CN108609925B - 一种碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土 - Google Patents

一种碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土，所述混凝土由以下质量份组成，锂渣粉300‑400份、镍渣粉200‑300份、氢氧化钾溶液30‑60份、硅酸钾溶液20‑40份、石灰或白灰渣1‑40份、发泡剂2‑5份、防水剂2‑5份、水200‑350份。本发明泡沫混凝土沉降率低、收缩小、吸水率小，并大量利用了锂渣、镍渣等固体废弃物材料，缓解了环境压力。

Description

一种碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土
技术领域
本发明涉及泡沫混凝土领域，具体涉及一种碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土。
背景技术
目前发泡混凝土均存在混凝土强度比较低、干燥收缩大、吸水率大等耐久差的问题，目前解决这些问题的主要方法如下：
提高强度的方法：采用无机早强剂(氯化钙、甲酸钙、硝酸钙、硬脂酸钙、镁盐或者铝盐)，采用普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复合、碱(硅酸钠、氢氧化钠)激发矿渣等等。
降低收缩的方法：采用纤维(抗碱玻璃纤维、维纶纤维、丙纶纤维、腈纶纤维、聚丙烯纤维等等)，填料(聚苯乙烯颗粒、珍珠岩、玻珠颗粒或者废聚氨酯颗粒、玻化微珠、矿渣)，采用矿渣作为轻骨料、复合膨胀剂、CaO-CaSO3、膨胀水泥。
提高气泡的稳定性，采用稳泡剂：硬脂酸钙、可再分乳胶粉、聚乙烯醇、纤维素醚、聚丙烯酰胺、变性淀粉、得然胶、明胶、纤维素、十二烷基苯磺酸钠(LAS)、十二烷基硫酸盐。采用纳米发泡剂等，例如专利200910084826.X，采用将无机层状材料蒙脱土钠化改性后分散于一定量的水中，之后将溶解于一定量溶液中的有机原料与层状无机材料悬浊液混合，在一定温度下搅拌，用合适的溶剂多次洗涤以除掉层状吸附的有机发泡剂，离心，干燥，得到插层型纳米复合发泡剂。专利201710183416.5中纳米发泡剂包括表面活性剂、纳米粒子、高分子混合物粘度调节剂，其中纳米粒子包括：纳米氧化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化锌或纳米氧化锆。
为降低吸水率，采用防水剂：甲基硅醇钠、乙基硅醇钠、聚乙烯羟基硅氧烷、硅烷等等。
而锂渣是利用锂辉石矿石经过1200℃高温煅烧后用硫酸法生产碳酸锂过程产生的副产品，而镍渣是生产镍过程中的副产品，截止目前为止，这两种工业废渣已经堆存上千万吨，利用率较低，占用大量土地，并且容易大风扬尘，污染环境。而且锂渣含有较高SiO2和Al2O3含量，活性较高，但是使用量多时容易快凝，并且锂渣中含有较高石膏含量，将锂渣掺到混凝土，可能会在混凝土中产生延迟钙矾石，从而引起混凝土开裂。而镍渣活性较低，并且含有重金属离子，MgO含量高，作为掺合料应用到混凝土中易产生安定性不良，利用率低。
本发明通过高温煅烧锂渣和镍渣来改性锂渣、镍渣，并用氢氧化钾、硅酸锂等激发锂渣、镍渣等缩短泡沫混凝土凝结时间来提高早期强度，并用防水剂、改性纳米氢氧化钙发泡剂等提高气泡稳定性，提高发泡混凝土耐久性。
发明内容
技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土，首先解决了普通泡沫混凝土收缩大、强度低的问题，其次解决了锂渣、镍渣等占用土地污染环境的问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明是一种碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土，所述泡沫混凝土由以下质量份组成：
锂渣粉300-400份；
镍渣粉200-300份；
氢氧化钾溶液30-60份；
硅酸钾溶液20-40份；
石灰或白灰渣1-40份；
发泡剂2-5份；
防水剂2-5份；
水200-350份。
所述锂渣粉需要经过400-600℃高温煅烧，急冷后，粉磨至粒径＜200目。
所述镍渣粉需要经过700-900℃高温煅烧，急冷后，粉磨至粒径＜200目。
所述发泡剂包括50％-70％起泡剂与30％-50％稳泡剂。
所述起泡剂为月桂酰基肌氨酸钠、硅烷改性接枝聚羧酸超塑化剂、聚甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠中的一种或几种，稳泡剂为聚苯乙烯-丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、脂肪酸烷醇酞胺等改性的纳米氢氧化钙、纳米氧化石墨烯或碳纳米管中的一种或几种。
所述防水剂为马来酸酐接枝改性聚乙烯蜡乳液、巴西棕榈蜡乳液中的一种或两种。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：
1、经过高温煅烧并急冷处理后，锂渣中惰性成分锂辉石、镍渣中的橄榄石等含量降低，并转化成无定型的二氧化硅、氧化铝等成分，活性提高。
2、由于锂渣和镍渣中氧化硅和氧化铝含量较高，而氧化钙含量较低，而氢氧化钾和硅酸盐钾溶液对于激发氧化硅和氧化铝含量较高的成分，效果较好。
3、石灰或白灰渣中的主要成分为氧化钙，石灰或白灰渣的加入主要为调整碱激发锂渣和镍渣体系浆体的黏度，有利于气泡的稳定，同时改变碱激发锂渣和镍渣体系中水化产物构成，提高其结构稳定性。
4、发泡剂采用丙烯酰胺类物质等改性纳米氢氧化钙、纳米氧化石墨烯、碳纳米管来稳定气泡，可以提高气泡的稳定性，并降低了气泡的孔径。
5、马来酸酐接枝改性聚乙烯蜡乳液、巴西棕榈蜡乳液用于泡沫混凝土防水效果较其他防水剂明显。
具体实施方式
实施例一
碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土由以下质量份组成：锂渣粉300份、镍渣粉300份、氢氧化钾溶液30份、硅酸钾溶液20份、石灰或白灰渣1份、月桂酰基肌氨酸钠3份、聚苯乙烯-丙烯酰胺改性纳米氢氧化钙2份、马来酸酐接枝改性聚乙烯蜡乳液防水剂2份、水350份。
实施例二、
碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土由以下质量份组成：锂渣粉400份、镍渣粉300份、氢氧化钾溶液60份、硅酸钾溶液40份、石灰或白灰渣40份、硅烷改性接枝聚羧酸超塑化剂1份、聚甲基丙烯酰胺改性纳米氧化石墨烯3份、巴西棕榈蜡乳液5份、水200份。
实施例三、
碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土由以下质量份组成：锂渣粉350份、镍渣粉200份、氢氧化钾溶液50份、硅酸钾溶液30份、石灰或白灰渣10份、聚甲基丙烯酸2份、脂肪酸烷醇酞胺改性碳纳米管2份、巴西棕榈蜡乳液4份、水300份。
实施例四、
碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土由以下质量份组成：锂渣粉400份、镍渣粉200份、氢氧化钾溶液30份、硅酸钾溶液40份、石灰或白灰渣20份、甲基丙烯磺酸钠2份、聚苯乙烯-丙烯酰胺改性纳米氢氧化钙1份、聚甲基丙烯酰胺改性纳米氧化石墨烯1份、脂肪酸烷醇酞胺改性碳纳米管1份、马来酸酐接枝改性聚乙烯蜡乳液2份、巴西棕榈蜡乳液2份、水300份。
泡沫混凝土性能考核指标按照《泡沫混凝土》(JGJ 266-2011)、《泡沫混凝土应用技术规程》(JGJ/T 341-2014)和《蒸压加气混凝土性能测试方法》(GB/T11969-2008)执行。
对比例，普通泡沫混凝土由以下质量份组成：52.5水泥600份，水300份，动物蛋白发泡剂3份。
表1
Figure BDA0001640462730000041
经过对比发现本发明制备的泡沫混凝土密度、各龄期强度、吸水率、28d沉降率、抗冻融循环性能、90d干燥收缩等性能均优于对比样。
本发明具有的优点如下：1、经过高温煅烧并急冷处理后，锂渣中惰性成分锂辉石、镍渣中的橄榄石等含量降低，并转化成无定型的二氧化硅、氧化铝等成分，活性提高。2、由于锂渣和镍渣中氧化硅和氧化铝含量较高，而氧化钙含量较低，而氢氧化钾和硅酸盐钾溶液对于激发氧化硅和氧化铝含量较高的成分，效果较好。3、石灰或白灰渣中的主要成分为氧化钙，石灰或白灰渣的加入主要为调整碱激发锂渣和镍渣体系浆体的黏度，有利于气泡的稳定，同时改变碱激发锂渣和镍渣体系中水化产物构成，提高其结构稳定性。4、发泡剂采用丙烯酰胺类物质等改性纳米氢氧化钙、纳米氧化石墨烯、碳纳米管来稳定起泡剂，可以提高气泡的稳定性，并降低了气泡的孔径。5、马来酸酐接枝改性聚乙烯蜡乳液、巴西棕榈蜡乳液用于泡沫混凝土防水效果较其他防水剂明显。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土，其特征在于所述泡沫混凝土由以下质量份组成：
锂渣粉300-400份；
镍渣粉200-300份；
氢氧化钾溶液30-60份；
硅酸钾溶液20-40份；
石灰或白灰渣1-40份；
发泡剂2-5份；
防水剂2-5份；
水200-350份；
所述锂渣粉需要经过400-600°C高温煅烧，急冷后，粉磨至粒径＜200目；
所述镍渣粉需要经过700-900°C高温煅烧，急冷后，粉磨至粒径＜200目；
所述发泡剂包括50%-70%起泡剂与30%-50%稳泡剂。
2.根据权利要求1所述的一种碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土，其特征在于所述起泡剂为月桂酰基肌氨酸钠、硅烷改性接枝聚羧酸超塑化剂、聚甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠中的一种或几种，稳泡剂为聚苯乙烯-丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、脂肪酸烷醇酞胺改性的纳米氢氧化钙、纳米氧化石墨烯或碳纳米管中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种碱激发锂渣和镍渣泡沫混凝土，其特征在于所述防水剂为马来酸酐接枝改性聚乙烯蜡乳液、巴西棕榈蜡乳液中的一种或两种。
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