一种基于煤基底灰和再生微粉的低碳泡沫混凝土及其制备方法与流程

本发明属于泡沫混凝土，具体涉及一种基于煤基底灰和再生微粉的低碳泡沫混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、随着环境友好型社会的发展需求日益提升，轻质节能可持续成为能源持续再利用领域的热点问题。初略统计，目前全球总能耗中建筑能耗占比30％左右，因此如何有效降低建筑能耗成为研究热点，目前建筑节能主要采用保温隔热产品，常用的无机泡沫混凝土材料主要采用水泥、菱镁、石膏等三大胶凝材料，其中水泥基泡沫混凝土最有常见。以硅酸盐水泥为胶凝材料的保温泡沫混凝土存在一些缺点：(1)胶材能耗高，污染大，且原材料生产过程废气多，污染环境；(2)强度密度比小，导热系数较高，导致保温隔热性能一般，同时满足强度要求的高密度泡沫混凝土，质量较高，不利于建筑物减轻自重；(3)泡沫混凝土干燥收缩大，开裂风险高。

2、目前，碱激发废弃再生混凝土具有生产能耗低，碳排放少，在低碳混凝土方面有一定应用，但碱激发废弃再生混凝土制备泡沫保温混凝土处于探索阶段，且产品控制困难，性能波动大，导致其应用受限。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种基于煤基底灰和再生微粉的低碳泡沫混凝土及其制备方法，该低碳泡沫混凝土具有自重轻、强度高、体积稳定性高、耐腐蚀耐高温等优点，有效提升了泡沫混凝土的保温隔热性能，消纳固废，制备简单，适合推广应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、提供一种基于煤基底灰及再生微粉的低碳泡沫混凝土，按质量份数计，包括以下组分：

4、

5、所述预处理煤基底灰为煤基底灰颗粒经机械活化磨细至30～50μm过程中与气相纳米二氧化硅混合研磨制备得到；

6、所述碳活化再生微粉为在粒径小于200微米以下的初始再生微粉的浆液中通入含二氧化碳的气体进行碳化制备得到。

7、按上述方案，所述煤基底灰为燃煤电厂副产物。

8、按上述方案，所述预处理煤基底灰中，气相纳米二氧化硅与煤基底灰质量比为(5～10)：100。

9、按上述方案，制备预处理煤基底灰时的研磨时间为60～90min。

10、按上述方案，所述气相纳米二氧化硅比表面积为300～450m2/g，粒径20～50nm。

11、按上述方案，所述碳活化再生微粉具体制备过程如下：

12、s1：废旧混凝土制备再生骨料过程中，筛选粒径小于200微米以下得初始再生微粉，加入水中形成浆液，其中浆液浓度为30～100g/l；

13、s2：通入含二氧化碳的气体，通气速率控制0.1～0.4l/min，水温控制为10～40℃，通入气体过程中持续搅拌浆体，搅拌速度控制在100～400r/min，进行碳化处理；

14、s3：碳化反应时间控制在0.5～2.5h，碳化结束后过滤微波烘干得碳活化再生微粉。

15、优选地，所述步骤s2中，含二氧化碳的气体为工业废气。

16、优选地，所述步骤s2中，含二氧化碳的气体中，二氧化碳体积分数为10％～95％。

17、按上述方案，所述碱性活化剂为1.4～1.8模数的液体钾水玻璃(即n(sio2)/n(k2o)＝1.4～1.8)。

18、按上述方案，所述碱溶液为氢氧化钾溶液，浓度为8～11mol/l。

19、提供一种基于煤基底灰及再生微粉的低碳泡沫混凝土的制备方法，包括如下步骤：

20、将预处理煤基底灰、碳活化再生微粉、碱性活化剂和碱溶液，搅拌混合均匀后注模，然后经微波发泡法处理再养护脱模成型，然后进行碳化养护1～2h；养护后经微波处理去除残余水分，最后经纳米二氧化钛溶液负压浸泡，即得基于煤基底灰及再生微粉的低碳泡沫混凝土。

21、按上述方案，原料以300～500r/min搅拌速度搅拌15～25min混合均匀。

22、按上述方案，所述碳化养护环境为：二氧化碳体积分数80～95％，温度20～25℃。

23、按上述方案，微波发泡法处理中，微波功率固定700～800w，频率2400～2600mhz，微波持续时间控制在3～5min。

24、按上述方案，养护脱模成型时间为7～14d。

25、按上述方案，微波处理时间为1～2min。优选地，微波功率控制在500～700w，频率2000～2200mhz。

26、按上述方案，所述纳米二氧化钛溶液中，纳米二氧化钛和溶剂水的质量比为(1～2)：100。

27、按上述方案，所述纳米二氧化钛溶液中，纳米二氧化钛为锐钛型白色粉末二氧化钛，粒径30～50nm，比表面积100～120m2/g。

28、按上述方案，负压条件400～600kpa下负载时间5～10min。

29、按上述方案，具体包括以下步骤：

30、1)混合反应：将预处理煤基底灰、碳活化再生微粉与碱性活化剂、碱溶液搅拌混合均匀；

31、2)注模：将步骤1)混合反应后的浆体倒入模具中；

32、3)微波发泡：将步骤2)所得带模具样品覆膜后进行微波发泡；

33、4)养护工艺：步骤3)所得发泡后带模样品室温下养护，脱模成型后先置放于碳养护环境下二次养护，再微波处理去除残余水分；

34、5)表面处理：将步骤4)所得养护好的低碳泡沫混凝土浸泡至纳米二氧化钛溶液中，同时采用负压负载模式，使二氧化钛充分附着于泡沫混凝土表面及孔隙中，即得基于煤基底灰及再生微粉的低碳泡沫混凝土。

35、本发明提供了一种基于煤基底灰及再生微粉的低碳泡沫混凝土，以预处理煤基底灰和碳活化再生微粉为主要组分，配合碱性活性剂和碱溶液作为碱激发剂，所得泡沫混凝土具有自重轻，强度高，体积稳定性高、耐腐蚀耐高温等优点，可有效提升泡沫混凝土的保温隔热性能，具体机理为：

36、煤基底灰通过在机械研磨过程中加入气相纳米二氧化硅进行预处理，一方面，通过机械活化粉磨，可以有效提高煤基底灰的活化反应效应；同时气相纳米二氧化硅不仅可以起到助磨效果，还有利于改善粉料颗粒级配；另一方面气相纳米二氧化硅还为后续碱激发聚合发泡提供催化效果，进一步激发碱激活发泡产物的产生。而再生微粉通过碳活化处理后，可提升再生微粉活化性能，产物具有较高的活化程度，能很好的作为碱激发前驱体使用。本发明通过预处理煤基底灰和碳活化再生微粉，提高了碱激发前驱体的活性，再配合碱激发剂显著提升混凝土性能，其抗压强度、导热系数较常规泡沫混凝土有明显提升，尤其是体积稳定性及耐腐蚀、耐高温性能优势明显。

37、本发明提供了一种上述基于煤基底灰及再生微粉的低碳泡沫混凝土的制备方法，将原料混合后，进行微波发泡，有效降低泡沫混凝土密度，室温养护定型后再碳化养护，进一步激发碱激发产物形成，使成型后产物更加密实，提升泡沫混凝土的整体抗压性能。然后再用微波去除多余水分并浸泡至二氧化钛溶液中处理，可以再次降低低碳泡沫混凝土的吸水率，有效改善泡沫混凝土的应用性能，避免泡沫混凝土的高吸水导致结构性能劣化。同时二氧化钛附着表面，可提升泡沫混凝土的防污能力，延长泡沫混凝土的使用寿命，同时二氧化钛与泡沫混凝土结构的结合，可有效利用孔隙的毛吸效果，捕捉大气环境中甲醛、苯等有毒成分并发生氧化分解，起到一定除污自清洁效果。

38、本发明的有益效果如下：

39、1.本发明提供了一种基于煤基底灰及再生微粉的低碳泡沫混凝土，利用废弃混凝土再生微粉、煤基底灰为基础原料，协同碱性活性剂和碱溶液作为碱激发剂，所得低碳泡沫混凝土自重轻，强度高，体积稳定性高、耐腐蚀耐高温，还有效提升了泡沫混凝土的保温隔热性能，消纳固废，低碳环保，具有重要的应用前景。

40、2.本发明提供了一种基于煤基底灰及再生微粉的低碳泡沫混凝土的制备方法，通过简单混合后微波发泡，配合常温养护和碳化养护两种养护方式，再进行微波干燥除水，最后附着二氧化钛，制备方法简单可控，条件温和，所得混凝土性能优异，具有工业化应用前景。