CN108675735A - 一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法 - Google Patents

一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法，属于环保利用的废物在利用，其实施步骤是：先将粉泥状固体废弃物及水按照一定比例混合制浆；再向浆体中通入一定量含有CO2的气体，然后向浆料中加入一定量的发泡剂制成发泡浆料；最后将发泡浆体倒入成型模具腔中，使浆体发泡，发泡完成并初步凝固成块后，取出试块放入碳化养护箱中进行碳化养护，碳化养护后，取出试块放入蒸压养护箱中进行蒸压养护，最终制得发泡混凝土成品。本发明采用制浆碳酸化、碳酸化养护与蒸压养护相结合的技术路线制备发泡混凝土，具有原料来源广、生产成本低、矿化固定CO2减排和固废资源化利用等优点，易于实现工业化生产应用。

Description

一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及发泡混凝土制备技术领域，特别涉及一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法。
背景技术
发泡混凝土又称为发泡水泥、轻质混凝土等，是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料,在建筑保温、软土路基加固等方面具有重要的应用前景。固废基发泡混凝土具有成本低廉、利于固废资源化利用等优点，成为新技术发展方向。国内外学者对固废基发泡混凝土的制备技术开展了大量研究，并形成了众多专利。
发明专利（公开号为CN105218047A），公开了“一种高强度泡沫混凝土砌块的制备方法”，该方法提出利用钢渣和高炉渣粉代替部分水泥作为泡沫混凝土的钙质材料，结合铝粉化学发气制备加气混凝土。
发明专利（公开号为CN104326703A）公开了“一种多种工业固废复配制备发泡混凝土砌块的方法”，该方法以水泥，高炉水渣粉、粉煤灰、磷石膏粉为主要原料，按照一定配合比例进行混合，再加入适量的温水和纤维进行搅拌制浆，最后加入一定量的发泡剂进行发泡，然后迅速将发泡浆体浇筑到模具内，静置待其发泡完毕成型、高温养护形成发泡混凝土砌块。
发明专利（公开号为CN106145878A）公开了一种CO2矿化钢渣制备轻质建材及其制备的方法，该方法以钢渣、膨胀珍珠岩、CO2气体、水为主要原料，水用量为钢渣质量的15%-110%，膨胀珍珠岩掺量为钢渣质量的10-70%，其制备方法是碳化温度5℃-85℃，碳化压力在0.05MPa-0.6MPa，碳化时间在10min-200min。
现有固废基发泡混凝土制备专利大多采用水泥与固废配合，采用常规的发泡工艺制得发泡混凝土产品，在一定程度上降低原料成本，改善产品质量，但仍然存在固废利用量有限和强度与密度之间的矛盾问题，没有实现固碳增强功能，需要进一步优化改进。
发明内容
本发明针对现有技术中普遍存在的固废利用率不高，产品强度和密度矛盾以及不能实现固碳增强功能等缺陷，提出一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法，其目的是解决现有发泡混凝土砌块制备方法中普遍存在的固废配加量较低、难以获得高强度、低密度优质产品以及不具备固碳增强功能等的技术缺陷。
为解决上述技术缺陷，本发明所采用的技术方案是：
一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法，其特征是以固体废弃物为原料，先将不同种类的固体废弃物按照一定比例配合，搅拌混合成固废基胶凝料；再向胶凝料中加入一定量的热水搅拌制浆，加热保持浆体一定温度，制成热浆料；然后向热浆料中注入一定量的CO2气体，同时保温、搅拌，制成碳酸化浆料；再向碳酸化浆料中加入一定量铝粉发泡剂，继续搅拌一段时间，制成发泡浆料；随后快速将发泡浆体注入模具中完成注浆发泡，制成发泡混凝土初凝型块；再将初凝型块置于碳酸化养护室中，使之在一定CO2浓度条件下养护一段时间，制成碳酸化养护型块；最后将碳酸化养护型块置于蒸压养护室中，按照常规蒸压养护制度养护，最终制得固废基发泡混凝土制品。
所述固废基胶凝料为粉状或泥状物质，所述固体废弃物包括但不限于燃煤炉渣粉、钢渣粉、矿渣粉、电石泥、脱硫石膏，所述粉状物质的平均粒径小于75微米；所述固体废弃物的配合料中的元素含量为：钙+镁：硅+铝：铁+硫 = 55-60：35-40：5-10。
所述热浆料的温度为40-85℃。
所述碳酸化浆料中固化CO2的质量为固废基胶凝料中钙和镁氧化物总量的10-20%，碳酸化浆料的温度与热浆料温度相同为40-85℃。
所述发泡浆料中发泡剂铝粉掺量视发泡混凝土的密度和强度要求而定，本发明设计的铝粉发泡剂掺量为碳化浆料重量的0.5-1.0%。
所述注浆发泡的发泡温度为80-95℃。
所述碳化养护时间为6-8小时，养护室中CO2体积浓度为5-20%。
本发明采用制浆碳酸化、碳酸化养护与蒸压养护相结合的技术路线制备发泡混凝土，具有原料来源广、生产成本低、矿化固定CO2减排和固废资源化利用等优点，易于实现工业化生产应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
按照比例称量粉煤灰510g，电石渣90g，钢渣微粉60g（钙+镁：硅+铝：铁+硫 = 50：40：10）分别加入混合器中混合，制成均质粉体物料，再将均质粉体物料加入水浴加热恒温80℃的容器中，再向容器中加入80℃热水294g，并以1000r/min的搅拌速度搅拌，制成均匀浆体料；搅拌5min后，以1.2L/min的速度向浆体中通入CO2气体，通气30min。随后迅速加入铝粉发泡剂浆液0.6g，发泡剂与浆液的质量比为1:10，持续搅拌30秒；将拌合均匀的料浆迅速倒入温度为80℃的100mm×100mm×100mm的钢制模具腔中，然后将钢制模具腔置于80℃的水浴养护箱中进行常压发泡和水浴养护2小时，然后将发泡定型后的混凝土块从模具中脱取出来，置于碳化养护箱中进行碳化养护，碳化养护的温度为60℃，湿度为90%，养护时间为6小时；碳化养护后的试块取出放入蒸压釜中进行蒸压养护；蒸压养护按照先抽真空0.5小时至压力为-0.06MPa然后均匀升温升压1.5小时至温度为200℃、压力为1.2MPa，恒温恒压6小时，降温降压1.5小时至常温常压的蒸养条件进行养护。养护完后在干燥箱中60℃干燥24h，80℃干燥24h、100℃干燥24h至绝干称量试块质量，并按照建材行业标准《泡沫混凝土砌块》（JC/T1062-2007）测试所得的发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为660kg/m3和3.2MPa。
实施例2
本实施例与实施例1相同，不同之处在于粉煤灰360g，电石渣210g，钢渣微粉30g（硅+铝：钙+镁：铁+硫 = 60：35：5）。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为617kg/m3和5.7MPa。
实施例3
本实施例与实施例1相同，不同之处在于均质粉料搅拌5min中后，以1.2L/min的速度向浆体中通入CO2气体，通气20min。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为640kg/m3和3.9MPa。
实施例4
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验不向浆液中通CO2，直接制备加气混凝土，不进行碳化养护。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为607kg/m3和3.7MPa。
实施例5
处在于该实验加入水浴加热恒温40℃的容器中，制备的浆体也在40℃的钢制磨具中进行养护。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为616kg/m3和4.3MPa。
实施例6
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验加入水浴加热恒温50℃的容器中，制备的浆体也在50℃的钢制磨具中进行养护。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为627kg/m3和4.5MPa。
实施例7
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验加入水浴加热恒温60℃的容器中，制备的浆体也在50℃的钢制磨具中进行养护。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为635kg/m3和4.9MPa。
实施例8
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验加入水浴加热恒温70℃的容器中，制备的浆体也在50℃的钢制磨具中进行养护。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为615kg/m3和5.5MPa。
实施例9
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验向浆液中通CO2时间为10min。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为623kg/m3和4.1MPa。
实施例10
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验向浆液中通CO2时间为20min。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为611kg/m3和5.4MPa。
实施例11
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验向浆液中通CO2时间为40min。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为630kg/m3和6.4MPa。
实施例12
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验向浆液中通CO2时间为50min。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为617kg/m3和6.6MPa。
实施例13
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验向浆液中通CO2时间为60min。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为628kg/m3和6.1MPa。
实施例14
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验碳化养护湿度为90%、温度为25℃、CO2浓度为5%，碳化养护时间为6h。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为618kg/m3和5.5MPa。
实施例15
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验碳化养护湿度为90%、温度为25℃、CO2浓度为10%，碳化养护时间为8h。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为631kg/m3和5.9MPa。
实施例16
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验碳化养护湿度为90%、温度为25℃、CO2浓度为20%，碳化养护时间为7h。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为619kg/m3和6.5MPa。
实施例17
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验碳化养护湿度为75%、温度为40℃、CO2浓度为5%，碳化养护时间为8h。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为617kg/m3和6.0MPa。
实施例18
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验碳化养护湿度为75%、温度为40℃、CO2浓度为20%，碳化养护时间为6h。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为610kg/m3和5.7MPa。
实施例19
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验碳化养护湿度为75%、温度为40℃、CO2浓度为10%，碳化养护时间为7h。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为623kg/m3和5.8MPa。
实施例20
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验碳化养护湿度为90%、温度为25℃、CO2浓度为5%，碳化养护时间为7h。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为614kg/m3和6.0MPa。
实施例21
本实施例与实施例1相同，不同之处在于该实验碳化养护湿度为90%、温度为25℃、CO2浓度为20%，碳化养护时间为8h。所得发泡混凝土试块的绝干密度和抗压强度分别为633kg/m3和7.1MPa。

Claims (7)

1.一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法，其特征是包括下述步骤：
（1）将至少3种固体废弃物按照元素含量为：钙+镁：硅+铝：铁+硫 = 55-60：35-40：5-10的比例配料，搅拌混合成固废基胶凝料；
（2）向固废基胶凝料中加入40-85℃的水搅拌制浆，固废基胶凝料：水=1：0.35-0.65，加热保持浆体温度40-85℃，制成热浆料；
（3）向热浆料中注入CO2气体，同时保温、搅拌，制成碳酸化浆料；
（4）向碳酸化浆料中加入铝粉发泡剂，继续搅拌，制成发泡浆料；
（5）将发泡浆料注入模具中完成注浆发泡，制成发泡混凝土初凝型块；
（6）将初凝型块置于碳酸化养护室中，使之在CO2浓度条件下养护，制成碳酸化养护型块；
（7）将碳酸化养护型块置于蒸压养护室中养护，最终制得固废基发泡混凝土产品。
2.根据权利要求1所述的一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法，其特征在于所述固废基胶凝料为粉状或泥状物质，粉状物质的平均粒径小于75微米。
3.根据权利要求1所述的一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法，其特征在于所述碳酸化浆料中CO2的质量为固废基胶凝料中钙和镁氧化物总量的10-20%，碳酸化浆料的温度为40-85℃。
4.根据权利要求1所述的一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法，其特征在所述固体废弃物包括燃煤炉渣粉、钢渣粉、矿渣粉、电石泥、脱硫石膏中的至少三种。
5.根据权利要求1所述的一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法，其特征在于所述发泡浆料中发泡剂铝粉掺量为碳酸化浆料重量的0.5-1.0%。
6.根据权利要求1所述的一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法，其特征在于所述注浆发泡的发泡温度为80-95℃。
7.根据权利要求1所述的一种固废碳酸化发泡混凝土的制备方法，其特征在于所述碳化养护时间为6-8小时，养护室中CO2浓度为5-20%。
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