CN112723845A

CN112723845A - 一种增强型生态泡沫轻质土材料及其制备方法

Info

Publication number: CN112723845A
Application number: CN202011611042.0A
Authority: CN
Inventors: 陈忠平; 汪建斌; 韩健
Original assignee: Guangdong Shengrui Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Shengrui Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-04-30

Abstract

本发明公开了一种增强型生态泡沫轻质土材料及其制备方法，所述增强型生态泡沫轻质土材料由以下组分按质量百分比组成，其中：泡沫2％～3.5％，淤泥浆70％～85％，环保型复合固化剂10％～20％，环保型掺合料5％～20％，早强剂0.2％～0.6％。在本发明实施例中实现了淤泥资源的合理化利用，解决固废资源利用再生的问题，具有很强的环保性，环保型轻质土作为填土，可以适用不同工况的路基填筑，具有成本低、施工快速简便的优点。

Description

一种增强型生态泡沫轻质土材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种增强型生态泡沫轻质土材料及其制备方法。

背景技术

我国大部分沿海地区分布着大量的淤泥，怎样将这类淤泥用于工程是一个很大的研究课题。通常情况下这类淤泥具有含水率高、孔隙比大、压缩性大以及强度低等特点。因此，很难将淤泥直接应用于实际工程，需要利用固化稳定化技术将淤泥转化为土工材料。道路和地下工程施工中需要回填大量轻质土，传统的施工方式是采用泡沫粘土轻质土和水泥轻质土进行回填，随着优质粘土资源的紧缺和环保要求的提升，将淤泥资源化利用于道路施工成为研究和应用点。

另一方面，固体废弃物的利用再生问题也是工程急需解决的问题，陶瓷抛光渣为陶瓷抛光过程产生的废料，随着建筑陶瓷工业的快速发展，陶瓷抛光渣的排放量日益增加，陶瓷抛光渣经处理可以由块状成为干粉状，其主要化学成份SiO₂和Al₂O₃占总成份的80％以上，对其进行资源化利用成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种增强型生态泡沫轻质土材料及其制备方法，实现了淤泥资源的合理化利用，解决固废资源利用再生的问题，适用各种道路工程路基施工。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种增强型生态泡沫轻质土材料，所述增强型生态泡沫轻质土材料由以下组分按质量百分比组成，其中：

泡沫2％～3.5％，

淤泥浆70％～85％，

环保型复合固化剂10％～20％，

环保型掺合料5％～20％，

早强剂0.2％～0.6％。

所述泡沫为植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂或复合发泡剂中任一种经物理发泡制备而成。

所述环保型复合固化剂为磷石膏、碱渣、矿渣和粉煤灰混合而成，所述环保型复合固化剂中各组分质量百分比为：磷石膏12～30％，碱渣20～50％，矿渣0～30％，外加剂0～10％。

所述磷石膏为粉状，粒径为0.14mm-0.15mm，化学成分为二水硫酸钙含量达80～90％；碱渣的比表面积为480m²/kg的微粉。

所述环保型掺合料为陶瓷抛光渣与黏土按比例混合而成，混合比例为5：1～4：1之间。

所述早强剂为甲酸钙或复合型早强剂。

相应的，本发明实施例还提供了一种增强型生态泡沫轻质土材料制备的方法，包括以下步骤：

淤泥浆制备；

制备泡沫；

按增强型生态泡沫轻质土材料的质量百分比构成按照比例称取淤泥浆、环保型复合固化剂、环保型掺合料、早强剂，并将淤泥浆、环保型复合固化剂、环保型掺合料、早强剂搅拌均匀形成混合物，在混合物中加入泡沫继续搅拌，完成增强型生态泡沫轻质土材料制备。

所述淤泥浆制备，根据就地取材的原则，就近利用淤泥资源，当所取淤泥含水量大于110％时采用脱水技术将淤泥含水量降至100％～110％，当所取淤泥含水量过小时需要加水稀释至含水量100％～110％。

所述制备泡沫包括：配制好的发泡剂水溶液注入发泡装置，控制好发泡压力，制备出泡沫，制备出的泡沫单独存放时间不大于10min。

本发明实施例制备的环保型轻质土材料将淤泥取代水泥作为轻质土的重要组成部分，其通过在淤泥中加入固化剂后，其物理性能将发生改变，固化剂的加入消耗部分水分和有机质，生成新的物质，从而改变淤泥含水率、液塑限及流变性，可以使淤泥变成可回收用土或可种植用土质，提高土壤的无侧限抗压强度，增加其硬度和防水效果。同时掺入环保型掺合料，实现了淤泥资源的合理化利用，解决固废资源利用再生的问题。所用的固化剂成分中掺入矿渣、碱渣，有利于工业废弃物的再利用；所用的发泡剂为早强增强型发泡剂，可使泡沫轻质土强度大大提高，减少泡沫轻质土的表面裂缝。该发明制备的泡沫轻质土具有轻质高强的特点，并具有很强的环保性，环保型轻质土作为填土，可以适用不同工况的路基填筑，具有成本低、施工快速简便的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中的增强型生态泡沫轻质土材料制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例所涉及的增强型生态泡沫轻质土材料，由以下组分按质量百分比组成，其中：

泡沫2％～3.5％，

淤泥浆70％～85％，

环保型复合固化剂10％～20％，

环保型掺合料5％～20％，

早强剂0.2％～0.6％。

需要说明的是，这里的泡沫为植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂或复合发泡剂中任一种经物理发泡制备而成。

需要说明的是，这里淤泥浆制备方式有两种，当所取淤泥含水量大于110％时，采用脱水技术将淤泥含水量降至100％～110％，当所取淤泥含水量过小时需要加水稀释至含水量100％～110％。

需要说明的是，这里环保型复合固化剂为磷石膏、碱渣、矿渣和粉煤灰混合而成；磷石膏为粉状，粒径为0.15mm左右，化学成分为二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)，含量达80～90％；碱渣的比表面积为480m²/kg的微粉；环保型复合固化剂中各组分为：磷石膏12～30％，碱渣20～50％，矿渣0～30％，外加剂0～10％。

需要说明的是，这里环保型掺合料为陶瓷抛光渣与黏土按比例混合而成，混合比例为5：1～4：1之间。

需要说明的是，陶瓷抛光渣为陶瓷抛光过程产生的废料，其粒径大部分在100μm以下，45μm筛余约30％，强度活性指数大于70％；该黏土为含有一定活性SiO₂和Al₂O₃的活性硅铝物质，可以和水泥水化产物Ca(OH)₂反应生成C-S-H和C-A-H，具有一定强度。

需要说明的是，这里的早强剂为甲酸钙或复合型早强剂。

实施例1

配置增强型生态泡沫轻质土材料，制备出的泡沫轻质土材料见表1，由以下组分按质量百分比组成：

表1：

淤泥浆	泡沫	环保型复合固化剂	环保型掺料	早强剂
					70	2.5	11.5	15.8	0.2

需要说明的是，这里加入固化剂的作用为：淤泥中加入固化剂后，其物理性能将发生改变，固化剂的加入消耗部分水分和有机质，生成新的物质，从而改变淤泥含水率、液塑限及流变性，可以使淤泥变成可回收用土或可种植用土质，提高土壤的无侧限抗压强度，增加其硬度和防水效果。

固废固化符合国家标准要求，一定处理后固化物防水防渗，金属稳定性强，可以实现污泥无害化、减量化处理。

关于固化剂用量：固化剂掺入量不足，则固化土无强度；固化剂掺入量过大，多余部分则失去意义，因此固化剂用量一般控制在质量比10％～20％为佳。

需要说明的是，这里加入泡沫的作用：泡沫的作用是实现固化土的轻质化，降低固化土的自重。

关于泡沫用量：泡沫过多其强度达不到要求，泡沫过少其轻质性达不到要求，所以要选择合适的泡沫用量，因此固化剂用量一般控制在质量比2％～3.5％为佳。

需要说明的是，这里加入早强剂的作用：提高泡沫轻质土的早期强度，提高了产品固化成型效率。

实施例2

配置增强型生态泡沫轻质土材料，制备出的泡沫轻质土材料见表2，由以下组分按质量百分比组成：

表2：

淤泥浆	泡沫	环保型复合固化剂	环保型掺料	早强剂
					75	3	13	8.75	0.25

实施例3

配置增强型生态泡沫轻质土材料，制备出的泡沫轻质土材料见表3，由以下组分按质量百分比组成：

表3：

淤泥浆	泡沫	环保型复合固化剂	环保型掺料	早强剂
					80	2	11	6.8	0.2

对比例1(无泡沫加入)

配置无泡沫加入情况下的对比成分如表4，由以下组分按质量百分比组成：

表4：

淤泥浆	泡沫	环保型复合固化剂	环保型掺料	早强剂
					82	0	10	7.8	0.2

对比例2(大量泡沫加入)

配置大量泡沫加入情况下的对比成分如表5，由以下组分按质量百分比组成：

表5：

淤泥浆	泡沫	环保型复合固化剂	环保型掺料	早强剂
					73	9	11	6.75	0.25

对比例3(无固化剂加入)

配置无固化剂加入情况下的对比成分如表6，由以下组分按质量百分比组成：

淤泥浆	泡沫	环保型复合固化剂	环保型掺料	早强剂
					90	2	0	7.8	0.2

基于表1至表6所成型的材质性能结果如下：

	28d实密度(g/cm<sup>3</sup>)	28d无侧限抗压强度(kpa)
			实施例1	0.611	237
实施例2	0.654	280
			实施例3	0.701	201
对比例1	1.178	383
			对比例2	0.498	82
对比例3	0.802	\

根据性能结果显示，对比例1中无泡沫加入时密度很大，自重很大，对比例2加入大量泡沫，密度较小但强度较低，对比例3不加入固化剂，无强度。

图1示出了本发明实施例中的增强型生态泡沫轻质土材料制备方法，包括以下步骤：

S11、淤泥浆制备；

淤泥浆制备，根据就地取材的原则，就近利用淤泥资源，当所取淤泥含水量大于110％时采用脱水技术将淤泥含水量降至100％～110％，当所取淤泥含水量过小时需要加水稀释至含水量100％～110％。

S12、制备泡沫；

配制好的发泡剂水溶液注入发泡装置，控制好发泡压力，制备出泡沫，制备出的泡沫单独存放时间不大于10min；

S13、按增强型生态泡沫轻质土材料的质量百分比构成按照比例称取淤泥浆、环保型复合固化剂、环保型掺合料、早强剂，并将淤泥浆、环保型复合固化剂、环保型掺合料、早强剂搅拌均匀形成混合物，在混合物中加入泡沫继续搅拌，完成增强型生态泡沫轻质土材料制备，此环保型轻质土可用于不同的工程需求。

具体的，参考表1中的组成成分，将淤泥浆、环保型复合固化剂、环保型掺合料、早强剂搅拌均匀形成混合物，在按照质量比在混合物中加入2.5％质量百分比的泡沫继续搅拌，最终完成实施例1中的增强型生态泡沫轻质土材料制备。

具体的，参考表2中的组成成分，将淤泥浆、环保型复合固化剂、环保型掺合料、早强剂搅拌均匀形成混合物，在按照质量比在混合物中加入3％质量百分比的泡沫继续搅拌，最终完成实施例2中的增强型生态泡沫轻质土材料制备。

具体的，参考表3中的组成成分，将淤泥浆、环保型复合固化剂、环保型掺合料、早强剂搅拌均匀形成混合物，在按照质量比在混合物中加入2％质量百分比的泡沫继续搅拌，最终完成实施例3中的增强型生态泡沫轻质土材料制备。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种增强型生态泡沫轻质土材料，其特征在于，所述增强型生态泡沫轻质土材料由以下组分按质量百分比组成，其中：

泡沫2％～3.5％，

淤泥浆70％～85％，

环保型复合固化剂10％～20％，

环保型掺合料5％～20％，

早强剂0.2％～0.6％。

2.如权利要求1所述的增强型生态泡沫轻质土材料，其特征在于，所述泡沫为植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂或复合发泡剂中任一种经物理发泡制备而成。

3.如权利要求1所述的增强型生态泡沫轻质土材料，其特征在于，所述环保型复合固化剂为磷石膏、碱渣、矿渣和粉煤灰混合而成，所述环保型复合固化剂中各组分质量百分比为：磷石膏12～30％，碱渣20～50％，矿渣0～30％，外加剂0～10％。

4.如权利要求3所述的增强型生态泡沫轻质土材料，其特征在于，所述磷石膏为粉状，粒径为0.14mm-0.15mm，化学成分为二水硫酸钙含量达80～90％；碱渣的比表面积为480m²/kg的微粉。

5.如权利要求1所述的增强型生态泡沫轻质土材料，其特征在于，所述环保型掺合料为陶瓷抛光渣与黏土按比例混合而成，混合比例为5：1～4：1之间。

6.如权利要求1所述的增强型生态泡沫轻质土材料，其特征在于，所述早强剂为甲酸钙或复合型早强剂。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的增强型生态泡沫轻质土材料制备的方法，其特征在于，包括以下步骤：

淤泥浆制备；

制备泡沫；

8.如权利要求7所述的增强型生态泡沫轻质土材料制备的方法，其特征在于，所述淤泥浆制备，根据就地取材的原则，就近利用淤泥资源，当所取淤泥含水量大于110％时采用脱水技术将淤泥含水量降至100％～110％，当所取淤泥含水量过小时需要加水稀释至含水量100％～110％。

9.如权利要求8所述的增强型生态泡沫轻质土材料制备的方法，其特征在于，所述制备泡沫包括：配制好的发泡剂水溶液注入发泡装置，控制好发泡压力，制备出泡沫，制备出的泡沫单独存放时间不大于10min。