一种表面增强内养护固废基轻集料及其制备方法与流程

1.本发明属于固废资源化利用技术领域，具体涉及一种表面增强内养护固废基轻集料及其制备方法。


背景技术：

2.轻集料是一种人造骨料，其普遍具有多孔、高吸水、质轻等特点，其用于建筑领域能显著降低建筑的负荷，减少材料用量，为建筑带来新建筑形式的同时降低工程造价并缩短工期。
3.内养护效果是利用轻集料多孔和高吸水的特点，对其进行预先湿润处理，由于水泥基材料中具有活性的物质会遇水反应生成水化产物，进而提升其强度和耐久性能，预先湿润后的轻骨料在水泥基材料中具有缓慢释水的特点，使得水泥基材料的水化反应时间持续延长，能够进一步提升混凝土的各项性能。
4.目前，轻集料的强度性能仍需进一步提升，同时轻集料与水泥石间的界面性能提升研究仍需持续深入，因此，需要开发一种能够对固废进行再利用，且可有效改善轻集料与水泥石间的界面粘接性能的方案。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种表面增强内养护固废基轻集料及其制备方法，本发明可有效改善轻集料与水泥石间的界面粘接性能，同时表面增强后的轻集料具有缓慢释放水分的作用，为水泥基材料水化后期提供水化反应所需的水分，持续提升水泥基材料的各项性能。
6.为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种表面增强内养护固废基轻集料，包括以下重量份的组分：
8.铁尾矿砂40～60份，煤矸石20～30份，垃圾焚烧飞灰20～30份，污泥焚烧残渣20～30份，助熔组分0.5～15份、界面粘接组分0.5～10份、搅拌站废浆20～30份。
9.进一步地，包括以下重量份的组分：
10.铁尾矿砂20～40份，煤矸石20～25份，垃圾焚烧飞灰20～25份，污泥焚烧残渣20～25份，助熔组分0.5～5份、界面粘接组分5～10份、搅拌站废浆20～30份。
11.进一步地，包括以下重量份的组分：
12.铁尾矿砂20份，煤矸石20份，垃圾焚烧飞灰20份，污泥焚烧残渣20份，助熔组分5份、界面粘接组分5份、搅拌站废浆30份。
13.进一步地，助熔组分为氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化亚铁、氧化钾和氧化钠中至少一种。
14.进一步地，界面粘接组分为环氧界面剂、乙烯类粘结剂、聚胺酯类粘结剂、混凝用减缩剂、聚合物乳液、丁苯乳液、乙烯醋酸乙烯酯乳液及苯丙乳液中的至少一种。
15.进一步地，搅拌站废浆中固体质量浓度大于50％，其内部固体最大粒径小于
0.6mm。
16.进一步地，铁尾矿砂粒径小于0.6mm，其中二氧化硅含量大于60％，三氧化二铝含量大于10％。
17.上述表面增强内养护固废基轻集料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
18.s1、备料：按配方将铁尾矿砂、垃圾焚烧飞灰、污泥焚烧残渣和助熔剂混合均匀，制得生料；
19.s2、熔融：将所述生料于700～1500℃熔融，得到熔浆；
20.s3、造粒：将所述熔浆制成粒径小于10mm的颗粒；
21.s4、冷却：使步骤(3)所得颗粒从上至下依次通过水冷层、界面粘接组分层、废浆层，即可制得该轻集料。
22.进一步地，水冷层、界面粘接层、废浆层的密度依次增大。
23.进一步地，界面粘接组分层由界面粘接组分组成，步骤(3)所得颗粒经过界面粘接组分层时，裹覆的界面粘接组分厚度小于1mm。
24.进一步地，废浆层搅拌站废浆组成，步骤(3)所得颗粒经过废浆层时，裹覆在表层的搅拌站废浆厚度小于10mm。
25.本发明的有益效果：
26.1、本发明提供的一种表面增强内养护轻集料，其主要以铁尾矿砂、煤矸石、垃圾焚烧飞灰等大宗固废为原材料，上述固废内部主要成分为二氧化硅及三氧化二铝，通过材料组成搭配设计，使其在高温烧结条件下可形成莫来石等高强度矿物相，为轻集料的强度提供保障。同时助熔剂的存在可与上述固废中的钙长石等矿物相在一起发生低温共熔现象，从而降低轻集料的烧成熔点，降低烧成能耗。另外一方面，将其烧结形成轻质高强集料，扩展了固废的消纳途径，建材化处置也达到了高附加值的效果。同时采用分层式的冷却和界面增强技术手段来改善轻集料与水泥石间的界面粘接性能。
27.2、协同处置预拌混凝土行业产生的废浆等工业废弃物，预拌厂行业产生的高固含废浆具有足够的水化活性，封装于轻集料表面能够协助锁住轻集料内部的水分，为后期内养护的效果提供基础。
28.3、本发明提供的内养护轻集料与传统内养护轻集料不同，本发明为保证轻集料更好的吸水，利用有机膜层对其进行表面封装处理，有机封装层具有时效性，锁水的时间可通过封装层的厚度进行控制，使其具有很好的耐候性，不会应为外界环境温度的变化而失水，同时在有机封装层表面裹覆一层废浆，为其提供强度保护，有效保障了轻集料的内养护作用，保证了内养护轻集料的后期养护效果。
具体实施方式
29.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
30.实施例1
31.一种表面增强内养护固废基轻集料，包括以下重量份的组分：
32.铁尾矿砂20份，煤矸石20份，垃圾焚烧飞灰20份，污泥焚烧残渣20份，氧化钙5份、丁苯乳液5份、搅拌站废浆20份。
33.其制备方法如下：
34.s1、备料：按配方将铁尾矿砂、垃圾焚烧飞灰、污泥焚烧残渣和氧化钙混合均匀，制得生料；
35.s2、熔融：将所述生料于1200℃熔融，得到熔浆；
36.s3、造粒：将所述熔浆制成粒径小于10mm的颗粒；
37.s4、冷却：使步骤(3)所得颗粒从上至下依次通过水冷层、界面粘接组分层(由丁苯乳液组成)、废浆层(由搅拌站废浆组成)，即可制得该轻集料。
38.s5、养护。
39.实施例2
40.一种表面增强内养护固废基轻集料，包括以下重量份的组分：
41.铁尾矿砂20份，煤矸石20份，垃圾焚烧飞灰20份，污泥焚烧残渣20份，氧化镁5份、苯丙乳液8份、搅拌站废浆20份。
42.其制备方法如下：
43.s1、备料：按配方将铁尾矿砂、垃圾焚烧飞灰、污泥焚烧残渣和氧化镁混合均匀，制得生料；
44.s2、熔融：将所述生料于1300℃熔融，得到熔浆；
45.s3、造粒：将所述熔浆制成粒径小于10mm的颗粒；
46.s4、冷却：使步骤(3)所得颗粒从上至下依次通过水冷层、界面粘接组分层(由苯丙乳液组成)、废浆层(由搅拌站废浆组成)，即可制得该轻集料。
47.s5、养护。
48.实施例3
49.一种表面增强内养护固废基轻集料，包括以下重量份的组分：
50.铁尾矿砂20份，煤矸石20份，垃圾焚烧飞灰20份，污泥焚烧残渣20份，氧化钙5份、丁苯乳液5份、搅拌站废浆10份。
51.其制备方法如下：
52.s1、备料：按配方将铁尾矿砂、垃圾焚烧飞灰、污泥焚烧残渣和氧化钙混合均匀，制得生料；
53.s2、熔融：将所述生料于1500℃熔融，得到熔浆；
54.s3、造粒：将所述熔浆制成粒径小于10mm的颗粒；
55.s4、冷却：使步骤(3)所得颗粒从上至下依次通过水冷层、界面粘接组分层(由丁苯乳液组成)、废浆层(由搅拌站废浆组成)，即可制得该轻集料。
56.s5、养护。
57.实施例4
58.一种表面增强内养护固废基轻集料，包括以下重量份的组分：
59.铁尾矿砂20份，煤矸石20份，垃圾焚烧飞灰20份，污泥焚烧残渣20份，氧化钙5份、丁苯乳液5份、搅拌站废浆30份。
60.其制备方法如下：
61.s1、备料：按配方将铁尾矿砂、垃圾焚烧飞灰、污泥焚烧残渣和氧化钙混合均匀，制得生料；
62.s2、熔融：将所述生料于1500℃熔融，得到熔浆；
63.s3、造粒：将所述熔浆制成粒径小于10mm的颗粒；
64.s4、冷却：使步骤(3)所得颗粒从上至下依次通过水冷层、界面粘接组分层(由丁苯乳液组成)、废浆层(由搅拌站废浆组成)，即可制得该轻集料。
65.s5、养护。
66.对比例1
67.与实施例1相比，配方中缺少界面粘接组分和搅拌站废浆水，在制备过程中缺少界面粘接组分层和废浆层，其余与实施例1相同。
68.对比例2
69.与实施例1相比，配方中缺少界面粘接组分，在制备过程中缺少界面粘接组分层，其余与实施例1相同。
70.对比例3
71.与实施例1相比，配方中缺少搅拌站废浆水，界面粘接组分用量翻倍，在制备过程中缺少废浆层，其余与实施例1相同。
72.针对实施例1～4和对比例1～3制备得到的轻集料，以及采用其掺杂制备的c30轻集料混凝土的性能进行检测，其结果如表1所示。
73.表1 c30混凝土配比/kg/m374.水泥粉煤灰细砂机制砂对比例及实施例中的任一种轻集料外加剂2501001508209505.0
75.表2 轻集料及其制品性能
[0076][0077]
根据表2数据可知，未经表面增强处理，即不含界面粘接组分和搅拌站废浆组分的对比例1和只进行废浆裹覆处理后的对比例2，其吸水率明显大于进行了界面粘接处理的对比例3和实施例1～4，说明界面粘接处理后，以及进行了表面增强处理的轻集料具有更好的锁水性能，在较短时间内能够使水分及离子难以渗透进轻集料内部，能有效保持后期为进一步促进水化的水分。
[0078]
实施例1～4，通过不同表面增强内养护轻集料吸水率及抗氯离子渗透性间的差异可以看出，界面粘接组成和废浆的使用量可以影响锁水的效果。同时，经过表面增强处理后的轻集料，其强度性能也高于未处理的对比例。
[0079]
同时，利用制备的表面增强内养护轻集料制备c30混凝土(如表1)，在相同配合比情况下，7d强度相当，当随着时间的增加，表面增强内养护轻集料制备的c30混凝土的强度明显高于相同龄期的未处理轻集料制备的混凝土，这是由于在后期，界面粘接组分在碱性环境中解封，使储存在轻集料混凝土内部的水分得以缓慢释放，进一步促进其后期的水化，进而提升其强度性能。