本发明涉及轻质土领域，具体涉及一种复合型泡沫轻质土及其制备方法。
背景技术：
：泡沫轻质土是将由发泡剂发泡得到的泡沫群加入到胶凝材料中，经过养护得到的具有大量密闭气孔的轻质工程材料。其具有质量轻、整体性好、强度与密度可调节、高流动性、良好的隔热、隔音、防水性能、凝固后自立性等优点，用于道路加宽时的路基填土可减小新老路基沉降差异，节省道路用地，并且缩短工期，用于桥台背填土时可大幅度缓解桥头跳车的问题，同时减小对桥台结构物的水平力。现有的泡沫轻质土的强度值较低，且生产成本高，不适合大规模推行。技术实现要素：针对上述问题，本发明提供一种复合型泡沫轻质土，按照重量份数计，具体包括如下组分：胶凝材料100份、发泡泡沫5～10份、增强剂1～10份和水50～70份。优选地，所述胶凝材料由po425水泥、矿渣粉、粉煤灰组成；所述po425水泥、矿渣粉、粉煤灰的重量比为5:1:2。优选地，所述粉煤灰为高钙粉煤灰和/或增钙粉煤灰。优选地，所述增强剂是由多孔空心玻璃微珠与水混合得到。更优选地，所述多孔空心玻璃微珠是将空心玻璃微珠经过酸溶液处理得到。优选地，所述发泡泡沫是由发泡剂与水按照质量比为1:20～100制备得到。更优选地，所述发泡剂是由松香改性剂与聚乙烯吡咯烷酮、十二醇按照重量比为80～100：13～20:6～10配比得到。优选地，所述增强剂的制备方法为：s1.空心玻璃微珠的筛选：取空心玻璃微珠加入至质量浓度为60％的乙醇溶液中，搅拌均匀后，静置5～10min，将未沉于底部的空心玻璃微珠筛出，装入容器中于烘箱中90℃烘干，得到第一空心玻璃微珠；其中，所述空心玻璃微珠与乙醇溶液的固液比为1:5～10；将得到的第一空心玻璃微珠加入至质量浓度为90％的乙醇溶液中，搅拌均匀后，静置5～10min，将沉于底部的第一空心玻璃微珠筛出，再次装入容器中于烘箱中90℃烘干，得到第二空心玻璃微珠；其中，所述第一空心玻璃微珠与乙醇溶液的固液比为1:5～10；s2.空心玻璃微珠的造孔：取所述第二空心玻璃微珠加入至混合酸溶液中，以100～200r/min的速度搅拌10～15min，过滤取固体物，使用去离子水清洗至清洗液ph＝6～8，在于烘箱中100℃干燥，得到多孔空心玻璃微珠；其中，所述混合酸溶液为盐酸溶液与氢氟酸溶液以体积比为1:2混合得到，所述盐酸溶液的质量浓度为20～30％，所述氢氟酸溶液的质量浓度为20～40％；所述第二空心玻璃微珠与混合酸溶液的固液比为1:1.5～5；s3.制备增强剂：将所述多孔空心玻璃微珠置于水中，使多孔空心玻璃微珠逐渐吸收水分而沉底，即得到增强剂。优选地，所述松香改性剂的制备方法为：(1)处理废弃皮革料称取烘干后的废弃皮革料与氢氧化钠溶液混合，升温至50～60℃，搅拌均匀后，加入碱性蛋白酶，继续搅拌5～6h，冷却，离心取上清液，得到皮革降解液；其中，所述废弃皮革料与氢氧化钠溶液的固液比为1:2～5；所述氢氧化钠溶液的质量浓度为0.01％～0.1％；所述碱性蛋白酶的质量为废弃皮革废料的0.5～1％；(2)改性松香将研磨后的松香树脂与甲苯混合，搅拌均匀，逐渐滴加三氯化磷，之后于30～40℃条件下反应2～5h，通过三次萃取，分离出油相物质，减压干燥，得到改性松香；其中，所述松香树脂与甲苯的固液比为1:3～5；三氯化磷的加入量为松香树脂质量的20～30％；(3)制备松香改性剂将改性松香与皮革降解液混合，搅拌均匀，滴加氢氧化钠溶液，调节ph至10～11，在50～60℃反应2～5h，再使用盐酸溶液调节ph＝2～3，继续搅拌反应30min，过滤取固体物，用石油醚洗涤3次，得到松香改性剂；其中，所述改性松香与皮革降解液的固液比1：1～3。本发明的另一个目的是提供一种复合型泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照重量比为5:1:2称取po425水泥、矿渣粉、粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；步骤二：按照重量份称取所述胶凝材料100份，加入增强剂1～10份和水50～70份混合搅拌均匀，得到水泥浆体；步骤三：按照重量比为1:20～100称取发泡剂与水，混合后，使用发泡装置制得发泡泡沫；步骤三：按照重量份称取5～10份步骤三得到的发泡泡沫与步骤二得到的水泥浆体通过泵送方式送入到三叶螺旋式搅拌装置，通过三叶螺旋式搅拌装置的三叶螺旋式搅拌叶片将浆体和泡沫搅拌混合，调整湿密度为500-600kg/m3，即得所述复合型泡沫轻质土。本发明的有益效果为：1.本发明所制备的复合型泡沫轻质土利用了废弃的皮革制备成发泡剂，降低了成本的同时还产生了较好的气泡效果，且利用空心玻璃微珠制备的增强剂也极大的提升了强度，适于大规模推行。2.玻璃微珠是一种质量轻、强度高、导热系数低、热稳定性好的新型轻质材料，在轻质土中添加玻璃微珠能够增强轻质土的强度和保温性，然而玻璃微珠与po425水泥、矿渣粉或粉煤灰组成的硬化水泥浆结合时，空心玻璃微珠和硬化水泥浆的界面过渡区会存在结合力差，强度较低的问题，进而会影响整体泡沫轻质土的强度。本发明通过对空心玻璃微珠的表面进行处理，得到多孔空心玻璃微珠，再通过吸水得到增强剂。其中，空心玻璃微珠的筛选使用的是两种浓度不同的乙醇水溶液，利用两种乙醇水溶液的密度差，能够有效地去除破碎的空心玻璃微珠，和一些粒径较大的微珠，最后筛选出粒径在20～50μm的空心玻璃微珠，而该粒径范围的微珠具有较好的硬度和比较面积，对后续得到的多孔微珠吸水且保水起到了至关重要的作用。轻质土的养护在整个工程中耗时是最长的，而且也是对轻质土质量影响最大的。轻质土之所以能逐渐硬化和增长强度，是水泥水化作用的结果，而水泥的水化需要一定的温度和湿度条件，因此轻质土养护需要人为造成一定的湿度和温度条件，使刚浇筑的轻质土得以正常的或加速其硬化和强度增长。而人为的养护不仅耗时耗力，还需要浪费很多水资源，且有事会因下层渗透不够而达不到养护的效果。本发明使用多孔空心玻璃微珠吸水最终得到的增强剂能够有效地增加泡沫轻质土内部的湿度，不仅极大地省去了人工操作的繁琐，还能够抑制轻质土自收缩作用，提高了轻质土基质的水化程度，改善了空心玻璃微珠与硬化水泥浆的界面过渡区会存在的强度过低的问题。同时多孔空心玻璃微珠增强剂还能够起到减少泡沫轻质土中连通孔的数量，消除裂缝，减轻孔壁上的应力集中的作用，最终提高了复合泡沫轻质土的强度。3.本发明将废弃皮革料进行重新利用，与改性后的松香树脂结合，制备了一种能够产生丰富泡沫的发泡剂。在皮革的制备过程中会产生一些废弃皮革料，这些皮革废料因含有较高的重金属铬，因此在丢弃后会对环境造成较大的污染。松香是一种复杂的天然混合物，其性质取决于松香酸中的两个化学反应中心：双键和羧基，其在被三氯化磷改性后与皮革分解后的蛋白结合，形成一种具有表面活性能力的发泡剂，该发泡剂不仅稳定性好、产生的起泡较小，而且与水泥浆的结合后闭孔率增强，同时能够起到阻燃隔热的作用。具体实施方式结合以下实施例对本发明作进一步描述。实施例1一种复合型泡沫轻质土，按照重量份数计，具体包括如下组分：胶凝材料100份、发泡泡沫5份、增强剂1份和水50份。胶凝材料由po425水泥、矿渣粉、高钙粉煤灰按照重量比为5:1:2组成。增强剂是由多孔空心玻璃微珠与水混合得到。多孔空心玻璃微珠是将空心玻璃微珠经过酸溶液处理得到。发泡泡沫是由发泡剂与水按照质量比为1:20制备得到。发泡剂是由松香改性剂与聚乙烯吡咯烷酮、十二醇按照重量比为80：13：6配比得到。其中，松香改性剂的制备方法为：(1)处理废弃皮革料称取烘干后的废弃皮革料与氢氧化钠溶液混合，升温至50℃，搅拌均匀后，加入碱性蛋白酶，继续搅拌5h，冷却，离心取上清液，得到皮革降解液；其中，所述废弃皮革料与氢氧化钠溶液的固液比为1:2；所述氢氧化钠溶液的质量浓度为0.01％％；所述碱性蛋白酶的质量为废弃皮革废料的0.5％；(2)改性松香将研磨后的松香树脂与甲苯混合，搅拌均匀，逐渐滴加三氯化磷，之后于30℃条件下反应2～5h，通过三次萃取，分离出油相物质，减压干燥，得到改性松香；其中，所述松香树脂与甲苯的固液比为1:3；三氯化磷的加入量为松香树脂质量的20％；(3)制备松香改性剂将改性松香与皮革降解液混合，搅拌均匀，滴加氢氧化钠溶液，调节ph至10～11，在50℃反应2h，再使用盐酸溶液调节ph＝2～3，继续搅拌反应30min，过滤取固体物，用石油醚洗涤3次，得到松香改性剂；其中，所述改性松香与皮革降解液的固液比为1：1。其中，增强剂的制备方法为：s1.空心玻璃微珠的筛选：取空心玻璃微珠加入至质量浓度为60％的乙醇溶液中，搅拌均匀后，静置5min，将未沉于底部的空心玻璃微珠筛出，装入容器中于烘箱中90℃烘干，得到第一空心玻璃微珠；其中，所述空心玻璃微珠与乙醇溶液的固液比为1:5；将得到的第一空心玻璃微珠加入至质量浓度为90％的乙醇溶液中，搅拌均匀后，静置5min，将沉于底部的第一空心玻璃微珠筛出，再次装入容器中于烘箱中90℃烘干，得到第二空心玻璃微珠；其中，所述第一空心玻璃微珠与乙醇溶液的固液比为1:5；s2.空心玻璃微珠的造孔：取所述第二空心玻璃微珠加入至混合酸溶液中，以100～200r/min的速度搅拌10～15min，过滤取固体物，使用去离子水清洗至清洗液ph＝6～8，在于烘箱中100℃干燥，得到多孔空心玻璃微珠；其中，所述混合酸溶液为盐酸溶液与氢氟酸溶液以体积比为1:2混合得到，所述盐酸溶液的质量浓度为20％，所述氢氟酸溶液的浓度为20％；所述第二空心玻璃微珠与混合酸溶液的固液比为1:1.5；s3.制备增强剂：将所述多孔空心玻璃微珠置于水中，使多孔空心玻璃微珠逐渐吸收水分而沉底，即得到增强剂。上述复合型泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照重量比为5:1:2称取po425水泥、矿渣粉、粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；步骤二：称取所述胶凝材料100份，加入增强剂1份和水50份混合搅拌均匀，得到水泥浆体；步骤三：按照重量比为1:20～100称取发泡剂与水，混合后，使用发泡装置制得发泡泡沫；步骤四：将步骤二得到的水泥浆体和5重量份的步骤三得到的发泡泡沫通过泵送方式送入到三叶螺旋式搅拌装置，通过三叶螺旋式搅拌装置的三叶螺旋式搅拌叶片将浆体和泡沫搅拌混合，调整湿密度为500-600kg/m3，即得所述复合型泡沫轻质土。实施例2一种复合型泡沫轻质土，按照重量份数计，具体包括如下组分：胶凝材料100份、发泡泡沫10份、增强剂10份和水70份。胶凝材料由po425水泥、矿渣粉、增钙粉煤灰按照重量比为5:1:2组成。增强剂是由多孔空心玻璃微珠与水混合得到。多孔空心玻璃微珠是将空心玻璃微珠经过酸溶液处理得到。发泡泡沫是由发泡剂与水按照质量比为1:100制备得到。发泡剂是由松香改性剂与聚乙烯吡咯烷酮、十二醇按照重量比为100：20:10配比得到。其中，松香改性剂的制备方法为：(1)处理废弃皮革料称取烘干后的废弃皮革料与氢氧化钠溶液混合，升温至50～60℃，搅拌均匀后，加入碱性蛋白酶，继续搅拌5～6h，冷却，离心取上清液，得到皮革降解液；其中，所述废弃皮革料与氢氧化钠溶液的固液比为1:5；所述氢氧化钠溶液的质量浓度为0.1％；所述碱性蛋白酶的质量为废弃皮革废料的1％；(2)改性松香将研磨后的松香树脂与甲苯混合，搅拌均匀，逐渐滴加三氯化磷，之后于30～40℃条件下反应2～5h，通过三次萃取，分离出油相物质，减压干燥，得到改性松香；其中，所述松香树脂与甲苯的固液比为1:5；三氯化磷的加入量为松香树脂质量的30％；(3)制备松香改性剂将改性松香与皮革降解液混合，搅拌均匀，滴加氢氧化钠溶液，调节ph至10～11，在50～60℃反应5h，再使用盐酸溶液调节ph＝2～3，继续搅拌反应30min，过滤取固体物，用石油醚洗涤3次，得到松香改性剂；其中，所述改性松香与皮革降解液的固液比为1∶3。其中，增强剂的制备方法为：s1.空心玻璃微珠的筛选：取空心玻璃微珠加入至质量浓度为60％的乙醇溶液中，搅拌均匀后，静置5～10min，将未沉于底部的空心玻璃微珠筛出，装入容器中于烘箱中90℃烘干，得到第一空心玻璃微珠；其中，所述空心玻璃微珠与乙醇溶液的固液比为1:10；将得到的第一空心玻璃微珠加入至质量浓度为90％的乙醇溶液中，搅拌均匀后，静置5～10min，将沉于底部的第一空心玻璃微珠筛出，再次装入容器中于烘箱中90℃烘干，得到第二空心玻璃微珠；其中，所述第一空心玻璃微珠与乙醇溶液的固液比为1:10；s2.空心玻璃微珠的造孔：取所述第二空心玻璃微珠加入至混合酸溶液中，以100～200r/min的速度搅拌10～15min，过滤取固体物，使用去离子水清洗至清洗液ph＝6～8，在于烘箱中100℃干燥，得到多孔空心玻璃微珠；其中，所述混合酸溶液为盐酸溶液与氢氟酸溶液以体积比为1:2混合得到，所述盐酸溶液的质量浓度为30％，所述氢氟酸溶液的浓度为40％；所述第二空心玻璃微珠与混合酸溶液的固液比为1:5；s3.制备增强剂：将所述多孔空心玻璃微珠置于水中，使多孔空心玻璃微珠逐渐吸收水分而沉底，即得到增强剂。上述复合型泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照重量比为5:1:2称取po425水泥、矿渣粉、粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；步骤二：称取所述胶凝材料100份，加入增强剂10份和水70份混合搅拌均匀，得到水泥浆体；步骤三：按照重量比为1:100称取发泡剂与水，混合后，使用发泡装置制得发泡泡沫；步骤三：将步骤二得到的水泥浆体和10重量份的步骤三得到的发泡泡沫通过泵送方式送入到三叶螺旋式搅拌装置，通过三叶螺旋式搅拌装置的三叶螺旋式搅拌叶片将浆体和泡沫搅拌混合，调整湿密度为500-600kg/m3，即得所述复合型泡沫轻质土。实施例3一种复合型泡沫轻质土，按照重量份数计，具体包括如下组分：胶凝材料100份、发泡泡沫8份、增强剂5份和水60份。胶凝材料由po425水泥、矿渣粉、增钙粉煤灰按照重量比为5:1:2组成。增强剂是由多孔空心玻璃微珠与水混合得到。多孔空心玻璃微珠是将空心玻璃微珠经过酸溶液处理得到。发泡泡沫是由发泡剂与水按照质量比为1:20～100制备得到。发泡剂是由松香改性剂与聚乙烯吡咯烷酮、十二醇按照重量比为90：15:8配比得到。其中，松香改性剂的制备方法为：(1)处理废弃皮革料称取烘干后的废弃皮革料与氢氧化钠溶液混合，升温至50～60℃，搅拌均匀后，加入碱性蛋白酶，继续搅拌5～6h，冷却，离心取上清液，得到皮革降解液；其中，所述废弃皮革料与氢氧化钠溶液的固液比为1:3；所述氢氧化钠溶液的质量浓度为0.05％；所述碱性蛋白酶的质量为废弃皮革废料的0.75％；(2)改性松香将研磨后的松香树脂与甲苯混合，搅拌均匀，逐渐滴加三氯化磷，之后于30～40℃条件下反应4h，通过三次萃取，分离出油相物质，减压干燥，得到改性松香；其中，所述松香树脂与甲苯的固液比为1:4；三氯化磷的加入量为松香树脂质量的25％；(3)制备松香改性剂将改性松香与皮革降解液混合，搅拌均匀，滴加氢氧化钠溶液，调节ph至10～11，在50～60℃反应4h，再使用盐酸溶液调节ph＝2～3，继续搅拌反应30min，过滤取固体物，用石油醚洗涤3次，得到松香改性剂；其中，所述改性松香与皮革降解液的固液比:1：2。其中，增强剂的制备方法为：s1.空心玻璃微珠的筛选：取空心玻璃微珠加入至质量浓度为60％的乙醇溶液中，搅拌均匀后，静置5～10min，将未沉于底部的空心玻璃微珠筛出，装入容器中于烘箱中90℃烘干，得到第一空心玻璃微珠；其中，所述空心玻璃微珠与乙醇溶液的固液比为1:5～10；将得到的第一空心玻璃微珠加入至质量浓度为90％的乙醇溶液中，搅拌均匀后，静置5～10min，将沉于底部的第一空心玻璃微珠筛出，再次装入容器中于烘箱中90℃烘干，得到第二空心玻璃微珠；其中，所述第一空心玻璃微珠与乙醇溶液的固液比为1:5～10；s2.空心玻璃微珠的造孔：取所述第二空心玻璃微珠加入至混合酸溶液中，以100～200r/min的速度搅拌10～15min，过滤取固体物，使用去离子水清洗至清洗液ph＝6～8，在于烘箱中100℃干燥，得到多孔空心玻璃微珠；其中，所述混合酸溶液为盐酸溶液与氢氟酸溶液以体积比为1∶2混合得到，所述盐酸溶液的质量浓度为20～30％，所述氢氟酸溶液的浓度为20～40％；所述第二空心玻璃微珠与混合酸溶液的固液比为1∶1.5～5；s3.制备增强剂：将所述多孔空心玻璃微珠置于水中，使多孔空心玻璃微珠逐渐吸收水分而沉底，即得到增强剂。上述复合型泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照重量比为5∶1∶2称取po425水泥、矿渣粉、粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；步骤二：称取所述胶凝材料100份，加入增强剂5份和水60份混合搅拌均匀，得到水泥浆体；步骤三：按照重量比为1∶100称取发泡剂与水，混合后，使用发泡装置制得发泡泡沫；步骤三：将步骤二得到的水泥浆体和8重量份的步骤三得到的发泡泡沫通过泵送方式送入到三叶螺旋式搅拌装置，通过三叶螺旋式搅拌装置的三叶螺旋式搅拌叶片将浆体和泡沫搅拌混合，调整湿密度为500-600kg/m3，即得所述复合型泡沫轻质土。为了更加清楚的证明本发明，对本发明进行以下性能检测：一、本发明中实验项目的技术要求，如表1所示：表1本发明实验项目的技术要求序号实验项目技术要求1泡沫轻质土匀质性性能检测上下层湿密度差异性≤5％2消泡实验湿密度增加率＜10％3流动度160～200mm4标准沉降距≤5mm57d强度值≥0.75mpa628d强度值≥1.0mpa7导热系数/[w/(m*k)]≤0.08％二、对本发明实验项目检测方法：1、泡沫轻质土匀质性性能检测：取用同一搅拌批次不同区域泡沫轻质土容重，分层测定该层泡沫轻质土湿密度，其各层泡沫轻质土湿密度值与其平均值差异性不超过5％；2、消泡实验：取制备好的泡沫轻质土测定其湿密度值r0，取一容积25l以上的试验用桶，取10l以上体积泡沫轻质土置于试验桶中，取一直径5cm左右木板，上下螺旋搅拌1min(使用秒表计时)，每完成一次搅拌测定一次湿密度数值计为r1，重复上述过程分别计为r2、r3、r4、r5、r6，取其中最大值rmax计算其湿密度增加率；湿密度增加率公式：ρ+＝[r0-rmax/r0]×100％；其中，ρ+湿密度增加率，rmax表示r1～r6中最大值。3、流动度：使用直径80mm，高80mm，壁厚2mm硬质塑料模具，将制得的泡沫轻质土装入模具中溢出，顶面刮平，上提待浆体静置后测定其直径，读数；4、标准沉降距：依据jct2199-2013泡沫混凝土用泡沫剂检测。5、7d、28d强度值：依据jg/t266-2011泡沫混凝土检测。6、导热系数：依据jg/t266-2011泡沫混凝土检测。三、对本发明实验项目的检测结果如下表2所示：表2本发明实验项目检测结果通过上表2可以看出，本发明实施例1、实施例2和实施例3均能够达到技术要求的标准，且上下层湿密度差异性远远小于技术要求，28d强度值能够达到2.8mpa。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页1 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