CN116854427A - 一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法。所述泡沫混凝土由以下重量份的原料制备而成：建筑垃圾再生骨料50~55份、硅酸盐水泥25~30份、陶瓷纤维8‑15份、硫铁矿烧渣4~8份、水45~55份、聚羧酸系减水剂8‑10份、纤维素醚3‑5份、减缩剂2~3份、发泡剂5~6份。本发明利用建筑垃圾再生细骨料代替传统泡沫混凝土制备方法中的天然砂，添加混合掺料来强化建筑垃圾再生细骨料的物理力学性能，并采取蒸汽养护的方法提高泡沫混凝土的质量与制备效率，本发明解决了泡沫混凝土强度低、易收缩干裂和稳定性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及陶粒制备领域，具体涉及一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法。
背景技术
泡沫混凝土是将水泥、掺合料、水及外加剂按一定配合比，通过化学发泡或物理发泡工艺制备而成的一种水泥基轻质多孔材料，属于将普通混凝土轻质化并功能化的新型环保型材料，具有轻质、多孔、吸音、隔热保温、吸能、抗震、绿色、防火等特点.泡沫混凝土不仅可以有效减轻建筑物的自重，还可以作为建筑墙体保温材料，能够有效弥补传统苯板保温材料的诸多缺陷。此外，泡沫混凝土内部具有大量封闭气孔，具有良好的隔音性能。相比普通混凝土，制备泡沫混凝土显著减少了胶凝材料用量，资源能源消耗大幅度降低，符合绿色、低碳、环保的理念。当前泡沫混凝土生产用的主要骨料为天然砂，天然砂资源是短期内不可再生的资源，随着基本建设的不断发展，天然砂也面临着资源枯竭的危险，在这种背景下，寻求替代天然砂生产泡沫混凝土的骨料显得尤为重要。随着我国城镇化建设进程不断推进，我国建筑垃圾产生量超30亿吨/年，当前主要以露天堆放、填埋、低值利用为主，造成水体、空气和土壤污染等环境问题，成为无废城市发展的关键影响因素。因此，利用建筑垃圾制备高品质再生骨料，解决其带来的城市污染及其高额的排放、维护投资费用等问题，同时变废为宝，扩大其应用领域并提高其利用的附加值，能够推动泡沫混凝土在建筑节能领域发展。建筑垃圾再生的骨料表面往往附着一些旧水泥砂浆，界面黏结性能较差，具有粗糙、高孔隙率、高吸水率等特征。研究指出，骨料在长期使用或拆除破碎过程中可能出现损伤，导致骨料内部和表面薄弱处产生大量微裂纹和孔隙。因此，再生骨料往往表现出压碎指标高、强度低、吸水率大等不足。为实现再生骨料在应用时达到更好的性能，常需要改性方法来强化再生骨料。
建筑垃圾制备的泡沫混凝土的性能首先取决于泡沫的质量。中国专利CN114477940B公开了一种建筑垃圾泡沫混凝土及其制备方法和应用，通过加入石膏、石灰，提高泡沫混凝土的堆积密度，并加入玻璃纤维、矿渣，改善建筑垃圾泡沫混凝土强度低、早强性差的问题。但在实际应用过程中，存在不可灵活控制泡沫用量、产生量小、韧性差的问题。在搅拌过程中发泡不仅不能保证泡沫的致密性，泡沫聚集形成大空泡也将造成泡沫混凝土的质量下降，而且多种矿物掺和料的加入导致生产过程的繁琐。因此，如何保证泡沫混凝土制备过程中泡沫的稳定均匀分布，提高泡沫混凝土的基本性能，并提高制备效率是一个值得研究的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决传统方法制备泡沫混凝土资源能耗大、耐久性不良的问题，提供一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法。该方法用建筑垃圾再生骨料替代天然砂，利用陶瓷纤维对再生骨料改性，并添加硫铁矿烧渣，保证泡沫混凝土的抗压抗折强度和抗收缩能力，利用蒸汽养护工艺改善泡沫混凝土的制备效率和性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明首先提供了一种泡沫混凝体，由以下重量份的原料制备而成：
建筑垃圾再生骨料 50~55份；
硅酸盐水泥 25~30份；
陶瓷纤维 8-15份；
硫铁矿烧渣 4~8份；
水 45~55份；
聚羧酸系减水剂 8-10份；
纤维素醚 3-5份；
减缩剂 2~3份；
复合型发泡剂 5~6份。
所述建筑垃圾再生骨料为粒径不大于4.75mm的细骨料，陶瓷纤维为碱土硅酸盐纤维（长度不大于6mm），硫铁矿烧渣指经球磨后平均粒径不大于100μm的微粉，所述复合型发泡剂为植物蛋白类与松香皂类复合型发泡剂。
本发明还提供了一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法，包括以下步骤：
1）掺合料浆：将建筑垃圾再生骨料、硅酸盐水泥、陶瓷纤维和硫铁矿烧渣加入砂浆搅拌机，先以150~180 r/min的搅拌速率搅拌2~3 min得到掺合料，再将聚羧酸系减水剂和、减缩剂和水加入所得掺和料中以150~180 r/min的搅拌速率搅拌3~5 min，再以超过200 r/min的速率搅拌2~3min，得到混合料浆；
2）制备泡沫：将复合型发泡剂、纤维素醚与水按照1:42~48的质量比稀释后加入转速不低于500 r/min的高速搅拌机内搅拌55~65s，得到泡沫；
3）制备泡沫混凝土：将步骤2）所得泡沫在30秒内加入步骤1）的混合料浆中，以150~180 r/min的搅拌速率搅拌2~3min，得到泡沫混凝土；
4）蒸汽养护：将泡沫混凝土置于模具中，在70℃-90℃、常压下恒温养护3~6 h，然后自然降温至20±3℃，再进行标准养护至规定龄期。
本发明采用以上技术方案,利用建筑垃圾再生细骨料代替传统泡沫混凝土制备方法中的天然砂，添加混合掺料来强化建筑垃圾再生细骨料的物理力学性能，并采取蒸汽养护的方法提高泡沫混凝土的质量与制备效率。该方法解决了泡沫混凝土强度低、易收缩干裂和稳定性差的问题。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过将建筑垃圾再生骨料与陶瓷纤维相结合，不仅能够在一定程度解决建筑垃圾再生骨料吸水率高、孔隙率大的问题，而且通过混合外加剂的作用，实现泡沫在浆体中均匀稳定分布，解决泡沫混凝土后期易收缩开裂的问题。
2、本发明通过添加硫铁矿烧渣微粉，能够有效强化建筑垃圾再生骨料泡沫混凝土的抗压、抗折强度，并且明显增强泡沫混凝土的抗裂性能与韧性，保证泡沫混凝土的力学性能与耐久性能。
3、本发明采用蒸汽养护工艺不仅能够提高泡沫混凝土的力学性能，也提高了泡沫混凝土的质量与制备效率。
4、本发明以建筑垃圾再生细骨料为原材料，有利于建筑固废的资源化利用，并且有效降低了泡沫混凝土的制备成本。
附图说明
图1为本发明的生产工艺流程示意图。
图2为陶瓷纤维掺量对泡沫混凝土抗压、抗折强度的影响。
图3为陶瓷纤维产掺量对泡沫混凝土干燥收缩值与干密度的影响。
图4为建筑垃圾再生骨料泡沫混凝土砌块。
图5为建筑垃圾再生骨料泡沫混凝土截面形貌图。
实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中，建筑垃圾再生骨料为粒径不大于4.75mm的细骨料，陶瓷纤维为碱土硅酸盐纤维（长度不大于6mm），硫铁矿烧渣指经球磨后平均粒径不大于100μm的微粉，所述发泡剂为植物蛋白类与松香皂类复合型发泡剂。
实施例1
一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法，包括以下步骤：
1）称取以下重量份的原料：
建筑垃圾再生骨料 50份；
硅酸盐水泥 25份；
陶瓷纤维 8份；
硫铁矿烧渣 4份；
水 45份；
聚羧酸系减水剂 8份；
纤维素醚 3份；
减缩剂 2份；
复合型发泡剂 5份；
2）掺合料浆：将建筑垃圾再生骨料、硅酸盐水泥、陶瓷纤维和硫铁矿烧渣加入砂浆搅拌机，先以150 r/min的搅拌速率搅拌3 min得到掺合料，再将聚羧酸系减水剂、减缩剂和水加入所得掺和料中以150 r/min的搅拌速率搅拌5 min，再以超过250 r/min的速率搅拌2min，得到混合料浆；
3）制备泡沫：将复合型发泡剂、纤维素醚与水按照1:42的质量比稀释后加入转速500 r/min的高速搅拌机内搅拌65s，得到泡沫；
4）制备泡沫混凝土：将步骤3）所得泡沫在30秒内加入步骤2）的混合料浆中，以150r/min的搅拌速率搅拌3min，得到泡沫混凝土；
5）蒸汽养护：将泡沫混凝土置于模具中，在70℃、常压下恒温养护6 h，然后自然降温至17℃，再进行标准养护至规定龄期。
实施例2
一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法，包括以下步骤：
1）称取以下重量份的原料：
建筑垃圾再生骨料 55份；
硅酸盐水泥 30份；
陶瓷纤维 15份；
硫铁矿烧渣 8份；
水 55份；
聚羧酸系减水剂 10份；
纤维素醚 5份；
减缩剂 3份；
复合型发泡剂 6份；
2）掺合料浆：将建筑垃圾再生骨料、硅酸盐水泥、陶瓷纤维和硫铁矿烧渣加入砂浆搅拌机，先以180 r/min的搅拌速率搅拌2min得到掺合料，再将聚羧酸系减水剂、减缩剂和水加入所得掺和料中以180 r/min的搅拌速率搅拌3min，再以超过300 r/min的速率搅拌2min，得到混合料浆；
3）制备泡沫：将复合型发泡剂、纤维素醚与水按照1:48的质量比稀释后加入转速550 r/min的高速搅拌机内搅拌60s，得到泡沫；
4）制备泡沫混凝土：将步骤3）所得泡沫在30秒内加入步骤2）的混合料浆中，以180r/min的搅拌速率搅拌2min，得到泡沫混凝土；
5）蒸汽养护：将泡沫混凝土置于模具中，在90℃、常压下恒温养护3 h，然后自然降温至23℃，再进行标准养护至规定龄期。
实施例3
一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法，包括以下步骤：
1）称取以下重量份的原料：
建筑垃圾再生骨料 52份；
硅酸盐水泥 28份；
陶瓷纤维 11份；
硫铁矿烧渣 6份；
水 50份；
聚羧酸系减水剂 9份；
纤维素醚 4份；
减缩剂 2.5份；
复合型发泡剂 5.5份；
2）掺合料浆：将建筑垃圾再生骨料、硅酸盐水泥、陶瓷纤维和硫铁矿烧渣加入砂浆搅拌机，先以165 r/min的搅拌速率搅拌2.5min得到掺合料，再将聚羧酸系减水剂、减缩剂和水加入所得掺和料中以165 r/min的搅拌速率搅拌4min，再以250 r/min的速率搅拌2.5min，得到混合料浆；
3）制备泡沫：将复合型发泡剂、纤维素醚与水按照1:45的质量比稀释后加入转速600 r/min的高速搅拌机内搅拌60s，得到泡沫；
4）制备泡沫混凝土：将步骤3）所得泡沫在30秒内加入步骤2）的混合料浆中，以165r/min的搅拌速率搅拌2.5min，得到泡沫混凝土；
5）蒸汽养护：将泡沫混凝土置于模具中，在80℃、常压下恒温养护4.5 h，然后自然降温至20℃，再进行标准养护至规定龄期。
实施例4
本实施例研究了不同陶瓷纤维体积掺量对建筑垃圾再生泡沫混凝土抗压、抗折强度、干燥收缩值、干密度的影响。
具体方法为：将陶瓷纤维分别设置为0、0.15%、0.3%、0.45%、0.6%、0.75%六种体积掺量（陶瓷纤维体积掺量：指复合材料单位体积内，陶瓷纤维所占的体积），其它工艺步骤同实施例3，得到六种泡沫混凝土试件，进行抗压、抗折强度以及干燥收缩、干密度测试。
从图2能够明显看出，建筑垃圾再生泡沫混凝土的抗压、抗折强度在加入陶瓷纤维后强度值均获得提高，但增长趋势逐渐放缓，在陶瓷纤维体积掺量达到0.45%时，强度值达到最高，之后开始下降，说明陶瓷纤维体积掺量0.45%对建筑垃圾再生泡沫混凝土强度的提高最为显著。更高的掺量对强度提升的影响开始削弱，并出现下降趋势，表现出对建筑垃圾再生泡沫混凝土抗压、抗折强度不利的影响。
图3显示了陶瓷纤维体积掺量对建筑垃圾泡沫混凝土干燥收缩值的影响，可以看出，随着掺量的增加，干燥收缩值下降非常明显，在陶瓷纤维体积掺量0.3%之后下降趋势逐渐放缓，到0.6%达到最低值，之后出现上升趋势，表示更多的陶瓷纤维并不能够获得更低的干燥收缩值；干密度总体表现为下降趋势，掺入0.15%的陶瓷纤维时，干密度获得小幅提升，但是随着掺量增加，干密度开始逐渐降低，开始对泡沫混凝土的质量产生不利影响，0.75%掺量时达到最低。干燥收缩值越小，表示泡沫混凝土抗干缩能力越强，干密度下降，代表着泡沫混凝土的质量以及力学性能下降，综合陶瓷纤维体积掺量对建筑垃圾再生泡沫混凝土抗压、抗折强度的影响，当掺量为0.45%时，所获得的泡沫混凝土综合性能最佳。
Claims (8)
1.一种利用建筑垃圾再生骨料制备的泡沫混凝土，其特征在于，其由以下重量份的原料制备而成：
建筑垃圾再生骨料 50~55份；
硅酸盐水泥 25~30份；
陶瓷纤维 8-15份；
硫铁矿烧渣 4~8份；
水 45~55份；
聚羧酸系减水剂 8-10份；
纤维素醚 3-5份；
减缩剂 2~3份；
发泡剂 5~6份。
2.根据权利要求1所述的一种利用建筑垃圾再生骨料制备的泡沫混凝土，其特征在于，所述建筑垃圾再生骨料为粒径不大于4.75mm的细骨料。
3.根据权利要求1所述的一种利用建筑垃圾再生骨料制备的泡沫混凝土，其特征在于，所述陶瓷纤维为碱土硅酸盐纤维。
4.根据权利要求1所述的一种利用建筑垃圾再生骨料制备的泡沫混凝土，其特征在于，所述发泡剂为植物蛋白类与松香皂类复合型发泡剂。
5.一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法，包括以下步骤：
1）取以下重量份的原料：建筑垃圾再生骨料50~55份、硅酸盐水泥25~30份、陶瓷纤维8-15份、硫铁矿烧渣4~8份、水45~55份、聚羧酸系减水剂8-10份、纤维素醚3-5份、减缩剂 2~3份、发泡剂5~6份；
2）掺合料浆：将建筑垃圾再生骨料、硅酸盐水泥、陶瓷纤维和硫铁矿烧渣加入砂浆搅拌机，先以150~180 r/min的搅拌速率搅拌2~3 min得到掺合料，再将聚羧酸系减水剂、减缩剂和水加入所得掺和料中以150~180 r/min的搅拌速率搅拌3~5 min，再以超过200 r/min的速率搅拌2~3min，得到混合料浆；
3）制备泡沫：将发泡剂与纤维素醚加入转速不低于500 r/min的高速搅拌机内搅拌55~65s，得到泡沫；
4）制备泡沫混凝土：将步骤3）所得泡沫加入步骤2）的混合料浆中，以150~180 r/min的搅拌速率搅拌2~3min，得到泡沫混凝土；
5）蒸汽养护：将泡沫混凝土置于模具中，养护3~6 h后自然降温，再进行标准养护至规定龄期。
6.根据权利要求5所述的一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，步骤3）中，所述发泡剂、纤维素醚与水按照1:42~48的质量比稀释后再投入搅拌机。
7.根据权利要求5所述的一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，步骤4）中，所述泡沫在30秒内加入混合料浆中。
8.根据权利要求5所述的一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，步骤5）中，蒸汽养护条件为：70℃-90℃、常压下恒温养护后自然降温至20±3℃。
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| CN202310767050.1A CN116854427A (zh) | 2023-06-27 | 2023-06-27 | 一种利用建筑垃圾再生骨料制备泡沫混凝土的方法 |
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