CN115745491A - 低温发泡剂组合物、固废基泡沫轻质土组合物及其制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
一种低温发泡剂组合物、固废基泡沫轻质土组合物及其制备方法、应用，包含有用于作为主料的蛋白类发泡剂、用于作为其中第一个辅料的表面活性剂、用于作为其中第二个辅料的增黏性稳泡剂，当表面活性剂和增黏性稳泡剂与蛋白类发泡剂进行混合，提高了蛋白类发泡剂的稳定性能，在低温状态下消泡时间延长，解决了在低温状态下泡沫稳定性发生快速衰减的技术问题，因此避免在其他介质原料中出现塌泡现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温发泡剂组合物、固废基泡沫轻质土组合物及其制备方法、应用，尤其是一种适应用于建筑材料的低温发泡剂组合物、固废基泡沫轻质土组合物及其制备方法、应用。
背景技术
泡沫轻质土是用物理方法将泡沫剂制备成泡沫，再将泡沫加入到由水泥、掺合料、外加剂和水制成的浆料中，经混合搅拌、浇筑成型、养护而成的轻质微孔材料，
固废基泡沫轻质土施工过程中经常面临低温施工的情况，低温环境严重制约固废基泡沫轻质土工程应用，究其原因，低温对泡沫轻质土的不利影响主要包含以下两方面：（1）低温影响泡沫的质量，在低温影响下，泡沫发泡倍率降低，所发出泡沫大小不均匀，大直径泡沫偏多；同时低温造成泡沫不稳定性增加，泡沫消泡速度加快，泡沫稳定时间变短，（2）低温影响胶凝材料水化速度，低温使胶凝材料水化速度减缓、水化放热时间后移，造成固废基泡沫轻质土凝结硬化时间延长，泡沫稳定时间大幅缩短与胶凝材料水化时间延长，使固废基泡沫轻质土在浇筑后浆体中的泡沫难以被固定，在水化凝胶尚未包裹泡沫并形成完整凝胶壁时，泡沫已经自然消解，造成泡沫轻质土内部孔隙结构被破坏，孔隙分布不均匀、大孔径孔隙与连通孔隙增加，使力学性能严重衰减，甚至造成塌泡不成型的现象，
目前，对于固废基泡沫轻质土抗低温的方法主要有两种，一种是提高泡沫轻质土发泡剂的性能，另一种是使用速凝剂加快低温下泡沫轻质土凝结硬化速率，目前常见发泡剂主要有松香树脂类、表面活性剂类、蛋白类及合成类发泡剂，松香树脂类发泡剂属于第一代发泡剂，经济性较高，但制备出泡沫发泡倍率较低、稳定性不足，表面活性剂类发泡剂具有较高发泡倍数，但由于液体表面张力过高，泡沫沉降距和泌水量较大，易引起浆体塌模，蛋白类发泡剂稳定性较高且制备简单，但泡沫性更易受到温度影响，低温时泡沫稳定性发生衰减，而采用速凝剂时，不仅难以改变低温下泡沫发泡倍率低、泡沫不均匀的问题，同时会造成成本进一步升高，经济性降低。
本发明通过消除空置灌装桩孔中积存沉渣的技术特征，对空置灌装桩孔中积存沉渣对灌装桩的质量产生消极影响的技术问题进行了在技术层面上进行有效的探索研究，
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术，基于申请人于2022年11月6日提供的具有工作过程中解决实际技术问题的技术交底书、通过检索得到相近的专利文献和背景技术中现有的技术问题、技术特征和技术效果，做出本发明的申请技术方案。
发明内容
本发明的客体是一种低温发泡剂组合物，
本发明的客体是一种固废基泡沫轻质土组合物，
本发明的客体是一种固废基泡沫轻质土板的制备方法，
本发明的客体是一种低温发泡剂组合物、固废基泡沫轻质土组合物及其制备方法的应用。
为了克服上述技术缺点，本发明的目的是提供一种低温发泡剂组合物、固废基泡沫轻质土组合物及其制备方法、应用，因此避免在其他介质原料中出现塌泡现象。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种低温发泡剂组合物，包含有用于作为主料的蛋白类发泡剂、用于作为其中第一个辅料的表面活性剂、用于作为其中第二个辅料的增黏性稳泡剂。
由于设计了蛋白类发泡剂、表面活性剂和增黏性稳泡剂，当表面活性剂和增黏性稳泡剂与蛋白类发泡剂进行混合，提高了蛋白类发泡剂的稳定性能，在低温状态下消泡时间延长，解决了在低温状态下泡沫稳定性发生快速衰减的技术问题，因此避免在其他介质原料中出现塌泡现象。
本发明设计了，由以下重量份的组分组成： 10-25份的蛋白类发泡剂、2-8份的表面活性剂和2-4份增黏性稳泡剂。
本发明设计了，蛋白类发泡剂设置为茶皂素发泡剂、皂角苷发泡剂、动物蹄角发泡剂、动物血胶发泡剂或动物毛发泡剂。
本发明设计了，表面活性剂设置为阴离子聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；阳离子表面活性剂、长链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺和硬脂酸钠中的任意一种或多种。
本发明设计了，增黏型稳泡剂设置为聚乙二醇、纤维素醚、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的一种或多种。
在本实施例中，表面活性剂设置为阴离子表面活性剂和脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）的混合物，阴离子表面活性剂设置为十二烷基硫酸钠（k12）和/或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），增黏型稳泡剂为羟丙基甲基纤维素。
以上五个技术方案的技术效果在于：对蛋白类发泡剂在表面活性剂和增黏性稳泡剂的介质物下进行基物支撑下，为泡体提供了发泡空间体，延长了蛋白类发泡剂的作用时间。
本发明设计了，一种固废基泡沫轻质土组合物，本发明的第一个实施例，由以下重量份的组分组成：95-466份的除尘灰、62-240份的矿渣微粉、22-53份的粉煤灰、18-42份的硅灰、105-285份的水泥、2-24份的速凝剂和0.4-0.8份的低温发泡剂。
本发明设计了，除尘灰是高炉炼铁前的烧结工艺产生的粉尘状固体废弃物，颗粒平均粒径在50-80µm，主要化学成分为氧化铁与氯化钾，其中，CaO的含量为2.27%-22.3%，SiO2含量为3%-7%，Al2O3含量为2.5%-7%，TFe含量为27.8%-79.3%、KCl含量为8.2%-27.4%、NaCl含量为2.25%-15.45%。
本发明设计了，矿渣微粉设置为钢铁冶炼过程中产生的固废废弃物。
本发明设计了，粉煤灰设置为由燃料主要是煤燃烧过程中排出的微小灰粒。
本发明设计了，硅灰设置为是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中并且随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成硅粉。
本发明设计了，水泥设置为42.5普通硅酸盐水泥。
本发明设计了，速凝剂设置为硅酸钠类、铝酸盐类、碱土金属碳酸盐、碱土金属氢氧化物类或无碱速凝剂类。
以上七个技术方案的技术效果在于：在固废基泡沫轻质土进行稠化过程中，使泡体进行充分释放，保证固废基泡沫轻质土在低温条件下能够充分固泡与稠化，保证胶凝材料形成足够强度，避免出现塌泡现象，
本发明设计了，由以下重量份的组分组成：212份的除尘灰、142份的矿渣微粉、34份的粉煤灰、35份的硅灰、12份的速凝剂、144份的水泥和0.65份的新型发泡剂。
本发明设计了，矿渣微粉设置为S75、S95和S105级中的一种并且优选为S105级矿渣微粉，
粉煤灰设置为Ⅰ级或二级粉煤灰并且优选为Ⅰ级粉煤灰，
硅灰设置为SF88、SF90、SF93或SF96级硅灰。
以上两个技术方案的技术效果在于：实现了对固废基泡沫轻质土组合物进行最佳方案设置。
本发明设计了，一种固废基泡沫轻质土板的制备方法，其步骤是：把由以下重量份的组分组成： 10-25份的蛋白类发泡剂、2-8份的表面活性剂和2-4份增黏性稳泡剂与水进行均匀混合，得到低温发泡剂，把由以下重量份的组分组成：95-466份的除尘灰、62-240份的矿渣微粉、22-53份的粉煤灰、18-42份的硅灰、105-285份的水泥、2-24份的速凝剂、0.4-0.8份的低温发泡剂与水进行均匀混合，得到固废基泡沫轻质土原料，把固废基泡沫轻质土原料浇筑到固废基泡沫轻质土板模具中，制得固废基泡沫轻质土板坯料，对固废基泡沫轻质土板坯料进行养护，等到养护完毕后，进行脱模处理，得到固废基泡沫轻质土板。
本发明设计了，低温发泡剂的稀释倍数设置为为40-50倍、发泡倍数设置为20-30倍、泡沫密度设置为4050g/L、消泡率设置为不大于7%。
本发明设计了，对低温发泡剂的搅拌转速设置为600-800rpm、搅拌时间为5-18min。
本发明设计了，对固废基泡沫轻质土原料的搅拌速度设置为500-700rpm、搅拌时间设置为5-10min。
以上四个技术方案的技术效果在于：实现了对低温发泡剂进行两级搅拌，通过对蛋白类发泡剂的发泡空间处置，通过对低温发泡剂的混合处置，使得泡体在固废基泡沫轻质土原料中充分释放。
本发明设计了，包括以下步骤：
（1）制备新型发泡剂，取植物蛋白类发泡剂17份、十二烷基硫酸钠4份、脂肪醇聚氧乙烯醚4份、羟丙基甲基纤维素4份混合并加入水稀释至35倍，充分搅拌后静置10min，完成新型发泡液制备；
（2）称取原料，除尘灰175份、矿渣微粉182份、粉煤灰34份、硅灰35份、速凝剂12份、水泥168份、水195份；
（3）将步骤（2）除尘灰、矿渣等干料混合搅拌，在800rpm的转速下搅拌7min；
（4）将步骤（2）中称取的水加入搅拌均匀的干料中，于1200rpm的转速下搅拌8min；
（5）将步骤（1）中所制备发泡液发泡，将所制泡沫加入步骤（4）中的混合物中，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为5min；
（6）调节混合浆液密度至600g/L并测试流值，直至流值达到180mm；
（7）将所得浆液浇入准备好的试模中，按试验所需不同温度养护，48h后脱模，继续养护，即可得到所述耐低温的固废基泡沫轻质材料。
以上技术方案的技术效果在于：实现了对固废基泡沫轻质土板的制备的最佳方案设置，提高了固废基泡沫轻质土板的强度，优化了固废基泡沫轻质土板的轻量化。
本发明设计了，一种低温发泡剂组合物在适用于在低温环境下施工的建筑领域、耐火保温领域、抗渗水领域和道路结构物回填及改扩建领域中的应用。
以上技术方案的技术效果在于：实现了进行轻量化处理的最佳选择技术方案设置。
本发明设计了，一种低温发泡剂组合物在湿密度为500-1200g/L，其28d抗压强度不低于1.2MPa的固废基泡沫轻质土板中的应用。
以上技术方案的技术效果在于：实现了在固废基泡沫轻质土板中轻量化和高强度的技术方案设置。
本发明的技术效果在于：阴离子表面活性剂除具备一定稳泡作用外，发泡能力更强，采用十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠阴离子表面活性剂改性可以使原状蛋白类发泡剂发泡倍率由17倍提高至25-35倍，在提高发泡倍率的同时使泡沫稳定性获得提高，且成本涨幅很小，
非离子型表面活性剂发泡性能介于蛋白类发泡剂与阴离子型表面活性剂，但环境适应性强，在离子型表面活性剂中添加非离子表面活性剂，可使该体系的表面活性提高，在上述几种表面活性剂共同作用下，可以制备除耐低温且发泡倍率高、稳定性高的优异泡沫，
离子型表面活性剂的另一原因是其具有优异的润湿和洗涤功能，作用效果非离子性表面活性剂＞阴离子型表面活性剂＞阳离子型表面活性剂，可以作用于泡沫轻质土中的除尘灰颗粒，有改善除尘灰颗粒的疏水性，使除尘灰颗粒在混合物浆体中散布更加均匀，并且使除尘灰表面的KCl、NaCl颗粒等加速溶解，发挥抗冻作用，增强在低温环境下的性能。因此，表面活性剂与除尘灰的相互作用可以有效保证泡沫轻质土在低温下的优异性能，
纤维素类增黏型稳泡剂可与表面活性剂中的表面活性分子相互作用，显著增强液膜的厚度和韧度，提高液膜弹性和自修复能力， 减缓泡沫排液速率。此外，在泡沫引气溶液中加入纤维素可优化泡沫形貌，增加发泡液的黏度，细化泡沫孔径，提高泡沫的均匀性，抑制泡沫的迁移、融合和破灭，
羟丙基甲基纤维素作为优选出的纤维素类稳泡剂，与其他品种相比，突出优点是在水中溶解不受pH值影响，不会因泡沫轻质土碱性浆体环境导致性能下降本发明中包含水泥、矿粉等成分，与水混合后呈碱性，因此必须保证所选用纤维素具备良好的耐碱性，并且还具有良好的增稠性、保水性，在水中分散性好等特点。在泡沫轻质土中使用可以有效提高材料整体性能。在本实施例中，增黏型稳泡剂的另一项作用是控制发泡倍率，原因是当表面活性剂掺量较高时，发泡倍率大于30倍，泡沫密度过低导致泡沫性能改善有限，加入适量增黏型稳泡剂可以保证发泡倍数介于25-30倍的最佳区间，有效提升薄膜整体性能，并且在泡沫与浆体混合后，增黏型稳泡剂不仅可以发挥一定保水作用，防止离析现象，并且对固体材料在浆体中的分散性有利，进一步保证材料整体性能，
除尘灰大量堆积不仅会污染环境，造成的扬尘还对周围人员的身体产生不利影响。以除尘灰作为泡沫轻质土的主要原材料，一方面除尘灰细颗粒可以起到填充内部孔隙、增强材料整体性能的作用，另一方面，在制备泡沫轻质土过程中，除尘灰中的KCl和NaCl溶于水，具有加速凝结硬化，提高早期强度，增加泡沫轻质土抗冻能力的性能，
使用矿渣微粉可节约水泥用量，降低生产成本。矿渣微粉具有火山灰作用，可提高早期强度，避免泡沫轻质土因低温出现早期强度衰减，并有效提高抗渗性能，尤其适用于路面工程，
粉煤灰不仅能提高抗压强度、流变性和抗腐蚀性，还具有低成本、良好的和易性与施工性等优良性能，粉煤灰粒径极小，可均匀分散于凝胶孔和毛细孔中，起到填充毛细管以及孔隙裂缝的作用，改善孔结构，优化凝胶结构，提高泡沫轻质土的强度和整体质量，同时促进资源的再生利用，
适量硅灰加入对泡沫混凝土前期和后期抗压强度增长均有利，硅灰对泡沫混凝土强度的提高及导热系数的降低效果优于粉煤灰，并且硅灰比表面积大，可吸附大量水分，提高发泡液粘度，延缓液膜排水，提高泡沫的稳定性，
以粉煤灰和硅灰作为固废基泡沫轻质土的掺合料，提高泡沫稳定性、改善泡沫轻质土内部孔隙结构，可以有效增强泡沫轻质土整体性能，
速凝剂的作用是加速胶凝材料的水化硬化，在很短的时间内形成足够的强度，避免低温导致的凝结硬化速率降低出现的强度衰减以及塌泡现象，以保证低温下施工的要求。
在本技术方案中，由以下重量份的组分组成是指各组分之间的重量比例关系。
在本技术方案中，表面活性剂和增黏性稳泡剂与蛋白类发泡剂混合物为重要技术特征，在低温发泡剂组合物、固废基泡沫轻质土组合物及其制备方法、应用的技术领域中，具有新颖性、创造性和实用性，在本技术方案中的术语都是可以用本技术领域中的专利文献进行解释和理解。
一、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，显而易见地，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他的附图。
图1是本发明实施例5改性后泡沫轻质土在不同养护温度下沉降距随时间的变化对比图；
图2是本发明对比例5改性前泡沫轻质土在不同养护温度下沉降随时间的变化对比图。
二、具体实施方式
根据审查指南，对本发明所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语应当理解为不配出一个或多 个其它元件或其组合的存在或添加。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合，另外，除非特别说明，在下 面的实施例中所采用的设备和材料均是市售可得的，如没有明确说明处理条件，请参考购 买的产品说明书或者按照本领域常规方法进。
下面结合实施例，对本发明进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。其步骤是：
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。
一种低温发泡剂组合物，本发明的第一个实施例之一，由以下重量份的组分组成：10-25份的蛋白类发泡剂、2-8份的表面活性剂和2-4份增黏性稳泡剂。
在本实施例中，蛋白类发泡剂设置为茶皂素发泡剂、皂角苷发泡剂、动物蹄角发泡剂、动物血胶发泡剂或动物毛发泡剂。
在本实施例中，表面活性剂设置为阴离子聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；阳离子表面活性剂、长链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺和硬脂酸钠中的任意一种或多种。
在本实施例中，增黏型稳泡剂设置为聚乙二醇、纤维素醚、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的一种或多种。
本发明的第一个实施例之一的支持例之一，由以下重量份的组分组成： 17份的蛋白类发泡剂、5份的表面活性剂和3份增黏性稳泡剂。
在本实施例中，蛋白类发泡剂设置为动物蹄角发泡剂。
在本实施例中，表面活性剂设置为十二烷基硫酸钠。
在本实施例中，增黏型稳泡剂设置为甲基纤维素。
本发明的第一个实施例之一的支持例之二，由以下重量份的组分组成： 10份的蛋白类发泡剂、2份的表面活性剂和2份增黏性稳泡剂。
在本实施例中，蛋白类发泡剂设置为茶皂素发泡剂。
在本实施例中，表面活性剂设置为阴离子聚丙烯酰胺。
在本实施例中，增黏型稳泡剂设置为聚乙二醇。
本发明的第一个实施例之一的支持例之三，由以下重量份的组分组成： 25份的蛋白类发泡剂、8份的表面活性剂和4份增黏性稳泡剂。
在本实施例中，蛋白类发泡剂设置为皂角苷发泡剂。
在本实施例中，表面活性剂设置为十二烷基苯磺酸钠。
在本实施例中，增黏型稳泡剂设置为纤维素醚。
本发明的第一个实施例之一的支持例之四，
蛋白类发泡剂设置为动物血胶发泡剂。
在本实施例中，表面活性剂设置为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
在本实施例中，增黏型稳泡剂设置为羟丙基甲基纤维素。
本发明的第一个实施例之一的支持例之五，
蛋白类发泡剂设置为动物毛发泡剂。
在本实施例中，增黏型稳泡剂设置为羟乙基纤维素。
本发明的第一个实施例之一的支持例之六，
在本实施例中，增黏型稳泡剂设置为羧甲基纤维素。
一种低温发泡剂组合物，本发明的第一个实施例之二，表面活性剂设置为阴离子表面活性剂和脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）的混合物，阴离子表面活性剂设置为十二烷基硫酸钠（k12）和/或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），增黏型稳泡剂为羟丙基甲基纤维素。
一种固废基泡沫轻质土组合物，本发明的第一个实施例之一，由以下重量份的组分组成：95-466份的除尘灰、62-240份的矿渣微粉、22-53份的粉煤灰、18-42份的硅灰、105-285份的水泥、2-24份的速凝剂和0.4-0.8份的低温发泡剂。
在本实施例中，除尘灰是高炉炼铁前的烧结工艺产生的粉尘状固体废弃物，颗粒平均粒径在50-80µm，主要化学成分为氧化铁与氯化钾，其中，CaO的含量为2.27%-22.3%，SiO2含量为3%-7%，Al2O3含量为2.5%-7%，TFe含量为27.8%-79.3%、KCl含量为8.2%-27.4%、NaCl含量为2.25%-15.45%。
在本实施例中，矿渣微粉设置为钢铁冶炼过程中产生的固废废弃物。
在本实施例中，粉煤灰设置为由燃料主要是煤燃烧过程中排出的微小灰粒。
在本实施例中，硅灰设置为是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中并且随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成硅粉。
在本实施例中，水泥设置为42.5普通硅酸盐水泥
在本实施例中，速凝剂设置为硅酸钠类、铝酸盐类、碱土金属碳酸盐、碱土金属氢氧化物类或无碱速凝剂类。
本发明的第一个实施例之一的支持例之一，由以下重量份的组分组成：95份的除尘灰、62份的矿渣微粉、22份的粉煤灰、18份的硅灰、105份的水泥、2份的速凝剂和0.4份的低温发泡剂。
在本实施例中，速凝剂设置为硅酸钠类。
本发明的第一个实施例之一的支持例之二，由以下重量份的组分组成： 466份的除尘灰、240份的矿渣微粉、53份的粉煤灰、42份的硅灰、285份的水泥、24份的速凝剂和0.8份的低温发泡剂。
在本实施例中，速凝剂设置为铝酸盐类。
本发明的第一个实施例之一的支持例之三，由以下重量份的组分组成：280份的除尘灰、151份的矿渣微粉、37份的粉煤灰、28份的硅灰、195份的水泥、8份的速凝剂和0.6份的低温发泡剂。
在本实施例中，速凝剂设置为碱土金属碳酸盐。
本发明的第一个实施例之一的支持例之四，
速凝剂设置为碱土金属氢氧化物类。
本发明的第一个实施例之一的支持例之五，
速凝剂设置为无碱速凝剂类。
一种固废基泡沫轻质土组合物，本发明的第一个实施例之二，
由以下重量份的组分组成：212份的除尘灰、142份的矿渣微粉、34份的粉煤灰、35份的硅灰、12份的速凝剂、144份的水泥和0.65份的新型发泡剂。
在本实施例中，矿渣微粉设置为S75、S95和S105级中的一种并且优选为S105级矿渣微粉，
粉煤灰设置为Ⅰ级或二级粉煤灰并且优选为Ⅰ级粉煤灰，
硅灰设置为SF88、SF90、SF93或SF96级硅灰。
下面结合实施例，对本发明进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
一种固废基泡沫轻质土板的制备方法，本发明的第一个实施例之一，其步骤是：把由以下重量份的组分组成： 10-25份的蛋白类发泡剂、2-8份的表面活性剂和2-4份增黏性稳泡剂与水进行均匀混合，得到低温发泡剂，把由以下重量份的组分组成：95-466份的除尘灰、62-240份的矿渣微粉、22-53份的粉煤灰、18-42份的硅灰、105-285份的水泥、2-24份的速凝剂、0.4-0.8份的低温发泡剂与水进行均匀混合，得到固废基泡沫轻质土原料，把固废基泡沫轻质土原料浇筑到固废基泡沫轻质土板模具中，制得固废基泡沫轻质土板坯料，对固废基泡沫轻质土板坯料进行养护，等到养护完毕后，进行脱模处理，得到固废基泡沫轻质土板。
在本实施例中，低温发泡剂的稀释倍数设置为为40-50倍、发泡倍数设置为20-30倍、泡沫密度设置为4050g/L、消泡率设置为不大于7%。
在本实施例中，对低温发泡剂的搅拌转速设置为600-800rpm、搅拌时间为5-18min。
在本实施例中，对固废基泡沫轻质土原料的搅拌速度设置为500-700rpm、搅拌时间设置为5-10min。
本发明的第一个实施例之一的支持例之一，其步骤是：把由以下重量份的组分组成： 17份的蛋白类发泡剂、5份的表面活性剂和3份增黏性稳泡剂与水进行均匀混合，得到低温发泡剂，把由以下重量份的组分组成：280份的除尘灰、151份的矿渣微粉、37份的粉煤灰、28份的硅灰、195份的水泥、8份的速凝剂和0.6份的低温发泡剂与水进行均匀混合，得到固废基泡沫轻质土原料，把固废基泡沫轻质土原料浇筑到固废基泡沫轻质土板模具中，制得固废基泡沫轻质土板坯料，对固废基泡沫轻质土板坯料进行养护，等到养护完毕后，进行脱模处理，得到固废基泡沫轻质土板。
在本实施例中，低温发泡剂的稀释倍数设置为为45倍、发泡倍数设置为25倍、泡沫密度设置为4050g/L、消泡率设置为不大于7%。
在本实施例中，对低温发泡剂的搅拌转速设置为700rpm、搅拌时间为11min。
在本实施例中，对固废基泡沫轻质土原料的搅拌速度设置为600rpm、搅拌时间设置为7min。
本发明的第一个实施例之一的支持例之二，其步骤是：把由以下重量份的组分组成： 10份的蛋白类发泡剂、2份的表面活性剂和2份增黏性稳泡剂与水进行均匀混合，得到低温发泡剂，把由以下重量份的组分组成：95份的除尘灰、62份的矿渣微粉、22份的粉煤灰、18份的硅灰、105份的水泥、2份的速凝剂、0.4份的低温发泡剂与水进行均匀混合，得到固废基泡沫轻质土原料，把固废基泡沫轻质土原料浇筑到固废基泡沫轻质土板模具中，制得固废基泡沫轻质土板坯料，对固废基泡沫轻质土板坯料进行养护，等到养护完毕后，进行脱模处理，得到固废基泡沫轻质土板。
在本实施例中，低温发泡剂的稀释倍数设置为为40倍、发泡倍数设置为20倍、泡沫密度设置为4050g/L、消泡率设置为不大于7%。
在本实施例中，对低温发泡剂的搅拌转速设置为600rpm、搅拌时间为5min。
在本实施例中，对固废基泡沫轻质土原料的搅拌速度设置为500rpm、搅拌时间设置为5min。
本发明的第一个实施例之一的支持例之三，其步骤是：把由以下重量份的组分组成： 25份的蛋白类发泡剂、8份的表面活性剂和4份增黏性稳泡剂与水进行均匀混合，得到低温发泡剂，把由以下重量份的组分组成： 466份的除尘灰、240份的矿渣微粉、53份的粉煤灰、42份的硅灰、285份的水泥、2-24份的速凝剂、0.8份的低温发泡剂与水进行均匀混合，得到固废基泡沫轻质土原料，把固废基泡沫轻质土原料浇筑到固废基泡沫轻质土板模具中，制得固废基泡沫轻质土板坯料，对固废基泡沫轻质土板坯料进行养护，等到养护完毕后，进行脱模处理，得到固废基泡沫轻质土板。
在本实施例中，低温发泡剂的稀释倍数设置为为50倍、发泡倍数设置为30倍、泡沫密度设置为4050g/L、消泡率设置为不大于7%。
在本实施例中，对低温发泡剂的搅拌转速设置为800rpm、搅拌时间为18min。
在本实施例中，对固废基泡沫轻质土原料的搅拌速度设置为700rpm、搅拌时间设置为10min。
一种低温发泡剂组合物在适用于在低温环境下施工的建筑领域、耐火保温领域、抗渗水领域和道路结构物回填及改扩建领域中的应用。
一种低温发泡剂组合物在湿密度为500-1200g/L，其28d抗压强度不低于1.2MPa的固废基泡沫轻质土板中的应用。
一种固废基泡沫轻质土板的制备方法的相关限定参数的实施例，
实施例1包括以下步骤：
（1）制备新型发泡剂，取植物蛋白类发泡剂12份、十二烷基硫酸钠5份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、羟丙基甲基纤维素3份混合并加入水稀释至30倍，充分搅拌后静置10min，完成新型发泡液制备；
（2）称取原料，除尘灰107份、矿渣微粉128份、粉煤灰24份、硅灰25份、速凝剂9份、水泥132份、水149份；
（3）将步骤（2）除尘灰、矿渣等干料混合搅拌，在800rpm的转速下搅拌6min；
（4）将步骤（2）中称取的水加入搅拌均匀的干料中，于1150rpm的转速下搅拌8min；
（5）将步骤（1）中所制备发泡液发泡，将所制泡沫加入步骤（4）中的混合物中，搅拌速度为600rpm，搅拌时间为5min；
（6）调节混合浆液密度至600g/L并测试流值，直至流值达到180mm；
（7）将所得浆液浇入准备好的试模中，按试验所需不同温度养护，48h后脱模，继续养护，即可得到所述耐低温的固废基泡沫轻质材料。
实施例2包括以下步骤：
（1）制备新型发泡剂，取植物蛋白类发泡剂17份、十二烷基硫酸钠4份、脂肪醇聚氧乙烯醚4份、羟丙基甲基纤维素4份混合并加入水稀释至35倍，充分搅拌后静置10min，完成新型发泡液制备；
（2）称取原料，除尘灰175份、矿渣微粉182份、粉煤灰34份、硅灰35份、速凝剂12份、水泥168份、水195份；
（3）将步骤（2）除尘灰、矿渣等干料混合搅拌，在800rpm的转速下搅拌7min；
（4）将步骤（2）中称取的水加入搅拌均匀的干料中，于1200rpm的转速下搅拌8min；
（5）将步骤（1）中所制备发泡液发泡，将所制泡沫加入步骤（4）中的混合物中，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为5min；
（6）调节混合浆液密度至600g/L并测试流值，直至流值达到180mm；
（7）将所得浆液浇入准备好的试模中，按试验所需不同温度养护，48h后脱模，继续养护，即可得到所述耐低温的固废基泡沫轻质材料。
实施例3包括以下步骤：
（1）制备新型发泡剂，取植物蛋白类发泡剂25份、十二烷基硫酸钠9份、脂肪醇聚氧乙烯醚7份、羟丙基甲基纤维素7份混合并加入水稀释至35倍，充分搅拌后静置10min，完成新型发泡液制备；
（2）称取原料，除尘灰330份、矿渣微粉164份、粉煤灰48份、硅灰50份、速凝剂18份、水泥167份、水228份；
（3）将步骤（2）除尘灰、矿渣等干料混合搅拌，在800rpm的转速下搅拌9min；
（4）将步骤（2）中称取的水加入搅拌均匀的干料中，于1100rpm的转速下搅拌8min；
（5）将步骤（1）中所制备发泡液发泡，将所制泡沫加入步骤（4）中的混合物中，搅拌速度为600rpm，搅拌时间为6min；
（6）调节混合浆液密度至1000g/L并测试流值，直至流值达到180mm；
（7）将所得浆液浇入准备好的试模中，按试验所需不同温度养护，48h后脱模，继续养护，即可得到所述耐低温的固废基泡沫轻质材料。
实施例4包括以下步骤：
（1）制备新型发泡剂，取植物蛋白类发泡剂31份、十二烷基硫酸钠14份、脂肪醇聚氧乙烯醚10份、羟丙基甲基纤维素10份混合并加入水稀释至40倍，充分搅拌后静置10min，完成新型发泡液制备；
（2）称取原料，除尘灰352份、矿渣微粉226份、粉煤灰53份、硅灰50份、速凝剂24份、水泥187份、水281份；
（3）将步骤（2）除尘灰、矿渣等干料混合搅拌，在700rpm的转速下搅拌11min；
（4）将步骤（2）中称取的水加入搅拌均匀的干料中，于1100rpm的转速下搅拌8min；
（5）将步骤（1）中所制备发泡液发泡，将所制泡沫加入步骤（4）中的混合物中，搅拌速度为700rpm，搅拌时间为8min；
（6）调节混合浆液密度至1200g/L并测试流值，直至流值达到180mm；
（7）将所得浆液浇入准备好的试模中，按试验所需不同温度养护，48h后脱模，继续养护，即可得到所述耐低温的固废基泡沫轻质材料。
对比例1本对比例提供一种固废基泡沫轻质土板的制备方法，本对比例在发泡剂制备上不使用表面活性剂十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚，其余材料组分及制备方法均与实施例2相同。
对比例2本对比例提供一种固废基泡沫轻质土板的制备方法，本对比例在发泡剂制备上不使用增黏型稳泡剂羟丙基甲基纤维素，其余材料组分及制备方法均与实施例2相同。
对比例3本对比例提供一种固废基泡沫轻质土板的制备方法，本对比例原材料组分为：除尘灰95份、矿渣微粉239份、粉煤灰34份、硅灰35份、速凝剂12份、水泥168份、水190份，其余材料组分及制备方法均与实施例2相同。
对比例4本对比例提供一种固废基泡沫轻质土板的制备方法，本对比例原材料组分为：除尘灰175份、矿渣微粉182份、速凝剂12份、水泥168份、水195份，不使用粉煤灰及硅灰，其余材料组分及制备方法均与实施例2相同。
在对本发明进行验证时，试验结果：
（1）耐低温发泡剂与原状蛋白类发泡剂泡沫性能对比
表1泡沫稳定性试验
| 发泡倍数 | 1h泌水率 | 1h沉降距 | |
| 实施例2 | 27 | 48% | 2.2mm |
| 对比例1 | 18 | 64% | 5.6mm |
| 对比例2 | 38 | 58% | 5.2mm |
通过稳泡试验证明本发明中新型耐低温发泡剂使泡沫稳定性获得显著提升。
（2）不同养护温度下28d抗压强度：
| 温度 ℃ | 20 | 15 | 10 | 5 |
| 实施例1（MPa） | 1.65 | 1.62 | 1.48 | 1.33 |
| 实施例2 | 2.12 | 2.04 | 1.84 | 1.55 |
| 实施例3 | 2.88 | 2.74 | 2.61 | 2.4 |
| 实施例4 | 3.79 | 3.66 | 3.57 | 3.24 |
| 对比例1 | 1.43 | 1.19 | 塌模 | 塌模 |
| 对比例2 | 1.78 | 1.52 | 塌模 | 塌模 |
| 对比例3 | 1.98 | 1.66 | 塌模 | 塌模 |
| 对比例4 | 1.72 | 1.5 | 塌模 | 塌模 |
实施例5本实施例提供一种固废基泡沫轻质土板的制备方法，本实施例将试件浇筑为1m高圆柱体，为验证耐低温泡沫轻质土在不同温度下的塌陷高度情况，其他方法步骤均与实施例2相同。
将试件在不同温度下养护，沉降随时间变化如图1所示，由图所示，本发明实施例5制备的耐低温泡沫轻质土具备良好的抵抗低温的能力，在5℃下依然不会发生明显的塌泡现象，沉降仅为自重压缩原因产生 凝结后沉降距离符合标准要求。
对比例5本对比例提供一种固废基泡沫轻质土板的制备方法，本实施例将试件浇筑为1m高圆柱体，为验证耐低温泡沫轻质土在不同温度下的塌陷高度情况，其他方法步骤均与对比例2相同。
将试件在不同温度下养护，沉降随时间变化如图2所示，制备的试件在低温下存在明显的塌泡现象，耐低温性能较差，低温下凝结后沉降距离不符合标准要求。
本发明具有下特点：
1、由于设计了蛋白类发泡剂、表面活性剂和增黏性稳泡剂，当表面活性剂和增黏性稳泡剂与蛋白类发泡剂进行混合，提高了蛋白类发泡剂的稳定性能，在低温状态下消泡时间延长，解决了在低温状态下泡沫稳定性发生快速衰减的技术问题，因此避免在其他介质原料中出现塌泡现象。
2、由于设计了除尘灰、矿渣微粉、粉煤灰、硅灰、水泥、速凝剂和低温发泡剂，实现了消除温度对固废基泡沫轻质土组合物的发泡过程的影响。
3、由于设计了低温发泡剂，实现了得到均匀的固废基泡沫轻质土板。
4、本发明中的低温发泡剂由复合蛋白型发泡剂、表面活性剂、增黏性稳泡剂复掺得到，蛋白型发泡剂的泡沫稳定性高，发泡倍数高，气泡强度高，气泡壁弹性较高，并且发泡剂的稳定性好，受外界环境因素影响较小，可以适应低温环境，
表面活性剂发泡能力高于蛋白类发泡剂，而表面活性分子可在液膜表面定向排列，降低表面张力，抑制空间密度在气/液界面上的波动；同时表面活性剂具有一定黏度，可以提高泡沫液膜弹性，延缓泡沫排水。二者的协同作用使得表面活性剂具有良好的稳泡效果，
增黏性稳泡剂的掺入，可增加发泡液粘度、延缓液膜的排水速度、细化泡沫孔径，延缓泡沫的歧化过程，起到提高泡沫均匀性和稳定性的作用。使得制备的低温发泡剂具备所制备泡沫细腻、尺寸均匀、稳定性高的优势。
5、本发明将固体废物除尘灰、矿渣微粉、粉煤灰应用于泡沫轻质材料中，提高了除尘灰固废资源化利用效率。
6、本发明从泡沫轻质土低温性能衰减的原理出发，通过多种改性方式协同作用，提高了固废基泡沫轻质土抵抗低温的性能，确保泡沫轻质土在低温环境下仍然能够正常浇筑并凝结硬化，达到结构设计要求。促进了泡沫轻质土的工程应用推广。
7、本发明固废基泡沫轻质土的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
4、由于设计了对结构形状进行了数值范围的限定，使数值范围为本发明的技术方案中的技术特征，不是通过公式计算或通过有限次试验得出的技术特征，试验表明该数值范围的技术特征取得了很好的技术效果。
5、由于设计了本发明的技术特征，在技术特征的单独和相互之间的集合的作用，通过试验表明，本发明的各项性能指标为现有的各项性能指标的至少为1.7倍，通过评估具有很好的市场价值。
还有其它的表面活性剂和增黏性稳泡剂与蛋白类发泡剂混合物作为低温发泡剂的相同或相近似的技术特征都是本发明的实施例之一，并且以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为满足专利法、专利实施细则和审查指南的要求，不再对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合的实施例都进行描述。
上述实施例只是本发明所提供的低温发泡剂组合物、固废基泡沫轻质土组合物及其制备方法、应用的一种实现形式，根据本发明所提供的方案的其他变形，增加或者减少其中的成份或步骤，或者将本发明用于其他的与本发明接近的技术领域，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低温发泡剂组合物，其特征是：包含有用于作为主料的蛋白类发泡剂、用于作为其中第一个辅料的表面活性剂、用于作为其中第二个辅料的增黏性稳泡剂。
2.根据权利要求1所述的低温发泡剂组合物，其特征是：由以下重量份的组分组成：10-25份的蛋白类发泡剂、2-8份的表面活性剂和2-4份增黏性稳泡剂。
3.根据权利要求1所述的低温发泡剂组合物，其特征是：蛋白类发泡剂设置为茶皂素发泡剂、皂角苷发泡剂、动物蹄角发泡剂、动物血胶发泡剂或动物毛发泡剂，
或，表面活性剂设置为阴离子聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；阳离子表面活性剂、长链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺和硬脂酸钠中的任意一种或多种，
或，增黏型稳泡剂设置为聚乙二醇、纤维素醚、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的一种或多种，
或，表面活性剂设置为阴离子表面活性剂和脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）的混合物，阴离子表面活性剂设置为十二烷基硫酸钠（k12）和/或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），增黏型稳泡剂为羟丙基甲基纤维素。
4.一种固废基泡沫轻质土组合物，其特征是：由以下重量份的组分组成：95-466份的除尘灰、62-240份的矿渣微粉、22-53份的粉煤灰、18-42份的硅灰、105-285份的水泥、2-24份的速凝剂和0.4-0.8份的低温发泡剂。
5.根据权利要求4所述的固废基泡沫轻质土组合物，其特征是：除尘灰是高炉炼铁前的烧结工艺产生的粉尘状固体废弃物，颗粒平均粒径在50-80µm，主要化学成分为氧化铁与氯化钾，其中，CaO的含量为2.27%-22.3%，SiO2含量为3%-7%，Al2O3含量为2.5%-7%，TFe含量为27.8%-79.3%、KCl含量为8.2%-27.4%、NaCl含量为2.25%-15.45%，
或，矿渣微粉设置为钢铁冶炼过程中产生的固废废弃物，
或，粉煤灰设置为由燃料主要是煤燃烧过程中排出的微小灰粒，
或，硅灰设置为是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中并且随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成硅粉，
或，水泥设置为42.5普通硅酸盐水泥，
或，速凝剂设置为硅酸钠类、铝酸盐类、碱土金属碳酸盐、碱土金属氢氧化物类或无碱速凝剂类，
或，由以下重量份的组分组成：212份的除尘灰、142份的矿渣微粉、34份的粉煤灰、35份的硅灰、12份的速凝剂、144份的水泥和0.65份的新型发泡剂，
或，矿渣微粉设置为S75、S95和S105级中的一种并且优选为S105级矿渣微粉，
粉煤灰设置为Ⅰ级或二级粉煤灰并且优选为Ⅰ级粉煤灰，
硅灰设置为SF88、SF90、SF93或SF96级硅灰。
6.一种固废基泡沫轻质土板的制备方法，其特征是：其步骤是：把由以下重量份的组分组成： 10-25份的蛋白类发泡剂、2-8份的表面活性剂和2-4份增黏性稳泡剂与水进行均匀混合，得到低温发泡剂，把由以下重量份的组分组成：95-466份的除尘灰、62-240份的矿渣微粉、22-53份的粉煤灰、18-42份的硅灰、105-285份的水泥、2-24份的速凝剂、0.4-0.8份的低温发泡剂与水进行均匀混合，得到固废基泡沫轻质土原料，把固废基泡沫轻质土原料浇筑到固废基泡沫轻质土板模具中，制得固废基泡沫轻质土板坯料，对固废基泡沫轻质土板坯料进行养护，等到养护完毕后，进行脱模处理，得到固废基泡沫轻质土板。
7.根据权利要求6所述的固废基泡沫轻质土板的制备方法，其特征是：低温发泡剂的稀释倍数设置为为40-50倍、发泡倍数设置为20-30倍、泡沫密度设置为4050g/L、消泡率设置为不大于7%，
或，对低温发泡剂的搅拌转速设置为600-800rpm、搅拌时间为5-18min，
或，对固废基泡沫轻质土原料的搅拌速度设置为500-700rpm、搅拌时间设置为5-10min。
8.根据权利要求6所述的固废基泡沫轻质土板的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）制备新型发泡剂，取植物蛋白类发泡剂17份、十二烷基硫酸钠4份、脂肪醇聚氧乙烯醚4份、羟丙基甲基纤维素4份混合并加入水稀释至35倍，充分搅拌后静置10min，完成新型发泡液制备；
（2）称取原料，除尘灰175份、矿渣微粉182份、粉煤灰34份、硅灰35份、速凝剂12份、水泥168份、水195份；
（3）将步骤（2）除尘灰、矿渣等干料混合搅拌，在800rpm的转速下搅拌7min；
（4）将步骤（2）中称取的水加入搅拌均匀的干料中，于1200rpm的转速下搅拌8min；
（5）将步骤（1）中所制备发泡液发泡，将所制泡沫加入步骤（4）中的混合物中，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为5min；
（6）调节混合浆液密度至600g/L并测试流值，直至流值达到180mm；
（7）将所得浆液浇入准备好的试模中，按试验所需不同温度养护，48h后脱模，继续养护，即可得到所述耐低温的固废基泡沫轻质材料。
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