CN110304877A - 一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料及其制备方法，其原料包括：粉料、水、发泡剂、激发剂、外加剂，本发明制备的轻质泡沫土可大量添加使用固体废弃物原料，有效提高了固体废弃物的利用率，降低了生产成本，同时，可有效实现大型设备泵送和长距离管道输送，施工速度快，满足大型填充项目施工应用，产品直立性好，不需要高温养护，自然养护即可满足标准要求，具有节能环保，变废为宝的巨大社会效益和经济价值，具有优秀的产业化前景。

Description

一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及泡沫轻质土的大型浇注填充技术领域，具体的涉及一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，煤炭、矿产等自然资源过度开采和使用，虽然使经济得到了快速的发展，但同样对自然资源造成了破坏浪费且对环境造成了污染，工业生产发展所产生的固体废弃物数量巨大，大多还是以消极堆存为主，不仅占用了大量的土地，造成极大的资源浪费，还污染了环境，增加了安全隐患，危害着自然生态和人类健康。然而目前泡沫轻质土的大型浇注填充技术中还存在如下一系列问题：1、粉料掺加量较少，尤其在其用量高于百分之五十时，泡沫轻质土的力学性能无法得到保证；2、目前固废的应用多限制在制品方面，无法实现大规模的填充项目，尤其无法应用至泡沫轻质土的大型浇注填充技术中；3、固废的应用多停留在实验室阶段，且需要需要利用蒸养系统，在大量的现浇施工中很难实现，尤其在科研实验室实验中的技术，成本投入较高，不利于工业化生产。
因此如何提高了固体废弃物的利用率，降低生产成本，同时，效实现大型设备泵送和长距离管道输送，满足大型填充项目施工应用是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用根据下技术方案：
应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：粉料、水、发泡剂、激发剂、外加剂；
进一步，上述粉料与水、发泡剂、激发剂和外加剂的重量份数比为 100:40-70:0.01-1:0-5:0-5。
进一步，上述粉料由以下质量百分比的原料组成：0-40％的硅酸盐类水泥和\或熟料一种或两种的混合、60-100％的固废粉。。
采用上述进一步的有益效果在于两者通过复合作用，利用硅酸盐或熟料的水化激发，或者温度激发，能够有效提高固废粉的反应速度，节省反应时间，提高产业化进度。
进一步，上述激发剂由水玻璃、硫酸钠和氢氧化钠的一种或多种组成。
更进一步，激发剂由水玻璃、硫酸钠和氢氧化钠按照7：2：1的比例组成。
采用上述进一步的有益效果在于利用实验出来的碱激发，通过比例调节，找到了提高固废的反应效果，还不会出现质量反弹现象，可以大幅提高产品的强度指标。
进一步，上述外加剂包括早强剂、减水剂、缓凝剂的一种或多种；且在实际应用过程中旱强剂和缓凝剂不同时使用。
更进一步，上述早强剂由三乙醇胺、甲酸钙、尿素、氯化钠、氯化钙的一种或多种组成；
上述减水剂为萘系减水剂、木钙或木钠；
上述缓凝剂为弱酸及其盐或糖类物质；上述弱酸及其盐优选为酒石酸、硼酸、磷酸盐，糖类物质由优选为葡萄糖、果糖等；
采用上述进一步的有益效果在于减水剂可以大幅降低用水量，还能满足现浇效果，提高强度；早强剂是为了提高产品早期强度，降低塌落率；缓凝剂能够降低夏季高温施工时，产品的入模温度，降低前期水化热引起的裂纹。
本发明还提供了上述应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料的制备方法，具体为：
(1)按重量份数比例称取各原料，并将发泡剂进行稀释之后，将各原料投入至自动控制的智能型连续设备，将设备工作面准备好，把各原料的重量份数比例输入到主机的控制面板；
(2)启动上料机，把水和粉料，外加材料利用设备的计量系统进行计量并在50-60r/min的转速下搅拌2-3min后，得混合浆料；
(3)将步骤(2)得到的混合浆料投放到智能型连续设备下部搅拌系统，在50-60r/min的转速下搅拌2-3min得二次搅拌混合料；
(4)启动设备自带发泡系统，进行发泡之后，即得泡沫轻质土材料。
上述泡沫轻质土材料可以通过启动智能型连续设备的泵送系统，并通过提前排设好的管道输送至工作面上。
进一步，上述自动控制的智能型连续设备为华泰HT-18大型集装箱式泡沫轻质土生产设备。
采用上述进一步的有益效果在于：智能化设备，可以实现精准计量，自动调节容重变频，实现一键操作的功能，可以保证产品的质量稳定，施工速度快，降低新旧产品因为时间相隔长而相互影响的问题；
进一步，上述步骤(1)中发泡剂的稀释倍数为60倍以上，
更进一步，上述步骤(4)中发泡泡沫密度为40-60kg/m3，泡沫泌水量不大于30ml，沉降距不大于3mm。
采用上述进一步的有益效果在于对发泡剂的性能进行限定，使泡沫的状态与浆体呈最佳组合状态，既保证及时混合，提高泡沫稳定性，泡沫的粘性可以将混合粉料均匀分散悬浮，降低沉降；此种泡沫，出来产品孔径均匀，产品的外观及热工性能好；
进一步，本发明制备方法中各原料的加入顺序为先向水中加入激发剂之后，再依次加入粉料和发泡剂。
采用上述进一步的有益效果在于激发剂加入水中，可以保证激发剂的充分溶解，分离，保证与粉料混合时分布均匀，提前加入，可以增加激发剂与浆体的搅拌时间，增大激发效果。
本发明结合高校科研院所，深入研究固体废弃物在行业中的资源化再利用，并且取得了重大技术和应用突破，极大地提高了固体废弃物的资源化利用率，为固体废弃物的资源化再利用开辟了新的途径，可有效缓解和治理固体废弃物堆存造成的生态环境污染等问题，带来巨大的经济和社会效益。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
用于地下空洞回填的大型填充工程的泡沫轻质土
(1)准确称取如下重量分的原料粉料1000kg、水700kg、发泡剂0.3kg，
其中粉料由铜尾矿粉300kg、钼尾矿粉200kg、高炉渣粉200kg、火山灰200kg和废石膏粉100kg粉碎混合研磨而成。
并将发泡剂稀释100倍之后，将各原料投入至华泰18型集装箱式泡沫砼站，将设备工作面准备好，把各原料的重量kg数比例输入到主机的控制面板；
(2)启动上料机，把各原料利用设备的计量系统进行计量并在60r/min 的转速下搅拌2min后，得混合浆料；
(3)将步骤(2)得到的混合浆料投放到智能型连续设备下部搅拌系统，在xx的转速下搅拌50r/min的转速下搅拌3min得二次搅拌混合料；
(4)启动设备自带发泡系统，进行发泡，待发泡泡沫密度大道40kg/m3，泡沫泌水量低于30ml，沉降距低于3mm后，即得泡沫轻质土材料。
(5)将得到的泡沫轻质土材料经华泰18型集装箱式泡沫砼站的泵送系统，并通过提前排设好的管道输送至工作面上，进行地下空洞回填。
进行施工检测，所得泡沫轻质土材料的流值稳定在190-200mm，施工流畅，效率高，所生产的泡沫轻质土7天抗压强度达到0.39MPa，28天抗压强度达到0.68MPa，能够满足了项目施工的要求，且极大地消化和利用了固体废弃物，同时节省成本8千余万。
实施例2
路基换填用大型填充工程的泡沫轻质土，
(1)准确称取粉料1000kg、水500kg、华泰路桥专用发泡剂1.8kg、水玻璃10kg、尿素10kg、氯化钠10kg，其中粉料由铁、锌、钼、铜四种尾矿粉各150kg，电石渣粉100kg和硅酸盐类水泥300kg配比混合而成；
将发泡剂稀释80倍之后，将各原料投入至华泰18型集装箱式泡沫砼站，将设备工作面准备好，把各原料的重量kg数比例输入到主机的控制面板；
(2)启动上料机，把各原料利用设备的计量系统进行计量并在55r/min 的转速下搅拌2min后，得混合浆料；
(3)将步骤(2)得到的混合浆料投放到智能型连续设备下部搅拌系统，在50r/min的转速下搅拌3min得二次搅拌混合料；
(4)启动设备自带发泡系统，进行发泡，待发泡沫密度为50kg/m3，泡沫泌水量低于30ml，沉降距低于3mm后，即得泡沫轻质土材料。
(5)将泡沫轻质土材料经华泰18型集装箱式泡沫砼站的泵送系统，并通过提前排设好的管道输送至工作面上，进行路基换填。
进行施工检测，制得的泡沫轻质土材料的流值稳定在178-185mm，施工流畅，效率高，所生产的泡沫轻质土7天抗压强度达到0.76MPa，28天抗压强度达到1.4MPa，能够满足项目施工的要求，且消化和利用了固体废弃物，节省成本5千余万。
实施例3
用于桥背回填的大型填充工程的泡沫轻质土
(1)准确称取粉料1000kg、水450kg、发泡剂8kg、水玻璃28kg、硫酸钠8kg、氢氧化钠4kg、萘磺酸盐甲醛缩合物10kg、酒石酸20kg、果糖20kg，上述粉料由铅、锌、铜尾矿粉各200kg、硅酸盐类水泥300kg、熟料100kg组成。
并将发泡剂稀释60倍之后，将各原料投入至华泰18型集装箱式泡沫砼站，将设备工作面准备好，把各原料的重量kg数比例输入到主机的控制面板；
(2)启动上料机，把各原料利用设备的计量系统进行计量并在60r/min 的转速下搅拌3min后，得混合浆料；
(3)将步骤(2)得到的混合浆料投放到智能型连续设备下部搅拌系统，在xx的转速下搅拌55r/min的转速下搅拌3minh得二次搅拌混合料；
(4)启动设备自带发泡系统，进行发泡，待发泡泡沫密度为40kg/m3，泡沫泌水量低于30ml，沉降距低于3mm，即得泡沫轻质土材料。
(5)将泡沫轻质土材料经华泰18型集装箱式泡沫砼站的泵送系统，并通过提前排设好的管道输送至工作面上，用于桥背回填。
进行施工检测，制得的泡沫轻质土材料的流值稳定在165-170mm，施工流畅，效率高，所生产的泡沫轻质土7天抗压强度达到0.82MPa，28天抗压强度达到1.6MPa，能够项目施工的要求，且消化和利用了固体废弃物，节省成本2千多万。

Claims (10)

1.一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：粉料、水、发泡剂、激发剂、外加剂；
所述粉料与水、发泡剂、激发剂和外加剂的重量份数比为100:40-70:0.01-1:0-5:0-5。
2.根据权利要求1所述一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料，其特征在于，所述粉料由以下质量百分比的原料组成：0-40％的硅酸盐类水泥和\或熟料一种或两种的混合、60-100％的固废粉。
3.根据权利要求1所述一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料，其特征在于，所述激发剂由水玻璃、硫酸钠和氢氧化钠的一种或多种组成。
4.根据权利要求3所述一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料，其特征在于，所述激发剂由水玻璃、硫酸钠和氢氧化钠按照7：2：1的比例组成。
5.根据权利要求1所述一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料，其特征在于，所述外加剂包括早强剂、减水剂、缓凝剂的一种或多种。
6.根据权利要求5所述一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料，其特征在于，所述早强剂由三乙醇胺、甲酸钙、尿素、氯化钠、氯化钙的一种或多种组成；
所述减水剂为萘系减水剂、木钙或木钠；
所述缓凝剂为弱酸及其盐或糖类物质。
7.一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)按权利要求1-6任一项重量份数称取各原料，并将发泡剂进行稀释之后，将各原料投入至自动控制的智能型连续设备，将设备工作面准备好，把各原料的重量份数比例输入到主机的控制面板；
(2)启动上料机，把水和粉料，外加材料利用设备的计量系统进行计量并在50-60r/min的转速下搅拌2-3min后，得混合浆料；
(3)将步骤(2)得到的混合浆料投放到智能型连续设备下部搅拌系统，在50-60r/min的转速下搅拌2-3min得二次搅拌混合料；
(4)启动设备自带发泡系统，进行发泡之后，即得泡沫轻质土材料。
8.根据权利要求7所述一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述自动控制的智能型连续设备为华泰HT-18大型集装箱式泡沫轻质土生产设备。
9.根据权利要求7所述一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述发泡剂的稀释倍数为60倍以上。
10.根据权利要求7所述一种应用于大型填充工程的泡沫轻质土材料制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述发泡泡沫密度为40-60kg/m3，泡沫泌水量不大于30ml，沉降距不大于3mm。
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