一种碱-赤泥激发泡沫混凝土、其制备方法及应用

本发明属于建筑材料，具体涉及一种碱-赤泥激发泡沫混凝土、其制备方法及应用。

背景技术：

1、泡沫混凝土具有轻质保温、绿色安全及防火系数高等特点，在建筑节能减排等方面应用范围越来越广。然而，泡沫混凝土存在强度低、吸水率高、稳定性差(易塌模)及收缩大等缺点，从而限制了其推广和应用。因此，提高泡沫混凝土的强度，减小其吸水率，提高其稳定性，减小其收缩，对于推动泡沫混凝土的应用具有重要意义。

2、拜耳法赤泥(简称赤泥)是湿法制取氧化铝产生的一种强碱性工业固废，ph通常在11-13，其主要成份是氧化铝、氧化铁、氧化钙等，且含有少量as、cd、cr、pb、hg等重金属。赤泥存在碱性高、含水率高、活性低且重金属浸出等问题，导致其利用率仅有15％左右。截至2021年，我国赤泥累计堆存量超过20亿吨，并以1亿吨/年的速度持续增长。大量赤泥堆存不仅占用土地，还造成植被破坏及土壤与水体严重污染。

技术实现思路

1、本发明的目的在于利用赤泥的高碱性制备一种碱-赤泥激发泡沫混凝土，该泡沫混凝土具有强度高、吸水率低、流动度高、稳定性高及收缩小等优点，而且还解决了赤泥占用土地，污染环境的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种碱-赤泥激发泡沫混凝土的制备方法，步骤如下：

4、将赤泥渗滤液与去离子水混合，配制成ph为9～10的碱性溶液；将发泡剂与纳米稳泡剂混合，加入碱性溶液，制备发泡液；将赤泥、矿渣粉、粉煤灰和水泥混合，搅拌均匀，加入化学激发剂与自来水的混合液，搅拌均匀，形成胶凝浆体；将发泡液置于发泡机中生成泡沫，并加至胶凝浆体中，搅拌均匀，制得碱-赤泥激发泡沫混凝土。

5、上述制备方法中，各原料选自如下份量数：

6、矿渣粉100～600份，赤泥100～200份，粉煤灰50～100份，水泥50～100份，化学激发剂4～8份，发泡剂1～3份，纳米稳泡剂0.05～0.15份，赤泥渗滤液0～60份，去离子水300～900份，自来水50～500份。

7、上述制备方法中，矿渣粉可优选自gb/t18046-2017《用于水泥、砂浆和混凝土的粒化高炉矿渣粉》中规定的s95级。

8、上述制备方法中，粉煤灰可优选自gb/t1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中规定的一级粉煤灰。

9、上述制备方法中，赤泥选自拜耳法赤泥，其ph值为11～13。

10、上述制备方法中，化学激发剂选自硅酸钠、氢氧化钙以及氢氧化钠的一种或几种。

11、上述制备方法中，发泡剂选自羧基为亲水基团、羟基为疏水基团的合成表面活性剂，松香皂以及磺酸基表面活性剂的一种或几种组成。在本发明中，发泡剂也可选自其它市售通用的发泡剂。

12、上述制备方法中，纳米稳泡剂选自纳米氧化铝、纳米氧化硅、纳米氧化锌及纳米氧化钛的一种或几种。

13、上述制备方法中，赤泥渗滤液为赤泥堆存过程中由于压实、发酵等作用，在降水或地下水作用下产生的废液，其ph为12～13。

14、本发明提供了由上述方法制备的碱-赤泥激发泡沫混凝土。

15、本发明提供上述碱-赤泥激发泡沫混凝土在隧道灌浆回填、基坑回填中的应用。

16、本发明还提供了赤泥和/或赤泥渗滤液在提高泡沫混凝土的强度性能、吸水性能、流动性能、稳定性能及收缩性能中的应用。

17、本发明的有益效果为：

18、本发明采用赤泥渗滤液调节泡沫稳定性，并采用化学激发剂结合赤泥激发矿渣粉、粉煤灰、水泥来制备碱-赤泥激发胶凝材料，改善基体性能，并引入泡沫制备一种碱-赤泥激发泡沫混凝土。本发明提供的碱-赤泥激发泡沫混凝土，在强度、吸水率、稳定性(塌模)及收缩性能等方面得到全面优化。其中，纳米氧化铝、纳米氧化硅及纳米氧化锌等纳米颗粒具有稳定气泡的作用，并采用赤泥渗滤液进一步增强泡沫稳定性，能够显著提高泡沫的稳定性；化学激发剂及赤泥则能够调节基体的屈服应力，能够显著改善泡沫混凝土的孔结构及物理力学性能，且赤泥还能够提高泡沫混凝土密实性。本发明利用赤泥对泡沫稳定性的提升作用及其对胶凝材料基体的增强效果，提高泡沫混凝土的性能，不仅能实现赤泥等固废材料的资源化利用，而且能显著提高泡沫混凝土性能。

技术特征：

1.一种碱-赤泥激发泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，各原料选自如下份量数：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，赤泥选自拜耳法赤泥，其ph值为11～13。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，化学激发剂选自硅酸钠、氢氧化钙以及氢氧化钠的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，发泡剂选自羧基为亲水基团、羟基为疏水基团的合成表面活性剂，松香皂以及磺酸基表面活性剂的一种或几种组成。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，纳米稳泡剂选自纳米氧化铝、纳米氧化硅、纳米氧化锌及纳米氧化钛的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，赤泥渗滤液为赤泥堆存过程中由于压实、发酵等作用，在降水或地下水作用下产生的废液，其ph为12～13。

8.权利要求1～7任一项所述方法制备的碱-赤泥激发泡沫混凝土。

9.权利要求8所述碱-赤泥激发泡沫混凝土在隧道灌浆回填、基坑回填中中应用。

10.赤泥和/或赤泥渗滤液在提高泡沫混凝土的强度性能、吸水性能、流动性能、稳定性能以及收缩性能中的应用。

技术总结
本发明公开了一种碱‑赤泥激发泡沫混凝土、其制备方法及应用，属于建筑材料技术领域。本发明的碱‑赤泥激发泡沫混凝土由如下原料按质量份数制备而成：矿渣粉100～600份，赤泥100～200份，粉煤灰50～100份，水泥50～100份，化学激发剂4～8份，发泡剂1～3份，纳米稳泡剂0.05～0.15份，赤泥渗滤液0～60份，去离子水300～900份，自来水50～500份。本发明制备的碱‑赤泥激发泡沫混凝土，具有强度高、吸水率低、流动度高、稳定性高及收缩小等优点，而且还解决了赤泥占用土地，污染环境的问题。

技术研发人员：熊远亮,刘志勇
受保护的技术使用者：烟台大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13