基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土及其制备方法和应用

本发明涉及工业废弃料的再利用、新材料及环保领域，尤其是涉及一种基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土及其制备方法和应用。

背景技术：

1、碱渣是一种典型的大宗固废，是碱厂使用氨碱法利用海盐水或食盐水和石灰石为原料制纯碱所产生的白色工业废渣。氨碱法生产一吨纯碱大约会产生0.3吨碱渣。碱渣主要的处理方式为地表堆放和排入河道。(1)地表堆放会占用土地资源，影响粮食产量；碱渣颗粒粒径非常小，易起尘污染空气；碱渣的浸出液会影响植被的正常生长，破坏生态平衡；碱渣中的氯离子易造成钢筋腐蚀；碱渣堆积形成的尾矿坝易发生溃坝等地质灾害。(2)排入河道会污染水体，破坏河道的生态系统；碱渣会堵塞河道，降低河道的行洪能力。

2、综上所述，碱渣具有产量高、碱性高、处理成本高和易污染环境等特征，亟需为碱渣的处理寻找新途径，若能将其大量应用于工程中，既能实现废渣的再利用，还能避免碱渣对环境造成的危害，具有巨大的经济和社会效益。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土及其制备方法和应用，本发明以原状碱渣为原材料，无需水洗、筛分、烘干和粉碎等繁琐的步骤，实现了原状碱渣的再利用，具有高效、节能和绿色环保等特点。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土，包括原状碱渣、水泥、?；呗笤?、发泡剂和水，所述泡沫轻质土的湿密度为500～1000kg/m3；

4、所述原状碱渣为氨碱法生产纯碱产生的工业废弃物；

5、所述泡沫轻质土的水固比为0.6～0.7。

6、进一步地，所述水泥、?；呗笤?、碱渣浆的用量分别为87～185、116～246、234～498kg/m3。

7、进一步地，所述水泥为42.5级及以上的普通硅酸盐水泥，矿物成分包括硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。

8、进一步地，所述?；呗笤猻95级，密度为2.91kg/m3，比表面积为441m3/kg。

9、进一步地，所述发泡剂为复合增强发泡剂。

10、进一步地，所述发泡剂的稀释倍数为100，泡沫密度为50kg/m3，静置1h的沉降距为4mm，泌水量为24ml，发泡倍率为20倍。

11、本发明第二方面提供一种如上述基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：

12、s1：制备碱渣浆：通过在碱厂进行筛分处理，利用原位搅拌技术制备高质量碱渣浆，以此利用原状碱渣；

13、从碱厂将原状碱渣运输至碱渣轻质土拌合站，基于原位搅拌机，借助搅拌头装载原状碱渣，置于粗浆池中进行搅拌，搅拌时长约70s，舍弃搅拌头中的粗颗粒废渣；调节粗浆池中碱渣浆的密度，达到设定密度后卸入精浆池，在借助搅拌机对精浆池中的浆料进行搅拌，从而生产出高质量的碱渣浆。

14、考虑进一步利用碱渣废渣，对碱渣废渣进行筛分处理，细颗?？煽悸亲魑炷凉橇?，粗颗?？勺魑硗恋鼗淼幕惶盍?。此外，可考虑从原材料处解决该问题，即在碱厂针对碱渣进行筛分，舍弃粗颗粒及杂质，仅将细颗粒碱渣运输至搅拌场进行搅浆使用；可有效解决碱渣废渣问题，也可有效降低运输成本。

15、s2：制备混合浆料：将预设配合比输入自动投料系统，利用泥浆泵将碱渣浆泵送入搅拌缸，再添加水泥和?；呗笤浞职韬虾笊筛咧柿炕旌辖?；

16、s3：发泡及泡沫性能测定：将发泡剂稀释，借助发泡剂发泡，并测定泡沫的性能；

17、将发泡剂稀释100倍，借助发泡剂发泡，并测定泡沫的性能。所述的泡沫密度为50kg/m3，静置1h的沉降距为4mm，泌水量为24ml，发泡倍率为20倍。

18、s4：制备泡沫轻质土浆料：通过泥浆泵将s2中制备的混合浆料泵送至浇筑前端，与s3中制备的泡沫充分混合，拌合均匀后制备出泡沫轻质土。

19、通过泥浆泵将步骤(2)中制备的混合浆料泵送至浇筑前端，与步骤(3)制备的泡沫充分混合，拌合均匀后制备出泡沫轻质土，需对其流值和湿密度进行测定，流值处于160～200mm之间，湿密度为500～1000kg/m3。

20、本发明第三方面提供一种如上述基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土的应用，其特征在于，所述的碱渣轻质土作为新建及改扩建道路的路基填料：

21、具体为，通过泥浆泵，将制备的泡沫轻质土泵送至浇筑断面。

22、与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

23、(1)原状碱渣呈碱性，ph＝9.25，主要是因为碱渣中含有ca(oh)2和mg(oh)2；而?；呗笤痹诨钚越耗牧?，其活性待激发；原状碱渣提供的碱环境，能有效激发?；呗笤幕钚?即破坏其表层的富钙层)，无需额外添加激发剂。

24、(2)将原状碱渣作为原材料制备碱渣轻质土，实现了碱渣的再利用，有效避免碱渣大量堆积对环境造成的不利影响。

25、(3)相比传统的泡沫轻质土，原状碱渣作为原材料，可替代30％～40％左右的水泥，从而降低泡沫轻质土的成本，亦能有效缓解水泥生产过程中对环境造成的危害，降低碳排放。

26、(4)碱渣轻质土流动性好，无需振捣，自动密实，施工方便。

27、(5)碱渣轻质土的强度可调节，能满足不同工程的需求，适用范围广。

技术特征：

1.一种基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土，其特征在于，包括原状碱渣、水泥、?；呗笤?、发泡剂和水，所述泡沫轻质土的湿密度为500～1000kg/m3；

2.根据权利要求1所述的一种基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土，其特征在于，所述水泥、?；呗笤?、碱渣浆的用量分别为87～185、116～246、234～498kg/m3。

3.根据权利要求1所述的一种基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土，其特征在于，所述水泥为42.5级及以上的普通硅酸盐水泥，矿物成分包括硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。

4.根据权利要求1所述的一种基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土，其特征在于，所述?；呗笤猻95级，密度为2.91kg/m3，比表面积为441m3/kg。

5.根据权利要求1所述的一种基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土，其特征在于，所述发泡剂为复合增强发泡剂。

6.根据权利要求5所述的一种基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土，其特征在于，所述发泡剂的稀释倍数为100，泡沫密度为50kg/m3，静置1h的沉降距为4mm，泌水量为24ml，发泡倍率为20倍。

7.一种如权利要求1至6中任意一项所述基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土的制备方法，其特征在于，s4中，对制备出泡沫轻质土的流值和湿密度进行测定，流值处于160～200mm之间，湿密度为500～1000kg/m3。

9.一种如权利要求1至6中任意一项所述基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土的应用，其特征在于，所述的碱渣轻质土作为新建及改扩建道路的路基填料。

10.根据权利要求9所述的基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土的应用，其特征在于，应用过程具体为，通过泥浆泵，将制备的泡沫轻质土泵送至浇筑断面。

技术总结
本发明涉及一种基于原状碱渣掺合料的泡沫轻质土及其制备方法和应用，泡沫轻质土包括原状碱渣、水泥、?；呗笤?、发泡剂和水，所述泡沫轻质土的湿密度为500～1000kg/m<supgt;3</supgt;；原状碱渣为氨碱法生产纯碱产生的工业废弃物；泡沫轻质土的水固比为0.6～0.7。水泥、?；呗笤?、碱渣浆的用量分别为87～185、116～246、234～498kg/m<supgt;3</supgt;。与现有技术相比，本发明以原状碱渣为原材料，无需水洗、筛分、烘干和粉碎等繁琐的步骤，实现了原状碱渣的再利用，具有高效、节能和绿色环保等特点。

技术研发人员：刘松玉,王正成,汪建斌,杜广印,稂合清
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31