CN111003992A

CN111003992A - 一种用于污水过滤的泡沫混凝土及其制备方法

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Publication number: CN111003992A
Application number: CN201911172379.3A
Authority: CN
Inventors: 张建华; 孙根生; 华科飞; 许言言; 范志广; 雷云; 于翔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-04-14

Abstract

本发明公开了一种用于污水过滤的泡沫混凝土，包括有以下重量份的原料：胶凝材料0～250份、掺合料50～300份、增强剂0～20份、减水剂0～10份、改性剂0～5份、发泡剂0～5份和水50～400份；制备方法：(1)称取各原料；(2)依次加入水、增强剂、改性剂、减水剂、掺合料和胶凝材料，搅拌均匀；(3)与发泡剂的发泡泡沫进行混合；(4)泵入模具，即得。本发明采用表面活性剂物理发泡，通过发泡剂的改性，可以生产出连孔率高、透水效果好且强度高的泡沫混凝土，污水处理效果优异，且孔径的大小可以根据容重调整，也可以根据配比调整；本发明泡沫混凝土自然养护，时间越长，强度越高，且强度增长稳定。

Description

一种用于污水过滤的泡沫混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，更具体的说是涉及一种用于污水过滤的泡沫混凝土及其制备方法。

背景技术

随着城市的不断开发建设，城市的污水越来越多。目前，城市生活污水已成为我国城市水的主要污染源，大量的污水排放不仅破坏生态，还严重地危害着工农业的生产和人类的健康和安全。因此，城市污水处理是当前和今后城市水环境保护工作中的重中之重。

对于城市污水的处理工艺，其中关键的一项就是对污水的过滤，而过滤材料的选用显得尤为重要。传统的过滤材料选用加气块厂生产使用的废料，作为过滤材料需要有很好的透水性，能够透水，同时能够过滤掉一大部分颗粒物，而大多加气块(加气混凝土砌块)存在的问题有：1.密度一般在800kg/m³左右，容重比较大，孔径小，不易透水；2.铝粉发泡为化学发泡过程，孔多数为闭孔，连孔率低，不利于透水；3.生产多采用的是蒸养法，前期强度增长快，后期易出现粉化问题，材料的耐久性差；4.砌块厂切割时剩下的废料颗粒大小不一，多数为粉末状物，使用前处理费事；5.加气块厂的废料一般会回收利用，污水处理厂较难购买。

因此，如何开发一种连孔率高、透水效果好的过滤材料用于处理城市污水是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于污水过滤的泡沫混凝土及其制备方法，以解决现有技术中的不足。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于污水过滤的泡沫混凝土，包括有以下重量份的原料：胶凝材料0～250份、掺合料50～300份、增强剂0～20份、减水剂0～10份、改性剂0～5份、发泡剂0～5份和水50～400份。

进一步，上述胶凝材料为硅酸盐水泥、水泥熟料中的任一种或两种的混合。

采用上述进一步的有益效果在于，硅酸盐水泥、水泥熟料与水反应后形成坚固的水泥石，将掺合料牢固地粘结成整体，从而使泡沫混凝土具有一定的物理力学性能。

进一步，上述掺合料为粉煤灰、尾矿、赤泥、矿渣、钢渣微粉、钢渣尾泥、石膏、硅藻土、铝灰、垃圾焚烧飞灰、水淬渣或水淬渣粉、硅灰、石粉中的任一种或几种的混合物。

采用上述进一步的有益效果在于，将粉煤灰、尾矿、赤泥、矿渣、钢渣微粉、钢渣尾泥、石膏、硅藻土、铝灰、垃圾焚烧飞灰、水淬渣或水淬渣粉、硅灰、石粉等工业固体废弃物加入泡沫混凝土中，可大量利用固体废弃物，不仅能节省胶凝材料，降低生产成本，还能改善泡沫混凝土拌和物的和易性，提高其密实性、抗渗性及耐化学腐蚀性等；最主要的作用是有效提高了固体废弃物的利用率，最大限度地解决了固体废弃物堆存问题，保护环境，节约国家土地资源。

进一步，上述增强剂为氯化镁、氯化钠、石灰、石膏、纤维中的任一种或几种的混合。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明增强剂具有高孔隙率、高承载力、低塑性等特点，能够降低水灰比，增强粘聚性能，改善体积稳定性，在确保泡沫混凝土孔隙率的同时，还有效提高了泡沫混凝土制品的质量。

进一步，上述减水剂为萘系减水剂。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明萘系减水剂不仅与胶凝材料浆体有良好的适应性，而且还不影响泡沫的稳定性。作用如下：①降低水料比，提高泡沫混凝土的强度；②增加胶凝材料的分散性，使泡沫混凝土浆料更加均匀，提高浆料的和易性，增加泵送的流动性；③缩短搅拌时间，减少破泡的概率；④提高泡沫混凝土的内聚性，有利于泡沫的稳定，减少泡沫上浮合并的几率。

进一步，上述改性剂为三乙醇胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、无机铝盐中的任一种或几种的混合。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明改性剂能够参与早期水化进程，从而充分利用掺合料之间的缝隙，改善胶凝材料，减少用水量，使泡沫混凝土更加密实，提高其抗冻和抗渗等耐久性指标，同时还可以有效激发固体废物中的产品活性，从而提高产品强度。

进一步，上述发泡剂为阴离子表面活性剂，优选为河南华泰新材料科技股份有限公司生产的HTG-2发泡剂。

采用上述进一步的有益效果在于，通过引入发泡剂，内部可产生大量细小均匀封闭的泡沫，从而保证泡沫混凝土具有连孔率高、透水效果好的特性，且泡沫混凝土孔径的大小可以根据发泡剂的用量进行调整。

一种用于污水过滤的泡沫混凝土的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述用于污水过滤的泡沫混凝土的重量份数称取各原料；

(2)依次加入水、增强剂、改性剂、减水剂、掺合料和胶凝材料，以50～150r/min的转速搅拌2～5min，得到混合浆料；

(3)先将发泡剂进行发泡，然后将发泡泡沫与步骤(2)所得混合浆料进行混合，得到流体产品；

(4)将步骤(3)所得流体产品倒入模具，即得用于污水过滤的泡沫混凝土。

进一步，还包括步骤(5)：将用于污水过滤的泡沫混凝土进行破碎，然后进行分类筛分备用；优选地，筛分粒径为1～10cm。

采用上述进一步的有益效果在于，通过破碎、分类筛分，可以制得不同级配粒径的泡沫混凝土，以符合不同要求。最后，将成品运输至污水池现场，按照要求的粒径进行摊铺施工，作为过滤沉淀层使用。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明泡沫混凝土材料的密度范围大，轻的可做到200kg/m³，重的可做到1000kg/m³，用于污水处理工艺时，密度不需要太大，使用时破碎处理简单；

2.本发明采用表面活性剂物理发泡，通过发泡剂的改性，可以生产出连孔率高、透水效果好的泡沫混凝土，污水处理效果优异，且孔径的大小可以根据容重调整，也可以根据配比调整；

3、本发明泡沫混凝土自然养护，时间越长，强度越高，且强度增长稳定；

4.本发明的生产速度快，一根管道直接浇筑成型；设备轻巧方便；生产不限定于厂区，可现场直接施工。

具体实施方式

下面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。

以下实施例中，发泡剂宜采用河南华泰新材料科技股份有限公司生产的HTG-2发泡剂。

实施例1

用于污水过滤的泡沫混凝土(产品容重为300公斤级)，包括有以下重量的原料：Po425水泥150kg、硅灰100kg、氯化镁2kg、发泡剂2kg和水150kg。

制备方法：

(1)按上述用于污水过滤的泡沫混凝土的重量称取各原料；

(2)向搅拌系统中依次加入水、氯化镁、硅灰和Po425水泥，以50r/min的转速搅拌5min，得到混合浆料；

(3)将步骤(2)所得混合浆料通过管道输送到混合系统中，同时将发泡剂加入发泡系统进行发泡，泡沫通过高压空气输送到混合系统内，浆料与泡沫在混合系统中进行及时混合，得到流体产品；

(4)将步骤(3)所得流体产品通过管道泵入模具，即得用于污水过滤的泡沫混凝土。

经测试发现，与对比例1相比，由于添加了掺合料(硅灰)，制得泡沫混凝土产品的过滤、去污效果有所提高。

实施例2

用于污水过滤的泡沫混凝土(产品容重为300公斤级)，包括有以下重量的原料：水泥熟料150kg、矿渣100kg、氯化钠2kg、石膏0.5kg、无机铝盐1kg、发泡剂2kg和水150kg。

制备方法：

(1)按上述用于污水过滤的泡沫混凝土的重量称取各原料；

(2)依次加入水、氯化钠、石膏、无机铝盐、矿渣和水泥熟料，以100r/min的转速搅拌3min，得到混合浆料；

经测试发现，与实施例1相比，实施例2增加了改性材料(无机铝盐)，能够很好地改善产品结构，且石膏可以提高产品的去污、过滤污染物的效果。

实施例3

用于污水过滤的泡沫混凝土(产品容重为400公斤级)，包括有以下重量的原料：Po425水泥250kg、水淬渣100kg、氯化镁2kg、石膏0.5kg、萘系减水剂1kg、无机铝盐1kg、发泡剂2kg和水210kg。

制备方法：

(1)按上述用于污水过滤的泡沫混凝土的重量称取各原料；

(2)依次加入水、氯化镁、石膏、无机铝盐、萘系减水剂、水淬渣和Po425水泥，以150r/min的转速搅拌2min，得到混合浆料；

(4)将步骤(3)所得流体产品通过管道泵入模具，即得用于污水过滤的泡沫混凝土；

(5)将用于污水过滤的泡沫混凝土进行破碎，然后进行分类筛分备用。

经测试发现，实施例3总体效果最佳，萘系减水剂的减水增强效果好，产品的强度指标合格，达到一定的使用性，另外，结构连孔性良好，去污能力最强。

对比例1

用于污水过滤的泡沫混凝土(产品容重为300公斤级)，包括有以下重量的原料：Po425水泥250kg、发泡剂2kg和水150kg。

制备方法：

(1)按上述用于污水过滤的泡沫混凝土的重量称取各原料；

(2)依次加入水和Po425水泥，以150r/min的转速搅拌2min，得到混合浆料；

对比例2

用于污水过滤的泡沫混凝土(产品容重为500公斤级)，包括有以下重量的原料：Po425水泥300kg、水淬渣150kg、氯化镁2kg、石膏0.5kg、无机铝盐1kg、发泡剂2kg、水250kg。

制备方法：

(1)按上述用于污水过滤的泡沫混凝土的重量称取各原料；

(2)依次加入水、氯化镁、石膏、无机铝盐、水淬渣和Po425水泥，以150r/min的转速搅拌2min，得到混合浆料；

经测试发现，由于对比例2产品容重过大，产品结构差，连孔率低，透水效果差，过滤时容易堵塞，不便于使用。

性能检测

1、产品物理性能测试

各取实施例1～3和对比例1～2制得的泡沫混凝土产品，分别进行28天产品强度指标MPA测试，结果如表1所示。

表1 28天产品强度指标MPA测试结果

项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2
						28天产品强度指标MPA	0.8	1.0	1.6	0.5	0.7

由表1可知，本发明实施例1～3制得的泡沫混凝土产品的强度均高于对比例1～2制得的泡沫混凝土产品，其中，实施例3的产品强度最高。

以上试验说明，本发明用于污水过滤的泡沫混凝土物理性能优异。

2、污水处理性能测试

将实施例实施例1～3和对比例1～2制得的泡沫混凝土产品分别进行污水处理，处理后的污水检测标准按照GB 8978-1996进行，结果如下表所示。

由表1可知，经本发明实施例1～3制得的泡沫混凝土产品处理后的污水，各项指标均远低于GB 8978-1996的最高允许排放浓度，且处理效果优于对比例1～2，其中，实施例3的处理效果最优。

以上试验说明，本发明用于污水过滤的泡沫混凝土污水处理性能优异。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种用于污水过滤的泡沫混凝土，其特征在于，包括有以下重量份的原料：胶凝材料0～250份、掺合料50～300份、增强剂0～20份、减水剂0～10份、改性剂0～5份、发泡剂0～5份和水50～400份。

2.根据权利要求1所述的一种用于污水过滤的泡沫混凝土，其特征在于，所述胶凝材料为硅酸盐水泥、水泥熟料中的任一种或两种的混合。

3.根据权利要求1所述的一种用于污水过滤的泡沫混凝土，其特征在于，所述掺合料为粉煤灰、尾矿、赤泥、矿渣、钢渣微粉、钢渣尾泥、石膏、硅藻土、铝灰、垃圾焚烧飞灰、水淬渣或水淬渣粉、硅灰、石粉中的任一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种用于污水过滤的泡沫混凝土，其特征在于，所述增强剂为氯化镁、氯化钠、石灰、石膏、纤维中的任一种或几种的混合。

5.根据权利要求1所述的一种用于污水过滤的泡沫混凝土，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂。

6.根据权利要求1所述的一种用于污水过滤的泡沫混凝土，其特征在于，所述改性剂为三乙醇胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、无机铝盐中的任一种或几种的混合。

7.根据权利要求1所述的一种用于污水过滤的泡沫混凝土，其特征在于，所述发泡剂为阴离子表面活性剂。

8.一种用于污水过滤的泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)按权利要求1～7任一项所述用于污水过滤的泡沫混凝土的重量份数称取各原料；

(2)依次加入水、增强剂、改性剂、减水剂、掺合料和胶凝材料，搅拌均匀，得到混合浆料；

9.根据权利要求8所述的一种用于污水过滤的泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌的速度为50～150r/min，时间为2～5min。

10.根据权利要求8所述的一种用于污水过滤的泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，还包括步骤(5)：将用于污水过滤的泡沫混凝土进行破碎，然后进行分类筛分备用。