CN114044665B - 一种利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材及其制备方法 - Google Patents

一种利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材及其制备方法，所述加气混凝土板材由以下重量份的原料组成：垃圾底渣粉300~500份，垃圾底渣颗粒100~200份，矿渣粉200~400份，废弃红砖颗粒20~60份，碱激发剂50～80份、水玻璃溶液30～90份、铝粉5～30份，改性剂100~200份，水100~300份。发明采用垃圾底渣制备的装配式板材，将垃圾底渣利用到隔墙材料中，一方面利用了垃圾底渣，解决了加气混凝土板材容易开裂的问题，同时，解决了垃圾底渣在建材中应用时重金属离子溶出的问题。

Description

一种利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材及其制备 方法
技术领域
本发明属于加气混凝土技术领域，具体涉及一种利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材。
背景技术
加气混凝土板材作为既可用于屋面板又可作为墙板、楼板材料的预制构件，可在室内保温改造、屋顶隔热层设置、装配式建筑、救灾用房、简易房屋等方面具有巨大的应开发潜力和广阔的应用前景。目前工业生产加气混凝土，一般均经过蒸压釜高温蒸压养护，高温蒸压养护是加气混凝土生产工艺中耗时、耗能源最多的工艺，因此研究免蒸压、免蒸养技术成为众多加气混凝土企业面临的迫切问题。
专利201010206350.5公开了一种粉煤灰基地聚合物加气混凝土的制备方法，其步骤是先将粉煤灰与水玻璃溶液按照一定比例混合，搅拌均匀；加入一定量的金属铝粉，继续搅拌；待浆体发泡、硬化后即得粉煤灰基地质聚合物加气混凝土。产品具有较高的力学强度，粉煤灰利用率高，整个过程中没有蒸压和蒸养环节，有效的保护了环境，节约了能源，同时还可以满足市场上无机保温材料较少的需求，具有明显的经济效益，环境效益和社会效益。
专利201610148304.1公开了一种利用锂渣和镍渣制备的免蒸压加气混凝土及其制备方法，其由40～80份锂渣粉、20～60份镍渣粉、6～20份氢氧化钠溶液、12～30份水玻璃溶液、0.005～0.05份铝粉、0.005～0.02份稳泡剂组成。将锂渣粉和镍渣粉与氢氧化钠溶液、水玻璃溶液按照一定比例搅拌均匀后，加入铝粉发泡，并经60～80℃养护4～6小时后切割、码垛养护7天即可。
虽然通过碱激发方法制备的加气混凝土材料可以省去蒸压的环节，但是碱激发加气混凝土收缩开裂的现象比传统加气混凝土更严重。如何解决碱激发加气混凝土收缩开裂的问题，迫在眉睫。
另外，近年来，在“垃圾围城”日益严峻的形势下，垃圾焚烧发电作为“减量化、无害化、资源化”处置生活垃圾的最佳方式。生活垃圾焚烧发电产生的灰渣(飞灰和底渣)是分类收集的，飞灰约占灰渣总质量的20％，底渣约占灰渣总质量的80％，其处理处置和综合利用逐渐引起关注。
由于生活垃圾焚烧底渣中含有金属、石块、玻璃、未燃尽有机物、木块等等，另外还富含有可溶性氯和重金属离子等，给垃圾焚烧底渣的利用带来了困难。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材，解决了垃圾底渣利用难以及碱激发加气混凝土容易收缩开裂的问题。本发明的另一目的在于提供利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材，由以下重量份的原料组成：
垃圾底渣粉300~500份，垃圾底渣颗粒100~200份，矿渣粉200~400份，废弃红砖颗粒20~60份，碱激发剂50～80份、水玻璃溶液30～90份、铝粉5～30份，改性剂100~200份，水100~300份。
本发明的进一步改进方案为：
所述垃圾底渣粉与垃圾底渣颗粒由以下步骤制备而成：垃圾底渣经过除铁、200~300℃的微波烧结处理10~ 30 min，再破碎至小于2mm，筛分0.5~2mm部分垃圾底渣作为垃圾底渣颗粒，将0.5mm以下部分垃圾底渣粉磨至比表面积大于400m2/kg作为垃圾底渣粉。
进一步的，所述垃圾底渣粉使用前需要浸入0.01~0.05 mol/L的五水偏硅酸钠溶液1-3h，然后向底渣粉溶液中边搅拌边添加氢氧化钙，搅拌速度为5~50转/分钟，然后抽滤、洗涤、干燥；所述垃圾底渣颗粒使用前需要浸入0.01~0.05 mol/L的酸性溶液中1-3h，所述酸性溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、甲酸溶液或醋酸溶液中一种或两种以上混合。
进一步的，所述垃圾底渣粉与五水偏硅酸钠溶液的质量比为1:15~1:50，氢氧化钙与垃圾底渣粉的质量比为1:20~1:50，所述垃圾底渣与酸性溶液的体积比为1:10~1:20。
进一步的，所述废弃红砖颗粒由以下步骤制备而成：废弃红砖使用前破碎至小于1mm，筛分0.5~1mm红砖颗粒，并在饱水氢氧化钙溶液中浸泡3~7d，使用前晾干红砖颗粒的明水即可。
进一步的，所述碱激发剂由氢氧化钠、硫酸钠以及碳酸钠组成，所述氢氧化钠、硫酸钠以及碳酸钠的质量比为5:3:2。
进一步的，所述改性剂由以下重量份的原料组成：生石灰30~50份，沸石粉30~50份，氧化镁10~40份，纳米氧化钛1～10份，磷酸氢钠1~10份，羧甲基淀粉钠5~20份；所述羧甲基淀粉钠的粘度介于300~500之间。
进一步的，所述水玻璃溶液的模数为2～3。
本发明的更进一步改进方案为：
一种利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材的制备方法，包括以下步骤：
1）按比例计量垃圾底渣粉，垃圾底渣颗粒，矿渣粉，废弃红砖颗粒，碱激发剂中硫酸钠、碳酸钠、铝粉，改性剂，并干混5～10分钟至均匀，得混合粉；
2）将氢氧化钠溶于水形成氢氧化钠溶液，然后将氢氧化钠溶液、水玻璃溶液、水加入步骤1）的混合粉中，搅拌均匀得料浆；
3）将铝粉、羧甲基淀粉钠加入步骤2）料浆中发泡，搅拌1～3分钟；
4）将步骤3）料浆倒入模具，进行热养护。
进一步的，所述步骤4）中，热养护的温度为40～60℃，时间为3～5小时。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用垃圾底渣制备的装配式板材，将垃圾底渣利用到隔墙材料中，一方面利用了垃圾底渣，解决了加气混凝土板材容易开裂的问题，同时，解决了垃圾底渣在建材中应用时重金属离子溶出的问题。另外，通过在垃圾底渣表面种植C-S-H颗粒、通过使用酸侵蚀垃圾底渣颗粒，增加颗粒粗糙度，并改变底渣颗粒周围的酸碱度，在颗粒外壁种植氯化钙、硫酸钙、甲酸钙或者醋酸钙等提高垃圾底渣及垃圾底渣颗粒的活性，提高本发明的耐久性；另外酸处理还可以处理掉垃圾底渣中的金属颗粒等。
2、本发明通过微波烧结处理掉垃圾底渣中的有机物，另外，将处理过垃圾底渣颗粒、红砖颗粒作为骨料搭配应用加气混凝土，此两种颗粒密度小，在加气混凝土制备过程中不宜发生上浮或者下沉现象有助于降低碱激发加气混凝土的收缩。
3、本发明改性剂中使用了生石灰、羧甲基淀粉钠等增加加气混凝土制备过程中的稠度，可以有效提高稳定气泡以及颗粒骨料的下沉问题，而改性剂的其他成分则可以改善普通碱激发材料收缩大、返碱等的问题。
4、碱激发剂中含有硫酸根、碳酸根，可以与生石灰的水化产物氢氧化钙，以及铝粉与水的反应产物铝胶反应生成膨胀性产物钙矾石，有助于改进本发明的收缩问题。
具体实施方式
实施例1
制备垃圾底渣粉与垃圾底渣颗粒：垃圾底渣经过除铁、300℃的微波烧结处理10min，然后破碎垃圾底渣至小于2mm，筛分0.5~2mm垃圾底渣作为颗粒使用，将0.5mm以下垃圾底渣粉磨至比表面积大于400m2/kg作为垃圾底渣粉使用；所述垃圾底渣粉使用前需要浸入0.01mol/L的五水偏硅酸钠溶液3h，垃圾底渣粉与溶液的质量比为1:15，然后向底渣粉溶液中边搅拌边添加氢氧化钙，搅拌速度为5转/分钟，氢氧化钙与垃圾底渣粉的质量比为1:20，然后抽滤、洗涤、干燥；所述垃圾底渣颗粒使用前需要浸入0.01 mol/L的盐酸溶液1h，所述垃圾底渣与盐酸溶液的体积比为1:10；
制备废弃红砖颗粒：将废弃红砖破碎至小于1mm，筛分0.5~1mm红砖颗粒，并在饱水氢氧化钙溶液中浸泡3d，使用前晾干红砖颗粒的明水即可；
制备碱激发剂：称取质量比为5:3:2的氢氧化钠、硫酸钠以及碳酸钠混合均匀；
制备改性剂：按以下重量份准备各原料并混合：生石灰50份，沸石粉30份，氧化镁40份，纳米氧化钛10份，磷酸氢钠10份，羧甲基淀粉钠5份，其中，羧甲基淀粉钠的粘度为500；
按照以下质量份配比准备上述制得的原料及其他需要的原料：
垃圾底渣粉300份，垃圾底渣颗粒200份，矿渣粉400份，废弃红砖颗粒60份，碱激发剂80份、模数为3的水玻璃溶液30份、铝粉30份，改性剂200份，水300份；
按照以下步骤制备利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材：
1）按比例计量垃圾底渣粉，垃圾底渣颗粒，矿渣粉，废弃红砖颗粒，碱激发剂中硫酸钠、碳酸钠、铝粉，改性剂，并干混10分钟至均匀；
2）将氢氧化钠溶于水，然后氢氧化钠溶液、水玻璃溶液、水加入步骤1）的混合粉中；
3）将铝粉、羧甲基淀粉钠加入步骤2）料浆中发泡，搅拌3分钟；
4）将步骤3）料浆倒入模具，进行热养护，热养护温度为60℃，时间为3小时。
实施例2
制备垃圾底渣粉与垃圾底渣颗粒：垃圾底渣经过除铁、200℃的微波烧结处理30min，然后破碎垃圾底渣至小于2mm，筛分0.5~2mm垃圾底渣作为颗粒使用，将0.5mm以下垃圾底渣粉磨至比表面积大于400m2/kg作为垃圾底渣粉使用；所述垃圾底渣粉使用前需要浸入0.05 mol/L的五水偏硅酸钠溶液1h，垃圾底渣粉与溶液的质量比为1:50，然后向底渣粉溶液中边搅拌边滴加氢氧化钙，搅拌速度为50转/分钟，氢氧化钙与垃圾底渣粉的质量比为1:50，然后抽滤、洗涤、干燥；所述垃圾底渣颗粒使用前需要浸入0.05 mol/L的硫酸溶液3h，所述垃圾底渣与溶液的体积比为1:20；
制备废弃红砖颗粒：将废弃红砖前破碎至小于1mm，筛分0.5~1mm红砖颗粒，并在饱水氢氧化钙溶液中浸泡7d，使用前晾干红砖颗粒的明水即可；
制备碱激发剂：称取质量比为5:3:2的氢氧化钠、硫酸钠以及碳酸钠混合均匀；
制备改性剂：按以下重量份准备各原料并混合：生石灰30份，沸石粉50份，氧化镁10份，纳米氧化钛1份，磷酸氢钠1份，羧甲基淀粉钠20份，其中，羧甲基淀粉钠的粘度为300；
按照以下质量份配比准备上述制得的原料及其他需要的原料：
垃圾底渣粉500份，垃圾底渣颗粒100份，矿渣粉200份，废弃红砖颗粒20份，碱激发剂50份、模数为2的水玻璃溶液90份、铝粉5份，改性剂100份，水100份；
按照以下步骤制备利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材：
1）按比例计量垃圾底渣粉，垃圾底渣颗粒，矿渣粉，废弃红砖颗粒，碱激发剂中硫酸钠、碳酸钠、铝粉，改性剂，并干混10分钟至均匀；
2）将氢氧化钠溶于水，然后氢氧化钠溶液、水玻璃溶液、水加入步骤1）的混合粉中；
3）将铝粉、羧甲基淀粉钠加入步骤2）料浆中发泡，搅拌1分钟；
4）将步骤3）料浆倒入模具，进行热养护，热养护温度为40℃，时间为5小时。
实施例3
制备垃圾底渣粉与垃圾底渣颗粒：垃圾底渣经过除铁、250℃的微波烧结处理20min，然后破碎垃圾底渣至小于2mm，筛分0.5~2mm垃圾底渣作为颗粒使用，将0.5mm以下垃圾底渣粉磨至比表面积大于400m2/kg作为垃圾底渣粉使用；所述垃圾底渣粉使用前需要浸入0.04 mol/L的五水偏硅酸钠溶液2h，垃圾底渣粉与溶液的质量比为1:20，然后向底渣粉溶液中边搅拌边滴加氢氧化钙，搅拌速度为35转/分钟，氢氧化钙与垃圾底渣粉的质量比为1:25，然后抽滤、洗涤、干燥；所述垃圾底渣颗粒使用前需要浸入0.04 mol/L的甲酸溶液中2h，所述垃圾底渣与溶液的体积比为1:14；
制备废弃红砖颗粒：将废弃红砖破碎至小于1mm，筛分0.5~1mm红砖颗粒，并在饱水氢氧化钙溶液中浸泡5d，使用前晾干红砖颗粒的明水即可；
制备碱激发剂：称取质量比为5:3:2的氢氧化钠、硫酸钠以及碳酸钠混合均匀；
制备改性剂：按以下重量份准备各原料并混合：生石灰40份，沸石粉40份，氧化镁30份，纳米氧化钛8份，磷酸氢钠8份，羧甲基淀粉钠15份，其中，羧甲基淀粉钠的粘度为400；
按照以下质量份配比准备上述制得的原料及其他需要的原料：
垃圾底渣粉400份，垃圾底渣颗粒150份，矿渣粉300份，废弃红砖颗粒50份，碱激发剂60份、模数为2.5的水玻璃溶液60份、铝粉25份，改性剂150份，水250份；
按照以下步骤制备利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材：
1）按比例计量垃圾底渣粉，垃圾底渣颗粒，矿渣粉，废弃红砖颗粒，碱激发剂中硫酸钠、碳酸钠、铝粉，改性剂，并干混8分钟至均匀；
2）将氢氧化钠溶于水，然后氢氧化钠溶液、水玻璃溶液、水加入步骤1）的混合粉中；
3）将铝粉、羧甲基淀粉钠加入步骤2）料浆中发泡，搅拌3分钟；
4）将步骤3）料浆倒入模具，进行热养护，热养护温度为5℃，时间为4小时；
实施例4
制备垃圾底渣粉与垃圾底渣颗粒：垃圾底渣经过除铁、300℃的微波烧结处理20min，然后破碎垃圾底渣至小于2mm，筛分0.5~2mm垃圾底渣作为颗粒使用，将0.5mm以下垃圾底渣粉磨至比表面积大于400m2/kg作为垃圾底渣粉使用；所述垃圾底渣粉使用前需要浸入0.05 mol/L的五水偏硅酸钠溶液3h，垃圾底渣粉与溶液的质量比为1:15，然后向底渣粉溶液中边搅拌边滴加氢氧化钙，搅拌速度为25转/分钟，氢氧化钙与垃圾底渣粉的质量比为1:20，然后抽滤、洗涤、干燥；所述垃圾底渣颗粒使用前需要浸入0.05 mol/L的醋酸溶液中3h，所述垃圾底渣与溶液的体积比为1:20；
制备废弃红砖颗粒：废弃红砖破碎至小于1mm，筛分0.5~1mm红砖颗粒，并在饱水氢氧化钙溶液中浸泡7d，使用前晾干红砖颗粒的明水即可；
制备碱激发剂：称取质量比为5:3:2的氢氧化钠、硫酸钠以及碳酸钠混合均匀；
制备改性剂：按以下重量份准备各原料并混合：生石灰50份，沸石粉30份，氧化镁30份，纳米氧化钛8份，磷酸氢钠6份，羧甲基淀粉钠10份，其中，羧甲基淀粉钠的粘度为400；
按照以下质量份配比准备上述制得的原料及其他需要的原料：
垃圾底渣粉500份，垃圾底渣颗粒150份，矿渣粉300份，废弃红砖颗粒40份，碱激发剂50份、模数为3的水玻璃溶液60份、铝粉25份，改性剂150份，水200份；
按照以下步骤制备利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材：
1）按比例计量垃圾底渣粉，垃圾底渣颗粒，矿渣粉，废弃红砖颗粒，碱激发剂中硫酸钠、碳酸钠、铝粉，改性剂，并干混8分钟至均匀；
2）将氢氧化钠溶于水，然后氢氧化钠溶液、水玻璃溶液、水加入步骤1）的混合粉中；
3）将铝粉、羧甲基淀粉钠加入步骤2）料浆中发泡，搅拌3分钟；
4）将步骤3）料浆倒入模具，进行热养护，热养护温度为60℃，时间为5小时。
表1为本发明性能考核指标，本指标按照GB 11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》、GB/T 11969 -2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》、GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》执行。
表1
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由表1可见，本发明制备的加气混凝土强度高、干密度低，抗冻性强，干燥收缩值低（GB 11968-2006要求低于0.50mm/m），同时加气混凝土外观质量良好，无返碱现象。

Claims (3)

1.一种利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材，其特征在于，由以下重量份的原料组成：
垃圾底渣粉300~500份，垃圾底渣颗粒100~200份，矿渣粉200~400份，废弃红砖颗粒20~60份，碱激发剂50～80份、水玻璃溶液30～90份、铝粉5～30份，改性剂100~200份，水100~300份；
所述垃圾底渣粉与垃圾底渣颗粒由以下步骤制备而成：垃圾底渣经过除铁、200~300℃的微波烧结处理10~ 30 min，再破碎至小于2mm，筛分0.5~2mm部分垃圾底渣作为垃圾底渣颗粒，将0.5mm以下部分垃圾底渣粉磨至比表面积大于400m2/kg作为垃圾底渣粉；
所述垃圾底渣粉使用前需要浸入0.01~0.05 mol/L的五水偏硅酸钠溶液1-3h，然后向底渣粉溶液中边搅拌边添加氢氧化钙，搅拌速度为5~50转/分钟，然后抽滤、洗涤、干燥；所述垃圾底渣颗粒使用前需要浸入0.01~0.05 mol/L的酸性溶液中1-3h，所述酸性溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、甲酸溶液或醋酸溶液中一种或两种以上混合；
所述废弃红砖颗粒由以下步骤制备而成：废弃红砖使用前破碎至小于1mm，筛分0.5~1mm红砖颗粒，并在饱水氢氧化钙溶液中浸泡3~7d，使用前晾干红砖颗粒的明水即可；
所述碱激发剂由氢氧化钠、硫酸钠以及碳酸钠组成，所述氢氧化钠、硫酸钠以及碳酸钠的质量比为5:3:2；
所述改性剂由以下重量份的原料组成：生石灰30~50份，沸石粉30~50份，氧化镁10~40份，纳米氧化钛1～10份，磷酸氢钠1~10份，羧甲基淀粉钠5~20份；所述羧甲基淀粉钠的粘度介于300~500之间。
2.根据权利要求1所述的一种利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材，其特征在于：所述垃圾底渣粉与五水偏硅酸钠溶液的质量比为1:15~1:50，氢氧化钙与垃圾底渣粉的质量比为1:20~1:50，所述垃圾底渣颗粒与酸性溶液的体积比为1:10~1:20。
3.根据权利要求1所述的一种利用垃圾底渣制备的装配式加气混凝土板材，其特征在于：所述水玻璃溶液的模数为2～3。
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Assignee: Gucheng County Chuangyuan Building Materials Co.,Ltd.

Assignor: HUAIYIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022980026020

Denomination of invention: A prefabricated aerated concrete plate prepared by using waste bottom slag and its preparation method

Granted publication date: 20220729

License type: Common License

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