CN110204269A - 一种气泡轻质土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种低环境负荷型气泡轻质土，由水泥、工业废渣粉、膨胀剂、高抗泥型复合外加剂、防水剂、气泡、填料和水制备而成。本发明采用工业废渣粉来替代部分水泥，填料可选择尾矿砂或机制砂，减少工业废渣的堆放对环境的破坏及土地资源的浪费，具有低环境负荷的特点；同时，掺入部分膨胀剂来减少气泡轻质土的收缩，提高其体积稳定性能和抗早期开裂的能力；高抗泥型外加剂可在填料中含有吸附量大的细粉颗粒的情况下充分分散水泥等胶凝颗粒，提高其胶结能力和施工性能。本发明制得的低环境负荷型气泡轻质土有效的利用了固体废弃物，具有重大的环保意义，且其具有质量轻、抗压强度高、整体性好、凝结自立性以及保温隔热等特点。

Description

一种气泡轻质土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地，涉及一种气泡轻质土及其制备方法。
背景技术
气泡轻质土是由制备的气泡、胶凝材料、填料、水按一定配合比例混合凝结成的多孔类材料。其容重较普通填土小(通常仅为其1/3)，强度和容重可根据应用需要自由调节，施工便捷，具有质轻高强、整体性好、凝结自立性以及保温隔热等特点，可广泛应用于道路工程中的桥台背回填、道路加宽、陡坡路基、软土路基减荷、隧道空洞注浆和冻土路基保温隔热等工程，能够有效解决桥头跳车、新旧路基沉降差异、软土路基沉降控制、陡坡路基稳定性等问题，同时直立填筑还可节约土地，在道路工程中具有广泛的应用前景。
然而，近年来国家实施供给侧改革，对建材行业的资源节约和环境保护要求越来越高。河砂限采导致天然河砂资源日趋紧张，传统采矿和冶炼工业又带来了大量的固体废弃物，大量堆放占用土地，污染环境。
因此，如何借助气泡轻质土材料的应用充分消纳工业固体废弃物，并解决气泡轻质土的收缩开裂、施工性能等问题成为目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种结构简单、结构受力性能高、成本投入少、便于现场施工及推广应用的用于铺设主梁两侧钢承板的工具，以解决上现有预制梁柱节点及主梁侧模安装施工成本高、效率低的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种气泡轻质土，每立方米的所述气泡轻质土含有：水泥280～350kg，工业废渣粉30～100kg，复合高能膨胀剂20～35kg，高抗泥型复合外加剂3.3～6.5kg，防水剂3～12kg，气泡480～650L，填料200～480kg，水90～160kg，优选的，所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥或P·Ⅰ42.5硅酸盐水泥。
在上述方案基础上优选，所述废渣粉为粉煤灰、硅灰、高炉矿渣粉、磷渣微粉其中的一种或多种的混合物。
在上述方案基础上优选，所述粉煤灰的活性指数≥85％，烧失量≤5％，45μm方孔筛筛余≤15％；所述硅灰的活性指数≥102％，所述硅灰中的SiO2质量含量≥88％,所述硅灰的比表面积≥16000m2/kg；所述高炉矿渣粉比表面积≥450m2/kg，活性指数≥95％；所述磷渣微粉活性指数≥85％，所述磷渣微粉比表面积≥500m2/kg，P2O5质量含量≤3％。
在上述方案基础上优选，所述复合高能膨胀剂为高活性氧化镁和低活性氧化镁的混合物。
在上述方案基础上优选，所述复合高能膨胀剂的制造方法包括以下步骤：
步骤S1,将菱镁矿或者白云石尾矿用颚式破碎机破碎，从破碎的尾矿中选取粒径于30～100mm的尾矿颗粒；
步骤S2，将选取的30～100mm的尾矿颗粒置于120～180℃的真空干燥箱中烘干1.5～4h，烘干处理后进行粉磨，控制其细度为通过80μm方孔筛的筛上筛余0％～12％，以获取尾矿粉末；
步骤S3，将步骤S2获得的烘干粉磨处理的尾矿颗粒置于电阻炉中进行烧结反应，其中，控制电阻炉升温速率为50～80℃/h，升温至720～900℃，保温0.3～1h，将煅烧处理后得到的氧化镁进行二次粉磨，控制其细度为30～60μm之间，即得到高活性氧化镁；
控制电阻炉升温速率为60～90℃/h，升温至950～1150℃，保温1～2h，将煅烧处理后得到的氧化镁进行二次粉磨，控制其细度为45～80μm之间，即得到低活性氧化镁；
步骤S4，将步骤S3制得的高活性氧化镁与低活性氧化镁按质量比1～7/3混合。
在上述方案基础上优选，所述高抗泥型复合外加剂的制备方法包括以下步骤：
1)在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500mL的三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.32mol的二氯甲烷及10ml的阻聚剂，在20～40min内置于30～50℃下慢慢滴加氯化苄，继续反应5～7h，室温下冷却，将1000ml的乙醚倒入溶液中，析出白色固体，再用乙醚多次洗涤，除去未反应的原料，产物置于40～60℃下的真空干燥箱中干燥，以得到第一功能体；
2)在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500m L的三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.25mol的乙腈及10ml的阻聚剂，在20～40min内于40～50℃下缓慢滴加正溴丁烷，继续反应10～12h，室温下冷却，将1000ml的乙醚倒入溶液中，析出白色固体，再用乙醚多次洗涤，除去未反应的原料，产物置于40～60℃下的真空干燥箱中干燥，以得到第二功能体；
3)在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500m L的三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.32mol的丙酮及10ml的阻聚剂，当温度升至45～60℃时，将0.78mol的1,3-丙基磺内酯溶于丙酮中形成混合液，在1～2.5h内滴入三口烧瓶中，滴加完毕继续反应20～24h；当反应完毕后，用体积比为1：1的乙醚与丙酮组成的混合液多次洗涤第三功能体白色晶体，以除去多余的原料，产物置于60～75℃下的真空干燥箱中干燥，已得到第三功能体；
4)在装有搅拌器的500m L三口烧瓶中，顺序添加0.8mol的甲基烯丙基聚氧乙烯醚HPEG和15ml去离子水，待甲基烯丙基聚氧乙烯醚HPEG溶解完毕及温度升至40～60℃时，依次添加已稀释的链转移剂巯基乙酸及引发剂H2O2，待烧瓶中溶液稳定后，依次滴加0.3mol的引发剂Vc混合2.5～3h，然后添加0.15mol丙烯酸AA及0.35mol的第一功能体或第二功能体或第三功能体混合单体混合2～2.5h，滴加完毕后保温搅拌1～2h，待温度降至室温后，用20～40％的NaOH溶液调节反应液pH值至6～7，获得30～40％固含量的淡黄色透明粘稠液体，即得到所述的高抗泥型复合外加剂。
在上述方案基础上优选，所述的防水剂为乳化石蜡或者烷氧基硅烷防水剂。
在上述方案基础上优选，所述的气泡由表面活性剂溶液经压缩空气法制备而成，且所述表面活化剂为十二烷基醇醚硫酸钠、N-酰基缩氨酸钠或者植物蛋白类发泡剂。
在上述方案基础上优选，所述填料为河砂、安定性合格的尾矿砂或者机制砂中的一种，且所述填料的细度模数为2.4～3.1，所述填料的压碎值≤8％，所述填料的亚甲蓝值(MB值)＜1.5，所述填料的微细颗粒质量含量≤12％，且所述微细颗粒的粒径＜0.075μm。
本发明还提供了一种制备如上所述的气泡轻质土的方法，包括如下步骤：
按配比称取原料：水泥280～350kg/m3，工业废渣粉30～100kg/m3，复合高能膨胀剂20～35kg/m3，高抗泥型复合外加剂3.3～6.5kg/m3，防水剂3～12kg/m3，填料200～480kg/m3，水90～160kg/m3；
将以上原材料倒入搅拌锅中混合，并搅拌混合2min得到复合浆体；
将发泡剂与水混合成稀释液，通入压缩空气，即得到气泡480～650L/m3；
将制得的气泡及复合浆体混合，再拌合1.5～2min，即得到拌合好的混合料；
将拌合好的混合料浇筑入模、养护，以获得气泡轻质土。
在上述方案基础上优选，本发明的水为普通自来水。
本发明的一种气泡轻质土采用的原理为：
1)由于纯水泥水化将产生巨大的收缩，且放出大量的热，增大气泡轻质土的内表温差，温度应力和自收缩叠加将显著增加工程结构的开裂风险。本发明通过在气泡轻质土中掺入工业废渣粉取代部分水泥，不仅可节约水泥用量，降低工程造价，消纳工业固体废弃物，而且其在水泥水化的碱性环境中，工业废渣粉会与水泥水化产物Ca(OH)2反应生成Ca/Si较低的C-S-H凝胶，有效改善混凝土胶凝浆体内部的界面过渡区，提高其抗侵蚀能力，减少气泡轻质土的自收缩，工业废渣粉在胶凝体系中的“填充效应”、微集料效应、“形态效应”可产生物理减水作用，提高气泡轻质土的施工性能。同时，根据不同工业产生的废渣粉在粒径、活性、表面形貌、减水特性、参与的水化反应速率性能的差异，将其合理复配，优化气泡轻质土胶凝材料的颗粒级配和水化活性，在容重不变的情况下提高气泡轻质土的力学强度。
2)气泡轻质土的收缩通常较普通混凝土大得多，其浇筑成型后，气泡轻质土结构收缩将会受到土基的刚性约束，由此产生的收缩应力一旦大于气泡轻质土的极限抗拉强度，将会造成气泡轻质土结构开裂，降低其整体性和承载能力。而本发明通过复合高能膨胀剂的氧化镁水化会产生巨大的体积膨胀，可有效降低气泡轻质土的收缩，降低其开裂风险。且由于氧化镁的水化活性及其膨胀效能会受到煅烧温度、保温时间、粉磨细度等因素的影响，因此，本发明还通过控制氧化镁的煅烧制度制成不同性能的产品，将其合理复配，已达到全时段补偿气泡轻质土的收缩，降低其开裂风险。
3)本发明采用破碎制得的尾矿砂、机制砂作为气泡轻质土的填料，具有显著的环保意义，但其通常级配不良，细粉颗粒(粒径＜0.075mm)居多，且其中通常混入一定量的泥粉，这些细粉颗粒对普通外加剂的吸附量大，降低外加剂对气泡轻质土工作性能的提升作用。因此，在原有减水剂基础上引入对粘土敏感性低的功能基团，合成侧链没有聚氧乙烯结构单元，调节主链密度与侧链长度，主链上羧基含量的增大一定会增大细粉颗粒与减水剂分子之间的斥力，从而使侧链的插层几率得以下降进而提高用于分散水泥的减水剂含量；同时，随着侧链长度的增加，细粉颗粒表面对减水剂的吸附可部分封闭从而降低其吸附活性。高抗泥型外加剂可在填料中含有吸附量大的细粉颗粒的情况下充分分散水泥等胶凝颗粒，提高气泡轻质土的胶结能力和施工性能。
4)普通气泡轻质土由于内部富含大量的空隙，导致其吸水率过高，往往超过60％，相应也增强了气泡轻质土的密度，且部分侵蚀性离子易随着水分进入气泡轻质土内部，降低其耐久性能。通过配合比中掺入部分防水剂，与混凝土胶凝浆体发生化学反应，形成网状交联结构，填空了混凝土内部孔隙，从而起到防水的作用，掺入后可降低气泡轻质土吸水率至10％以下。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明所制得的气泡轻质土，充分吸收了低环境负荷，高消纳工业固体废弃物的绿色理念，采用部分工业废渣粉取代水泥，采用破碎筛分后的工业尾矿砂或机制砂替代天然河砂做填料。节约了资源，保护了环境。每方可消纳固体废弃物约230～580kg。环保意义显著。
2)配合比采用的工业废渣粉取代部分水泥，可较低气泡轻质土的自收缩；不同活性的氧化镁具有不同的膨胀效能，依据气泡轻质土的收缩曲线特点，合理复配不同活性的氧化镁膨胀剂，补偿了气泡轻质土的收缩；当尾矿砂选用高钛重矿渣砂时，其内养护作用也可降低气泡轻质土收缩；以上作用协同，提高了气泡轻质土的体积稳定性能，降低了其抗早期开裂风险。
3)工业废渣粉的掺入优化了气泡轻质土中胶凝颗粒的级配；且抗泥型减水剂可在填料级配不良、细粉含量高的情况下充分分散水泥，提高气泡轻质土的施工性能；这两种效能共同保证了气泡轻质土在低密度的条件下，具有较高的力学强度。
4)工艺废渣粉的火山灰反应，生成了Ca/Si较低的C-S-H凝胶，有效改善混凝土胶凝浆体内部的界面过渡区；氧化镁膨胀剂的膨胀反应使气泡轻质土胶凝浆体内部结构密实；防水剂与混凝土胶凝浆体发生化学反应，形成网状交联结构，填空了混凝土内部孔隙；三种作用共同提高了气泡轻质土的抗侵蚀性能和耐久性能。
(5)本发明制得的低环境负荷型气泡轻质土，每方可消纳工业固体废弃物230～580kg，密度处于600kg/m3～1200kg/m3范围可调，强度处于1～18MPa范围内依据密度可调，最大泵送距离＞500m，吸水率＜8％，降低开裂风险＞30％，具有优异的耐久性能。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体实施例
原料中，水泥采用P·O 42.5普通硅酸盐水泥，工业废渣粉选用粉煤灰与硅灰的组合，粉煤灰活性指数93％，烧失量4.1％，45μm方孔筛筛余11％，硅灰的活性指数110％，SiO2质量含量93％，比表面积17000m2/kg。防水剂选用烷氧基硅烷防水剂，表面活性剂选用十二烷基醇醚硫酸钠。填料选用机制砂，其细度模数为2.83，压碎值7.4％，亚甲蓝值(MB值)1.5，微细颗粒(粒径＜0.075μm)质量含量9％。水为普通自来水。
其中，以下DM为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；第三功能体表示3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐，其化学分子式为HPEG表示甲基烯丙基聚氧乙烯醚；第一功能体的化学分子式为第二功能体的化学式为
实施例中复合高能膨胀剂制备包括以下步骤：
1)将菱镁矿用颚式破碎机破碎，从破碎的尾矿中选取粒径于40～80mm的颗粒；
2)将选取的40～80mm的尾矿颗粒置于130℃的真空干燥箱中烘干2.5h，烘干处理后进行粉磨，控制其细度为通过80μm方孔筛的筛上筛余＜10％；
3)将优选的烘干粉磨处理的尾矿颗粒置于电阻炉中进行烧结反应。
其中，在高活性氧化镁的制备时，上述步骤3中电阻炉控制其升温速率为60℃/h，升温至870℃，保温0.5h，将煅烧处理后得到的氧化镁进行二次粉磨，控制其细度为40～60μm之间，即得到高活性氧化镁；而在低活性氧化镁的制备时，控制电阻炉升温速率为75℃/h，升温至1100℃，保温1h，将煅烧处理后得到的氧化镁进行二次粉磨，控制其细度为60～80μm之间，即得到低活性氧化镁。
4)将反应制得的高活性氧化镁与低活性氧化镁按质量比3/2混合，即得到复合高能膨胀剂。
实施例中，高抗泥型复合外加剂制备包括以下步骤：
1)第一功能体的合成
在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500mL的三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.32mol的二氯甲烷及10ml的阻聚剂，在20～40min内置于30～50℃下慢慢滴加氯化苄，继续反应5～7h，室温下冷却，将1000ml的乙醚倒入溶液中，析出白色固体，再用乙醚多次洗涤，除去未反应的原料，产物置于40～60℃下的真空干燥箱中干燥，以得到第一功能体。
其具体的合成路线为：
2)第二功能体的合成
在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500m L的三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.25mol的乙腈及10ml的阻聚剂，在20～40min内于40～50℃下缓慢滴加正溴丁烷，继续反应10～12h，室温下冷却，将1000ml的乙醚倒入溶液中，析出白色固体，再用乙醚多次洗涤，除去未反应的原料，产物置于40～60℃下的真空干燥箱中干燥，以得到第二功能体。
第二功能体具体的合成路线为：
3)第三功能体的合成
在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500m L的三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.32mol的丙酮及10ml的阻聚剂，当温度升至45～60℃时，将0.78mol的1,3-丙基磺内酯溶于丙酮中形成混合液，在1～2.5h内滴入三口烧瓶中，滴加完毕继续反应20～24h；当反应完毕后，用体积比为1：1的乙醚与丙酮组成的混合液多次洗涤第三功能体白色晶体，以除去多余的原料，产物置于60～75℃下的真空干燥箱中干燥，已得到第三功能体。
第三功能体具体的合成路线为：
4)在装有搅拌器的500mL三口烧瓶中，顺序添加0.8mol的甲基烯丙基聚氧乙烯醚HPEG和15ml去离子水，待甲基烯丙基聚氧乙烯醚HPEG溶解完毕及温度升至40～60℃时，依次添加已稀释的链转移剂巯基乙酸及引发剂H2O2，待烧瓶中溶液稳定后，依次滴加0.3mol的引发剂Vc混合2.5～3h，然后添加0.15mol丙烯酸AA及0.35mol的第一功能体或第二功能体或第三功能体混合单体混合2～2.5h，滴加完毕后保温搅拌1～2h，待温度降至室温后，用20～40％的NaOH溶液调节反应液pH值至6～7，获得30～40％固含量的淡黄色透明粘稠液体，即得到所述的高抗泥型复合外加剂。
当加入的是第一功能体时，高抗泥型复合外加剂的合成路线为：
当加入的是第二功能体时，高抗泥型复合外加剂的合成路线为：
当加入的是第三功能体时，高抗泥型复合外加剂的合成路线为：
而，本发明的一种气泡轻质土的制备方法包括如下步骤：
1)按表1-1中的配比分别称取水泥、工业废渣粉、复合高能膨胀剂、高抗泥型复合外加剂、防水剂、填料、水；
2)将以上原材料倒入搅拌锅中混合，并拌合2min得到复合浆体；
3)将发泡剂与水混合成稀释液，通入压缩空气，即得到气泡；
4)将制得的气泡及复合浆体混合，再拌合1.5min，即得到拌合好的混合料；
5)将拌合好的混合料浇筑入模、养护，即得到低环境负荷型气泡轻质土。
具体气泡轻质土配合比及性能如下表：
表1-1实施例1～2低环境负荷型气泡轻质土配合比(kg/m3)
表1-2实施例1～2低环境负荷型气泡轻质土性能
由上实施例1～2可知，采用本方法制备的低环境负荷型气泡轻质土具有轻质高强的特点，湿容重处于750～970kg/m3的范围，28d抗压强度为4.1～8.4MPa。且吸水率均较小，具有较好的耐久性。实际工程应用中的泵送距离均超过了400m。每方消纳固体废弃物超过60kg，采用机制砂替代河砂，节约了河砂资源，保护了生态环境。
实施例3～4
原料中，水泥采用P·O 42.5普通硅酸盐水泥；工业废渣粉选用高炉矿渣粉，其比表面积500m2/kg，活性指数为97％；防水剂选用乳化石蜡，表面活性剂选用植物蛋白类发泡剂；填料选用高钛重矿渣砂，其细度模数为3.04，压碎值5.4％，亚甲蓝值(MB值)1.5，微细颗粒(粒径＜0.075μm)质量含量4.1％；水为普通自来水。
实施例中复合高能膨胀剂制备包括以下步骤：
1)将菱镁矿用颚式破碎机破碎，从破碎的尾矿中选取粒径于40～80mm的颗粒；
2)将选取的40～80mm的尾矿颗粒置于130℃的真空干燥箱中烘干2.5h，烘干处理后进行粉磨，控制其细度为通过80μm方孔筛的筛上筛余＜10％；
3)将优选的烘干粉磨处理的尾矿颗粒置于电阻炉中进行烧结反应。其中高活性氧化镁的制备控制其升温速率为55℃/h，升温至860℃，保温0.5h，将煅烧处理后得到的氧化镁进行二次粉磨，控制其细度为45～60μm之间，即得到高活性氧化镁；其中低活性氧化镁的制备控制其升温速率为70℃/h，升温至1120℃，保温1.5h，将煅烧处理后得到的氧化镁进行二次粉磨，控制其细度为60～80μm之间，即得到低活性氧化镁；
4)将反应制得的高活性氧化镁与低活性氧化镁按质量比5/4混合，即得到所述复合高能膨胀剂。
实施例中高抗泥型复合外加剂制备包括以下步骤：
1.第一功能体的合成
在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500mL三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.32mol的二氯甲烷及10ml的阻聚剂，在40min内于50℃下慢慢滴加5ml氯化苄，继续反应5.5h，室温下冷却，将1000ml的乙醚倒入溶液中，析出白色固体，再用乙醚多次洗涤，除去未反应的原料，产物置于60℃下的真空干燥箱中干燥。
2.第二功能体的合成：
在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500m L三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.25mol的乙腈及10ml的阻聚剂，在30min内于40℃下缓慢滴加10ml的正溴丁烷，继续反应10h；
室温下冷却，将1000ml的乙醚倒入溶液中，析出白色固体，再用乙醚多次洗涤，除去未反应的原料，产物置于60℃下的真空干燥箱中干燥。
3.第三功能体的合成
在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500m L三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.32mol的丙酮及10ml的阻聚剂，当温度升至45℃时，将0.78mol的1,3-丙基磺内酯溶于丙酮中形成混合液，于1.5h内滴入三口烧瓶中，滴加完毕继续反应24h。当反应完毕后，用乙醚及丙酮组成的混合液多次洗涤第三功能体白色晶体，以除去多余的原料，产物置于60℃下的真空干燥箱中干燥。
4.高抗泥型复合外加剂的合成
在装有搅拌器的500mL三口烧瓶中，顺序添加0.8mol的甲基烯丙基聚氧乙烯醚HPEG和去离子水，待甲基烯丙基聚氧乙烯醚HPEG溶解完毕及温度升至60℃时，依次添加已稀释的链转移剂巯基乙酸及引发剂H2O2，待烧瓶中溶液稳定后，依次滴加0.3mol的引发剂Vc混合2.5～3h，然后添加0.15mol丙烯酸AA及0.35mol的第一功能体或第二功能体或第三功能体混合单体混合2～2.5h，滴加完毕后保温搅拌1.5h，待温度降至室温后，用30％的NaOH溶液调节反应液pH值至6.5，获得约32％固含量的淡黄色透明粘稠液体，即得到高抗泥型复合外加剂。
制备方法包括如下步骤：1)按配比称取水泥、工业废渣粉、复合高能膨胀剂、高抗泥型复合外加剂、防水剂、填料、水；
2)将以上原材料倒入搅拌锅中混合，并拌合2min得到复合浆体；
3)将发泡剂与水混合成稀释液，通入压缩空气，即得到气泡；
4)将制得的气泡及复合浆体混合，再拌合2min，即得到拌合好的混合料；
5)将拌合好的混合料浇筑入模、养护，即得到低环境负荷型气泡轻质土。
具体气泡轻质土配合比及性能如下表：
表1-3实施例3～4低环境负荷型气泡轻质土配合比(kg/m3)
备注：当填料为高钛重矿渣砂时，为充分发挥其内养护作用，高钛重矿渣砂应预先进行饱水处理，使用前再将经饱水处理后的高钛重矿渣砂晾至饱和面干状态，备用。
表1-4实施例3～4低环境负荷型气泡轻质土性能
由上实施例3～4可知，采用本方法制备的低环境负荷型气泡轻质土具有轻质高强的特点，湿容重处于780～1120kg/m3的范围，28d抗压强度为4.2～14.5MPa。且吸水率均较小，具有较好的耐久性。实施例4在实际工程应用中泵送距离达550m。每方消纳固体废弃物超过420kg，避免了大量固体废弃物露天堆放，占用土地，污染环境。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。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)

1.一种气泡轻质土，其特征在于，每立方米的所述气泡轻质土含有：水泥280～350kg，工业废渣粉30～100kg，复合高能膨胀剂20～35kg，高抗泥型复合外加剂3.3～6.5kg，防水剂3～12kg，气泡480～650L，填料200～480kg，水90～160kg。
2.如权利要求1所述的一种气泡轻质土，其特征在于，所述废渣粉为粉煤灰、硅灰、高炉矿渣粉、磷渣微粉其中的一种或多种的混合物。
3.如权利要求2所述的一种气泡轻质土，其特征在于，所述粉煤灰的活性指数≥85％，烧失量≤5％，45μm方孔筛筛余≤15％；所述硅灰的活性指数≥102％，所述硅灰中的SiO2质量含量≥88％,所述硅灰的比表面积≥16000m2/kg；所述高炉矿渣粉比表面积≥450m2/kg，活性指数≥95％；所述磷渣微粉活性指数≥85％，所述磷渣微粉比表面积≥500m2/kg，P2O5质量含量≤3％。
4.如权利要求1所述的一种气泡轻质土，其特征在于，所述复合高能膨胀剂为高活性氧化镁和低活性氧化镁的混合物。
5.如权利要求4所述的一种气泡轻质土，其特征在于，所述复合高能膨胀剂的制造方法包括以下步骤：
步骤S1,将菱镁矿或者白云石尾矿用颚式破碎机破碎，从破碎的尾矿中选取粒径于30～100mm的尾矿颗粒；
步骤S2，将选取的30～100mm的尾矿颗粒置于120～180℃的真空干燥箱中烘干1.5～4h，烘干处理后进行粉磨，控制其细度为通过80μm方孔筛的筛上筛余0％～12％，以获取尾矿粉末；
步骤S3，将步骤S2获得的烘干粉磨处理的尾矿颗粒置于电阻炉中进行烧结反应，其中，控制电阻炉升温速率为50～80℃/h，升温至720～900℃，保温0.3～1h，将煅烧处理后得到的氧化镁进行二次粉磨，控制其细度为30～60μm之间，即得到高活性氧化镁；
控制电阻炉升温速率为60～90℃/h，升温至950～1150℃，保温1～2h，将煅烧处理后得到的氧化镁进行二次粉磨，控制其细度为45～80μm之间，即得到低活性氧化镁；
步骤S4，将步骤S3制得的高活性氧化镁与低活性氧化镁按质量比1～7/3混合。
6.如权利要求4所述的一种气泡轻质土，其特征在于，所述高抗泥型复合外加剂的制备方法包括以下步骤：
1)在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500mL的三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.32mol的二氯甲烷及10ml的阻聚剂，在20～40min内置于30～50℃下慢慢滴加氯化苄，继续反应5～7h，室温下冷却，将1000ml的乙醚倒入溶液中，析出白色固体，再用乙醚多次洗涤，除去未反应的原料，产物置于40～60℃下的真空干燥箱中干燥，以得到第一功能体；
2)在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500mL的三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.25mol的乙腈及10ml的阻聚剂，在20～40min内于40～50℃下缓慢滴加正溴丁烷，继续反应10～12h，室温下冷却，将1000ml的乙醚倒入溶液中，析出白色固体，再用乙醚多次洗涤，除去未反应的原料，产物置于40～60℃下的真空干燥箱中干燥，以得到第二功能体；
3)在带有搅拌器、球形冷凝管及滴液漏斗的500mL的三口烧瓶中，顺序添加0.12mol的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DM、0.32mol的丙酮及10ml的阻聚剂，当温度升至45～60℃时，将0.78mol的1,3-丙基磺内酯溶于丙酮中形成混合液，在1～2.5h内滴入三口烧瓶中，滴加完毕继续反应20～24h；当反应完毕后，用体积比为1：1的乙醚与丙酮组成的混合液多次洗涤第三功能体白色晶体，以除去多余的原料，产物置于60～75℃下的真空干燥箱中干燥，已得到第三功能体；
4)在装有搅拌器的500mL三口烧瓶中，顺序添加0.8mol的甲基烯丙基聚氧乙烯醚HPEG和15ml去离子水，待甲基烯丙基聚氧乙烯醚HPEG溶解完毕及温度升至40～60℃时，依次添加已稀释的链转移剂巯基乙酸及引发剂H2O2，待烧瓶中溶液稳定后，依次滴加0.3mol的引发剂Vc混合2.5～3h，然后添加0.15mol丙烯酸AA及0.35mol的第一功能体或第二功能体或第三功能体混合单体混合2～2.5h，滴加完毕后保温搅拌1～2h，待温度降至室温后，用20～40％的NaOH溶液调节反应液pH值至6～7，获得30～40％固含量的淡黄色透明粘稠液体，即得到所述的高抗泥型复合外加剂。
7.如权利要求1所述的一种气泡轻质土，其特征在于，所述的防水剂为乳化石蜡或者烷氧基硅烷防水剂。
8.如权利要求1所述的一种气泡轻质土，其特征在于，所述的气泡由表面活性剂溶液经压缩空气法制备而成，且所述表面活化剂为十二烷基醇醚硫酸钠、N-酰基缩氨酸钠或者植物蛋白类发泡剂。
9.如权利要求1所述的一种气泡轻质土，其特征在于，所述填料为河砂、安定性合格的尾矿砂或者机制砂中的一种，且所述填料的细度模数为2.4～3.1，所述填料的压碎值≤8％，所述填料的亚甲蓝值(MB值)＜1.5，所述填料的微细颗粒质量含量≤12％，且所述微细颗粒的粒径＜0.075μm。
10.一种制备如权利要求1-9任一项所述的气泡轻质土的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按配比称取原料：水泥280～350kg/m3，工业废渣粉30～100kg/m3，复合高能膨胀剂20～35kg/m3，高抗泥型复合外加剂3.3～6.5kg/m3，防水剂3～12kg/m3，填料200～480kg/m3，水90～160kg/m3；
2)将以上原材料倒入搅拌锅中混合，并以1200转/min的速度搅拌混合2min得到复合浆体；
3)将发泡剂与水混合成稀释液，通入压缩空气，即得到气泡480～650L/m3；
4)将制得的气泡及复合浆体混合，再拌合1.5～2min，即得到拌合好的混合料；
5)将拌合好的混合料浇筑入模、养护，以获得气泡轻质土。
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