以煤矸石为粗骨料的新型抗冻植被混凝土

摘要

本发明是一种以煤矸石代替部分石子作为粗骨料的新型抗冻植被混凝土，可应用于北方地区的道路、河道、水库边坡防护、山体修复等工程，属于建筑工程材料领域。本发明主要是在不影响强度和孔隙率的条件下，确定了煤矸石代替石子的最佳掺量；并采取相应的措施使其满足北方地区对混凝土抗冻的要求，确定出了最佳的配比和最佳的外加剂掺量等。此新型植被混凝土，既能有效解决我国北方冬季寒冷地区边坡防护的难题和传统护坡的弊端，使其能够生长植物，达到绿化的目的；同时充分利用废弃物煤矸石，解决其大量堆积占用土地资源污染环境的问题，减少石子的使用，降低造价，保护资源。在我国大力推进节能环保的大背景下，有较为广阔的推广应用前景。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及道路、河道、水库边坡防护和山体修复等用的混凝土，属于建筑工程材料领域。 

(二)背景技术

当今道路、河道、水库边坡和破损山体修复等越来越强调绿色和生态，传统的护坡材料已经难以满足要求，主要存在以下问题：①混凝土类护坡和石砌护坡材料虽然具有强度高、耐久性好等优点，但其表面质地脆硬，表面粗糙，同时颜色灰暗，视觉效果缺乏生机，由其构筑的空间给人以粗、硬、冷、暗的感觉，绿色植被无法在其上生长；②孔洞型护坡材料虽然构件制作相对简单且具有一定的绿化效果，但可绿化面积较少，同时孔洞直径大，孔内土壤存在抗洗掘性差以及易流失等缺点。③单纯植被护坡技术绿化效果好，植生基材具有一定的强度，但经历雨水长时间浸泡和冲刷易流失、塌方，失去防护能力。④植被混凝土技术在我国有所发展，但是抗冻性能差，寒冷地区基本不适用。 

目前煤矿丢弃的煤矸石是在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物。是碳质、泥质和砂质页岩的混合物，具有低发热值。中国历年已积存煤矸石约1000兆吨，并且每年仍继续排放约100兆吨，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气或引起火灾。煤矸石主要被用于生产矸石水泥、混凝土的轻质骨料、耐火砖等建筑材料。 

现在工程护坡技术的不足之处是缺乏生态效果，但仅是对边坡起到支挡加固的作用，而植被护坡生态效果显著，但是抗冲刷、抗浸泡能力差，所以目前学术界和工程界在考虑植被护坡时，不仅仅是单方面做到坡面绿化或坡面加固，而是将工程防护和植被防护有机结合起来。同时，拓宽煤矸石的利用渠道和用 量，对于解决煤矸石产生的一系列问题起到非常重要的作用。 

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种新型抗冻植被混凝土，利用煤矸石代替部分石子作为植被混凝土的粗骨料，同时采取相应措施增加其抗冻、抗压等性能，并采取措施降低其孔隙水碱性，使其适合植物生长。 

本发明通过如下技术方案实现：该新型植被混凝土的配合比，通过正交试验确定多组试验方案后，并对混凝土试件的抗压、抗冻、抗折、透水性能、孔隙率等指标进行测试，将得到的实验数据进行纵横向比较，最终确定该发明各原料的重量百分比计为：水泥10％—15％；普通碎石石子32％—42％；煤矸石石子32％—42％；水2％—5％；砂子3％—6％；减水剂0.06％—0.1％；聚丙烯纤维0.03％—0.08％；引气剂0.0008％—0.0012％；108胶0.8％—1.2％。在此配合比下混凝土的强度、透水性、孔隙率及抗冻性能最佳，能够满足工程要求，并且达到了节省石子用量，充分和大量利用煤矸石的目的。 

本发明既能有效解决冬季寒冷地区边坡防护的难题和传统护坡的弊端，同时充分利用废弃物煤矸石，解决其大量堆积占用土地资源以及污染环境等问题，减少石子的使用，降低工程成本，保护资源，美化环境。在我国大力推进节能环保的大背景下，有较为广阔的推广应用前景。 

(四)具体实施方式

该发明的具体实施方式为：施工前先将水泥、砂子、通碎石石子、煤矸石石子、聚丙烯纤维、砂子、引气剂按重量百分比加入，充分搅拌，将减水剂溶解在水中加入，充分搅拌3分钟。 

实施例 煤矸石—石子粗骨料新型抗冻植被混凝土 

水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，重量百分比为10％—15％； 

砂子：中砂，细度模数2.67，符合国家标准要求，重量百分比为砂子3％—6％； 

碎石：粒径为16mm～25mm的不连续级配石灰岩碎石，符合国家标准要求，重量百分比为32％—42％； 

煤矸石：粒径为16mm～25mm的不连续级配碎石，符合国家标准要求，重量百分比为32％—42％； 

引气剂：采用市售AH－1引气剂，重量百分比为0.0008％—0.0012％； 

水：自来水，重量百分比为2％—5％； 

108胶：市售水泥砂浆用108胶，重量百分比0.8％—1.2％； 

聚丙烯纤维：是长度6mm的短纤维，重量百分比0.03％—0.08％； 

减水剂：符合国家标准要求，重量百分比为0.06％—0.1％。 

施工时各原料的添加也可按重量份数实施。 

用搅拌机搅拌均匀，然后用于工程的施工。施工方式可采用现场浇筑形式，或者采用预制形式；大型水利渠道建设或者大型道路边坡采用预制混凝土板的形式；小型的建设采用现浇的形式。 

本实施例完全满足北方地区对边坡防护的要求，抗压、抗冻、孔隙均能满足实际工程的要求，更适用于寒冷地区的边坡防护。很好地解决了传统护坡的种种弊端，让混凝土内生长出植物，把生态护坡和结构护坡结合在了一起，具有很好的社会效益、生态效益和经济效益。