CN103951356B

CN103951356B - 一种利用泡沫玻璃边角废料制备轻质砌块的方法

Info

Publication number: CN103951356B
Application number: CN201410131539.0A
Authority: CN
Inventors: 孙诗兵; 聂光临; 田英良; 姚晓丹
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2034-04-02
Also published as: CN103951356A

Abstract

本发明公开了一种利用泡沫玻璃边角废料制备轻质砌块的方法，利用含有泡沫的水泥基胶凝材料，将泡沫玻璃边角废料碎块粘结在一起。通过控制泡沫加入量来调节泡沫水泥浆体的容重，轻质砌块的制备方法须根据泡沫水泥浆体的容重进行选择。①泡沫加入量为0L/Kg-0.6L/Kg(泡沫体积与水泥基材料重量比)时，采用灌入法成型，②泡沫加入量为1.2L/Kg-3.5L/Kg时，采用搅拌浇注法成型，将泡沫玻璃碎块与泡沫水泥浆体一块搅拌均匀，倒入模具成型，泡沫水泥浆体硬化后，脱模，养护完成后即得泡沫玻璃边角废料轻质砌块；本发明可以将泡沫玻璃边角废料变废为宝，所制得的轻质砌块可以用作建筑物外墙、隔墙和屋面保温。

Description

一种利用泡沫玻璃边角废料制备轻质砌块的方法

技术领域

本发明提供了一种利用泡沫玻璃边角废料制备轻质砌块的方法，属于建筑材料领域。

背景技术

泡沫玻璃是一种新型环保型保温隔热材料，它以废玻璃或富含玻璃相的物质为主要原料，添加发泡剂和助剂，进行粉磨形成配合料，将其放入耐热钢模具中，进行预热、烧结、发泡、定型、脱模、退火，制备成一种多孔结构的玻璃态材料。泡沫玻璃具有一系列优良性能，包括防火、防水、保温、隔热、轻质、高强、防腐、隔潮等，可广泛用于工业和建筑保温工程。

随着我国的经济飞速发展，国家对建筑节能和工业节能要求的不断提高，在这样的背景提前条件下，泡沫玻璃作为一种性能稳定的建筑外墙和屋面保温无机保温隔热材料，其需求量保持高速增长。

泡沫玻璃生产工艺过程广泛采用“粉末烧结工艺法“，在生产过程中，必须借助模具成型，形成泡沫玻璃毛坯外形不规则，需要经过切割加工，使其形成外表规则的制品，在锯切加工过程中会产生很多边角废料，多是片片状和条状，基本尺寸为：厚度约为10mm-30mm，长度约为100mm-800mm，宽度约为50mm-600mm。泡沫玻璃行业的边角废料一般占毛坯体积的30%-40%，因此，泡沫玻璃生产厂均会产生大量的废弃泡沫玻璃边角废料，通常的处理方法，露天堆积，造成很大的环境粉尘污染，占用场地，即便有工矿企业和城镇自建房业主将其用于屋顶保温隔热工程使用，其消耗量亦相对较少，并且运输过程导致遗洒和飘落，也产生较大的环境影响，近年来，中国泡沫玻璃年生产规模已达100万立方以上，所以泡沫玻璃边角废料的问题越来越被人们所重视。泡沫玻璃边角废料问题已经困扰了该行业40年，如果找到妥善的解决办法，将避免泡沫玻璃边角废料对资源和能耗浪费，减少环境污染和土地占用，由于泡沫玻璃本身性能优良，必须通过适当的处理办法将其转化成可循环利用的物质。

发明内容

为了实现泡沫玻璃边角废料的再生利用，使其变废为宝，本发明提供了一种泡沫玻璃边角废料制备轻质砌块的方法，该制品容重较低、导热系数小、强度较高，是一种新型保温轻质材料，其性能优良，可以用作建筑物墙体和屋面保温材料，且兼具节能环保功能。

本发明通过以下技术方案达到上述目的，利用泡沫玻璃边角废料制备轻质砌块，使用具有泡孔结构的水泥基胶凝材料作为泡沫玻璃碎块的粘结材料。泡沫水泥基胶凝材料制备方法借鉴发泡水泥相关技术原理，通过高速搅拌机，使用物理发泡剂制备大量泡沫，将泡沫在分散到水泥基胶凝材料的浆体中，泡沫的含量决定了水泥浆体的容重，泡沫的加入量按照泡沫的体积（L）与胶凝材料质量（Kg）之比作为参考，其中胶凝材料质量不包括水，单位为：L/Kg。依据泡沫水泥浆体容重差异，有两种轻质砌块的制备方法：①当泡沫加入量为0L/Kg-0.6L/Kg时，按重量计，分别称取以下物质：100份普通硅酸盐水泥、2-8份硅灰、2-6份可再分散性聚合物乳胶粉、0-70份河砂、0.5-3.0份减水剂。将泡沫玻璃边角废料破碎成碎块，将其装填充在模具中，在泡沫玻璃碎块上表面覆盖一块带有孔眼的隔板，用制备的泡沫水泥浆体进行灌注，同时给予适当振动，可促进泡沫浆体流动到泡沫玻璃碎块的堆积空隙中，保障碎块之间的彼此粘结，该生产工艺称为灌入成型法；②当泡沫加入量为1.2L/Kg-3.5L/Kg时，按重量计，分别称取以下物质：100份普通硅酸盐水泥、3-15份快硬硫铝酸盐水泥、2-8份硅灰、2-6份可再分散性聚合物乳胶粉、0-70份河砂、0.5-3.0份减水剂，首先制得含有泡沫的水泥基胶凝材料，然后，将5-40份泡沫玻璃边角废料碎块加入到含有泡沫的水泥基胶凝材料，搅拌均匀后，将其倒人模具中进行成型，该生产工艺为搅拌浇注成型法。

普通硅酸盐水泥为市售普通硅酸盐水泥，强度等级32.5，本发明选用硅酸盐水泥作为胶凝材料，成本较低。

硅灰为市售微硅粉，比表面积为15m²/g-28m²/g，加入硅灰的目的在于提高发泡砌块的后期强度。

可再分散性聚合物乳胶粉为一种可再分散的醋酸乙烯-乙烯共聚胶粉，聚合物乳胶粉的加入会在制品表面形成一层聚合物薄膜，有利于降低制品内部水分释放速度，使发泡砌块的保水能力增强，从而提高制品的强度。

考虑到集料对泡沫的包裹性，集料选用细砂，粒径为40目-120目，细集料的加入有利于降低泡沫混凝土制品的收缩和开裂。

减水剂选用市售聚羧酸系减水剂，液体，固含量大于30%，在保证操作性的前提下，降低水的加入量，有利于提高混凝土制品的强度。

硫铝酸盐水泥选用市售快硬硫铝酸盐水泥，强度等级32.5，在制备低容重轻质砌块时须使用硫铝酸盐水泥，有利于降低普通硅酸盐水泥的凝结时间，可以防止料浆下沉，提高泡沫稳定性。

泡沫是预先制备好的，是将发泡剂稀释后，通过高速搅拌机的高速搅拌而产生大量泡沫，泡沫容重为50Kg/m³-80Kg/m³。发泡剂为市售植物类发泡剂，无色至微黄色粘稠液体，固含量大于30%。

灌入成型法是指首先将泡沫玻璃碎块填充满整个模具；其次，按照质量含量要求称取普通硅酸盐水泥、硅灰、可再分散性聚合物乳胶粉、河砂、减水剂以及适量的水，并将上述组分混合、搅拌均匀制得水泥砂浆；然后，加入预先制备好的泡沫，将水泥砂浆与泡沫混合、搅拌均匀制得泡沫水泥浆体；最后，将泡沫水泥浆体灌入模具，通过机械震动让泡沫水泥浆体填充完全，为避免泡沫玻璃碎块的上浮，须在模具上表面设置一带孔的隔板，待水泥硬化后拆模，养护，即得泡沫玻璃边角废料轻质砌块。

搅拌浇注成型法是指首先按照质量含量要求称取普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、硅灰、可再分散性聚合物乳胶粉、河砂、减水剂以及适量的水，并将上述组分混合、搅拌均匀制得水泥砂浆；其次，加入预先制备好的泡沫，将水泥砂浆与泡沫混合、搅拌均匀制得含有泡沫的水泥浆体；最后，按照质量含量要求称取泡沫玻璃碎块，并将泡沫玻璃碎块加入到泡沫水泥浆体，搅拌均匀后，将其倒入模具成型，待水泥硬化后拆模，养护，即得泡沫玻璃边角废料轻质砌块。

泡沫加入量为0L/Kg-0.6L/Kg时，所制得的泡沫水泥浆体容重相对较大，须使用灌入成型法制备泡沫玻璃边角废料轻质砌块，若使用搅拌浇注成型法，易造成泡沫玻璃碎块的大量上浮，表现为泡沫玻璃碎块在轻质砌块制品中分布极不均匀；泡沫加入量为1.2L/Kg-3.5L/Kg时，所制得的泡沫水泥浆体容重相对较小，须使用搅拌浇注成型法制备泡沫玻璃边角废料轻质砌块，若使用灌入成型法，由于泡沫水泥浆体容重较小，导致含有泡沫的水泥浆体流淌能力不足，易出现泡沫玻璃碎块之间的水泥浆体填充不足，影响制品的均匀性和机械强度。所以本发明根据不同容重范围的轻质砌块，有选择性的使用两种制备方法。

本发明突出优点在于：

利用泡沫玻璃边角废料制备轻质砌块，实现了泡沫玻璃边角废料的资源化再生利用，减少环境负荷，符合可持续的发展要求。采用搅拌浇注成型法所制得的泡沫玻璃边角废料轻质砌块容重范围250Kg/m³-800Kg/m³，28d抗压强度0.3MPa-4.0MPa，25℃导热系数0.07W/m.K-0.20W/m.K；采用灌入成型法所制得的泡沫玻璃边角废料轻质砌块容重范围1000Kg/m3-1600Kg/m3，28d抗压强度3.5MPa-8.0MPa，25℃导热系数0.22W/m.K-0.34W/m.K。这种轻质砌块，原材料经济易得，制备工艺及加工设备简单，所制得的轻质砌块可以广泛用作建筑物外墙、隔墙、填充墙体和屋面保温。

具体实施方式

实施例1

首先，将泡沫玻璃边角废料破碎至3mm-20mm，其次，将泡沫玻璃碎块浸入水中，24h后用捞出，滤至无连续水滴淌出或渗出；再者，将滤水后的泡沫玻璃碎块填充到模具中，并碎块上表面覆盖一带孔隔板，等待灌浆使用；配制含有泡沫的水泥基胶凝材料，首先，将发泡剂Foamix2258与50倍质量的清水进行混合，通过高速搅拌机（1200r/min）制造大量泡沫，泡沫容重为50Kg/m³；其次，按重量计，称取100份32.5普通硅酸盐水泥、2份硅灰（比表面积15m²/g）、0份河砂、2份市售易来泰FX2350型胶粉、3份GBS-8聚羧酸系减水剂以及26份水，将上述各个物质混合均匀；然后，按照0.6L/Kg加入预先制备好的泡沫溶液，搅拌均匀制得泡沫水泥浆体；最后，将泡沫水泥浆体灌入到模具中，震动让泡沫水泥浆体填充到泡沫玻璃碎块之间，待水泥硬化后拆模，养护，即可获得利用泡沫玻璃边角废料制备的轻质砌块。经测试，所制得的轻质砌块容重为1000Kg/m³，25℃导热系数0.22W/m.K，28d抗压强度3.5MPa。

实施例2

首先，将泡沫玻璃边角废料破碎至30mm-50mm，其次，将泡沫玻璃碎块浸入水中，24h后用捞出，滤至无连续水滴淌出或渗出；再者，将滤水后的泡沫玻璃碎块填充到模具中，并碎块上表面覆盖一带孔隔板，等待灌浆使用；按重量计，称取100份32.5普通硅酸盐水泥、8份硅灰（比表面积28m²/g）、70份河砂（粒径40目-120目）、6份市售易来泰FX2350型胶粉、0.5份GBS-8聚羧酸系减水剂以及27.5份水，将上述各个物质混合均匀形成水泥浆体；最后，将水泥浆体灌入到模具中，震动让水泥浆体填充到泡沫玻璃碎块之间，待水泥硬化后拆模，养护，即可获得利用泡沫玻璃边角废料制备的轻质砌块。经测试，所制得的轻质砌块容重为1600Kg/m³，25℃导热系数0.34W/m.K，28d抗压强度8.0MPa。

实施例3

首先，将泡沫玻璃边角废料破碎至20mm-40mm，其次，将泡沫玻璃碎块浸入水中，24h后用捞出，滤至无连续水滴淌出或渗出；再者，将滤水后的泡沫玻璃碎块填充到模具中，并碎块上表面覆盖一带孔隔板，等待灌浆使用；配制含有泡沫的水泥基胶凝材料，首先，将发泡剂Foamix2258与30倍质量的清水进行混合，通过高速搅拌（1600r/min）机制造大量泡沫溶液，泡沫容重为80Kg/m³；其次，按重量计，称取100份32.5普通硅酸盐水泥、5份硅灰（比表面积24m²/g）、45份河砂（粒径60目-100目）、4份市售易来泰FX2350型胶粉、2份GBS-8聚羧酸系减水剂以及27份水，将上述各个物质混合均匀；然后，按照0.4L/Kg加入预先制备好的泡沫溶液，搅拌均匀制得泡沫水泥浆体；最后，将泡沫水泥浆体灌入到模具中，震动让泡沫水泥浆体填充到泡沫玻璃碎块之间，待水泥硬化后拆模，养护，即可获得利用泡沫玻璃边角废料制备的轻质砌块。经测试，所制得的轻质砌块容重为1200Kg/m³，25℃导热系数0.28W/m.K，28d抗压强度4.8MPa。

实施例4

首先将泡沫玻璃边角废料破碎至3mm-30mm，之后将泡沫玻璃碎块完全浸入水中，24h后用滤网捞出，滤干至无水渗出；发泡剂选用发泡剂Foamix2258，将发泡剂与50倍质量的清水混合，通过高速搅拌机的高速搅拌（1200r/min）产生大量泡沫，泡沫容重为50Kg/m³；其次，按重量计，称取100份冀东32.5普通硅酸盐水泥、3份北极熊32.5快硬硫铝酸盐水泥、2份硅灰（比表面积15m²/g）、2份市售易来泰MP2050可在分散性聚合物胶粉、3份GBS-8聚羧酸系减水剂以及26份水，将上述各个组分混合、搅拌均匀；然后，按照3.5L/Kg加入预先制备好的泡沫，搅拌均匀制得泡沫水泥浆体；最后，按重量计称取40份泡沫玻璃碎块，将泡沫玻璃碎块倒入泡沫水泥浆体，搅拌均匀，倒入模具浇注成型，待水泥硬化后拆模，养护，即得泡沫玻璃边角废料轻质砌块。经测试，所制得的轻质砌块容重为250Kg/m³，25℃导热系数0.070W/m.K，28d抗压强度0.30MPa。

实施例5

首先将泡沫玻璃边角废料破碎至20mm-50mm，之后将泡沫玻璃碎块完全浸入水中，24h后用滤网捞出，滤干至无水渗出；发泡剂选用发泡剂Foamix2258，将发泡剂与30倍质量的清水混合，通过高速搅拌机的高速搅拌（1600r/min）产生大量泡沫，泡沫容重为80Kg/m³；其次，按重量计，称取100份冀东32.5普通硅酸盐水泥、15份北极熊32.5快硬硫铝酸盐水泥、8份硅灰（比表面积28m²/g）、60份河砂（粒径40-60目）、6份易来泰MP2050可在分散性聚合物胶粉、0.5份GBS-8聚羧酸系减水剂以及28份水，将上述各个组分混合、搅拌均匀；然后，按照1.2L/Kg加入预先制备好的泡沫，搅拌均匀制得泡沫水泥浆体；最后，按重量计称取5份泡沫玻璃碎块，将泡沫玻璃碎块倒入泡沫水泥浆体，搅拌均匀，倒入模具浇注成型，待水泥硬化后拆模，养护，即得泡沫玻璃边角废料轻质砌块。经测试，所制得的轻质砌块容重为800Kg/m³，25℃导热系数0.20W/m.K，28d抗压强度4.0MPa。

实施例6

首先将泡沫玻璃边角废料破碎至10mm-40mm，之后将泡沫玻璃碎块完全浸入水中，24h后用滤网捞出，滤干至无水渗出；发泡剂选用发泡剂Foamix2258，将发泡剂与40倍质量的清水混合，通过高速搅拌机的高速搅拌（1300r/min）产生大量泡沫，泡沫容重为70Kg/m³；其次，按重量计，称取100份冀东32.5普通硅酸盐水泥、8份北极熊32.5快硬硫铝酸盐水泥、5份硅灰（比表面积20m²/g）、4份易来泰MP2050可在分散性聚合物胶粉、2份GBS-8聚羧酸系减水剂以及27份水，将上述各个组分混合、搅拌均匀；然后，按照1.2L/Kg加入预先制备好的泡沫，搅拌均匀制得泡沫水泥浆体；最后，按重量计称取20份泡沫玻璃碎块，将泡沫玻璃碎块倒入泡沫水泥浆体，搅拌均匀，倒入模具浇注成型，待水泥硬化后拆模，养护，即得泡沫玻璃边角废料轻质砌块。经测试，所制得的轻质砌块容重为400Kg/m³，25℃导热系数0.096W/m.K，28d抗压强度2.1MPa。

Claims

1.一种利用泡沫玻璃边角废料制备轻质砌块方法，其特征在于：利用水泥基胶凝材料，将泡沫玻璃边角废料碎块粘结在一起，通过控制泡沫的加入量来调节泡沫水泥浆体的容重；当每公斤胶凝材料的泡沫加入量为0.6L时，胶凝材料，按重量计，包括以下物质：100份普通硅酸盐水泥、2-8份硅灰、2-6份可再分散性聚合物乳胶粉、选用0-70份河砂作为细集料、和0.5-3.0份减水剂，首先在胶凝材料中加入水制得胶凝浆体材料，再将泡沫拌入胶凝浆体材料中，然后将含有泡沫的胶凝浆体材料灌入到装满泡沫玻璃边角废料碎块的模具中，其中，在灌入含有泡沫的胶凝浆体材料之前在泡沫玻璃边角废料碎块上表面覆盖一块带有孔眼的隔板，该方法为灌入成型法；当每公斤胶凝材料中的泡沫加入量为1.2-3.5L时，胶凝材料，按重量计，包括以下物质：100份普通硅酸盐水泥、3-15份硫铝酸盐水泥、2-8份硅灰、2-6份可再分散性聚合物乳胶粉、选用0-70份河砂作为细集料和0.5-3.0份减水剂，首先在胶凝材料中加入水制得胶凝浆体材料，再将泡沫拌入胶凝浆体材料中，然后加入5-40重量份泡沫玻璃边角废料碎块与含有泡沫的胶凝浆体材料一起搅拌，搅拌均匀后倒入模具成型，该方法为搅拌浇注成型法。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：普通硅酸盐水泥为市售普通硅酸盐水泥，强度等级32.5。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：硅灰为市售微硅粉，比表面积为15m²/g-28m²/g。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：可再分散性聚合物乳胶粉为一种可再分散的醋酸乙烯-乙烯共聚胶粉。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：河砂选用细砂，粒径为40目-120目。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于：减水剂选用市售聚羧酸系减水剂，液体，固含量大于30％。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于：硫铝酸盐水泥选用市售快硬硫铝酸盐水泥，强度等级32.5。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于：泡沫玻璃边角废料碎块是将泡沫玻璃边角废料破碎至3mm-50mm的碎块。

9.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述泡沫是预先制备好的，是将发泡剂稀释后，通过搅拌机的搅拌而产生的，泡沫容重为50kg/m³-80kg/m³。

10.根据权利要求9所述方法，其特征在于：所述泡沫的发泡剂为市售植物类发泡剂，固含量大于30％。