CN112573892A - 混凝土固废改性的生土材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生土材料领域，特别涉及一种混凝土固废改性的生土材料及其制备方法。本发明所要解决的技术问题是提供混凝土固废改性的生土材料，其原料包括以下质量份的组分：生土400份～700份、废渣粉200份～400份、锂渣粉100份～200份、剑麻纤维0份～20份、碱性激发剂20份～50份、水100份～300份。本发明混凝土固废改性的生土材料具有强度高、遇水不软化等优点。
Description
技术领域
本发明属于生土材料领域，特别涉及一种混凝土固废改性的生土绿色环保材料及其制备方法。
背景技术
商品混凝土是一种消耗量极大的建筑材料，据不完全统计，每生产1m3混凝土平均将要产生搅拌站废渣(以下称废渣)0.01t，以四川省年产约11700万m3左右混凝土计算，每年至少产生废渣117万t。生土作为一种建筑材料，其材料强度较低、遇水软化导致强度降低等缺陷，使生土建筑的使用受到限制，严重威胁着生土建筑的使用寿命。因此，如何对生土材料进行改性，增强生土材料的力学性能、耐水性和耐久性，提高生土建筑的使用年限，成为生土材料研究必须首先解决的问题。
CN104402350A公开了一种生土建筑材料改性方法和利用改性后生土制备砌块的方法。该生土建筑的改性材料主要由水泥、石灰、水玻璃、无水氯化钙、聚丙乙烯纤维构成，该改性材料用于改性生土具有取材方便、经济实用、而且整体性强、热工性能优越，且操作简便、便于实施推广。但该发明直接使用水泥进行改性，后期容易开裂且不绿色环保。
现有建筑行业内，仍缺乏一种绿色环保的生土改性方法来满足生土绿色环保的改性的需求，亟待开发。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明通过在生土中加入搅拌站废渣等对生土改性，改性后获得的生土材料可用于现代农村建设的新型墙体材料。
本发明所要解决的技术问题是提供一种混凝土固废改性的生土材料。该混凝土固废改性的生土材料，其原料包括以下质量份的组分：生土400份～700份、废渣粉200份～400份、锂渣粉100份～200份、剑麻纤维0份～20份、碱性激发剂20份～50份、水100份～300份。
其中，上述混凝土固废改性生土材料中，所述生土的含水率低于1wt％。粒径≤2.5mm。
其中，上述混凝土固废改性生土材料中，所述废渣为商品混凝土搅拌站中对混凝土进行洗料后的浆水通过压滤机压滤得到的固体。
其中，上述混凝土固废改性生土材料中，所述废渣粉的含水率低于1wt％。粒径≤2.5mm。
其中，上述混凝土固废改性生土材料中，所述废渣粉的比表面积200～400m2/kg。
其中，上述混凝土固废改性生土材料中，所述锂渣为锂矿石工业提炼锂后形成的废渣。
其中，上述混凝土固废改性生土材料中，所述锂渣粉的粒径为200～400目。
其中，上述混凝土固废改性生土材料中，所述剑麻纤维含杂率≤3％，回潮率≤8％。
其中，上述混凝土固废改性生土材料中，所述碱性激发剂为NaOH和Na2SiO3按质量比0﹕1～1﹕1形成的混合物。
本发明还提供了上述混凝土固废改性生土材料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：将生土、废渣粉、锂渣粉、剑麻纤维混合，并将碱性激发剂和水混合的水溶液加入并搅拌形成干硬性拌合物，放模具中，振捣夯实成型。
本发明利用搅拌站废渣具有一定的活性，配合其他改性剂对生土进行改性，克服了传统生土材料强度较低、遇水软化导致强度降低等缺陷。本发明所得改性后的生土材料可用于现代农村建设的新型墙体材料。本发明配制方法简单易行，因加入搅拌站废渣，其造价成本低、绿色环保、可因地制宜广泛推广应用。
本发明改性生土采用了搅拌站废渣，该废渣的合理利用可助混凝土企业必须处理搅拌站产生的废水废渣，实现绿色生产，真正实现预拌混凝土搅拌站废渣零排放的目标，走健康可持续发展的道路，达到节地、节能、节材、节水、环境保护；改性后的生土材料可用于现代农村建设的新型墙体材料，结合商品混凝土搅拌站的分布情况，因地制宜可大批量的应用于全国新农村的建设中。
具体实施方式
本发明混凝土固废改性的生土材料，其原料包括以下质量份的组分：生土400份～700份、废渣粉200份～400份、锂渣粉100份～200份、剑麻纤维0份～20份、碱性激发剂20份～50份、水100份～300份。
其中，上述混凝土固废改性生土材料中，所述废渣粉通过自然风干、筛分、烘干、粉磨等工序获得。
进一步的，上述混凝土固废改性生土材料中，所述废渣粉通过以下方法得到：
a、将搅拌站产生的废渣进行自然风干至含水率低于5wt％；
b、将含水率低于5wt％的搅拌站废渣进行筛分，得到粒径＜70mm的废渣；
c、将粒径＜70mm的废渣进行烘干至含水率低于1wt％，过筛，分选出粒径≤2.5mm的废渣作为组分A，
d、将组分A进行磨粉，得到磨细后的废渣粉，废渣粉的比表面积200～400m2/kg。
其中，上述混凝土固废改性生土材料中，所述碱性激发剂为NaOH和Na2SiO3按质量比0﹕1～1﹕1形成的混合物。NaOH为分析纯，其NaOH含量大于90.0％，碳酸盐(以Na2CO3计)小于2％。Na2SiO3·9H2O为分析纯，Na2O和SiO2含量之比为1.03±0.05。
其中，上述混凝土固废改性生土材料中，所述生土的含水率低于1wt％。粒径≤2.5mm。
本发明还提供了上述混凝土固废改性生土材料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：将生土、废渣粉、锂渣粉、剑麻纤维混合，并将碱性激发剂和水混合的水溶液加入并搅拌形成干硬性拌合物，将改性后的生土放模具中，然后振捣夯实成型。
对比例1
1000重量份的生土和200重量份的水，按照生土、水的顺序依次放入搅拌锅进行搅拌，在搅拌停歇过程中将锅壁上粘附的拌合物刮入锅内，最终生土拌合物为干硬性，采用振动台结合手捣夯实成型。
对比例2
500重量份的生土、300重量份废渣粉、200重量份锂渣粉和200重量份的水，按照生土、废渣粉、锂渣粉、水的顺序依次放入搅拌锅进行搅拌，在搅拌停歇过程中将锅壁上粘附的拌合物刮入锅内，最终生土拌合物为干硬性，采用振动台结合手捣夯实成型。
实施例1
500重量份生土、300重量份废渣粉、200重量份锂渣粉、200重量份水、20重量份激发剂，按照生土、废渣粉、锂渣粉、碱性激发剂溶液(由水和激发剂充分搅拌混合而成)的顺序依次放入搅拌锅进行搅拌，在搅拌停歇过程中将锅壁上粘附的拌合物刮入锅内，最终生土拌合物为干硬性，采用振动台结合手捣夯实成型。
实施例2
500重量份生土、300重量份废渣粉、200重量份锂渣粉、200重量份水、20重量份激发剂、10重量份剑麻纤维，按照生土、废渣粉、锂渣粉、碱性激发剂溶液(由水和激发剂充分搅拌混合而成)的顺序依次放入搅拌锅进行搅拌，在搅拌停歇过程中将剑麻纤维手工分散于拌合物并将锅壁上粘附的拌合物刮入锅内，最终生土拌合物为干硬性，采用振动台结合手捣夯实成型。
实施例3
600重量份生土、200重量份废渣粉、200重量份锂渣粉、200重量份水、20重量份激发剂、10重量份剑麻纤维，按照生土、废渣粉、锂渣粉、碱性激发剂溶液(由水和激发剂充分搅拌混合而成)的顺序依次放入搅拌锅进行搅拌，在搅拌停歇过程中将剑麻纤维手工分散于拌合物并将锅壁上粘附的拌合物刮入锅内，最终生土拌合物为干硬性，采用振动台结合手捣夯实成型。
实施例4
700重量份生土、200重量份废渣粉、100重量份锂渣粉、200重量份水、20重量份激发剂、10重量份剑麻纤维，按照生土、废渣粉、锂渣粉、碱性激发剂溶液(由水和激发剂充分搅拌混合而成)的顺序依次放入搅拌锅进行搅拌，在搅拌停歇过程中将剑麻纤维手工分散于拌合物并将锅壁上粘附的拌合物刮入锅内，最终生土拌合物为干硬性，采用振动台结合手捣夯实成型。
力学性能测试结果
采用40mm×40mm×160mm拌合物试模成型，在养护箱内标准养护28d，控制温度20±2℃，控制相对湿度60％～80％，养护至规定龄期后测其抗折、抗压强度，结果见下表1。
表1
| 组数 | 28天抗压强度(MPa) | 28天抗折强度(MPa) |
| 对比例1 | 1.5 | 0.3 |
| 对比例2 | 15.2 | 1.3 |
| 实施例1 | 20.3 | 2.1 |
| 实施例2 | 19.2 | 3.2 |
| 实施例3 | 18.6 | 1.9 |
| 实施例4 | 16.3 | 1.7 |
由上表1可知，生土中加入废渣粉、锂渣粉、碱性激发剂激发时抗折、抗压强度都得到了很大提高，能满足现代墙体材料的性能需求；剑麻纤维的添加可以使得抗折强度得到明显提高，提高改性材料的抗裂性能，但剑麻纤维的添加对生土材料的抗压强度有所显劣化，抗压强度有所降低，但降低不是很大；具体配比可根据使用情况和具体使用部位性能进行调整。
遇水软化系数测试结果
软化系数测定是将力学性能测试用28天的试块，浸泡在水中1天，在饱和面干状态下进行实验；K＝f/F，K为材料的软化系数；f为材料在水饱和状态下的抗压强度(MPa)；F为材料在干燥状态下的抗压强度(MPa)，结果见下表2。
表2
| 组数 | 28天抗压强度(MPa) | 28天抗折强度(MPa) | 软化系数K |
| 对比例1 | 1.5 | 0.3 | 试块遇水溃散 |
| 对比例2 | 15.2 | 1.3 | 0.75 |
| 实施例1 | 20.3 | 2.1 | 0.85 |
| 实施例2 | 19.2 | 3.2 | 0.93 |
| 实施例3 | 18.6 | 1.9 | 0.89 |
| 实施例4 | 16.3 | 1.7 | 0.87 |
由上表2可知，与不掺改性材料的生土试块遇水溃散相比，生土中加入废渣粉、锂渣粉、剑麻纤维、碱性激发剂激发时可以改善生土材料的耐水性，由实施例4、实施例3、实施例2可知改性组分重量占比越高，软化系数越高；由实施例1、实施例2可知，碱性激发剂和剑麻纤维可进一步提升其软化系数；改性生土材料耐水性高的主要原因是加入的改性材料含有活性，其水化产物在生土材料中起骨架作用，并将土颗粒粘结在一起，使其具有较好的耐水性。
Claims (9)
1.混凝土固废改性的生土材料，其特征在于：原料包括以下质量份的组分：生土400份～700份、废渣粉200份～400份、锂渣粉100份～200份、剑麻纤维0份～20份、碱性激发剂20份～50份、水100份～300份。
2.根据权利要求1所述的混凝土固废改性的生土材料，其特征在于：所述生土的含水率低于1wt％；进一步的，粒径≤2.5mm。
3.根据权利要求1所述的混凝土固废改性的生土材料，其特征在于：所述废渣为商品混凝土搅拌站中对混凝土进行洗料后的浆水通过压滤机压滤得到的固体。
4.根据权利要求1或3所述的混凝土固废改性的生土材料，其特征在于：所述废渣粉的含水率低于1wt％；进一步的，粒径≤2.5mm；比表面积200～400m2/kg。
5.根据权利要求1所述的混凝土固废改性的生土材料，其特征在于：所述锂渣为锂矿石工业提炼锂后形成的废渣。
6.根据权利要求1或5所述的混凝土固废改性的生土材料，其特征在于：所述锂渣粉的粒径为200～400目。
7.根据权利要求1所述的混凝土固废改性的生土材料，其特征在于：所述剑麻纤维含杂率≤3％，回潮率≤8％。
8.根据权利要求1所述的混凝土固废改性的生土材料，其特征在于：所述碱性激发剂为NaOH和Na2SiO3按质量比0﹕1～1﹕1形成的混合物。
9.权利要求1～8任一项所述的混凝土固废改性的生土材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将生土、废渣粉、锂渣粉、剑麻纤维混合，并将碱性激发剂和水混合的水溶液加入并搅拌形成干硬性拌合物，放模具中，振捣夯实成型。
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