Ca-Al-LDHs改性透水混凝土骨料的性能研究

摘 要：本文通過鈣鋁層狀雙氫氧化物（Ca-Al-LDHs）改善骨料的除磷性能， 以期提高透水混凝土凈化徑流能力。 Ca-Al-LDHs改性骨料除磷率達(dá)到了71%～90%， 松散容重增加了1%～7%， 1h吸水率增加了2%～4%。

關(guān)鍵詞：多孔骨料；雙氫氧化物；透水混凝土文章編號(hào)：2095-4085（2024）04-0076-03

0 引言

在現(xiàn)代城市建設(shè)和環(huán)境治理中，透水混凝土因其優(yōu)異的透水性能和環(huán)保特性，成為城市地面鋪裝材料的重要選擇之一［1］。盡管透水混凝土在促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展方面有著不可忽視的貢獻(xiàn)，但過濾和凈化徑流水的能力有待提高，特別是對(duì)城市徑流中常見的磷的去除［2］。Ca-Al-LDHs由于其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的吸附特性被廣泛用于去除水體中的磷［3］。本文制備一種具有除磷能力的Ca-Al-LDHs改性骨料來彌補(bǔ)透水混凝土的不足，以期提高透水混凝土在環(huán)境治理和城市建設(shè)中的綜合性能。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以硫鋁酸鹽水泥作膠凝材料制備改性骨料，具體的配合比如表1所示。

根據(jù)GB/T17431.2-2010《輕集料及其試驗(yàn)方法 第2部分：輕集料試驗(yàn)方法》測(cè)定骨料的松散容重和筒壓強(qiáng)度。根據(jù)《水質(zhì)總磷的測(cè)定鉬酸銨分光光度法》（GB11893-89）測(cè)定污水的總磷濃度［4］。

2 結(jié)果與分析

2.1 松散容重

圖1為不同摻量Ca-Al-LDHs改性骨料的松散容重。從圖1可以看出，Ca-Al-LDHs的摻加能增加改性骨料的松散容重。L1、L2、L3的松散容重分別為533kg/m3、556kg/m3、565kg/m3，相較于L0分別增加了1%、6%、7%。

2.2 吸水率

本文對(duì)骨料1h和24h吸水率進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如圖2所示。骨料1h的吸水率隨著Ca-Al-LDHs摻量的增變大。L1、L2、L3的1h吸水率分別為38.5%、 39.2%、 39.1%，相較于L0增加了2%、4%、4%。骨料24h的吸水率隨著Ca-Al-LDHs摻量的增減小。L1、L2、L3的24h吸水率分別為42.1%、 41.3%、 40.9%，相較于L0分別降低了3%、5%、5%。

2.3 除磷性能

本文對(duì)骨料進(jìn)行了除磷能力測(cè)試，如圖3所示。污水初始總磷濃度為4mg/L。隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，總磷濃度降低。這說明改性骨料具有持續(xù)除磷的能力。在24d浸泡后，L0的除磷率為63%，這主要?dú)w因于發(fā)泡骨料固有的孔隙結(jié)構(gòu)，通過物理吸附和靜電吸引等方式吸附了部分磷。經(jīng)L1、L2、L3處理的污水的總磷濃度分別降至1.2mg/L、 0.9mg/L、 0.4mg/L，除磷率分別為70%、78%、90%，明顯高于L0。這是因?yàn)镃a-Al-LDHs分散在骨料的孔表面，其天然的高比表面積和層狀結(jié)構(gòu)，為磷吸附提供了大量的活性吸附位點(diǎn)，促進(jìn)磷離子的吸附［5］。此外，Ca-Al-LDHs中的Ca2+、Al3+可以與磷酸根反應(yīng)，通過化學(xué)沉淀進(jìn)一步除磷，反應(yīng)方程式如式（1）和式（2）所示。

Ca2++HPO2-4→CaHPO4（1）

PO3-4+Al3+→Al（PO4）↓（2）

3 結(jié)論

Ca-Al-LDHs的摻加使改性骨料的松散容重增加了1%～7%，使得改性骨料1h的吸水率增加了2%～4%，24h的吸水率降低了3%～5%。隨著Ca-Al-LDHs摻量的增加，污水的總磷去除率從63%提升到89%，表明了Ca-Al-LDHs改性骨料能夠顯著提升骨料的除磷能力。

參考文獻(xiàn)：

［1］朱宏松.生態(tài)修復(fù)護(hù)坡工程（生物基質(zhì)混凝土）施工技術(shù)研究［J］.治淮，2022（10）：53-54.

［2］方德新.基于動(dòng)力學(xué)優(yōu)勢(shì)構(gòu)建LDHs吸附膜反應(yīng)器及深度除磷研究［D］.重慶大學(xué)，2020.

［3］王君.多孔生態(tài)混凝土在農(nóng)田排水溝渠護(hù)砌中的應(yīng)用研究［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2022（8）：194-197.

［4］戴靖.基于吸附等溫式/動(dòng)力學(xué)擬合的輕骨料組成、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其混凝土除磷性能評(píng)價(jià)［D］.濟(jì)南大學(xué)，2023.

［5］韓培.鋁鈣鐵復(fù)合氧化物除磷吸附.劑的制備及其性能研究［D］.西安建筑科技大學(xué)，2014.