qiáng)度，同時(shí)與其他原料協(xié)同作用，使混凝土具有更好的整體性能。綜上所述，秸稈灰在凈化復(fù)合材料中起著重要作用，通過其與其他原料的協(xié)同作用，能夠有效提升混凝土的水質(zhì)凈化功能，使得該具有水體凈化功能的混凝土更加優(yōu)異。

14、優(yōu)選的，所述纖維填料的制備方法為，將100份碳纖維和200份純水混合均勻，升溫至30-32℃，在溶液中以2-3l/min的速度通入臭氧，持續(xù)30-40min，然后停止臭氧供給；將溶液密封，加熱到60-65℃，靜置3-4h；將溶液在敞開狀態(tài)下攪拌20-30min，加入20份質(zhì)量濃度5％的3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，加熱到50℃攪拌50min，再加入10-12份二氧化鈦，攪拌20-30min，將二氧化鈦包覆在碳纖維表面，過濾，水沖洗3次，在80℃下真空干燥，得到纖維填料；所述碳纖維的長度為3-5mm，所述二氧化鈦的顆粒粒徑80-120納米。

15、通過采用上述技術(shù)方案，制備獲得的纖維填料是具有水體凈化功能的混凝土中的重要成分之一，經(jīng)過特定處理后的碳纖維填料具有改性和二氧化鈦包覆，能夠提升混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度；纖維填料具有良好的光催化能力，能夠協(xié)同其他成分去除水體中有害物質(zhì)，提高混凝土的水質(zhì)凈化效果；碳纖維填料本身具有良好的耐候性，經(jīng)過二氧化鈦包覆后，耐光性能和穩(wěn)定性進(jìn)一步提高；碳纖維填料的長短均勻，有助于增加混凝土的穩(wěn)定性和減縮性；二氧化鈦的加入可以增加混凝土的光催化活性，使水體凈化效果進(jìn)一步提升。綜上所述，纖維填料在具有水體凈化功能的混凝土中扮演著重要的角色，通過其特殊的處理方法和成分，為混凝土提供了優(yōu)異的性能，包括提高抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度，水質(zhì)凈化效果，使得混凝土具有更好的綜合性能和可持續(xù)發(fā)展性。

16、優(yōu)選的，所述水泥為p·o42.5級普通硅酸鹽水泥；所述高效減水劑為聚羥酸系高效減水劑，減水率為25％。

17、優(yōu)選的，所述偶聯(lián)劑由3-氨丙基三乙氧基硅烷和三硬脂酯基鈦酸異丙酯以質(zhì)量份數(shù)比7:2-4組成。

18、通過采用上述技術(shù)方案，偶聯(lián)劑可以在碳纖維或其他填料表面形成一層覆蓋層，提高其與混凝土中其他材料的粘結(jié)性，增加各組分間的相容性。通過偶聯(lián)劑的作用，碳纖維與混凝土中的水泥基體更好地結(jié)合，可以顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。偶聯(lián)劑中的成分可以與纖維填料表面形成一定的化學(xué)結(jié)合，在光照條件下，有助于提高混凝土的光催化性能，進(jìn)而增強(qiáng)水質(zhì)凈化效果。偶聯(lián)劑與經(jīng)過氧化和改性處理的纖維填料相結(jié)合，提高纖維填料在混凝土中的分散性和穩(wěn)定性，從而增加混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。偶聯(lián)劑的成分與粉煤灰中的礦物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)發(fā)生作用，可能形成一定的界面結(jié)合，提高粉煤灰在混凝土中的分散性和增加其對水體中重金屬等污染物的吸附能力，進(jìn)一步提升水體凈化功能。偶聯(lián)劑作為一種重要的膠合劑，在混凝土中起著連接各個(gè)組分的作用，有助于改善混凝土的整體性能，包括抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和水體凈化功能的提升。綜上所述，偶聯(lián)劑在具有水體凈化功能的混凝土中起著關(guān)鍵的作用，通過其成分的附著和作用，能夠協(xié)同其他材料發(fā)揮出最佳的效果，提高混凝土的性能和水質(zhì)凈化效果，使混凝土具有更為優(yōu)良的綜合性能。

19、優(yōu)選的，所述骨料為頁巖陶粒，所述頁巖陶粒由粒徑為5mm-10mm和10mm-20mm的頁巖陶粒按照2:1組成。

20、通過采用上述技術(shù)方案，頁巖陶粒具有較大的孔隙率和孔隙結(jié)構(gòu)，有利于混凝土內(nèi)水分的滲透和擴(kuò)散，同時(shí)提高了混凝土的透水性。頁巖陶粒的質(zhì)輕性能有助于減輕混凝土的密度，減輕混凝土自身的重量，同時(shí)在混凝土體系中充當(dāng)骨料，可以增加混凝土的抗壓強(qiáng)度。由于頁巖陶粒本身具有吸水性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以在一定程度上吸附水體中的污染物顆粒，起到凈化水質(zhì)的作用。頁巖陶粒與其他骨料相結(jié)合，相互配合，有助于提高混凝土的整體抗壓性能，增加混凝土的承載能力。頁巖陶粒與纖維填料一起作用時(shí)，能夠形成更為復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的表面積，從而增強(qiáng)凈化復(fù)合材料的凈化效果，提升水質(zhì)凈化功能。頁巖陶粒與粉煤灰一起作用時(shí)，在混凝土中能促進(jìn)重金屬離子的吸附和去除，進(jìn)一步降低水體中的重金屬含量，增加混凝土的凈化功能。綜上所述，頁巖陶粒作為混凝土中的骨料，通過其特性和協(xié)同作用，不僅可以提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和透水性，還能與其他原料共同發(fā)揮水質(zhì)凈化功能，從而使具有水體凈化功能的混凝土達(dá)到更好的性能表現(xiàn)。

21、第二方面，本技術(shù)提供一種具有水體凈化功能的混凝土的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

22、作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本技術(shù)還提供上述一種具有水體凈化功能的混凝土的制備方法，包括以下步驟：按照質(zhì)量份數(shù)，將凈化復(fù)合材料加入水中浸泡分散均勻后，再依次加入水泥、粉煤灰、骨料、纖維填料、偶聯(lián)劑和高效減水劑水拌合、成型、脫模，得到具有水體凈化功能的混凝土。

23、綜上所述，本技術(shù)的有益技術(shù)效果：

24、1.水質(zhì)凈化效果顯著：混凝土中添加的凈化復(fù)合材料和纖維填料具有很好的凈化效果，能高效去除cod以及重金屬離子，如cu2+、pb2+、cr3+等。這使得混凝土具有凈化水體的能力，有益于改善周圍水體的質(zhì)量。

25、2.抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度提升：骨料頁巖陶粒的引入提升了混凝土的抗壓強(qiáng)度，而纖維填料通過改性和包覆后，具有提升混凝土抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的效果。這樣的混凝土不僅能夠凈化水質(zhì)，還具有較好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有助于延長使用壽命。

26、3.透水性增加：混凝土中的纖維填料和骨料的孔隙結(jié)構(gòu)增加了混凝土的透水性，有助于降低地表徑流量，減緩城市內(nèi)澇問題。

27、4.環(huán)保效益：采用粉煤灰取代部分水泥，既可以改善混凝土的和易性，還能降低ph值，降低成本。粉煤灰具有吸附水體中重金屬等污染物的作用，使得混凝土具備了重金屬凈化功能，符合環(huán)保要求。

28、5.成本降低：通過合理的原料配置和添加劑比例，本技術(shù)的具有水體凈化功能的混凝土制備成本較低，制作簡單，有助于在工程實(shí)踐中推廣應(yīng)用。