一种泡沫混凝土的制备方法

技术领域

本发明属于泡沫混凝土技术领域，涉及泡沫混凝土的制备，具体涉及一种采用垃圾底渣与稻壳灰来制备泡沫混凝土的方法。

背景技术

泡沫混凝土是一种由水泥基体、辅助材料及孔隙等组成的多孔轻质混凝土。与传统混凝土相比，泡沫混凝土具有流动度高、密度低、保温隔热及隔声性能好等优点，受到国内外学者广泛关注。然而，泡沫混凝土也存在强度低、干缩大及易开裂等缺点，限制了泡沫混凝土的大规模应用。

提高泡沫混凝土强度的方法目前有：采用无机早强剂（氯化钙、甲酸钙、硝酸钙、硬脂酸钙、镁盐或者铝盐），采用普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复合、碱（硅酸钠、氢氧化钠）激发矿渣等等。

降低泡沫混凝土收缩的方法有：采用纤维(抗碱玻璃纤维、维纶纤维、丙纶纤维、腈纶纤维、聚丙烯纤维等等)，填料(聚苯乙烯颗粒、珍珠岩、玻珠颗粒或者废聚氨酯颗粒、玻化微珠、矿渣)，采用矿渣作为轻骨料、复合膨胀剂、CaO、CaSO

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。目前，将垃圾焚烧底渣磨细用作混凝土矿物掺合料是垃圾底渣的主要利用方式，但是，垃圾底渣成分复杂、活性低，作为矿物掺合料应用于混凝土中会降低混凝土的强度，因此，给垃圾焚烧底渣的利用带来了困难。

为此，本发明结合垃圾底渣与泡沫混凝土解决了垃圾底渣利用难以及泡沫混凝土容易收缩开裂的问题。

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泡沫混凝土的制备方法，该方法选用垃圾底渣和稻壳灰制备泡沫混凝土，解决了泡沫混凝土强度低、易收缩开裂及垃圾底渣难以利用的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1：制备垃圾底渣粉

垃圾底渣经过除铁处理后；浸水并筛选浸入水底的垃圾底渣；在分离得到的垃圾底渣中加入石灰石、稻壳灰，置于酸性溶液进行湿磨，然后烘干得垃圾底渣粉；

S2：制备水渣颗粒

将水渣破碎并筛选2mm以下颗粒，浸入水中3~5天，然后风干至表面无明水使用；

S3：稻壳预处理

将稻壳风干至恒重，并浸入酸性浸泡液中，浸泡后1~3小时后，加入氢氧化钙中和溶液，调整溶液的pH值至8~9，取出稻壳自然风干至表面无明水；

S4：发泡

在水中分别加入碱性纳米氧化硅溶胶与氢氧化钙搅拌1~5分钟，然后加入发泡剂，采用发泡机进行发泡；

S5：制备泡沫混凝土

将水泥、垃圾底渣粉、水渣颗粒、预处理后稻壳、水按比例称取并搅拌均匀得水泥浆，然后将S4所得的泡沫加入至上述水泥浆中搅拌均匀，后倒入试模即可。

本发明的进一步改进方案为：

进一步的，在S5制备泡沫混凝土的过程中，各原料的重量份配比为：水泥200~400份，水渣颗粒100~200份，垃圾底渣粉100~300份，预处理后稻壳10~30份，泡沫中的发泡剂5-10份，水200~400份。

进一步的，S1和S3中所述酸性溶液为盐酸溶液、甲酸溶液或醋酸溶液中一种或两种以上混合，所述酸性溶液的浓度为0.005~0.030mol/L。

进一步的，S4中发泡剂、碱性纳米氧化硅溶胶、氢氧化钙以及水的质量比为1：10~20：10~20：200~500。

进一步的，S1中所述垃圾底渣粉中垃圾底渣、石灰石、稻壳灰的质量比为：40%~60%：20%~30%：20%~30%。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明通过低浓度酸溶液湿磨，在机械力与酸侵蚀双重条件下加速破坏垃圾底渣的结构提高粉磨效率，并通过石灰石、稻壳灰的复合，改善垃圾底渣粉的组成，另外，机械力与酸侵蚀也可以改善稻壳灰的结构，可以降低其吸水性，提高其活性。

2、本发明筛选水渣颗粒与稻壳等用于泡沫混凝土中作为骨料，降低了泡沫混凝土的收缩；通过破碎、浸水等方式破坏水渣颗粒的结构，以及水渣与水的缓慢反应可以在水渣颗粒周围形成多孔状产物，提高了水渣颗粒的吸水性，从而可以根据水渣颗粒的吸水量来调节水渣颗粒的容重，避免了水渣颗粒在泡沫混凝土中上浮与沉降，另外，水渣颗粒表面的孔和裂缝吸附的水可以在泡沫混凝土缺水时为混凝土补水，从而也降低了泡沫混凝土的收缩；

3、采用酸溶液处理稻壳，破坏稻壳的纤维结构，提高其柔韧性，避免在搅拌过程中其对气泡的破坏。

4、通过在水中加入纳米氧化硅溶胶、氢氧化钙等改善水的酸碱度，并通过纳米氧化硅溶胶、氢氧化钙的反应生成纳米水化硅酸钙凝胶，在上述溶液环境中，发泡剂以纳米水化硅酸钙凝胶颗粒为成核点就行发泡，气泡粒径均匀，同时该环境与水泥浆体（水泥浆体的水化产物以水化硅酸钙为主）的环境相近，将泡沫加入到水泥浆体的环境中，泡沫不易破。

5、稻壳灰SiO

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作详细说明。

实施例1

S1：制备垃圾底渣粉

垃圾底渣经过除铁处理后；浸水并筛选浸入水底的垃圾底渣；在分离得到的垃圾底渣中加入石灰石、稻壳灰，置于0.01mol/L盐酸溶液进行湿磨，然后烘干得垃圾底渣粉，粉磨细度为400 m

S2：制备水渣颗粒

将水渣破碎并筛选2mm以下颗粒，浸入水中5天，然后风干至表面无明水使用；

S3：稻壳预处理

将稻壳风干至恒重，并浸入0.03mol/L醋酸浸泡液中，浸泡后1小时后，加入氢氧化钙中和溶液，调整溶液的pH值至9，取出稻壳自然风干至表面无明水；

S4：发泡

在水中分别加入碱性纳米氧化硅溶胶与氢氧化钙搅拌5分钟，然后加入动物蛋白发泡剂，采用发泡机进行发泡；发泡剂、碱性纳米氧化硅溶胶、氢氧化钙以及水的质量比为：1：10：20：500。

S5：制备泡沫混凝土

将水泥、垃圾底渣粉、水渣颗粒、预处理后稻壳、水按比例称取并搅拌均匀得水泥浆，然后将S4所得的泡沫加入至上述水泥浆中搅拌均匀，后倒入试模即可。其中各原料的重量份配比为：水泥400份，水渣颗粒100份，垃圾底渣粉100份，预处理后稻壳10份，泡沫中含有的发泡剂5份，水200份。

实施例2

S1：制备垃圾底渣粉

垃圾底渣经过除铁处理后；浸水并筛选浸入水底的垃圾底渣；在分离得到的垃圾底渣中加入石灰石、稻壳灰，置于0.005 mol/L甲酸溶液进行湿磨，然后烘干得垃圾底渣粉，粉磨细度为400 m

S2：制备水渣颗粒

将水渣破碎并筛选2mm以下颗粒，浸入水中3天，然后风干至表面无明水使用；

S3：稻壳预处理

将稻壳风干至恒重，并浸入0.005mol/L盐酸浸泡液中，浸泡后3小时后，加入氢氧化钙中和溶液，调整溶液的pH值至8，取出稻壳自然风干至表面无明水；

S4：发泡

在水中分别加入碱性纳米氧化硅溶胶与氢氧化钙搅拌1分钟，然后加入动物蛋白发泡剂，采用发泡机进行发泡；其中，发泡剂、碱性纳米氧化硅溶胶、氢氧化钙以及水的质量比为：1：20：10：200。

S5：制备泡沫混凝土

将水泥、垃圾底渣粉、水渣颗粒、预处理后稻壳、水按比例称取并搅拌均匀得水泥浆，然后将S4所得的泡沫加入至上述水泥浆中搅拌均匀，后倒入试模即可。其中，水泥300份，水渣颗粒200份，垃圾底渣粉300份，预处理后稻壳30份，泡沫中含有的发泡剂10份，水400份。

实施例3

S1：制备垃圾底渣粉

垃圾底渣经过除铁处理后；浸水并筛选浸入水底的垃圾底渣；在分离得到的垃圾底渣中加入石灰石、稻壳灰，置于0.030mol/L醋酸溶液进行湿磨，然后烘干得垃圾底渣粉，粉磨细度为400 m

S2：制备水渣颗粒

将水渣破碎并筛选2mm以下颗粒，浸入水中4天，然后风干至表面无明水使用；

S3：稻壳预处理

将稻壳风干至恒重，并浸入0.02mol/L盐酸浸泡液中，浸泡后1.5小时后，加入氢氧化钙中和溶液，调整溶液的pH值至9，取出稻壳自然风干至表面无明水；

S4：发泡

在水中分别加入碱性纳米氧化硅溶胶与氢氧化钙搅拌3分钟，然后加入动物蛋白发泡剂，采用发泡机进行发泡；其中，发泡剂、碱性纳米氧化硅溶胶、氢氧化钙以及水的质量比为：1：10：10：300。

S5：制备泡沫混凝土

将水泥、垃圾底渣粉、水渣颗粒、预处理后稻壳、水按比例称取并搅拌均匀得水泥浆，然后将S4所得的泡沫加入至上述水泥浆中搅拌均匀，后倒入试模即可。其中，各原料的重量份配比为：水泥200份，水渣颗粒100份，垃圾底渣粉200份，预处理后稻壳20份，泡沫中的发泡剂6份，水300份。

实施例4

S1：制备垃圾底渣粉

垃圾底渣经过除铁处理后；浸水并筛选浸入水底的垃圾底渣；在分离得到的垃圾底渣中加入石灰石、稻壳灰，置于0.015mol/L盐酸溶液进行湿磨，然后烘干得垃圾底渣粉，粉磨细度为400 m

S2：制备水渣颗粒

将水渣破碎并筛选2mm以下颗粒，浸入水中4天，然后风干至表面无明水使用；

S3：稻壳预处理

将稻壳风干至恒重，并浸入0.015mol/L甲酸浸泡液中，浸泡后2小时后，加入氢氧化钙中和溶液，调整溶液的pH值至9，取出稻壳自然风干至表面无明水；

S4：发泡

在水中分别加入碱性纳米氧化硅溶胶与氢氧化钙搅拌3分钟，然后加入动物蛋白发泡剂，采用发泡机进行发泡；其中，发泡剂、碱性纳米氧化硅溶胶、氢氧化钙以及水的质量比为：1：15：15：300。

S5：制备泡沫混凝土

将水泥、垃圾底渣粉、水渣颗粒、预处理后稻壳、水按比例称取并搅拌均匀得水泥浆，然后将S4所得的泡沫加入至上述水泥浆中搅拌均匀，后倒入试模即可，其中，各原料的重量份配比为：水泥300份，水渣颗粒150份，垃圾底渣粉200份，预处理后稻壳15份，泡沫中含有的发泡剂10份，水300份。

性能检测

表1为本发明性能考核指标，泡沫混凝土性能考核指标按照《泡沫混凝土》（JGJ266-2011）、《泡沫混凝土应用技术规程》（JGJ/T 341-2014）等执行，其中对比例的配合比为52.5水泥500份，水200份，动物蛋白发泡剂4份。

由表1可见，本发明制备的泡沫混凝土各龄期强度、28d沉降率（与泡沫的破损率有关）、90d干燥收缩等性能均优于对比样。

表1

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。