CN116239362B - 一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料免烧陶粒技术领域，涉及一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒及其制备方法。本发明的免烧陶粒，包括如下重量份数组分：水泥15~25份、建筑脱硫石膏20~50份、复合掺和料20~60份、铁尾矿砂10~30份、水25~40份、防水剂1~2份、稳泡剂1~2份、发泡剂2~5份、激发剂5~15份。本发明采用固废制备轻质陶粒各方面性能良好，很大程度解决固废处理和堆放问题，陶粒具有容重轻、高强度、低成本、保温隔热等特点，可解决传统建筑材料消耗能源和降低CO2，减少环境污染等。

Description

一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料免烧陶粒技术领域，具体涉及一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒及其制备方法。
背景技术
目前，从我国总体情况来说，建筑物消耗能源量大约为能源消耗总量的三分之一，建筑能耗总量呈逐年上升趋势，现有建筑中绝大多数为高能耗建筑，而且随着城镇化的快速发展，大量新建建筑物拔地而起，其中大部分建筑物也为高能耗建筑，泡沫混凝土轻质陶粒可以作为绿色建材使用。
同时，陶粒的制备工艺分为烧结工艺和免烧工艺，烧结工艺制备的陶粒质量更轻、强度更高，但是，高温烧结工艺能耗高，碳排放量大，不符合国家节能减排发展原则，这在一定程度上制约了烧结陶粒的发展，并且烧结工艺污染环境，需要大型设备进行辅助，增加生产成本。免烧陶粒制备能耗低、原料选择范围广，符合工业降低碳排放需求，具有更为广阔的应用前景。因此，采用新原料、新工艺，开发性能优良的免烧陶粒具有重要的意义。
据统计，2019年我国工业固体废弃物的产量已经高达36.98亿吨，但综合利用率却不足40%，对自然生态环境以及人类的生存环境造成极大影响。工业固体废物长期积累，占据大片土地，工业废弃物中有害物质会污染土壤，致使草木无法生长。大量工业固体废弃物倒入河流、湖泊内，导致水污染、水域内的生物死亡、堵塞河流、抬高河床、危害水利流域以及航行的安全。可溶解的工业废弃物伴随雨水、地表水向地下渗透，改变地底水质酸碱性，甚至出现毒化，影响饮用水的安全以及植物的生长。因此，如何对这些固废进行有效开发利用是迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒及其制备方法，以解决现有陶粒容重大、成本高和易收缩开裂等问题。采用固废制备轻质陶粒各方面性能良好，很大程度解决固废处理和堆放问题，其具有容重轻、高强度、低成本、保温隔热等特点，可解决传统建筑材料消耗能源和降低CO2，减少环境污染等。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒，包括如下重量份数组分：水泥15~25份、建筑脱硫石膏20~50份、复合掺和料20~60份、铁尾矿砂10~30份、水25~40份、防水剂1~2份、稳泡剂1~2份、发泡剂2~5份、激发剂5~15份。
进一步地，复合掺和料由如下重量百分数的组分组成：矿渣6%、高铝粉煤灰24%、废弃混凝土40%、赤泥30%。
进一步地，复合掺合料的制备方法如下：用90d龄期、强度等级为C50的混凝土块进行破碎、筛分，利用球磨机加入0.5%的建筑脱硫石膏进行二次机械化学研磨，细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔；与矿渣、高铝粉煤灰、赤泥混合。
进一步地，矿渣以重量百分比计，化学成分如下：CaO 35～42%、SiO235～40%、Al2O313～20%、MgO 7～10%，比表面积为350～420m2/kg，密度为2.5～3.1g/cm3。
进一步地，高铝粉煤灰以重量百分比计，化学成分如下：SiO232~35%、Al2O338~40%、CaO 8~12%、Fe2O33~7%、MgO 2~6%；其中A12O3+SiO2+Fe2O3≥80%，A12O3>38%；细度在300目以上，比表面积为550-600m2/kg。
进一步地，废弃混凝土粉以重量百分比计，化学成分如下:SiO245~60%、CaO 20~25%、Al2O35～8%、Fe2O 32~4%。
进一步地，赤泥为烧结法赤泥，以重量百分比计，化学成分如下:SiO220~25%、Al2O38~12%、CaO 35~45%、Fe2O38~13%、MgO 0.5~1.5%。
进一步地，激发剂由电石渣和芒硝组成，质量比为2:8~4:6。
进一步地，发泡剂由YS-10型水泥发泡剂和碱性的合成洗涤剂组成，质量比为1:1~4:1。
进一步地，防水剂为有机硅粉、高级脂肪酸防水剂、可在分散乳胶粉中的一种或多种组合。
进一步地，稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、烷基醇酰胺、氧化胺、纤维素醚、三乙醇胺、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或几种组合。
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备方法，具体包括如以下步骤：
1）按照重量份数称取各组分备用；
2）使用电热鼓风干燥箱，将矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土、赤泥烘干（含水率不大于1%），先对废弃混凝土进行破碎筛分、利用球磨机进行二次机械化学研磨，时间控制在100~240min细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔，得到废弃混凝土粉，将赤泥、矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土粉混合，得到复合掺合料；
3）将复合掺合料、水泥、建筑脱硫石膏、激发剂加入搅拌机进行充分搅拌，得到胶凝材料粉料；
4）将胶凝材料放入成球盘内，加入铁尾矿砂，再加入稳泡剂，开启成球盘，将发泡剂与水按1:(10~40)的稀释倍数进行稀释，将发泡的泡沫按所需质量加入胶凝粉料，按同一重量份数计，制备成直径为5~20mm的陶粒进行养护，对养护后的陶粒进行防水处理喷洒所述计量的防水剂与水的混合液。
进一步地，步骤4）中成球盘的转速为40~60转/min，倾角控制30~45°，造粒时间20~40min；加水的方式为喷雾加水；根据泡沫质量My、发泡剂稀释倍数β，确定发泡剂用量Mp；发泡剂质量Mp=My/β。
进一步地，步骤4）中，控制养护箱温度为90~100℃、压力1~1.5MPa，养护时间8~12h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
1.本发明轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备，利用了多固废协同效应，胶凝材料组分采用“复合矿物掺料+水泥石膏协同耦合激发+电石渣芒硝化学激发”的方式，不仅仅三种组分之间的协同水化，相互填充的作用，更是要考虑到同一组分内的协同作用，如水泥与石膏的相互水化促进，电石渣与芒硝的协同耦合反应生成NaOH，激发胶凝材料与掺合料，掺合料组分内的硅铝钙质三元体系对强度的影响。
首先，脱硫石膏与水反应能够生成CaSO4·2H2O产生强度并形成第一支撑骨架，然后水泥中C3S和C2S水化生成C-S-H凝胶和Ca(OH)2，C3A水化后生成C-A-H，在二水石膏的作用下生成AFt。同时电石渣与水反应生成Ca(OH)2进一步与芒硝反应生成NaOH和CaSO4。
掺合料中赤泥的主要矿物是石榴石和钙霞石，含有少量钛矿物、坡缕石和无定形硅铝酸盐水合物。大量石榴石和钙霞石主要用作骨架支撑，无定形硅铝酸盐水合物则起胶结和填充作用。其中钛矿物呈现惰性，可以提高结构的稳定性。在激发剂的作用下，赤泥中的矿物硅氧键和铝氧键被破坏，硅铝单体溶解；然后单体聚合为低聚物，形成凝胶，最后硅铝结构聚合形成高聚物硅铝聚合凝胶，生成C(Na)-S-H和C(Na)-A-S-H凝胶。废弃混凝土中含有大量具有潜在活性的硅铝质成分，通过机械化学激发其活性，可以增加体系的碱度，促进缩聚反应进行，另一方面还引入了SiO2−，能够增加C-S-H凝胶的生成量，同时矿渣和高铝粉煤灰能够和脱硫石膏起到协同水化的作用，同时粉煤灰（如图1所示）其在微观条件下呈现球状，表面光滑，由于滚珠效应，有利于流动性能的提高，并促进陶粒的成球制备。
随着水化反应的进行，极性水分子和碱性分子进入到活性掺合料内部结构中，并与复合掺合料中活性Al3+，Si4+分子反应，加速分散和溶解，生成了C(Na)-S-H凝胶及C(Na)-A-S-H凝胶，如图2（g、h）所示，且赤泥和混凝土废粉在激发剂的作用下硅铝和钙离子易溶解形成CaO-Al2O3-SiO2三元体系，具有较高活性，为后续反应提供强度保证。此外，硫酸盐类产物对活性Al3+起到激发作用，促进了AFt生成。C-S-H凝胶与AFt对CaSO4·2H2O晶粒形态及接触部位起到了包覆与填充作用，优化了孔隙结构，同时形成了致密的第二支撑骨架，从而改善了试样的强度和耐水性，反应机理如下所示，反应过程如图3所示。本发明的胶凝材料组分通过水泥石膏+复合掺合料+电石渣芒硝的协同作用，抗压强度远远高于同样掺量下单掺水泥石膏+复合掺合料（对比例1）、复合掺合料+电石渣芒硝（对比例2）及水泥石膏+电石渣芒硝（对比例3）的抗压强度，在该复合胶凝材料协同体系中，三者之间通过协同耦合激发的作用，抗压强度十分理想，且75%~85%的水泥被被固废胶材替代，不仅为大宗工业固废的利用提供了新思路，实现对二次资源的规模化、高值化利用，而且还促进建筑行业绿色发展，降低资源消耗，实现碳中和碳达峰愿景，具有显著的经济效益、社会效益、环境效益。
2.发泡剂采用复合发泡剂+稳泡体系，获得了轻质高强、隔热吸音、内部孔隙发达的轻质陶粒，具有节能环保，生产成本低的优点。
通过控制发泡剂的含量以及组分，有利于浆液的的预湿及制备质量，同时还有效的保障了陶粒抗压强度保持较高的状态；通过合适的水参比，在泡沫混凝土制备过程中，平均孔径均匀，不会过大或过小，从而使得浆体稠化较快，气泡容易聚集，提高了制备效率；且通过阻止泡沫的破裂，助于泡沫的比空滤和均匀程度，使材料的孔隙结构发生变化，且孔壁在坚固的同时也能形成传统的有机保温结构，进一步促进保温阻热性能有利于增强陶粒的隔热保温性能；同时，随着高分子稳泡剂的增加，提高了陶粒在初期形成的韧性，使其从半固态向流塑态的转变，阻止泡沫的破裂，助于泡沫的比空滤和均匀程度，使材料的孔隙结构发生变化。
此外纤维素醚、乳胶粉等具有保水的功能，主要是由于其分子上的OH和醚键上的O原子易与相邻表面之间产生电磁和化学引力，与水分子缔合成氢键，使游离水变成结合水，从而起到很好的保水作用。缓凝作用主要是由于吸附引起的，具体来说就是分子表面的羟基为酸性，正在水化的水泥系统中的Ca(OH)2等各种矿物相为碱性，在氢键、络合、疏水等协同作用下，酸性分子会吸附在碱性的水泥颗粒表面和水化产物上，且在其表面形成了一层薄膜，进而阻碍了这些矿物相晶核的进一步长大，延缓水化和凝结。且水泥水化产物与纤维素醚、乳胶粉之间的吸附能力越强，水泥水化延迟越明显。一方面，空间位阻的大小对吸附能力起决定性作用，如羟基空间位阻小，其酸性强，吸附也较强。另一方面，吸附能力还取决于水泥的水化产物的成分。增稠机理主要来自于水合作用和分子之间的缠绕。一方面，环氧树脂、纤维素醚、乳胶粉的高分子链在水中易与水形成氢键，氢键使其有很高的水合作用；另一方面，会吸收大量水分，使其本身体积大幅度膨胀，减少了粒子的自由活动空间，同时分子链互相缠绕形成立体网络结构，砂浆粒子被包围在其中，不能自由流动。换言之，在这两种作用下，体系粘度得到了提高，进而达到了所需的增稠效果。环氧树脂、纤维素醚、乳胶粉对水泥浆孔结构形成历程的影响，改变了液相的性质。一方面，液相表面张力降低，使得水泥砂浆内容易形成气泡，且会减缓液相排液和气泡的扩散，使得小气泡难以聚集成大气泡而排出，因此孔隙率大大增加；另一方面，液相的粘度增大，同样抑制排液、气泡扩散和气泡合并，稳定气泡的能力增强。采用上述技术路线可以使得陶粒空隙和收缩率减小，使混凝土致密，从而改善了混凝土的韧性，使其变形能力得到提高，强度提升可达10%～15%（实施例2），超出常规发泡剂或未掺入稳泡剂的陶粒强度（对比例4)。
3.本发明利用的铁尾矿砂为细砂，细度模数为1.6~2.2，采用铁尾矿细砂（实施例3），能够起到分散胶凝材料组分的作用，增加材料的流动性，有利于陶粒结构骨架更加均匀密实；此外，铁尾矿砂中活性硅铝质也能够参与到反应过程中，同时作为惰性材料成核位点被胶凝材料水化产物所包裹，有效填充了水化产物间粒间的孔隙，使结构更密实，强度更高。铁尾矿砂呈现不规则的板块状结构（如图4所示），存在一种齿合作用，不易产生结构变形，提高了进而有利于宏观力学强度的提高，较未掺入尾矿砂（对比例5）强度相对提升10%~20%。
4.从工艺选择方面，为防止固废机械球磨罐粘壁，影响充分研磨，抑制活性激发，本发明将烘干后的原料含水率控制在1%以内；同时成球盘的转速为40~60转/min，倾角控制30°~45°，造粒时间20~40min；加水的方式为喷雾加水，能够充分利用离心运动，制得陶粒品相较好。另外，相较于免烧陶粒先自然养护3～5天，然后筛分出预定粒径后，再自然养护10～14天本发明无需进行长时间自然养护，经20～24h短时间的蒸压养护后，所制备的陶粒各方面性能指标均达到了预期的要求。
附图说明
图1 为本发明的高铝粉煤灰微观结构（a XRD分析，b SEM分析）；
图2 为实施例1与对比例1、2、3微观形貌图（a对比例1养护7d，b对比例1养护28d；c对比例2养护7d，d对比例2养护28d；e对比例3养护7d，f对比例3养护28d；g实施例1养护7d，h实施例1养护28d）；
图3 为本发明的反应机理图；
图4 为铁尾矿砂微观形貌及粒径分布（a 微观形貌，b 粒径分布）；
图5为实施例3与对比例5微观形貌图（a 实施例3，b对比例5）；
图6 为本发明的制备流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。本实施例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施例。
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒，包括如下重量份数组分：水泥15~25份、建筑脱硫石膏20~50份、复合掺和料20~60份、铁尾矿砂10~30份、水25~40份、防水剂1~2份、稳泡剂1~2份、发泡剂2~5份、激发剂5~15份。
进一步地，复合掺和料由如下重量百分数的组分组成：矿渣6%、高铝粉煤灰24%、废弃混凝土40%、赤泥30%。
进一步地，复合掺合料的制备方法如下：选用90d龄期，设计强度等级为C50的混凝土块进行破碎、筛分，利用球磨机加入0.5%的建筑脱硫石膏进行二次机械化学研磨，细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔。
进一步地，矿渣以重量百分比计，化学成分如下：CaO 35～42%、SiO235～40%、Al2O313～20%、MgO 7～10%，比表面积为350～420m2/kg，密度为2.5～3.1g/cm3。
进一步地，高铝粉煤灰以重量百分比计，化学成分如下:SiO232~35%、Al2O338~40%、CaO 8~12%、Fe2O33~7%、MgO 2~6%；其中A12O3+SiO2+Fe2O3≥80%，A12O3>38%；细度在300目以上，比表面积为550-600m2/kg。
进一步地，废弃混凝土粉以重量百分比计，化学成分如下:SiO245~60%、CaO 20~25%、Al2O35～8%、Fe2O 32~4%。
进一步地，赤泥为烧结法赤泥，以重量百分比计，化学成分如下:SiO220~25%、Al2O38~12%、CaO 35~45%、Fe2O38~13%、MgO 0.5~1.5%。
进一步地，激发剂由电石渣和芒硝组成，质量比为2:8~4:6。
进一步地，发泡剂由YS-10型水泥发泡剂和碱性的合成洗涤剂组成，质量比为1:1~4:1，碱性的合成洗涤剂主要成分是阴离子表面活性剂。
进一步地，防水剂为有机硅粉、高级脂肪酸防水剂、可在分散乳胶粉中的一种或多种组合。
进一步地，稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、烷基醇酰胺、氧化胺、纤维素醚、三乙醇胺、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或几种组合。
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备方法，具体包括如以下步骤：
1）按照重量份数称取各组分备用；
2）使用电热鼓风干燥箱，将矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土、赤泥烘干（含水率不大于1%），先对废弃混凝土进行破碎筛分、利用球磨机进行二次机械化学研磨，时间控制在100~240min细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔，得到废弃混凝土粉，将赤泥、矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土粉混合，得到复合掺合料；
3）将复合掺合料、水泥、建筑脱硫石膏、激发剂加入搅拌机进行充分搅拌，得到胶凝材料粉料；
4）将胶凝材料放入成球盘内，加入铁尾矿砂，再加入稳泡剂，开启成球盘，将发泡剂与水按1:(10~40)的稀释倍数进行稀释，将发泡的泡沫按所需质量加入胶凝粉料，按同一重量份数计，制备成直径为5~20mm的陶粒进行养护，对养护后的陶粒进行防水处理喷洒所述计量的防水剂与水的混合液。
进一步地，步骤4）中成球盘的转速为40~60转/min，倾角控制30~45°，造粒时间20~40min；加水的方式为喷雾加水；根据泡沫质量My、发泡剂稀释倍数β，确定发泡剂用量Mp；发泡剂质量Mp=My/β。
进一步地，步骤4）中，控制养护箱温度为90~100℃、压力1~1.5MPa，养护时间8~12h。
实施例1。
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备方法，步骤为：
1）按照重量份数，水泥25份、建筑脱硫石膏25份、复合掺和料50份、铁尾矿砂20份、水25份、防水剂（可在分散乳胶粉和有机硅粉质量比为2:1）1份、稳泡剂（纤维素醚和聚乙烯醇质量比为1:1）2份、发泡剂（YS-10型水泥发泡剂和碱性的合成洗涤剂质量比为2:1）4份、激发剂（电石渣和芒硝质量比为4:6）10份，称取各组分备用；
2）使用电热鼓风干燥箱，将3份矿渣、12份高铝粉煤灰、20份废弃混凝土、15份赤泥烘干（含水率不大于1%），先对废弃混凝土进行破碎筛分、利用球磨机进行二次机械化学研磨，时间控制在120min，细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔，得到废弃混凝土粉，将赤泥、矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土粉混合，得到复合掺合料；
3）将复合掺合料、水泥、建筑脱硫石膏、激发剂加入搅拌机进行充分搅拌，得到胶凝材料粉料
4）将胶凝材料放入成球盘内，加入铁尾矿砂，再加入稳泡剂，开启成球盘，将发泡剂与水按1:20稀释倍数进行稀释，将发泡的泡沫按所需质量加入胶凝粉料，按同一重量份数计，制备成直径为5~20mm的陶粒进行养护，对养护后的陶粒进行防水处理喷洒所述计量的防水剂与水的混合液；其中成球盘的转速为50转/min，倾角控制30°，造粒时间30min；加水的方式为喷雾加水；发泡剂质量Mp=My/β，根据泡沫质量My为80份、发泡剂稀释倍数β为20，确定发泡剂Mp用量4份；控制养护箱温度为100℃、压力1.2MPa，养护时间12h。
实施例2。
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备方法，步骤为：
1）按照重量份数，水泥20份、建筑脱硫石膏40份、复合掺和料40份、铁尾矿砂15份、水20份、防水剂（可在分散乳胶粉和有机硅粉质量比为2:1）1份、稳泡剂（纤维素醚和聚乙烯醇质量比为1:1）2份、发泡剂（YS-10型水泥发泡剂和碱性的合成洗涤剂质量比为2:1）3份、激发剂（电石渣和芒硝质量比为4:6）15份，称取各组分备用；
2）使用电热鼓风干燥箱，将2.4份矿渣、9.6份高铝粉煤灰、16份废弃混凝土、12份赤泥烘干（含水率不大于1%），先对废弃混凝土进行破碎筛分、利用球磨机进行二次机械化学研磨，时间控制在120min，细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔，得到废弃混凝土粉，将赤泥、矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土粉混合，得到复合掺合料；
3）将复合掺合料、水泥、建筑脱硫石膏、激发剂加入搅拌机进行充分搅拌，得到胶凝材料粉料；
4）将胶凝材料放入成球盘内，加入铁尾矿砂，再加入稳泡剂，开启成球盘，将发泡剂与水按1:20稀释倍数进行稀释，将发泡的泡沫按所需质量加入胶凝粉料，按同一重量份数计，制备成直径为5~20mm的陶粒进行养护，对养护后的陶粒进行防水处理喷洒所述计量的防水剂与水的混合液；其中成球盘的转速为50转/min，倾角控制30°，造粒时间30min；加水的方式为喷雾加水；发泡剂质量Mp=My/β，根据泡沫质量My为60份、发泡剂稀释倍数β为20，确定发泡剂Mp用量3份；控制养护箱温度为100℃、压力1.2MPa，养护时间12h。
实施例3。
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备方法，步骤为：
1）按照重量份数，水泥15份、建筑脱硫石膏35份、复合掺和料60份、铁尾矿砂10份、水30份、防水剂（可在分散乳胶粉和有机硅粉质量比为2:1）1份、稳泡剂（纤维素醚和聚乙烯醇质量比为1:1）2份、发泡剂（YS-10型水泥发泡剂和碱性的合成洗涤剂质量比为2:1）2份、激发剂（电石渣和芒硝质量比为4:6）5份，称取各组分备用；
2）使用电热鼓风干燥箱，将3.6份矿渣、14.4份高铝粉煤灰、24份废弃混凝土、18份赤泥烘干（含水率不大于1%），先对废弃混凝土进行破碎筛分、利用球磨机进行二次机械化学研磨，时间控制在120min，细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔，得到废弃混凝土粉，将赤泥、矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土粉混合，得到复合掺合料；
3）将复合掺合料、水泥、建筑脱硫石膏、激发剂加入搅拌机进行充分搅拌，得到胶凝材料粉料；
4）将胶凝材料放入成球盘内，加入铁尾矿砂，再加入稳泡剂，开启成球盘，将发泡剂与水按1:20稀释倍数进行稀释，将发泡的泡沫按所需质量加入胶凝粉料，按同一重量份数计，制备成直径为5~20mm的陶粒进行养护，对养护后的陶粒进行防水处理喷洒所述计量的防水剂与水的混合液；其中成球盘的转速为50转/min，倾角控制30°，造粒时间30min；加水的方式为喷雾加水；发泡剂质量Mp=My/β，根据泡沫质量My为40份、发泡剂稀释倍数β为20，确定发泡剂Mp用量2份；控制养护箱温度为100℃、压力1.2MPa，养护时间12h。
对比例1。
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备方法，步骤为：
1）按照重量份数，水泥25份、建筑脱硫石膏25份、复合掺和料50份、铁尾矿砂20份、水25份、防水剂（可在分散乳胶粉和有机硅粉质量比为2:1）1份、稳泡剂（纤维素醚和聚乙烯醇质量比为1:1）2份、发泡剂（YS-10型水泥发泡剂和碱性的合成洗涤剂质量比为2:1）4份，称取各组分备用；
2）使用电热鼓风干燥箱，将3份矿渣、12份高铝粉煤灰、20份废弃混凝土、15份赤泥烘干（含水率不大于1%），先对废弃混凝土进行破碎筛分、利用球磨机进行二次机械化学研磨，时间控制在120min，细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔，得到废弃混凝土粉，将赤泥、矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土粉混合，得到复合掺合料；
3）将复合掺合料、水泥、建筑脱硫石膏加入搅拌机进行充分搅拌，得到胶凝材料粉料；
4）将胶凝材料放入成球盘内，加入铁尾矿砂，再加入稳泡剂，开启成球盘，将发泡剂与水按1:20稀释倍数进行稀释，将发泡的泡沫按所需质量加入胶凝粉料，按同一重量份数计，制备成直径为5~20mm的陶粒进行养护，对养护后的陶粒进行防水处理喷洒所述计量的防水剂与水的混合液；其中成球盘的转速为50转/min，倾角控制30°，造粒时间30min；加水的方式为喷雾加水；发泡剂质量Mp=My/β，根据泡沫质量My为80份、发泡剂稀释倍数β为20，确定发泡剂Mp用量4份；控制养护箱温度为100℃、压力1.2MPa，养护时间12h。
对比例2。
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备方法，步骤为：
1）按照重量份数，复合掺和料100份、铁尾矿砂20份、水25份、防水剂（可在分散乳胶粉和有机硅粉质量比为2:1）1份、稳泡剂（纤维素醚和聚乙烯醇质量比为1:1）2份、发泡剂（YS-10型水泥发泡剂和碱性的合成洗涤剂质量比为2:1）4份、激发剂（电石渣和芒硝质量比为4:6）10份，称取各组分备用；
2）使用电热鼓风干燥箱，将6份矿渣、24份高铝粉煤灰、40份废弃混凝土、30份赤泥烘干（含水率不大于1%），先对废弃混凝土进行破碎筛分、利用球磨机进行二次机械化学研磨，时间控制在120min，细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔，得到废弃混凝土粉，将赤泥、矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土粉混合，得到复合掺合料；
3）将复合掺合料、激发剂加入搅拌机进行充分搅拌，得到胶凝材料粉料；
4）将胶凝材料放入成球盘内，加入铁尾矿砂，再加入稳泡剂，开启成球盘，将发泡剂与水按1:20稀释倍数进行稀释，将发泡的泡沫按所需质量加入胶凝粉料，按同一重量份数计，制备成直径为5~20mm的陶粒进行养护，对养护后的陶粒进行防水处理喷洒所述计量的防水剂与水的混合液；其中成球盘的转速为50转/min，倾角控制30°，造粒时间30min；加水的方式为喷雾加水；发泡剂质量Mp=My/β，根据泡沫质量My为80份、发泡剂稀释倍数β为20，确定发泡剂Mp用量4份；控制养护箱温度为100℃、压力1.2MPa，养护时间12h。
对比例3。
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备方法，步骤为：
1）按照重量份数，水泥30份、建筑脱硫石膏70份、铁尾矿砂20份、水25份、防水剂（可在分散乳胶粉和有机硅粉质量比为2:1）1份、稳泡剂（纤维素醚和聚乙烯醇质量比为1:1）2份、发泡剂（YS-10型水泥发泡剂和碱性的合成洗涤剂质量比为2:1）4份、激发剂（电石渣和芒硝质量比为4:6）10份，称取各组分备用；
2）将水泥、建筑脱硫石膏、激发剂加入搅拌机进行充分搅拌，得到胶凝材料粉料；
3）将胶凝材料放入成球盘内，加入铁尾矿砂，再加入稳泡剂，开启成球盘，将发泡剂与水按1:20稀释倍数进行稀释，将发泡的泡沫按所需质量加入胶凝粉料，按同一重量份数计，制备成直径为5~20mm的陶粒进行养护，对养护后的陶粒进行防水处理喷洒所述计量的防水剂与水的混合液；其中成球盘的转速为50转/min，倾角控制30°，造粒时间30min；加水的方式为喷雾加水；发泡剂质量Mp=My/β，根据泡沫质量My为80份、发泡剂稀释倍数β为20，确定发泡剂Mp用量4份；控制养护箱温度为100℃、压力1.2MPa，养护时间12h。
对比例4。
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备方法，步骤为：
1）按照重量份数，水泥20份、建筑脱硫石膏40份、复合掺和料40份、铁尾矿砂15份、水40份、防水剂（可在分散乳胶粉和有机硅粉质量比为2:1）1份、发泡剂（YS-10型水泥发泡剂和碱性的合成洗涤剂质量比为2:1）4份、激发剂（电石渣和芒硝质量比为4:6）10份，称取各组分备用；
2）使用电热鼓风干燥箱，将2.4份矿渣、9.6份高铝粉煤灰、16份废弃混凝土、12份赤泥烘干（含水率不大于1%），先对废弃混凝土进行破碎筛分、利用球磨机进行二次机械化学研磨，时间控制在120min，细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔，得到废弃混凝土粉，将赤泥、矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土粉混合，得到复合掺合料；
3）将复合掺合料、水泥、建筑脱硫石膏、激发剂加入搅拌机进行充分搅拌，得到胶凝材料粉料；
4）将胶凝材料放入成球盘内，加入铁尾矿砂，开启成球盘，将发泡剂与水按1:20稀释倍数进行稀释，将发泡的泡沫按所需质量加入胶凝粉料，按同一重量份数计，制备成直径为5~20mm的陶粒进行养护，对养护后的陶粒进行防水处理喷洒所述计量的防水剂与水的混合液；其中成球盘的转速为50转/min，倾角控制30°，造粒时间30min；加水的方式为喷雾加水；发泡剂质量Mp=My/β，根据泡沫质量My为60份、发泡剂稀释倍数β为20，确定发泡剂Mp用量3份；控制养护箱温度为100℃、压力1.2MPa，养护时间12h。
对比例5。
一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备方法，步骤为：
1）按照重量份数，水泥15份、建筑脱硫石膏35份、复合掺和料60份、水30份、防水剂（可在分散乳胶粉和有机硅粉质量比为2:1）1份、稳泡剂（纤维素醚和聚乙烯醇质量比为1:1）2份、发泡剂（YS-10型水泥发泡剂和碱性的合成洗涤剂质量比为2:1）2份、激发剂（电石渣和芒硝质量比为4:6）5份，称取各组分备用；
2）使用电热鼓风干燥箱，将3.6份矿渣、14.4份高铝粉煤灰、24份废弃混凝土、18份赤泥烘干（含水率不大于1%），先对废弃混凝土进行破碎筛分、利用球磨机进行二次机械化学研磨，时间控制在120min，细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔，得到废弃混凝土粉，将赤泥、矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土粉混合，得到复合掺合料；
3）将复合掺合料、水泥、建筑脱硫石膏、激发剂加入搅拌机进行充分搅拌，得到胶凝材料粉料；
4）将胶凝材料放入成球盘内，加入稳泡剂，开启成球盘，将发泡剂与水按1:20稀释倍数进行稀释，将发泡的泡沫按所需质量加入胶凝粉料，按同一重量份数计，制备成直径为5~20mm的陶粒进行养护，对养护后的陶粒进行防水处理喷洒所述计量的防水剂与水的混合液；其中成球盘的转速为50转/min，倾角控制30°，造粒时间30min；加水的方式为喷雾加水；发泡剂质量Mp=My/β，根据泡沫质量My为40份、发泡剂稀释倍数β为20，确定发泡剂Mp用量2份；控制养护箱温度为100℃、压力1.2MPa，养护时间12h。
对实施例1-3和对比例1-5制得的免烧陶粒进行性能测定，测定方法按照规范GB/T17431《轻集料及其试验方法》第2部分轻集料试验方法进行，测定结果如表1所示。
表1 实施例1-3和对比例1-5制得的免烧陶粒测定性能表。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种轻质泡沫混凝土免烧陶粒的制备方法，其特征在于，具体包括如以下步骤：
1）按照重量份数称取各组分备用；所述轻质泡沫混凝土免烧陶粒包括如下重量份数组分：水泥15~25份、建筑脱硫石膏20~50份、复合掺合料20~60份、铁尾矿砂10~30份、水25~40份、防水剂1~2份、稳泡剂1~2份、发泡剂2~5份、激发剂5~15份；
2）使用电热鼓风干燥箱，将重量百分数6%矿渣、24%高铝粉煤灰、40%废弃混凝土、30%赤泥烘干，使含水率不大于1%，先对90d龄期、强度等级为C50的废弃混凝土进行破碎筛分、利用球磨机加入0.5%的建筑脱硫石膏进行二次机械化学研磨，时间控制在100~240min细度满足90%通过1.18mm筛孔，70%通过0.6mm筛孔，得到废弃混凝土粉，将赤泥、矿渣、高铝粉煤灰、废弃混凝土粉混合，得到复合掺合料；
所述矿渣以重量百分比计，化学成分如下：CaO 35～42%、SiO2 35～40%、Al2O3 13～20%、MgO 7～10%，比表面积为350～420m2/kg，密度为2.5～3.1g/cm3；
3）将复合掺合料、水泥、建筑脱硫石膏、激发剂加入搅拌机进行充分搅拌，得到胶凝材料粉料；
所述激发剂由电石渣和芒硝组成，质量比为2:8~4:6；
4）将胶凝材料放入成球盘内，加入铁尾矿砂，再加入稳泡剂，开启成球盘，将发泡剂与水按1:(10~40)的稀释倍数进行稀释，将发泡的泡沫按所需质量加入胶凝粉料，按同一重量份数计，制备成直径为5~20mm的陶粒进行养护，对养护后的陶粒进行防水处理喷洒计量的防水剂与水的混合液；
所述发泡剂由YS-10型水泥发泡剂和碱性的合成洗涤剂组成，质量比为1:1~4:1；碱性的合成洗涤剂主要成分是阴离子表面活性剂；
所述防水剂为有机硅粉、高级脂肪酸防水剂、可再分散乳胶粉中的一种或多种组合；
所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、烷基醇酰胺、氧化胺、纤维素醚、三乙醇胺、环氧树脂、聚乙烯醇中的一种或几种组合；
所述步骤4）中成球盘的转速为40~60转/min，倾角控制30~45°，造粒时间20~40min；加水的方式为喷雾加水；根据泡沫质量My、发泡剂稀释倍数β，确定发泡剂用量Mp；发泡剂质量Mp=My/β；
所述步骤4）中控制养护箱温度为90~100℃、压力1~1.5MPa，养护时间8~12h。
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