CN111116137A

CN111116137A - 一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法

Info

Publication number: CN111116137A
Application number: CN201911393186.0A
Authority: CN
Inventors: 肖建庄; 张航华; 丁陶
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-05-08

Abstract

本发明涉及一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，包括以下步骤：(a)对建筑弃土进行烘干、破碎、筛分处理，制得粒径在4.75mm以下的建筑弃土，加入胶凝材料混合均匀，获得干料，再加入水并充分搅拌，得到均匀浆体；(b)使用发泡机将泡沫剂水溶液制备成泡沫，所述泡沫剂水溶液包括发泡剂、稳泡剂及水；(c)将制备的泡沫加入制备的均匀浆体中，并充分搅拌，即得到泡沫建筑弃土。与现有技术相比，本发明可实现对土建工程产生的大量建筑弃土进行资源化利用，解决建筑弃土产生的城市垃圾问题，节约土建工程施工成本、环境成本，提高建筑垃圾资源化利用率。

Description

一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法

技术领域

本发明属于土木工程材料技术领域，具体涉及一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法。

背景技术

建筑弃土指在建筑工程、地下工程的新建与改建中由基坑或地下空间的开挖中产生的废弃土或淤泥为主的建筑垃圾。建筑弃土是建筑垃圾中的一个大类，随着城镇化进程空前迅猛，城市新建、改建等工程中基坑开挖的弃土为主的建筑弃土已经对生态环境造成了严重的破坏，但建筑垃圾的资源化再利用率却不足5％，作为大宗固体废弃物，建筑弃土的处置受到了国家的重视。如何处理建筑弃土是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，可实现对土建工程产生的大量建筑弃土进行资源化利用，解决建筑弃土产生的城市垃圾问题，节约土建工程施工成本、环境成本，提高建筑垃圾资源化利用率。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，包括以下步骤：

(a)对建筑弃土进行烘干、破碎、筛分处理，制得粒径在4.75mm以下的建筑弃土，加入胶凝材料混合均匀，获得干料，再加入水并充分搅拌，得到均匀浆体；

(b)使用发泡机将泡沫剂水溶液制备成泡沫，所述泡沫剂水溶液包括发泡剂、稳泡剂及水；

(c)将制备的泡沫加入制备的均匀浆体中，并充分搅拌，即得到泡沫建筑弃土。

进一步的，所述建筑弃土来源于新建建筑工程、旧建筑物拆除、地铁线路建设以及道路施工或翻修。

进一步的，对建筑弃土进行调配：所述建筑弃土的成分比例应满足：r∈[1,3]，r＝粘性土：砂性土。进一步优选的建筑弃土成分比例为：r＝2。建筑弃土中除砂性土、粘性土外的杂质含量因应<1％，以保证所用建筑弃土的质量。

进一步地，对建筑弃土进行烘干处理即使用烘箱并控制温度在105±5℃的情况下将建筑弃土烘干至恒重，以控制材料含水率、吸水率，并利于后续筛分，保证所制备的泡沫建筑弃土的均质性与稳定性；所述破碎处理即使用破碎机将大块的建筑弃土破碎至可以使用的细粒径土颗粒，提高建筑弃土的利用率；所述筛分处理即选取适合于泡沫土使用的建筑弃土粒径，取出不适用的粗粒径建筑弃土以保证所制备的泡沫建筑弃土的均质性与稳定性。

进一步地，所述胶凝材料包括硅酸盐水泥与废弃混凝土再生粉体。

进一步地，所述硅酸盐水泥为强度不低于32.5MPa的复合硅酸盐水泥。

进一步地，所述废弃混凝土再生粉体粒径≤0.75mm。

进一步地，所述干料包括以下重量份的组分：建筑弃土160-200份、水泥400-420份、废弃混凝土再生粉体40-60份。

进一步地，所述干料包括以下重量份的组分：建筑弃土184份、水泥414份、废弃混凝土再生粉体46份。

进一步地，所述泡沫剂水溶液包括以下重量份的组分：发泡剂0.5-1.5份、稳泡剂0.5-1.5份、水40份；所述发泡机为空气压缩发泡机。

进一步地，所述发泡剂为植物蛋白发泡剂，所述稳泡剂为甲基纤维素醚。发泡剂在水泥基材料中可产生大量稳定、细孔径气泡，生产轻质多孔材料的外加剂；稳泡剂能够提高由发泡剂制备的泡沫稳定性与延长泡沫半衰期的外加剂。

进一步地，所述搅拌在水泥砂浆搅拌机中进行，所述水泥砂浆搅拌机为市场购买的常规水泥砂浆搅拌机，转速不超过100r/min，所述搅拌条件为：将浆体加入泡沫，慢搅中不时用勺子取出少量浆体，检验浆体混合情况，并用量杯大致测量密度。当混合均匀、流动性适宜、密度合适时，停止搅拌，浇模。

进一步地，制备得到泡沫建筑弃土作为填筑材料，用在路基填筑工程中或管线填埋工程中，即利用泡沫建筑弃土轻质、隔热保温、流动性好的特性，作为路基填筑工程或地下管线填埋工程的填充材料。

本发明泡沫建筑弃土的制备，能够充分利用工程现场产生的建筑垃圾，并兼具强度、密度可调节控制、流动性高、耐久性较好等优势，将建筑弃土资源化利用，降低土建工程对环境的影响，原地取材制备，获得性能优异的建筑材料。

本发明提供的一种可应用于多种土建工程的泡沫建筑弃土的制备方法，以建筑弃土、水泥、再生粉体、水作为主要材料，引入复合发泡剂、甲基纤维素醚(HPMC)，制备得可控强度、高流动性的泡沫建筑弃土，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种可应用于路基工程、管线填埋等多种土建工程场合的泡沫建筑弃土制备方法，符合国家，响应了对于固体废弃物“减量化、资源化、无害化”的要求，实现了建筑弃土在工程材料中的再利用，对建筑业的绿色发展做出重要贡献，具有相当的环境效益与社会效益。

(2)本发明解决了建筑弃土固废处理问题，并同时利用建筑弃土、再生粉体作为建材原料，充分发挥了建筑固体废弃物的利用价值，实现全再生建筑材料，并且降低了原材料成本，值得大规模推广，缓解自然资源危机的同时具有优越的经济效益。

(3)本发明建筑弃土处理工艺，包括烘干、破碎、筛分处理，可极大地提高建筑弃土在再生建筑材料中的性能稳定性，并提高建筑弃土的资源化利用率，保证泡沫建筑弃土的均质性、稳定性与作为固废资源化利用途径的实用价值。

(4)本发明提供的泡沫建筑弃土配合比调整方法能够实现以主要性能目标为导向的配合比设计，生产出性能稳定、符合工程实际需求的材料，提高产品的利用价值与经济效益。

附图说明

图1为本发明的泡沫建筑弃土的制备工艺流程；

图2为本发明泡沫建筑弃土在不同泡沫掺量的配比下基本性能的变化特性；

图3为本发明的泡沫建筑弃土在路基填筑工程中应用的剖面图；

图4为本发明的泡沫建筑弃土在管线填埋工程中应用的剖面图；

图中：11-路基填筑工程第一批浇筑的泡沫建筑弃土；12-路基填筑工程第二批浇筑的泡沫建筑弃土；13-路基填筑工程第三批浇筑的泡沫建筑弃土；21-管线填埋工程第一批浇筑的泡沫建筑弃土；22-管线填埋工程第二批浇筑的泡沫建筑弃土。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，为本发明的泡沫建筑弃土的制备工艺流程，以下实施例中使用的原材料和配合比设计如下：

水泥：P.O42.5普通硅酸盐水泥；

废弃混凝土再生粉体：粒径≤0.75mm；

建筑弃土：颗粒粒径在4.75mm以下；

拌合水：自来水；

发泡剂：植物蛋白发泡剂；

稳泡剂：甲基纤维素醚(HPMC)。

本发明提供一组基准配合比，可取得较优异的泡沫建筑弃土的强度与流动性，图2为本发明泡沫建筑弃土在不同泡沫掺量的配比下基本性能的变化特性，由图2可知，当发泡剂加入量为1.0×10³kg/m³时，产品既具有符合工程需要的抗压强度，又具有较高的扩展度，适合应用领域较广。发泡剂加入量为0.5～1.0×10³kg/m³时泡沫建筑弃土的强度较高，可以用于具有一定承载要求的工程领域，如道路路基工程、部分回填工程等；发泡剂加入量为1.0～2.0×10³kg/m³时泡沫建筑弃土的强度较低，但密度很低，适用于仅有填充需求的减载填料工程，如填充墙、管线填埋等。

表1泡沫建筑弃土配合比

实施例1

将泡沫建筑弃土应用于路基填筑工程中，按设计配合比称取水泥414g、再生粉体46g、处理后的建筑弃土184g、水258g(其中40g为发泡用水)、发泡剂1g，稳泡剂1g，将发泡剂稀释40倍，用空气压缩发泡机充分发泡，应注意避免出现过大的泡沫，并且发泡要足够充分，否则容易出现泌水等问题。

向水泥砂浆搅拌机中加入水泥、再生粉体和建筑弃土。启动水泥砂浆搅拌机，慢搅至均匀混合，体系稳定。将水及增稠剂加入干料中，搅拌180s，得到均匀浆体；将制备的泡沫加入均匀浆体中，搅拌180s，即得到泡沫建筑弃土。应注意制备完成的泡沫应尽快使用、拌合成均匀浆体，避免静置过久影响泡沫体积。

将制备得的泡沫建筑弃土如图3分层浇筑，路基填筑工程第一批浇筑的泡沫建筑弃土11、路基填筑工程第二批浇筑的泡沫建筑弃土12、路基填筑工程第三批浇筑的泡沫建筑弃土13，根据实际工程所需的路基高度选择分层数量，每层厚度不大于500mm，每层浇筑完成后待材料初凝再浇筑下一层，保证材料的均质性与轻质性。

实施例2

将泡沫建筑弃土应用于管线填埋工程中，按设计配合比称取水泥414g、再生粉体46g、处理后的建筑弃土184g、水258g(其中40g为发泡用水)、发泡剂1g，稳泡剂1g。将发泡剂稀释40倍，用空气压缩发泡机充分发泡。应注意避免出现过大的泡沫，并且发泡要足够充分，否则容易出现泌水等问题。

向水泥砂浆搅拌机中加入水泥、再生粉体和建筑弃土，启动水泥砂浆搅拌机，慢搅至均匀混合，体系稳定。将水及增稠剂加入干料中，搅拌180s，得到均匀浆体；将制备的泡沫加入均匀浆体中，搅拌180s，即得到泡沫建筑弃土。应注意制备完成的泡沫应尽快使用、拌合成均匀浆体，避免静置过久影响泡沫体积。

将制备得的泡沫建筑弃土如图4分层浇筑，管线填埋工程第一批浇筑的泡沫建筑弃土21、管线填埋工程第二批浇筑的泡沫建筑弃土22，可根据实际工程所需的管线填埋高度选择分层数量，每层厚度不大于500mm。每层浇筑完成后待材料初凝再浇筑下一层，保证材料的均质性与轻质性。

实施例3

制备不同干料比例的泡沫建筑弃土，按设计配合比分别称取①：水泥400g、再生粉体40g、处理后的建筑弃土200g以及②：水泥420g、再生粉体60g、处理后的建筑弃土160g。分别对两种干料比例的泡沫建筑弃土在不同发泡剂掺量的条件下进行制备并验证其性能，即其余组分包括水258g(其中20～80g为发泡用水)、发泡剂0.5～2.0g，稳泡剂1g。将发泡剂稀释40倍，用空气压缩发泡机充分发泡。应注意避免出现过大的泡沫，并且发泡要足够充分，否则容易出现泌水等问题。

配合比①与配合比②制备的不同泡沫掺量的泡沫建筑弃土基本性能对比如下表2所示，说明书所给出干料范围内的泡沫建筑弃土性质较为稳定。

表2泡沫建筑弃土性质

对比例1

将泡沫建筑弃土的基本性能与现有的对应配合比的普通泡沫土(以天然砂为集料)进行对比，其结果如下表3：

表3本发明泡沫建筑弃土与现有普通泡沫土性能对比

可以得到，本发明建筑弃土的泡沫土的抗压强度与流动性可达到对应配合比的普通泡沫土(以天然砂为集料)的100％±10％范围内，能够被工程实际应用。

综上，本发明公开了一整套泡沫建筑弃土的制备方法，制备得到的泡沫土可应用于各种产生建筑弃土、需要轻质填料的土建工程中，解决现有技术中建筑弃土资源化利用不充分、填料性能较差、工程对环境的影响较大的问题，具有高度的产业化利用价值。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，其特征在于，所述胶凝材料包括硅酸盐水泥与废弃混凝土再生粉体。

3.根据权利要求2所述的一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，其特征在于，所述硅酸盐水泥为强度不低于32.5MPa的复合硅酸盐水泥。

4.根据权利要求2所述的一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，其特征在于，所述废弃混凝土再生粉体粒径≤0.75mm。

5.根据权利要求1所述的一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，其特征在于，所述干料包括以下重量份的组分：建筑弃土160-200份、水泥400-420份、废弃混凝土再生粉体40-60份。

6.根据权利要求5所述的一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，其特征在于，所述干料包括以下重量份的组分：建筑弃土184份、水泥414份、废弃混凝土再生粉体46份。

7.根据权利要求1所述的一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，其特征在于，所述泡沫剂水溶液包括以下重量份的组分：发泡剂0.5-1.5份、稳泡剂0.5-1.5份、水40份。

8.根据权利要求1所述的一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，其特征在于，所述发泡剂为植物蛋白发泡剂，所述稳泡剂为甲基纤维素醚。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种将建筑弃土经过泡沫化工艺加工后的再利用方法，其特征在于，制备得到泡沫建筑弃土作为填筑材料，用在路基填筑工程中或管线填埋工程中。