CN110835247A - 一种乳化沥青与水泥复合胶凝材料固化淤泥免烧陶粒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳化沥青与水泥复合胶凝材料固化淤泥免烧陶粒，该固化淤泥免烧陶粒包括乳化沥青、水泥、掺合料、淤泥、早强剂、减水剂、水，各组分按重量百分比为10%～26%、20%～44%、5%～20%、30%～50%、2%～3%、1%～3%、5%～15%；该免烧陶粒通过干粉预混、喷雾造球、自然晾干、过筛分级后制得；该免烧陶粒节能环保、工艺简单，同时适用于沥青混凝土和水泥混凝土，而且避免了传统无机材料陶粒吸水大所导致的陶粒混凝土体积稳定差等问题。

Description

一种乳化沥青与水泥复合胶凝材料固化淤泥免烧陶粒

技术领域

本发明属于建筑材料领域，更具体的涉及一种乳化沥青与水泥复合胶凝材料固化淤泥免烧陶粒。

背景技术

陶粒轻质多孔，在生态滤污、植生、建筑保温制品、桥梁、高层建筑中应用具有独特优势。目前陶粒多由粘土、粉煤灰、淤泥等材料烧结而成，存在自然资源消耗大、耗能大、污染环境等问题，这制约了陶粒的规模化应用。而且，由于陶粒具有吸水性，致使陶粒混凝土因吸水导致体积稳定性差易开裂。

申请号2018101436567的中国发明专利申请文件，将铁尾矿粉、粘土粉等按一定比例混合，以最高温度800℃烧制了铁尾矿低温陶粒，其烧成温度比传统粘土陶粒烧成温度(1100℃左右)明显降低。申请号2013102883211的中国发明专利，利用相图设计污泥、粘土、粉煤灰的质量比及适宜的烧成温度，一定程度上起到了节能的作用。

申请号201810012290X的中国发明专利申请文件公开了使用水厂残泥、水泥、激发剂、粉煤灰等，经水玻璃粘结造粒、70～90℃灭菌、风干陈化工艺制得一种高吸附性能给水厂残泥免烧陶粒，该发明专利在节能制备陶粒方面做了有益尝试。申请号2017109893833的中国发明专利申请文件公开了使用矿渣微粉、珍珠岩尾矿组成、水玻璃为主要组成材料，经配料进行搅拌、配制激发剂溶液、成球机造粒、养护、干燥、筛分，密封包装后制成了矿渣微粉掺珍珠岩尾矿免烧陶粒，并通过表面涂抹防水剂的方法降低了陶粒的吸水率。

申请号2018103008179的中国发明专利申请文件，公开了使用水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、人工砂、陶粒等制备一种高稳定性的泵送结构陶粒混凝土及其制备方法，通过聚硅氧烷与硬脂酸浸泡陶粒的方法使陶粒憎水，以解决陶粒混凝土的稳定性问题。

现有技术虽然取得了一定的进步，但尚存在以下问题：

(1)烧制陶粒方面，虽然降低了烧成温度、改善了易烧性能，但陶粒仍以粘土为主要原料，即仍需消耗大量的自然资源，且未能从根本上解决耗能、污染问题。

(2)免烧陶粒避免了耗能、污染问题，但基本上采用将制备好的陶粒进行表面涂抹防水剂的方法降低吸水率，存在工艺复杂，可靠度差问题；

(3)通过在陶粒混凝土中掺加防水剂的方法，可以有效缓解因陶粒吸水导致的陶粒混凝土的稳定性差问题。但是防水剂在降低吸水问题的同时，也抑制了混凝土中的水泥水化，从而影响混凝土的力学性能。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种乳化沥青与水泥复合胶凝材料固化淤泥免烧陶粒，以解决淤泥陶粒的耗能问题、吸水问题和环境污染问题。

本发明的技术方案是：一种乳化沥青与水泥复合胶凝材料固化淤泥免烧陶粒，按重量百分比计，包括如下组分：10％～26％乳化沥青、20％～44％水泥、5％～20％掺合料、30％～50％淤泥、2％～3％早强剂、1％～3％减水剂、5％～15％水。

优选的，所述乳化沥青为茂南粤桂道路沥青站生产的阳离子型和阴离子型乳化沥青，性能满足标准JTG F40-2017《公路沥青路面施工技术规范》。

优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥，满足标准GB175-2007《通用硅酸盐水泥》。

优选的，所述淤泥满足标准GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》。

优选的，所述掺合料为硅灰、粉煤灰、矿渣粉中任意一种或几种，满足标准GB/T51003-2014《矿物掺合料应用技术规范》。

优选的，所述早强剂为三乙醇胺、硫酸钠、碳酸钠中任意一种或几种。

优选的，所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂中任意一种。

优选的，所述早强剂和减水剂满足标准GB 50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》、GB 8076-2008《混凝土外加剂》；

优选的，所述水为自来水。

更优选的，所述淤泥为河湖底泥、污水处理产生的淤泥中的一种，经脱水、干化、粉磨后得到，平均粒径小于0.075mm。

上述陶粒的制备方法，包括如下步骤：

(1)将按配比称量好的水泥、淤泥、掺合料等干粉料置于成球机中，拌合均匀；

(2)将按配比称量好的乳化沥青、早强剂、减水剂、水混合成均匀混合液；

(3)在成球机运转状态下，将混合液喷入成球机；

(4)将所得陶粒置于室内自然晾干、筛分。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)采用有机、无机复合胶凝材料制备免烧陶粒，解决了烧结陶粒消耗能源、消耗资源、污染环境的问题。

(2)采用有机、无机两种胶凝材料作为胶结材料，制备的陶粒适用于水泥混凝土，亦能更好的适用于沥青混凝土，适用范围广。

(3)利用乳化沥青的聚合物憎水特性，不需对陶粒表面涂抹防水剂就能很好的解决了传统陶粒的吸水问题，是解决陶粒混凝土体积稳定性差问题的重要措施。

具体实施方式

淤泥烧结陶粒的生产过程为首先将淤泥、粘土、辅助材料混合，在成球机中加水滚动成球，经预热干化后，转入回转窑经1100℃左右煅烧，陶粒出窑后筛分得到最终产品。淤泥存在耗能大、污染环境、生产设备复杂等缺点。

淤泥免烧陶粒制备过程为将干化淤泥、水泥、早强剂等混合，在成球机中加水滚动成球，经晾干、筛分后得到成品，淤泥免烧陶粒工艺简单，不消耗燃料，生产设备简单，但存在吸水率高、耐水性不足等问题。

乳化沥青是沥青中加入乳化剂后经机械作用得到的常温液态沥青，该材料在聚合反应发生后，聚合产物具有一定力学性能，且其具有的憎水特性可用于制备淤泥免烧陶粒，解决淤泥免烧陶粒吸水率高问题。

[实施例-1]乳化沥青为茂南粤桂道路沥青站生产，阳离子型和阴离子型乳化沥青；水泥为扬州绿杨水泥发展有限公司生产，P·O42.5级普通硅酸盐水泥；粉煤灰为南京共创防腐保温有限公司生产，Ⅱ级粉煤灰；矿渣粉为泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司生产，S95级，表面积为450m²/kg；硅灰为上海胜阔建筑材料有限公司生产，SiO₂含量95％以上；聚羧减水剂、萘系减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产，含固量30％，减水剂饱和掺量点减水率30％以上；三乙醇胺、硫酸钠、碳酸钠为天津市科密欧化学试剂有限公司生产，分析纯；河湖淤泥为太湖底泥，水处理产生的淤泥为扬州汤汪污水处理厂生产。

制备方法：

①将按配比称量好的水泥、淤泥、掺合料等干粉料置于成球机中，拌合均匀；

②将按配比称量好的乳化沥青、早强剂、减水剂、水混合成均匀混合液；

③在成球机运转状态下，将混合液喷入成球机；

④将陶粒置于室内自然晾干、筛分。

[实施例-1]-[实施例-5]配方见表1，制备工艺相同。

[比较例-1]-[比较例-3]配方见表1，制备工艺相同。

各实施例和比较例结果见表2

表1实施例与比较例配方

表2测试结果

现有淤泥免烧陶粒主要通过水泥、掺和料、早强剂固化等制得，虽然具有节能、环保、设备简单等优点，但吸水率较高，限制了陶粒的规模化应用，本发明除了使传统淤泥免烧陶粒的固化材料外，增加乳化沥青组分，解决淤泥免烧陶粒的吸水率问题。对比实施例1、2、3、4、5与对比例3可以发现，乳化沥青的质量比例是降低淤泥免烧陶粒吸水率的控制组分，在乳化沥青质量比例为10％～26％时，免烧陶粒的吸水率随着乳化沥青的质量比例增加而降低，对比实施例1和比较例1，乳化沥青质量比例低于10％后，对淤泥免烧陶粒吸水率的降低效果不佳；对比实施例5与比较例2，乳化沥青质量比例超过26％后，虽然淤泥免烧陶粒吸率水较低，但筒压强度过低，即乳化沥青质量比例低于10％或高于26％后，陶粒的性能不满足GBT17431.1-1998《轻集料及其试验方法第1部分轻集料》要求。

Claims (9)

1.一种固化淤泥免烧陶粒，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：10%～26%乳化沥青、20%～44%水泥、5%～20%掺合料、30%～50%淤泥、2%～3%早强剂、1%～3%减水剂、5%～15%水。

2.如权利要求1所述的陶粒，其特征在于，所述乳化沥青为阳离子型或阴离子型乳化沥青。

3.如权利要求1所述的陶粒，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥。

4.如权利要求1所述的陶粒，其特征在于，所述掺合料为硅灰、粉煤灰、矿渣粉中任意一种或几种。

5.如权利要求1所述的陶粒，其特征在于，所述早强剂为三乙醇胺、硫酸钠、碳酸钠中任意一种或几种。

6.如权利要求1所述的陶粒，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂中任意一种。

7.如权利要求1所述的陶粒，其特征在于，所述水为自来水。

8.如权利要求1所述的陶粒，其特征在于，所述淤泥为河湖底泥、污水处理产生的淤泥中的一种，经脱水、干化、粉磨后得到，平均粒径小于0.075mm。

9.如权利要求1-8任一所述的陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将按配比称量好的水泥、淤泥、掺合料等干粉料置于成球机中，拌合均匀；

（2）将按配比称量好的乳化沥青、早强剂、减水剂、水混合成均匀混合液；

（3）在成球机运转状态下，将混合液喷入成球机；

（4）将所得陶粒置于室内自然晾干、筛分。