阅读说明：本技术 一种改性预拌厂废浆渣及其制备方法和在泡沫混凝土中的应用 (Modified waste slurry residue of ready-mix plant, preparation method thereof and application thereof in foam concrete ) 是由 黄暑年 王军 赵日煦 贺行洋 张恒春 黄汉洋 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种改性预拌厂废浆渣及其制备方法和在泡沫混凝土中的应用。该改性预拌厂废浆渣,由预拌厂废浆渣、改性页岩陶砂、分散剂、纤维和水组成,其中改性页岩陶砂为页岩陶砂在茶皂素水溶液中浸润至吸水饱和。废浆渣经过改性处理后整体活性得到提升,浆体更匀质,可以作为外掺料掺入混凝土材料中,使得预拌厂压滤后的废浆渣利用效率显著增高。将改性预拌厂废浆渣用于泡沫混凝土中,可提高泡沫混凝土的浆体稳定性,改善抗裂、保温、强度等性能并解决了易开裂难养护等问题。本发明中改性预拌厂废浆渣制备方法简单,可以与整个泡沫混凝土生产过程衔接,实现改性与生产的同步进行,并形成一种预拌厂废浆渣高效利用的工艺流程和生产模式。(The invention relates to modified waste slurry slag of a ready-mixed plant, a preparation method thereof and application thereof in foam concrete. The modified waste slurry residue of the premixing plant consists of the waste slurry residue of the premixing plant, modified shale ceramic sand, a dispersant, fiber and water, wherein the modified shale ceramic sand is formed by soaking the shale ceramic sand in a tea saponin aqueous solution until the shale ceramic sand is saturated in water. The whole activity of the waste slurry slag is improved after modification treatment, the slurry is more uniform, and the waste slurry slag can be used as an external admixture to be doped into a concrete material, so that the utilization efficiency of the waste slurry slag after filter pressing in a premixing plant is obviously improved. The modified waste slurry residue of the premixing plant is used in the foam concrete, so that the slurry stability of the foam concrete can be improved, the performances of crack resistance, heat preservation, strength and the like are improved, and the problems of easy cracking, difficult maintenance and the like are solved. The preparation method of the modified waste slurry slag of the premixing plant is simple, can be linked with the whole foam concrete production process, realizes the synchronous modification and production, and forms a process flow and a production mode for efficiently utilizing the waste slurry slag of the premixing plant.)

一种改性预拌厂废浆渣及其制备方法和在泡沫混凝土中的 应用

技术领域

本发明属于建筑废弃物的回收利用领域，具体涉及一种改性预拌厂废浆渣及其制备方法和在泡沫混凝土中的应用。

背景技术

预拌厂废浆渣是预拌厂中的废弃混凝土、搅拌车洗车废浆、预拌设备清洗废浆等经过砂石分离机、压滤机后颗粒不均的混合物，根据不完全统计，每生产1立方米的混凝土会产生大约20kg的废弃材料，而我国每年生产约16.4亿立方米的混凝土，每年的废弃材料产生量达到3280万吨。预拌厂废弃材料在我国大多以填埋的方式处理，占据了大量的土地资源，给环境造成了沉重的负担。因此，实现资源的可循环利用和绿色节能生产必须充分利用预拌厂废浆。

相关研究表明，预拌厂废浆材料具有一定的活性，可以替代部分水泥，但是一般经过干燥粉磨等工艺处理后掺入到普通混凝土中，不仅使用的能耗相对较高，而且对预拌厂废弃材料的利用也有一定的局限性。也有研究者直接利用经过过滤的废浆渣，但造成废浆渣的利用率低。

泡沫混凝土，作为一种多孔、轻质、保温、隔热的节能材料，在屋面保温、墙体现浇、道路回填等工程中得到大量的应用。泡沫混凝土的生产对骨料的依赖较小，如果能将预拌厂大量的废弃材料全部用于泡沫混凝土的生产，不仅可以实现泡沫混凝土的预拌和量产化，对减少骨料使用和扩大废弃材料消纳具有显著的作用，最终实现良好的环境、社会和经济效益。但泡沫混凝土在实际应用中，特别是成型硬化过程中，养护难度大，容易收缩开裂。

基于预拌厂废浆渣本身活性不高的现状，亟需寻找简单有效的方法对预拌厂废浆渣进行改性，以提高其本身的活性，进而用于泡沫混凝土时改善混凝土的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性预拌厂废浆渣及其制备方法和在泡沫混凝土中的应用，预拌厂废浆渣通过改性，整体活性得到提升，浆体更匀质，加入泡沫混凝土中，可以提高混凝土的浆体稳定性，改善抗裂、保温和强度等性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种改性预拌厂废浆渣，由预拌厂废浆渣、改性页岩陶砂、分散剂、纤维和水组成，其中：

预拌厂废浆渣和改性页岩陶砂质量比为1:(0.6-0.9)；

预拌厂废浆渣、分散剂和纤维质量比为：100：(1.1-1.5):(0.31-0.42)；

预拌厂废浆渣和水质量比为：1：(1-1.5)；

其中，改性页岩陶砂为页岩陶砂在茶皂素水溶液中浸润至吸水饱和。

按上述方案，预拌厂废浆渣中，SiO₂含量30.5-42.3％，CaO含量15.2-20.1％，Al₂O₃含量9.3-14.8％，Fe₂O₃含量3.5-6.5％，MgO含量1.9-2.6％。

按上述方案，页岩陶砂的堆积密度为780-830kg/m³，表观密度为1530-1650kg/m³，饱和吸水率为12.7-14.3％；级配为1.18-2.36mm 10-30％，2.36-4.75mm 60-80％，4.75-9.5mm 5％-10％。

按上述方案，分散剂为聚丙烯酸钠，溶于水提供弱碱性环境。

按上述方案，纤维为长度12-18mm的聚丙烯束丝纤维，抗拉强度≥450Mpa，纤维直径12-21μm。

按上述方案，茶皂素水溶液的质量浓度为0.3-0.5％。

一种上述改性预拌厂废浆渣的制备方法，具体步骤为：

(1)将预拌厂废浆渣、水和纤维混合，在搅拌机中搅拌10-20分钟；

(4)向(1)中加入改性页岩陶砂，继续机械搅拌30-40分钟；

(5)向(2)中加入分散剂，继续搅拌至成匀质的膏状混合物即可。

提供一种泡沫混凝土，由硅酸盐水泥、改性预拌厂废浆渣、减水剂、增稠剂、复合发泡剂和水组成，其中：

每立方泡沫混凝土中，硅酸盐水泥掺量为300-500kg；

硅酸盐水泥和改性预拌厂废浆渣质量比为1:(1.0-1.5)；

硅酸盐水泥、减水剂、增稠剂和复合发泡剂质量比为：100：(0.30-0.42)：(0.17-0.3)：(0.17-0.42)

硅酸盐水泥和水质量比为：1：(0.06-0.11)

按上述方案，硅酸盐水泥为强度≥42.5MPa的普通硅酸盐水泥。

按上述方案，减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为10.9-11.8％，减水率为25-29％。

按上述方案，增稠剂为低粘度的羟丙基甲基纤维素醚和聚乙烯醇的粉状混合物，质量比为1：(1-4)，其中羟丙基甲基纤维素醚黏度为400-8000mPa.s。

按上述方案，所述的复合发泡剂为动植物复合发泡剂，母液稀释后发泡倍数为25-30倍，1h沉降距3-5mm，1h泌水率32-40mL。

一种上述泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水泥、改性预拌厂废浆渣、减水剂、增稠剂和水加入搅拌机中搅拌均匀；

(2)将发泡剂加水稀释后发泡，然后与步骤(1)的浆集料充分混合搅拌，浇筑试模，脱模后常温养护，即制备得到泡沫混凝土。

按上述方案，步骤(2)中浇筑试模，常温养护24h后脱模，然后再常温养护28-42d。

预拌厂废浆渣由于颗粒不均以及水化程度不同，整体活性低，本发明中通过页岩陶砂、纤维、分散剂和废浆渣的机械作用，加快了废浆渣均质细化的效率，通过对预拌厂废浆渣进行物理和化学改性，其平均粒径减小，颗粒表面能提高，浆体更匀质，活性进一步改善，经茶皂素溶液预处理的球状陶砂降低了硬化后基体与基体以及基体与陶砂之间的毛细孔应力，后期失水起到养护作用，陶砂的表观密度较小，降低了改性预拌厂废浆的容重。

将改性后的预拌厂废浆渣应用于泡沫混凝土中，可提高泡沫混凝土保温、隔热、抗裂等性能。一方面，纤维可以增强泡沫混凝土基体之间的粘结力，提高抗裂性能，陶砂表观密度较小，可以降低泡沫混凝土的密度，减少泡沫混凝土中引入泡沫的数量，增大泡沫混凝土的浆体稳定性，降低内部孔结构缺陷，泡沫混凝土后期强度增大；另一方面改性页岩陶砂后期失水，促进了界面处基体水化，降低了毛细孔道应力，降低了开裂风险，降低了内部结构连通空隙率，保温、隔热和强度等性能得到一定改善。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供的改性预拌厂废浆渣整体活性得到提升，浆体更匀质，可以作为外掺料掺入混凝土材料中，使得预拌厂压滤后的废浆渣利用效率显著增高，达到了自产自销、零排放的效果。

2.本发明提供的改性预拌厂废浆渣掺入到泡沫混凝土中，提高了泡沫混凝土的浆体稳定性，改善了抗裂、保温、强度等性能并解决了易开裂难养护等问题。

3.本发明提供的改性预拌厂废浆渣制备方法操作简单，可以与整个泡沫混凝土生产过程衔接，实现改性与生产的同步进行，并形成一种预拌厂废浆渣高效利用的工艺流程和生产模式。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明进一步说明，以利于本领域技术人员能更加清楚地了解。

实施例1

本实施例提供一种改性预拌厂废浆渣，由预拌厂废浆渣、改性页岩陶砂、分散剂、纤维和水组成，其中：

预拌厂废浆渣和改性页岩陶砂质量比为1：0.67；

预拌厂废浆渣、分散剂和纤维质量比为100：1.47：0.40；

预拌厂废浆渣和水质量比为1：1.5；

其中，预拌厂废浆渣中，SiO₂含量40.5％，CaO含量16.2％，Al₂O₃含量9.7％，Fe₂O₃含量3.6％，MgO含量2.1％。

改性页岩陶砂为页岩陶砂在0.3％茶皂素水溶液中浸润至吸水饱和。

页岩陶砂的堆积密度为790kg/m³，表观密度为1580kg/m³，饱和吸水率为13.1％；级配为1.18-2.36mm10％，2.36-4.75mm80％，4.75-9.5mm10％。

分散剂为聚丙烯酸钠，溶于水提供弱碱性环境。

纤维为长度12mm的聚丙烯束丝纤维，抗拉强度≥450Mpa，纤维直径12μm。

一种上述改性预拌厂废浆渣的制备方法，具体步骤为：

(1)将预拌厂废浆渣、水和纤维混合，在搅拌机中搅拌10分钟。

(2)向(1)中加入改性页岩陶砂，继续机械搅拌30分钟。

(3)向(2)中加入分散剂，继续搅拌至成匀质的膏状混合物。

实施例2

本实施例提供一种改性预拌厂废浆渣，由预拌厂废浆渣、改性页岩陶砂、分散剂、纤维和水组成，其中：

预拌厂废浆渣和改性页岩陶砂质量比为1：0.67；

预拌厂废浆渣、分散剂和纤维质量比为100：1.27：0.33

预拌厂废浆渣和水质量比为1：1.5

其中，预拌厂废浆渣中SiO₂含量40.5％，CaO含量16.2％，Al₂O₃含量9.7％，Fe₂O₃含量3.6％，MgO含量2.1％。

改性页岩陶砂为页岩陶砂在0.4％茶皂素水溶液中浸润至吸水饱和。

页岩陶砂的堆积密度为790kg/m³，表观密度为1620kg/m³，饱和吸水率为12.9％；级配为1.18-2.36mm15％，2.36-4.75mm80％，4.75-9.5mm5％。

分散剂为聚丙烯酸钠，溶于水提供弱碱性环境。

纤维为长度14mm的聚丙烯束丝纤维，抗拉强度≥450Mpa，纤维直径14μm。

一种上述改性预拌厂废浆渣的制备方法，具体步骤为：

(1)将预拌厂废浆渣水、和纤维混合，在搅拌机中搅拌15分钟。

(2)向(1)中加入改性页岩陶砂，继续机械搅拌35分钟。

(3)向(2)中加入分散剂，继续搅拌至成匀质的膏状混合物。

实施例3

本实施例提供一种改性预拌厂废浆渣，由预拌厂废浆渣、改性页岩陶砂、分散剂、纤维和水组成，其中：

预拌厂废浆渣和改性页岩陶砂质量比为1：0.81；

预拌厂废浆渣、分散剂和纤维质量比为100：1.24：0.38

预拌厂废浆渣和水质量比为1：1.5

其中，预拌厂废浆渣中SiO₂含量40.5％，CaO含量16.2％，Al₂O₃含量9.7％，Fe₂O₃含量3.6％，MgO含量2.1％。

改性页岩陶砂为页岩陶砂在0.5％茶皂素水溶液中浸润至吸水饱和。

页岩陶砂的堆积密度为810kg/m³，表观密度为1620kg/m³，饱和吸水率为12.9％；级配为1.18-2.36mm10％，2.36-4.75mm80％，4.75-9.5mm10％。

分散剂为聚丙烯酸钠，溶于水提供弱碱性环境。

纤维为长度16mm的聚丙烯束丝纤维，抗拉强度≥450Mpa，纤维直径12μm。

一种上述改性预拌厂废浆渣的制备方法，具体步骤为：

(1)将预拌厂废浆渣、水和纤维混合，在搅拌机中搅拌15分钟。

(2)向(1)中加入改性页岩陶砂，继续机械搅拌35分钟。

(3)向(2)中加入分散剂，继续搅拌至成匀质的膏状混合物。

实施例4

一种泡沫混凝土，设计干密度为700kg/m³，由硅酸盐水泥、改性预拌厂废浆渣、减水剂、增稠剂、复合发泡剂和水组成，其中：

每立方泡沫混凝土中，硅酸盐水泥用量为350kg；

硅酸盐水泥和改性预拌厂废浆渣质量比为1:1.36；

硅酸盐水泥、减水剂、增稠剂和复合发泡剂质量比为100：0.37：0.29：0.39；

硅酸盐水泥和水质量比为：1：0.07；

其中，所用的水泥为42.5普通硅酸盐水泥，其比表面积368m²/kg。

改性预拌厂废浆渣为实施例2中的改性预拌厂废浆渣。

减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为11.2％，减水率为27％。

增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和聚乙烯醇的粉状合物，其中羟丙基甲基纤维素醚和聚乙烯醇质量比为1：2，其中羟丙基甲基纤维素醚黏度为800mPa.s。

复合发泡剂为动植物复合发泡剂，母液稀释至20倍，其发泡倍数25倍，1h沉降距3mm，1h泌水率32mL。

(1)将水泥、改性预拌厂废浆渣、减水剂、增稠剂和水加入搅拌机中搅拌均匀；

(2)将发泡剂加蒸馏水稀释后发泡，然后与步骤(1)的浆集料充分混合搅拌，浇筑试模，在常温下养护24h，脱模后覆膜包裹常温养护28d，即制备得到泡沫混凝土。

实施例5

一种泡沫混凝土，设计干密度为900kg/m³，由硅酸盐水泥、改性预拌厂废浆渣、减水剂、增稠剂、复合发泡剂和水组成，其中：

每立方泡沫混凝土中，硅酸盐水泥用量为440kg；

硅酸盐水泥和改性预拌厂废浆渣质量比为1:1.40；

硅酸盐水泥、减水剂、增稠剂和复合发泡剂质量比为100：0.34：0.18：0.22；

硅酸盐水泥和水质量比为：1：0.08；

其中水泥为42.5普通硅酸盐水泥，其比表面积368m²/kg。

改性预拌厂废浆渣为实施例3中的改性预拌厂废浆渣。

减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为11.4％，减水率为26％。

增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和聚乙烯醇的粉状合物，其中羟丙基甲基纤维素醚和聚乙烯醇质量比为1：3，其中羟丙基甲基纤维素醚黏度为1200mPa.s。

复合发泡剂为动植物复合发泡剂，母液稀释20倍，其发泡倍数25倍，1h沉降距3mm，1h泌水率32mL。

(1)将水泥、改性预拌厂废浆渣、减水剂、增稠剂和水加入搅拌机中搅拌均匀；

(2)将发泡剂加蒸馏水稀释后发泡，然后与步骤(1)的浆集料充分混合搅拌，浇筑试模，在常温下养护24h，脱模后覆膜包裹常温养护28d，即制备得到泡沫混凝土。

对比例1

一种普通泡沫混凝土，设计干密度为700kg/m³，具体组分和含量为：

每立方泡沫混凝土中，硅酸盐水泥用量为583kg；

硅酸盐水泥、减水剂、增稠剂和复合发泡剂质量比为100：0.33：0.26：0.23；

硅酸盐水泥和水质量比为：1：0.50；

其他同实施例4。

对比例2

一种普通泡沫混凝土，设计干密度为900kg/m³，具体组分和含量为：

每立方泡沫混凝土中，硅酸盐水泥用量为750kg；

硅酸盐水泥、减水剂、增稠剂和复合发泡剂质量比为100：0.31：0.16：0.12；

硅酸盐水泥和水质量比为：1：0.50；

其他同实施例5。

将实施例4和5制备得到的泡沫混凝土，以及对比例1和对比例2中对应密度等级的泡沫混凝土，通过《泡沫混凝土》JG/T 266-2011的方法进行干密度、28d抗压强度以及导热系数检测，其检测结果如表1所示：

表1实施例泡沫混凝土性能指标测试结果

检测内容	实施例4	对比例1	实施例5	对比例2
					干密度(kg/m<sup>3</sup>)	706	723	914	905
28d抗压强度(MPa)	4.1	3.9	7.5	7.1
					导热系数W/(m.K)	0.125	0.157	0.164	0.201

表1显示，检测结果均满足《泡沫混凝土》JG/T 266-2011中关于干密度700级导热系数不大于0.18，干密度900级导热系数不大于0.24的要求，且同密度等级掺加改性预拌厂废浆渣的泡沫混凝土较不掺的保温和抗压强度性能有一定提高。

上述实施例仅为清楚地说明方法和操作过程，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，但所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。