一种固废泡沫混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术为一种固废泡沫混凝土及其制备方法，属于工程材料技术领域，提供了一种降噪泡沫混凝土的制备方法。本发明专利技术提供的胶凝材料，首次采用固废材料钢渣、矿渣粉和脱硫石膏作为主要成分，通过钢渣、矿渣、脱硫石膏的粒级与活性的双重协同优化，而不添加水泥熟料或碱激发剂，实现大比例消纳工业固废。本发明专利技术提供的泡沫混凝土的制备方法，通过采用球磨和段磨混合的梯级混磨技术，能够节省磨粉时间，降低能耗，提高生产效率；通过采用高温湿养护，能够使得混凝土中的孔隙进一步连通，同时保持较高的抗压强度，获得较高的降噪系数，使得降噪系数NRC超过0.6，同时抗压强度可达10MPa，完全可作为墙体吸声结构材料应用在降噪工程中，克服传统泡沫混凝土强度不高，孔隙不连通的问题。

Solid waste foam concrete and preparation method thereof

The invention relates to a solid waste foamed concrete and a preparation method thereof, belonging to the technical field of Engineering materials, and provides a preparation method of noise-reducing foamed concrete. The cementitious material provided by the invention adopts steel slag, slag powder and desulphurization gypsum as the main components for the first time, and realizes the large-scale absorption of industrial solid waste through the double synergistic optimization of the grain size and activity of steel slag, slag and desulphurization gypsum without adding cement clinker or alkali activator. The preparation method of foamed concrete provided by the invention can save grinding time, reduce energy consumption and improve production efficiency by adopting the step mixing grinding technology of ball milling and section grinding, and can further connect the pores in the concrete by adopting high temperature and wet curing, while maintaining high compressive strength and obtaining better results. The high noise reduction coefficient makes the noise reduction coefficient NRC more than 0.6, and the compressive strength can reach 10 MPa. It can be used as a wall sound absorption structure material in noise reduction engineering, to overcome the traditional foam concrete strength is not high, the porosity is not connected.

【技术实现步骤摘要】
一种固废泡沫混凝土及其制备方法
本专利技术属于工程材料
，提供了一种泡沫混凝土及其制备方法。
技术介绍
随着中国钢铁产业的迅猛发展，钢渣、矿渣等工业废料的排放量逐年增加。我国尾矿累积堆存120亿吨以上，年产出量达到13亿吨，占全世界尾矿产出量的50％以上，而钢渣的综合利用率只有14％，绝大多数工业废料尚未被综合利用。大量堆存的工业废料不仅占用土地、浪费资源，污染环境，而且具有严重的安全隐患。目前，工业废料制作建筑材料和功能材料等方面的利用价值和经济效益远未得到充分发挥。泡沫混凝土是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护成型，而形成的含有细小气孔，并具有相当强度的混凝土制品，其制作方法通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料。目前市场上泡沫混凝土材料还有用矿渣、水泥作为原料制成的，但都需要一些碱性激发剂和表面活性剂来提高化学活性，使之提高粘结度，提高形成后的混凝土在隔音、抗压方面的性能。例如中国专利CN102633461A就公开了一种复合胶凝材料及其制备方法，该胶凝材料含有高炉矿渣粉28～55％，钢渣粉0～18％，粉煤灰22～45％，脱硫石膏5～15％，复合固体激发剂6～10％。然而，碱性激发剂的加入会使得形成后的混凝土化学试剂味道重，污染环境，对环保造成不利影响。所以，如何环保的利用工业固废料来生产具有较好的隔音、抗压效果的混凝土仍是本领域技术人员尚在探索的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中利用工业固废生产混凝土需要固体激发剂的缺陷，进而提供一种以工业固废为原料的新型降噪泡沫混凝土。一种胶凝材料，按重量份计，其原料组成包括，钢渣15～34份、矿渣粉37.5～68份、脱硫石膏15～25份；所述矿渣粉和所述钢渣的比表面积均为400～740m2/g。一种制备所述胶凝材料的方法，包括，将钢渣磨细至比表面积为250～350m2/kg；加入矿渣混合段磨至比表面积为400～740m2/kg，其中，磨细钢渣与矿渣粉的重量比为(2:8)～(1:1)。一种泡沫混凝土，其原料组成包括水、减水剂和起泡剂，还包括所述的胶凝材料或所述方法制备得到的胶凝材料。还包括纤维，所述纤维的重量为所述胶凝材料干基重量的0.1～1％。所述水的重量为所述胶凝材料的干基重量的25～45％，并且还包括重量为所述胶凝材料的干基重量的0.1～1％的减水剂。所述起泡剂的重量为所述胶凝材料的干基重量的10～30％。所述矿渣粉为高炉水淬矿渣。一种制备所述的泡沫混凝土的方法，包括，将胶凝材料各原料组分混合，加入水和减水剂，再次混合，加入所述泡沫并混合后成型，湿养护。还包括在成型前加入纤维的步骤。在30～80℃下进行所述湿养护。在45～70℃下进行所述湿养护。本专利技术中所述的起泡剂包括但不限于动物活性蛋白发泡剂、松香树脂类发泡剂、合成类发泡剂。本专利技术所述的纤维包括但不限于抗裂纤维、玄武岩纤维。本专利技术的技术方案具有以下有益效果：1.本专利技术提供的胶凝材料，首次采用固废材料钢渣、矿渣粉和脱硫石膏作为主要成分，通过钢渣、矿渣、脱硫石膏的粒级与活性的双重协同优化，而不添加水泥熟料或碱激发剂，实现大比例消纳工业固废、降低能源消耗和降低CO2的排放。本专利技术通过限定钢渣和矿渣粉的比表面积为400～750m2/g，并与特定含量的脱硫石膏相配合，能够在不使用碱激发剂的情况下令利用该胶凝材料制备得到的泡沫混凝土仍具有足够的抗压强度，脱硫石膏能够提供钙离子，在凝结早期生成钙矾石，提供早期强度。并且不污染环境、无重化学试剂气味，成本低。钢渣和矿渣粉比表面积的限定能够使粒径和材料活性在一个最佳范围内，粒径过大，材料活性降低，反应不彻底，不能达到预期指标；粒径过小，材料自身发生团聚，材料成型困难，化学反应可能受限。通过限定钢渣粉和矿渣的特定含量，能够控制合理的硅钙比，配合脱硫石膏的激发，使得钢渣粉和矿渣最大程度的水化，对混凝土不同阶段的强度都有明显的增强效果。2.本专利技术提供的泡沫混凝土，通过添加0.1～1％的抗裂纤维，能够使得混凝土的孔隙连通；通过进一步优选颗粒较小，活性较高的高炉水淬矿渣，能够进一步提高所得混凝土的强度和降噪系数。配合掺入纤维和高温养护，能够使泡沫混凝土内部形成连通孔隙，大量的连通气孔可以使声波在连通孔中通过摩擦转为热能消失，起到吸声效果。3.本专利技术提供的泡沫混凝土的制备方法，通过采用球磨和段磨混合的梯级混磨技术，能够节省磨粉时间，降低能耗，提高生产效率；通过采用高温湿养护，能够使得混凝土中的孔隙进一步连通，同时保持较高的抗压强度，获得较高的降噪系数，使得降噪系数NRC超过0.6，同时抗压强度可达10MPa，完全可作为墙体吸声结构材料应用在降噪工程中，克服传统泡沫混凝土强度不高，孔隙不连通的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例4提供的泡沫混凝土的扫描电镜照片；图2为实施例5提供的泡沫混凝土照片；图3为实施例6提供的泡沫混凝土照片；图4为对比例提供的泡沫混凝土扫描电镜照片。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。下列实施例与对比例中均采用动物蛋白活性发泡剂来制备泡沫，当然，在实际生产中，也可以选用其它种类的适用于混凝土的发泡剂。实施例1本实施例提供了一种胶凝材料，其原料组成包括328g钢渣、492g高炉水淬矿渣粉、180g脱硫石膏。本实施例提供的胶凝材料，由以下方法制备：将328g钢渣利用球磨磨细至比表面积为280m2/kg，然后和492g高炉水淬矿渣粉一起段磨磨细至比表面积为450m2/kg；取180g脱硫石膏与上述物料混合，得到胶凝材料。本实施例还提供了一种泡沫混凝土，其原料组成包括上述胶凝材料，还包括5g高效减水剂、300g水和100g泡沫(所述泡沫利用发泡系统将起泡剂动物蛋白活性发泡剂充分发泡得到)。本实施例提供的泡沫混凝土制备方法如下：向上述胶凝材料中加入5g高效减水剂、300g水，搅拌均匀，然后加入100g泡沫搅拌均匀，浇注到模具中振动成型，再于45℃下湿养护28天，测试产品抗压强度、产品密度和降噪系数，并分别在第3天和第7天进行抗压强度的测试。实施例2本实施例提供了一种胶凝材料，其原料组成包括150g钢渣、680g高炉水淬矿渣粉、170g脱硫石膏。本实施例提供的胶凝材料，由以下方法制备：将160g钢渣利用球磨磨细至比表面积为300m2/kg，然后和640g高炉水淬矿渣粉一起段磨磨细至比表面积为650m2/kg；取200g脱硫石膏与上述物料混合，得到胶凝材料。本实施例还提供了一种泡沫混凝土，其原料组成包括上述胶凝材料，还包括8g高效减水剂、250g水和150g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶凝材料，其特征在于，按重量份计，其原料组成包括，钢渣15～34份、矿渣粉37.5～68份、脱硫石膏15～25份；所述矿渣粉和所述钢渣的比表面积均为400～740m2/g。

【技术特征摘要】
1.一种胶凝材料，其特征在于，按重量份计，其原料组成包括，钢渣15～34份、矿渣粉37.5～68份、脱硫石膏15～25份；所述矿渣粉和所述钢渣的比表面积均为400～740m2/g。2.一种制备权利要求1所述胶凝材料的方法，包括，将钢渣磨细至比表面积为250～350m2/kg；加入矿渣混合段磨至比表面积为400～740m2/kg，其中，磨细钢渣与矿渣粉的重量比为(2:8)～(1:1)。3.一种泡沫混凝土，其原料组成包括水、减水剂和起泡剂，其特征在于，还包括如权利要求1所述的胶凝材料或权利要求2所述方法制备得到的胶凝材料。4.根据权利要求3所述的泡沫混凝土，其特征在于，还包括纤维，所述纤维的重量为所述胶凝材料干基重量的0.1～1％。5.根据权利要求3或4所述的泡沫混凝土，其特征在于，所述水的重量为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓圣，姬军，聂京凯，倪文，李靖，袁建国，王斌，陈新，韩钰，樊超，田一，王广克，何强，侯东，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网公司，北京科技大学，国网浙江省电力有限公司，国网浙江省电力有限公司金华供电公司，
类型：发明
国别省市：北京,11