纤维加筋的抗裂性赤泥基泡沫轻质土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维加筋的抗裂性赤泥基泡沫轻质土及其制备方法；其原料以重量分数计包括：赤泥200

【技术实现步骤摘要】
纤维加筋的抗裂性赤泥基泡沫轻质土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种纤维加筋的抗裂性赤泥基泡沫轻质土及其制备方法，属于道路建筑材料


技术介绍

[0002]泡沫混合轻质土是高速公路工程中新兴的建筑材料，具有其强度大于传统填土且轻质性较传统填土高的优点。根据《山东省综合交通网中长期发展规划（2018
‑
2035年）》，至2035年我省高速公路里程将超过9000公里，同时，山东省正全面加大高速公路改扩建力度，推进实施高速公路“四改六”、“四改八”，未来在高速公路的改扩建工程或改善道路桥头跳车问题中会需要数量庞大的泡沫混合轻质土，因此，泡沫混合轻质土新材料在高速公路工程中有广阔市场前景。泡沫混合轻质土在填筑后具有28d无侧限抗压强度高、抗冲击性能强、自立性好、附加荷载小等优点，在高速公路工程中受到了越来越多的关注。
[0003]因为在高速公路工程中需要庞大的工程量，所以在不明显损失泡沫混合轻质土性能的前提下，研发新型泡沫混合轻质土以降低实际工程的成本，具有极其迫切的需求，结合我国迅速且大规模的工业和基建发展产生了大量固体废弃物，如赤泥、脱硫石膏、粉煤灰等，以这些固体废弃物替代原有材料中掺合料，甚至部分取代固化材料，实现固废资源再生，就可以大幅降低材料生产成本，可产生显著的环境效益和经济成果。
[0004]中国专利CN109020614公开了一种赤泥基泡沫轻质土及其制备方法，该赤泥基泡沫轻质土以水泥和赤泥作为胶凝材料、脱硫石膏作为激发剂。该以水泥和赤泥为胶凝材料的赤泥基泡沫轻质土，因为不含粗骨料、并且由于泡沫轻质土本身的水灰比较大，所以制成的泡沫轻质土会存在干缩性大，极易在凝结硬化的过程中产生干缩裂缝的问题。
[0005]中国专利CN113149530 公开了一种赤泥改性泡沫轻质土及其制备方法和应用，该赤泥改性泡沫轻质土以高温烧结后的赤泥作为原料、减少水泥的用量、采用加大量的石灰作为掺合料、同时添加纤维，在提高强度的同时解决了凝结硬化的过程中产生干缩裂缝的问题。赤泥在经过高温煅烧后的活性会有一定程度的提高，但高温煅烧会加大实际工程应用的成本。除此之外，掺合料石灰的成本较高，当大量应用于路基工程时的工程成本会大幅度提高。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种纤维加筋的抗裂性赤泥基泡沫轻质土及其制备方法；在不增加成本且能保证强度的前提下，解决赤泥基泡沫轻质土凝结硬化的过程中容易产生干缩裂缝的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：纤维加筋的抗裂性赤泥基泡沫轻质土，其原料以重量分数计包括：赤泥200
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480份、水泥200
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400份、熟石灰80
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120份、泡沫100
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130份、纤维3
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25份和水360
‑
520份；其湿密度为700
‑
950kg/m
³
；
所述赤泥为未经过煅烧的赤泥；所述熟石灰，氢氧化钙含量在80%以上，密度在2.1g/cm3‑
2.3g/cm3之间；所述泡沫为发泡液经稀释后利用物理发泡形成，泡沫群的密度在48kg/m
³‑
52kg/m
³
之间；所述纤维选自聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维和棕榈丝纤维的一种或两种以上，其长度为6mm
‑
21mm。
[0008]原料配比优选为：赤泥250
‑
430份、熟石灰85
‑
115份、水泥220
‑
390份、泡沫105
‑
125份、纤维5
‑
20份；更优选为：赤泥300
‑
380份、熟石灰90
‑
110份、水泥240
‑
380份、泡沫110
‑
120份、纤维6
‑
15份。
[0009]以水泥和赤泥为胶凝材料的赤泥基泡沫轻质土，因为不含粗骨料、并且由于泡沫轻质土本身的水灰比较大，所以制成的泡沫轻质土会存在干缩性大，极易在凝结硬化的过程中产生干缩裂缝的问题。虽然在采用经过高温煅烧后的赤泥、降低水泥用量的前提下，纤维能很好地减少干收缩的现象，对提高泡沫混凝土抗冲击、抗折和抗疲劳有一定效果。但是，在采用未经煅烧的赤泥、水泥用量不减少、采用少量生石灰作为掺合料的情况下，即使添加纤维，所制备的赤泥基泡沫轻质土依然存在抗折强度、抗压强度较低的技术问题。本申请通过用熟石灰代替生石灰，依然采用未经煅烧的赤泥、水泥用量不减少，添加纤维后所制备的赤泥基泡沫轻质土的抗折强度、抗压强度明显提高。本申请通过研究发现可能的原因是：在泡沫轻质土的制作过程中采用生石灰时，生石灰会优先与浆液中的水发生反应，使得浆液变得更加粘稠，导致搅拌不充分等问题，当在泡沫轻质土的制作中加入熟石灰时，则会有效地提高浆液的流动度，使搅拌更加充分。另外，本申请虽然采用未经高温煅烧的赤泥作为胶凝材料，但是通过采用熟石灰作为激发剂对赤泥进行激发，提高了赤泥基胶凝材料的强度。由此可见，本申请通过用熟石灰代替生石灰且用量减少、采用未经烧结的赤泥、不降低水泥用量的技术手段，在不增加成本且能保证强度的前提下，解决赤泥基泡沫轻质土凝结硬化的过程中容易产生干缩裂缝的问题。
[0010]通过进一步研究发现：赤泥在使用前进行烘干预处理，可以提高赤泥作为凝胶材料的活性。可能的原因是烘干赤泥时可能会使赤泥中硅铝酸盐物相的结构转变，使更多的活性硅铝参与反应。具体的，所述赤泥在使用前进行如下预处理：在105℃下烘干48小时以上再破碎、过筛；预处理后的赤泥，最大颗粒直径不超过4um，密度在2.8g/cm3‑
2.95g/cm3之间。
[0011]赤泥是氧化铝工业过程中排出的固体废弃物，从不同常见获得不同批次的赤泥的成分并不完全相同，其作为胶凝材料的活性有所差异，进而导致其与其他原料配合之后形成的抗裂性赤泥基泡沫轻质土的强度性能存在差异。实验表面，相对于其他成分的赤泥，成分为23%
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27%Al2O3、34%
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38%Fe2O3、14%
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18%Si2O3、5%
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7%CaO、0.8%
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2.2%TiO2、10%
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14%Na2O的赤泥，与水泥、熟石灰的配合后所制备的抗裂性赤泥基泡沫轻质土的抗压抗折性能较好。％为质量百分数。
[0012]赤泥可以分为烧结法赤泥或拜耳法赤泥；采用烧结法赤泥或拜耳法赤泥或烧结法赤泥与拜耳法赤泥的组合均可以实现本申请的专利技术目的。但是，实验证明，在其他原料、制备工艺相同的情况下，对于采用烧结法赤泥采用拜耳法赤泥抗裂性赤泥基泡沫轻质土的抗压强度、抗折强度性能更好。可能的原因是烧结法赤泥相较于拜耳法赤泥具有较高的水化
活性，在碱性激发剂的激发作用下可以制备性能更加优异的赤泥基胶凝材料。
[0013]纤维可以明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.纤维加筋的抗裂性赤泥基泡沫轻质土，其特征在于：其原料以重量份数计包括：赤泥200
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480份、水泥200
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400份、熟石灰80
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120份、泡沫100
‑
130份、纤维3
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25份和水360
‑
520份；其湿密度为700
‑
950kg/m
³
；所述赤泥为未经过煅烧的赤泥；所述熟石灰，氢氧化钙含量在80%以上，密度在2.1g/cm3‑
2.3g/cm3之间；所述泡沫为发泡液经稀释后利用物理发泡形成，泡沫群的密度在48kg/m
³‑
52kg/m
³
之间；所述纤维选自聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维和棕榈丝纤维的一种或两种以上，其长度为6mm
‑
21mm。2.根据权利要求1所述的抗裂性赤泥基泡沫轻质土，其特征在于，赤泥250
‑
430份、熟石灰85
‑
115份、水泥220
‑
390份、泡沫105
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125份、纤维优选5
‑
20份。3.根据权利要求1所述的抗裂性赤泥基泡沫轻质土，其特征在于，赤泥300
‑
380份、熟石灰90
‑
110份、水泥240
‑
380份、泡沫110
‑
120份、纤维6
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【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，刘雪雨，周国印，于海洋，辛公锋，王俊杰，董坤，龙关旭，张文亮，徐程，
申请(专利权)人：山东高速岩土科技有限公司山东高速集团有限公司创新研究院，
类型：发明
国别省市：