利用焚烧底渣制备的轻质板材及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 利用焚烧底渣制备的轻质板材及其制备方法和应用 (Light plate prepared by utilizing incineration bottom slag and preparation method and application thereof ) 是由 王娟 董庆广 陈宁 龙天艳 赵立群 曹黎颖 赵玉静 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种利用焚烧底渣制备的轻质板材及其制备方法和应用,所述制备方法包括：(1)取焚烧底渣,进行预处理,所述预处理包括以下步骤：步骤一：取焚烧底渣,水洗后晾干,过筛；步骤二：对焚烧底渣中的玻璃进行分选,以调整焚烧底渣中的玻璃含量及粒径；步骤三：对焚烧底渣进行分选,以调节焚烧底渣颗粒级配,得到预处理焚烧底渣；(2)按质量百分比取10～30％的预处理焚烧底渣、15～20％的水泥、0～20％的尾矿砂、40～60％的煤灰渣,混合并加入适量水搅拌均匀后,压制成型,得到轻质板材。本发明提供的轻质板材具备较高的抗压强度及体积稳定性,耐久性能良好,解决了目前现有的利用焚烧发电底渣制备的轻质板材容易导致自身裂纹、拼缝部分开裂的问题。(The invention provides a light plate prepared by utilizing incineration bottom slag and a preparation method and application thereof, wherein the preparation method comprises the following steps: (1) taking incineration bottom slag, and carrying out pretreatment, wherein the pretreatment comprises the following steps: the method comprises the following steps: taking the incineration bottom slag, washing with water, drying in the air, and sieving; step two: sorting the glass in the incineration bottom slag to adjust the content and the particle size of the glass in the incineration bottom slag; step three: sorting the incineration bottom slag to adjust the particle grading of the incineration bottom slag to obtain pretreated incineration bottom slag; (2) taking 10-30% of pretreated incineration bottom slag, 15-20% of cement, 0-20% of tailing sand and 40-60% of coal ash according to mass percentage, mixing, adding a proper amount of water, uniformly stirring, and performing compression molding to obtain the light plate. The lightweight board provided by the invention has higher compressive strength and volume stability and good durability, and solves the problems that the existing lightweight board prepared by burning the power generation bottom slag is easy to cause self-cracking and crack of a abutted seam part.)
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说，涉及一种利用焚烧底渣制备的轻质板材及其制备方法和应用。
背景技术
轻质隔墙板材等新型墙体(材料)应用，符合发展装配式建筑的内涵,装配式建筑墙体材料从砌块向板材发展是必然趋势。从目前行业发展状况看，由于资源紧缺，在很大程度上限制了轻质隔墙板材的发展，亟需解决资源不足难题。随着对生态资源的保护要求提升到新高度，资源开发进一步减少，天然砂石的开采在我国绝大多数地区已被禁止，资源紧缺进一步加剧，制约了轻质隔墙板材的工程应用。
生活垃圾焚烧炉渣这一典型城市固体废弃物，是诸多固体废弃物当中非常具有代表性的一种。2019年，我国城市生活垃圾无害化处理量为19673.8 万吨，其中焚烧量为6885.8万吨，占比为35％。
焚烧发电底渣是目前灰渣资源化利用的主要对象，焚烧发电底渣资源化利用的方向大致在以下几方面：作为各种路基材料；用作无钢筋混凝土的骨料；用作沥青混合料的骨料以及新型墙体材料。然而在目前，由于焚烧发电底渣成分复杂，直接作为混凝土骨料使用时，易导致混凝土膨胀开裂，在将焚烧发电底渣用于制备轻质隔墙板材时，容易导致轻质隔墙板材自身裂纹、拼缝部位开裂等使用缺陷出现。因此，亟待开发一种能有效将焚烧发电底渣进行资源化利用的具有长期耐久性、体积稳定性好的轻质板材。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用焚烧底渣制备的轻质板材及其制备方法和应用，以解决目前在利用焚烧发电底渣制备轻质板材时由于其体积稳定性、长期耐久性差容易导致轻质板材自身裂纹、拼缝部分开裂的问题。
为了达到此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种利用焚烧底渣制备的轻质板材的制备方法，所述制备方法包括：
(1)取焚烧底渣，进行预处理，所述预处理包括以下步骤：
步骤一：取焚烧底渣，水洗后晾干，过筛；
步骤二：对焚烧底渣中的玻璃进行分选，以调整焚烧底渣中的玻璃含量及粒径；
步骤三：对焚烧底渣进行分选，以调节焚烧底渣颗粒级配，得到预处理焚烧底渣；
(2)按质量百分比取10～30％的预处理焚烧底渣、15～20％的水泥、0～20％的尾矿砂、40～60％的煤灰渣，混合并加入适量水搅拌均匀后，压制成型，得到轻质板材。
优选地，步骤二和步骤三的顺序可以调换。
优选地，步骤一中，焚烧底渣水洗后，含泥量应控制在1％以下。
优选地，步骤一中，焚烧底渣水洗后，其粒径小于0.075mm的颗粒含量少于1％。
优选地，步骤一中，焚烧底渣晾干后过4.75mm筛。
优选地，步骤二中，对焚烧底渣中的玻璃进行分选，去除粒径在3mm以上的玻璃颗粒，控制焚烧底渣中的玻璃含量小于5％。
优选地，步骤三中，对焚烧底渣进行分选，控制焚烧底渣中粒径在 2.36mm-4.75mm的颗粒含量小于20％。
优选的，压制成型后，在标准养护条件下养护得到轻质板材。
优选地，所述标准养护条件是指在温度为20±2℃，湿度在90％以上的条件下养护至龄期。
优选地，所述龄期在28d以上。
第二方面，本发明提供一种利用焚烧底渣制备的轻质板材，所述轻质板材由如第一方面所述的制备方法制备得到。
第三方面，本发明提供一种如第二方面所述的利用焚烧底渣制备的轻质板材在建筑墙体材料中的应用。
优选地，所述应用为作为建筑墙体隔墙材料的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的预处理焚烧底渣具有较低的自由膨胀率，其碱-骨料反应程度较小，具有良好的体积稳定性。
(2)本发明制备得到的轻质板材具备更高的抗压强度及蒸压体积稳定性，耐久性能良好。
(3)本发明将焚烧发电底渣用于制备轻质板材，可提高焚烧发电底渣资源化利用率。同时减少了体积安定性差的焚烧发电底渣进入建筑市场，有利于提高建筑工程质量。
(4)本发明将焚烧发电底渣代替天然骨料，可减轻建筑行业面临的资源短缺问题，减少碳排放。因此焚烧发电底渣资源化利用不仅顺应我国建设资源节约型、环境友好型社会的总体要求，还可以解决天然砂资源短缺的问题，具有一定的经济及社会效益。
附图说明
图1为对比例1提供的焚烧底渣形貌图；
图2为实施例1提供的水洗后的焚烧底渣形貌图；
图3为焚烧底渣的自由膨胀率-龄期曲线；
图4为对比例1提供的现有板材经煮沸蒸压后的形貌图；
图5为实施例1提供的轻质板材经煮沸蒸压后的形貌图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种利用焚烧底渣制备的轻质板材的制备方法，包括：
(1)取焚烧底渣，对其进行预处理：
步骤一：取焚烧底渣，水洗使其中粒径小于0.075mm的颗粒含量少于1％，后晾干，过4.75mm筛。
步骤二：对焚烧底渣中的玻璃进行分选，去除粒径在3mm以上的玻璃颗粒，控制焚烧底渣中的玻璃含量小于5％。
步骤三：对焚烧底渣进行分选，控制焚烧底渣中粒径在2.36mm-4.75mm 的颗粒含量小于20％。
(2)按质量百分比取20％的预处理焚烧底渣、20％的水泥、60％的煤灰渣，混合并加入适量水搅拌均匀后，压制成型，在温度为20±2℃，湿度在 90％以上的标准养护条件下养护至少28d，得到轻质板材。
实施例2
一种利用焚烧底渣制备的轻质板材的制备方法，包括：
(1)取焚烧底渣，对其进行预处理：
步骤一：取焚烧底渣，水洗使其中粒径小于0.075mm的颗粒含量少于1％，后晾干，过4.75mm筛。
步骤二：对焚烧底渣中的玻璃进行分选，去除粒径在3mm以上的玻璃颗粒，控制焚烧底渣中的玻璃含量小于5％。
步骤三：对焚烧底渣进行分选，控制焚烧底渣中粒径在2.36mm-4.75mm 的颗粒含量小于20％。
(2)按质量百分比取10％的预处理焚烧底渣、20％的水泥、10％的尾矿砂、60％的煤灰渣，混合并加入适量水搅拌均匀后，压制成型，在温度为20 ±2℃，湿度在90％以上的标准养护条件下养护至少28d，得到轻质板材。
实施例3
一种利用焚烧底渣制备的轻质板材的制备方法，包括：
(1)取焚烧底渣，对其进行预处理：
步骤一：取焚烧底渣，水洗使其中粒径小于0.075mm的颗粒含量少于1％，后晾干，过4.75mm筛。
步骤二：对焚烧底渣中的玻璃进行分选，去除粒径在3mm以上的玻璃颗粒，控制焚烧底渣中的玻璃含量小于5％。
步骤三：对焚烧底渣进行分选，控制焚烧底渣中粒径在2.36mm-4.75mm 的颗粒含量小于20％。
(2)按质量百分比取30％的焚烧底渣、20％的水泥、50％的煤灰渣，混合并加入适量水搅拌均匀后，压制成型，在温度为20±2℃，湿度在90％以上的标准养护条件下养护至少28d，得到轻质板材。
对比例1
一种利用焚烧底渣制备的轻质板材的制备方法，其与实施例1的区别仅在于，焚烧底渣未进行预处理，其他组分、制备方法均与实施例1相同。
性能测试：
28d抗压强度：参照GB/T 23451《建筑用轻质隔墙条板》检验标准检验抗压强度。
蒸压安定性：在温度180-200℃，压力1.2-1.5MPa，蒸养3h，观察墙板结构破坏情况。
按照上述测试方法，对实施例1、对比例1得到的轻质板材进行测试，测试结果如表1所示：
表1
28d抗压强度
蒸压安定性
实施例1
8.9MPa
墙体试件无开裂现象，结构保持完整
对比例1
6.4MPa
墙体试件开裂严重，产生横向、纵向裂纹
请参阅图1至图3，图1为对比例1中焚烧底渣的形貌图，图2为实施例 1中水洗后的焚烧底渣形貌图，图3为实施例1水洗后焚烧底渣试块和对比例1焚烧底渣试块的自由膨胀率-龄期曲线。从图1和图2中可以看出，水洗后焚烧底渣的颗粒感明显增强，这是因为水洗带走了焚烧底渣中的粉质以及较小的颗粒，大颗粒流失少，对焚烧底渣的级配性能有一定影响，从图3中可以看出，水洗对底渣试块自由膨胀率有一定影响，使用清水清洗之后的底渣试块碱骨料反应程度较小，未水洗的底渣试块的自由膨胀率FER14和FER28 分别为0.353％和0.609％，而水洗之后的FER14和FER28分别为0.120％和 0.225％，比未水洗的底渣试块分别降低了66％和63％。
焚烧底渣试块中存在的玻璃，会造成试件产生典型的碱骨料反应现象，碱活性问题集中在3mm以上的玻璃大颗粒，因此，需要严格控制焚烧底渣中的玻璃含量<5％及玻璃颗粒的尺寸≤3mm。不同粒径底渣对其碱-骨料反应具有一定程度的影响。其中起主要作用的是粒径范围为4.75mm～2.36mm的炉底渣，因此，焚烧底渣制备轻质板材应用于隔墙板材，其级配应控制 4.75mm～2.36mm范围内的炉底渣低于20％。
将对比例1和实施例1分别经沸煮和蒸压后，观察体积安定性。经测试，实施例1中的板材经3h高温沸煮后，两块试件结构仍保持完整，对比例1中未经预处理的焚烧发电底渣制备的板材表面有轻微裂纹出现。经蒸压3h后，请参阅图4和图5，对比例1中的板材试件发生断裂，产生较大程度的破坏，试件表面部分有黄色或黑色斑点出现，可能是由于焚烧发电底渣中存在的部分有机物所致，同时，实施例1中的轻质板材的结构仍然保持完整，无裂纹产生，体积安定性能良好。另外，对实施例2和实施例3中得到的轻质板材进行蒸压安定性测试发现，经实施例2和实施例3制备得到的轻质板材结构均仍然保持完整，无裂纹产生，体积安定性能良好。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种轻质板材及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
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