[发明专利]利用煤渣为原料的泡沫轻质土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种利用煤渣为原料的泡沫轻质土及其制备方法，其原料组成包括：煤渣400～1000份、水泥200～500份、复合掺和料10～50份、泡沫群15～50份以及水100～300份。本发明的配方和方法可在泡沫轻质土中掺入一定量的火电厂燃弃煤渣，不仅节约了原材料的成本同时还缓解了对环境的污染。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及到工业固体废弃物的再利用，具体为利用火力发电厂燃弃煤渣制备的泡沫轻质土及其制备方法。

背景技术

泡沫轻质土是一种将由物理发泡方法生成的泡沫群或者化学发泡剂与胶凝材料等按照特定比例混合均匀，经自然养护而形成的一种内含大量封闭气孔的轻质材料。由于其具有质量轻、抗压强度高、密度可调节、整体性好、高流动性、耐久性好、保温隔热以及良好的施工性等特点，常被作为工程填充材料、代替常规填土、保温材料等应用于道路及建筑保温领域。如桥台台背回填、道路加宽、陡坡路堤、滑坡路基、软土路基减荷、地下结构物减荷、隧道空洞注浆和冻土路基保温隔热等工程。

目前泡沫轻质土的制备多使用水泥为主要材料，具有较高的生产成本，较大的潜在热工能耗。煤渣是燃煤电厂排出的废渣，其活性主要来于煤渣中玻璃体所含活性SiO₂、Al₂O₃等，由于煤渣的颗粒细度及表面形态对水化反应的负面影响，其制备的建材强度低、容易引起吸湿膨胀开裂，因而限制了其大范围的推广，大量的煤渣露天堆放，不仅危害环境，还占用了大量的土地。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用煤渣为原料的泡沫轻质土及其制备方法，该配方和方法可在泡沫轻质土中掺入一定量的火电厂燃弃煤渣，不仅节约了原材料的成本同时还缓解了对环境的污染。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种利用煤渣为原料的泡沫轻质土，其原料组成包括：煤渣400～1000份、水泥200～500份、复合掺和料10～50份、泡沫群15～50份以及水100～300份。

优选的是，所述煤渣为火电厂工业废渣，密度700～900kg/m³，组成成分包括比例为(40～50):(30～35):(4～20):(1～5)的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO；所述煤渣已经过筛及细化处理，粒径不大于5mm。

优选的是，所述泡沫群使用复合发泡剂，所述复合发泡剂由发泡剂和稳泡剂复合物组成；

其中，发泡剂为小憎水基团类表面活性剂，活性物不低于86％；稳泡剂复合物为20％～50％大分子物质增粘剂与50％～80％表面活性剂类稳泡剂复合形成。发泡剂可以是十二烷基硫酸钠，活性物不低于86％，但不限于此。稳泡剂为20％～50％羧甲基纤维素钠、50％～80％十二醇，羧甲基纤维素钠与十二醇纯度均不低于90％，但不限于此。

优选的是，所述泡沫群的泡沫孔结构的圆度为1.2～1.8，平均Feret直径为0.1～0.45mm；

其中，平均Feret直径在0.1mm～0.3mm之间的泡沫占总数的80±5％，平均Feret直径在0.3mm～0.45mm之间的泡沫占总数的20±5％。

优选的是，泡沫群密度在0.03～0.05g/mL，发泡倍数为15～30倍，半衰期为180～270min，1h沉降距为10～35mm，1h泌水率为25％～50％。

优选的是，所述复合掺和料为聚丙烯短纤维、纤维素、水泥早强剂中的至少一种。

优选的是，煤渣、水泥、复合掺和料和水形成的浆料在未加入泡沫群时，浆料的流动度在160～220mm，剪切速率为10s^-1时，粘度在5～10Pa·s。

本发明还提供了一种泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：