CN105481467A - 一种全矿渣泡沫轻质土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全矿渣泡沫轻质土及其制备方法，该全矿渣泡沫轻质土包括如下重量份的组分原料：矿渣21～23份，粉煤灰9～10份，石粉3～4份，钠水玻璃1～2份，碱性防水稳泡剂0.9～0.95份，水16～26份，泡沫3～4份。本发明制备的全工业废渣泡沫轻质土其湿密度为550～600kg/m3，抗压强度1.0～1.5MPa，且成本低，具有良好的防渗性能及流动性能，适用于各种工程填筑材料，尤其适用于地下水位以下的工程填筑材料。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种全矿渣泡沫轻质土及其制备方法。
背景技术
泡沫轻质土是一种向拌制好的胶凝材料浆料中加入预制好的泡沫群，获得的多孔轻质工程填筑材料。其具有质量轻、抗压强度高、强度可调节、整体性好、高流动性、耐久性好、凝结自立性、保温隔热以及良好的施工性等特点，可用于桥台台背回填、道路加宽、桥梁减跨、陡坡路堤、滑坡路基、软土路基减荷、地下结构物减荷、隧道空洞注浆、旧桥加固和冻土路基保温隔热等工程。
目前泡沫轻质土的生存多使用水泥为胶凝材料，具有较高的生产成本，巨大的潜在的热工能耗。泡沫轻质土，用于工程填筑材料时，常用于地下填埋，甚至是地下水位线以下的填筑工程。因此，材料需要有较高的防水性能以及一定的抗浮性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种全矿渣泡沫轻质土及其制备方法，所述全矿渣泡沫轻质土以工业废渣为主要原料，具有良好的防水防渗性能，且涉及的制备方法简单，原料易得，适合推广应用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种全矿渣泡沫轻质土，包括如下重量份的组分原料：矿渣21～23份，粉煤灰9～10份，石粉3～4份，钠水玻璃1～2份，碱性防水稳泡剂0.9～0.95份，水16～26份，泡沫3～4份。
优选的，一种全矿渣泡沫轻质土，包括如下重量份的组分原料：矿渣21份，粉煤灰9份，石粉3份，钠水玻璃1份，碱性防水稳泡剂0.9份，水16份，泡沫3份。
优选的，一种全矿渣泡沫轻质土，包括如下重量份的组分原料：矿渣23份，粉煤灰10份，石粉4份，钠水玻璃2份，碱性防水稳泡剂0.95份，水26份，泡沫4份。
优选的，一种全矿渣泡沫轻质土，包括如下重量份的组分原料：矿渣22份，粉煤灰9.5份，石粉3.5份，钠水玻璃1.5份，碱性防水稳泡剂0.92份，水21份，泡沫3.5份。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步，所述矿渣为磨细高炉矿渣。
进一步，所述粉煤灰为II级以上粉煤灰。
进一步，所述石粉为磨细大理石粉或者磨细石灰石粉。
进一步，所述钠水玻璃的质量浓度为45％～50％。钠水玻璃模数为2.9～3.2。
进一步，所述碱性防水稳泡剂为含氢氧化钾和硬脂酸铵的混合溶液，硬脂酸铵的质量浓度为5％～5.25％，氢氧化钾的质量浓度0.85％～0.9％。
一种全矿渣泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：
1)按以下重量比称取各组分：矿渣21～23份，粉煤灰9～10份，石粉3～4份，钠水玻璃1～2份，碱性防水稳泡剂0.9～0.95份，水16～26份，泡沫3～4份；
2)将步骤1)中矿渣、粉煤灰、石粉、钠水玻璃、碱性防水稳泡剂和水混合搅拌均匀后，向其中加入泡沫，调整所得混合浆料的密度为550～600kg/m3，即得所述全矿渣泡沫轻质土。
根据上述方案制备的全矿渣泡沫轻质土，其湿密度为550～600kg/m3，抗压强度1.0～1.5MPa，且成本低，具有良好的防渗性能及流动性能，适用于各种工程填筑材料，尤其适用于地下水位以下的工程填筑材料。
本发明采用的原理为：
1)高炉矿渣也称水渣或水淬矿渣，是工业冶铁时漂浮于铁水表面的炉渣，在排出后通过用水急冷得到，其主要成分为与水泥相似的钙、硅、铝氧化物。磨细后的高炉矿渣在碱性环境下能够发生水化反应，是一种理想的胶凝材料。但是，使用矿渣与碱溶液作为胶凝材料时，用作常规混凝土使用时容易发生碱骨料反应造成强度损失，同时碱液会对混凝土配筋产生较大的腐蚀作用，因而用于受到极大限制。将其作为泡沫轻质土胶凝材料时，由于泡沫轻质土不含骨料及配筋，而且泡沫轻质土多用作工程填筑材料，碱液的存在并不影响其施工和实用。
2)纯的高炉矿渣与碱液反应容易产生闪凝现象，严重降低了泡沫轻质土的施工性和可操作性。因此，需要添加缓凝组分来控制高炉矿渣-碱溶液的凝结速率。粉煤灰是一种具有火山灰质活性的混合材料，能够改善胶凝材料混合浆料的流动性，并且能够提升胶凝材料的后期强度。大理石粉以及石灰石粉是一种较为惰性的填料，但是，在一定掺入量范围内，不影响胶凝材料体系的强度；且其对高炉矿渣-碱溶液的凝结速率有非常明显的调节作用。
3)硬脂酸铵乳液，是一种较为理想的的憎水剂，其为乳液状，能够更均匀的分散于胶凝材料与水组成的浆料之中；其他传统憎水剂如硬脂酸钙等，均属于难容性物质，在水中呈悬浊液状态分布，极易搅拌不均与或在浆料表面富集。
本发明的有益效果为：
1)本发明主要使用原材料均为工业上的固体废弃物，属于一种环保型工程填筑材料，而且具有较低的生产成本，并可实现资源回收利用，环境友好。
2)本发明制备的全矿渣泡沫轻质土具有较好的强度和密度，同时表现出优异的防水性能。
附图说明
图1为本发明实施例一中同一容重下长期浸水天数与干容重关系图；
图2为本发明实施例二中同一容重下长期浸水天数与干容重关系图；
图3为本发明实施例三中同一容重下长期浸水天数与干容重关系图。
具体实施方式
以下具体实施例和附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种全矿渣泡沫轻质土，包括如下重量份的组分原料：矿渣21～23份，粉煤灰9～10份，石粉3～4份，钠水玻璃1～2份，碱性防水稳泡剂0.9～0.95份，水16～26份，泡沫3～4份。
所述矿渣为磨细高炉矿渣。
所述粉煤灰为II级以上粉煤灰。
所述石粉为磨细大理石粉或者磨细石灰石粉。
所述钠水玻璃的质量浓度为45％～50％。钠水玻璃模数为2.9～3.2。
所述碱性防水稳泡剂为含氢氧化钾和硬脂酸铵的混合溶液，硬脂酸铵的质量浓度为5％～5.25％，氢氧化钾的质量浓度0.85％～0.9％。
一种全矿渣泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：
1)按以下重量比称取各组分：矿渣21～23份，粉煤灰9～10份，石粉3～4份，钠水玻璃1～2份，碱性防水稳泡剂0.9～0.95份，水16～26份，泡沫3～4份；
2)将步骤1)中矿渣、粉煤灰、石粉、钠水玻璃、碱性防水稳泡剂和水混合搅拌均匀后，向其中加入泡沫，调整所得混合浆料的密度为550～600kg/m3，即得所述全矿渣泡沫轻质土。
实施例一
一种全矿渣泡沫轻质土，包括如下重量份的组分原料：矿渣21份、粉煤灰9份、石粉3份、钠水玻璃1份、碱性防水稳泡剂0.9份、水16份和泡沫3份，
其制备方法包括以下步骤：
1)称取上述重量份矿渣21份、粉煤灰9份、石粉3份、钠水玻璃1份、碱性防水稳泡剂0.9份、水16份，置于搅拌设备内混合搅拌均匀，得混合浆料；
2)向步骤1)得到的混合浆料中加入3份的泡沫，调节所得混合浆料的密度至550kg/m3，即得所述的全矿渣泡沫轻质土。
实施例1中所用的钠水玻璃的质量浓度为45％，模数为2.9；所述碱性防水稳泡剂为氢氧化钾和硬脂酸铵的混合溶液，其中硬脂酸铵的质量浓度为5％，氢氧化钾的质量浓度0.85％；
制得全矿渣泡沫轻质土的流动度为180mm，28d强度为1.0Mpa，吸水率小于12％。如图1可知，本发明制备的全矿渣泡沫轻质土具有较好的强度和密度，同时表现出优异的防水性能。
实施例二
一种全矿渣泡沫轻质土，包括如下重量份的组分原料：矿渣23份、粉煤灰10份、石粉4份、钠水玻璃2份、碱性防水稳泡剂0.95份、水26份和泡沫4份，
其制备方法包括以下步骤：
1)称取上述重量份矿渣23份、粉煤灰10份、石粉4份、钠水玻璃2份、碱性防水稳泡剂0.95份、水26份，置于搅拌设备内混合搅拌均匀，得混合浆料；
2)向步骤1)得到的混合浆料中加入4份的泡沫，调节所得混合浆料的密度至600kg/m3，即得所述的全矿渣泡沫轻质土。
实施例2中所用的钠水玻璃的质量浓度为50％，模数为3.2；所述碱性防水稳泡剂为氢氧化钾和硬脂酸铵的混合溶液，其中硬脂酸铵的质量浓度为5.25％，氢氧化钾的质量浓度0.9％；
制得全矿渣泡沫轻质土的流动度为170mm，28d强度为1.5Mpa，吸水率小于10％。如图2可知，本发明制备的全矿渣泡沫轻质土具有较好的强度和密度，同时表现出优异的防水性能。
实施例三
一种全矿渣泡沫轻质土，包括如下重量份的组分原料：矿渣22份，粉煤灰9.5份，石粉3.5份，钠水玻璃1.5份，碱性防水稳泡剂0.92份，水21份，泡沫3.5份。
实施例3中所用的钠水玻璃的质量浓度为47.5％，模数为3.2；所述碱性防水稳泡剂为氢氧化钾和硬脂酸铵的混合溶液，其中硬脂酸铵的质量浓度为5.05％，氢氧化钾的质量浓度0.89％；
其制备方法包括以下步骤：
1)称取上述重量份矿渣22份，粉煤灰9.5份，石粉3.5份，钠水玻璃1.5份，碱性防水稳泡剂0.92份，水21份，置于搅拌设备内混合搅拌均匀，得混合浆料；
2)向步骤1)得到的混合浆料中加入4份的泡沫，调节所得混合浆料的密度至575kg/m3，即得所述的全矿渣泡沫轻质土。
制得全矿渣泡沫轻质土的流动度为175mm，28d强度为1.25Mpa，吸水率小于11％。如图3可知，本发明制备的全矿渣泡沫轻质土具有较好的强度和密度，同时表现出优异的防水性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种全矿渣泡沫轻质土，其特征在于，包括如下重量份的组分原料：矿渣21～23份，粉煤灰9～10份，石粉3～4份，钠水玻璃1～2份，碱性防水稳泡剂0.9～0.95份，水16～26份，泡沫3～4份。
2.根据权利要求1所述一种全矿渣泡沫轻质土，其特征在于，包括如下重量份的组分原料：矿渣21份，粉煤灰9份，石粉3份，钠水玻璃1份，碱性防水稳泡剂0.9份，水16份，泡沫3份。
3.根据权利要求1所述一种全矿渣泡沫轻质土，其特征在于，包括如下重量份的组分原料：矿渣23份，粉煤灰10份，石粉4份，钠水玻璃2份，碱性防水稳泡剂0.95份，水26份，泡沫4份。
4.根据权利要求1所述一种全矿渣泡沫轻质土，其特征在于，包括如下重量份的组分原料：矿渣22份，粉煤灰9.5份，石粉3.5份，钠水玻璃1.5份，碱性防水稳泡剂0.92份，水21份，泡沫3.5份。
5.根据权利要求1所述一种全矿渣泡沫轻质土，其特征在于，所述矿渣为磨细高炉矿渣。
6.根据权利要求1所述一种全矿渣泡沫轻质土，其特征在于，所述粉煤灰为II级以上粉煤灰。
7.根据权利要求1所述一种全矿渣泡沫轻质土，其特征在于，所述石粉为磨细大理石粉或者磨细石灰石粉。
8.根据权利要求1所述一种全矿渣泡沫轻质土，其特征在于，所述钠水玻璃的质量浓度为45％～50％，钠水玻璃模数为2.9～3.2。
9.根据权利要求1所述一种全矿渣泡沫轻质土，其特征在于，所述碱性防水稳泡剂为含氢氧化钾和硬脂酸铵的混合溶液，硬脂酸铵的质量浓度为5％～5.25％，氢氧化钾的质量浓度0.85％～0.9％。
10.一种全矿渣泡沫轻质土的制备方法，其特征在于，制备如权利要求1至9任一项所述全矿渣泡沫轻质土，包括以下步骤：
1)按以下重量比称取各组分：矿渣21～23份，粉煤灰9～10份，石粉3～4份，钠水玻璃1～2份，碱性防水稳泡剂0.9～0.95份，水16～26份，泡沫3～4份；
2)将步骤1)中矿渣、粉煤灰、石粉、钠水玻璃、碱性防水稳泡剂和水混合搅拌均匀后，向其中加入泡沫，调整所得混合浆料的密度为550～600kg/m3，即得所述全矿渣泡沫轻质土。
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