[發明專利]利用煤渣為原料的泡沫輕質土及其制備方法

在審

• 申請號: 202110201368.4
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113087457A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 朱志剛;徐方;劉耀邦;葉仙松;楊如仙;劉雨;孫曉偉;田曉川
• 申請（專利權）人: 中交武漢港灣工程設計研究院有限公司;中交二航武漢港灣新材料有限公司;中交第二航務工程局有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B38/10;C04B111/40
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 李琴

本發明公開了一種利用煤渣為原料的泡沫輕質土及其制備方法，其原料組成包括：煤渣400～1000份、水泥200～500份、復合摻和料10～50份、泡沫群15～50份以及水100～300份。本發明的配方和方法可在泡沫輕質土中摻入一定量的火電廠燃棄煤渣，不僅節約了原材料的成本同時還緩解了對環境的污染。

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，涉及到工業固體廢棄物的再利用，具體為利用火力發電廠燃棄煤渣制備的泡沫輕質土及其制備方法。

背景技術

泡沫輕質土是一種將由物理發泡方法生成的泡沫群或者化學發泡劑與膠凝材料等按照特定比例混合均勻，經自然養護而形成的一種內含大量封閉氣孔的輕質材料。由于其具有質量輕、抗壓強度高、密度可調節、整體性好、高流動性、耐久性好、保溫隔熱以及良好的施工性等特點，常被作為工程填充材料、代替常規填土、保溫材料等應用于道路及建筑保溫領域。如橋臺臺背回填、道路加寬、陡坡路堤、滑坡路基、軟土路基減荷、地下結構物減荷、隧道空洞注漿和凍土路基保溫隔熱等工程。

目前泡沫輕質土的制備多使用水泥為主要材料，具有較高的生產成本，較大的潛在熱工能耗。煤渣是燃煤電廠排出的廢渣，其活性主要來于煤渣中玻璃體所含活性SiO₂、Al₂O₃等，由于煤渣的顆粒細度及表面形態對水化反應的負面影響，其制備的建材強度低、容易引起吸濕膨脹開裂，因而限制了其大范圍的推廣，大量的煤渣露天堆放，不僅危害環境，還占用了大量的土地。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用煤渣為原料的泡沫輕質土及其制備方法，該配方和方法可在泡沫輕質土中摻入一定量的火電廠燃棄煤渣，不僅節約了原材料的成本同時還緩解了對環境的污染。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種利用煤渣為原料的泡沫輕質土，其原料組成包括：煤渣400～1000份、水泥200～500份、復合摻和料10～50份、泡沫群15～50份以及水100～300份。

優選的是，所述煤渣為火電廠工業廢渣，密度700～900kg/m³，組成成分包括比例為(40～50):(30～35):(4～20):(1～5)的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO；所述煤渣已經過篩及細化處理，粒徑不大于5mm。

優選的是，所述泡沫群使用復合發泡劑，所述復合發泡劑由發泡劑和穩泡劑復合物組成；

其中，發泡劑為小憎水基團類表面活性劑，活性物不低于86％；穩泡劑復合物為20％～50％大分子物質增粘劑與50％～80％表面活性劑類穩泡劑復合形成。發泡劑可以是十二烷基硫酸鈉，活性物不低于86％，但不限于此。穩泡劑為20％～50％羧甲基纖維素鈉、50％～80％十二醇，羧甲基纖維素鈉與十二醇純度均不低于90％，但不限于此。

優選的是，所述泡沫群的泡沫孔結構的圓度為1.2～1.8，平均Feret直徑為0.1～0.45mm；

其中，平均Feret直徑在0.1mm～0.3mm之間的泡沫占總數的80±5％，平均Feret直徑在0.3mm～0.45mm之間的泡沫占總數的20±5％。

優選的是，泡沫群密度在0.03～0.05g/mL，發泡倍數為15～30倍，半衰期為180～270min，1h沉降距為10～35mm，1h泌水率為25％～50％。

優選的是，所述復合摻和料為聚丙烯短纖維、纖維素、水泥早強劑中的至少一種。

優選的是，煤渣、水泥、復合摻和料和水形成的漿料在未加入泡沫群時，漿料的流動度在160～220mm，剪切速率為10s^-1時，粘度在5～10Pa·s。

本發明還提供了一種泡沫輕質土的制備方法，包括以下步驟：