一种蛇纹石固碳泡沫轻质土及其制备方法技术

本发明专利技术属于土木建筑工程材料技术领域，具体涉及一种利用蛇纹石、氧化镁和CO2为原料制备的绿色、低碳泡沫轻质土。该蛇纹石固碳泡沫轻质土的原料组成包括：氧化镁、蛇纹石、填料、CO2气泡群以及水。本发明专利技术鉴于传统气泡混合轻质土使用水泥作为固化剂导致排放大量CO2、能源资源消耗严重以及我国大量蛇纹石尾矿堆积无法利用的问题，结合氧化镁碳化技术，目的在于提出一种新型的蛇纹石固碳泡沫轻质土的操作方法，促进地基处理技术向绿色低碳、废弃物资源化利用转化，减少碳排放的同时促进碳吸收与碳存储。与碳存储。与碳存储。

【技术实现步骤摘要】
一种蛇纹石固碳泡沫轻质土及其制备方法


[0001]本专利技术属于土木建筑工程材料
，具体涉及一种利用蛇纹石、氧化镁和CO2为原料制备的绿色环保、减排固碳泡沫轻质土及其制备方法。

技术介绍

[0002]泡沫轻质土是将发泡剂生成的泡沫加入到由固化剂、外加剂和水等按照特定比例制成的浆料中，经混合搅拌、浇注成型、自然养护或蒸汽养护而成的轻质多孔材料。因其低弹模、减震性好、流动性高、隔热隔音效果好、强度可调性强等特点广泛应用于桥台台背回填、道路加宽、陡坡路堤、滑坡路基、软土路基减荷等工程。
[0003]氧化镁固碳技术具有煅烧温度低、生产过程中CO2可循环利用、强度增长快等优点，提出将氧化镁固碳技术应用于土体加固，发现氧化镁固碳固化土强度随固碳时间增长而提高，且碳化3
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6小时便可达到水泥土28天的强度。此外，氧化镁固碳固化土的抗干湿循环、抗冻融循环以及抗硫酸盐侵蚀性能都较好。
[0004]我国蛇纹石储量丰富，但利用过程中会产生大量废弃尾矿。蛇纹石中镁的含量接近一半，若能利用蛇纹石尾矿研磨成细粉部分替代氧化镁制备泡沫轻质土，可实现废弃物资源回收利用，并且较现有的蛇纹石尾矿酸萃取回收利用方法可大大降低能耗，减少环境污染。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种利用蛇纹石、氧化镁和二氧化碳为原料制备的绿色环保、节能固碳的泡沫轻质土及其制备方法，通过采用蛇纹石与氧化镁共同作为胶凝材料取代传统泡沫轻质土使用的水泥，具有强度增长快、施工效率高、低碳环保和实现废弃物资源回收利用的优点，达到二氧化碳与蛇纹石尾矿资源化利用的需求，符合土木工程绿色施工的发展趋势。
[0006]鉴于CO2资源化利用效率较低与蛇纹石尾矿废弃物堆积未实现有效利用的问题，结合氧化镁碳化技术，本专利技术将蛇纹石尾矿进行研磨，用来替代部分氧化镁作胶凝材料的同时替代部分原料土起骨架作用，用CO2发泡制备泡沫轻质土，应用在路基、空洞或需要回填部位，实现CO2回收循环利用及蛇纹石尾矿的资源化利用。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种蛇纹石固碳泡沫轻质土，其原料组成按重量份比包括：氧化镁10
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100份、填料10
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100份、蛇纹石10
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100份、CO2气泡群2
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45份以及水20
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400份。
[0009]优选的，所述蛇纹石为蛇纹石尾矿或蛇纹石矿石中的一种或两种的混合物。更优选的，将蛇纹石尾矿粉碎研磨并过0.075mm筛。
[0010]优选的，所述氧化镁为轻质氧化镁或重质氧化镁或二者的混合物。
[0011]优选的，所述填料包括原料土，原料土可以为工程废弃土，也可以为砂质土、粉土和粘性土，将原料土风干后粉碎并过2mm筛，对于不满足要求的原料土，应事先进行解泥及
必要的筛分处理。
[0012]优选的，所述CO2气泡群使用的发泡剂为松香树脂类(松香皂发泡剂等)、合成表面活性类(十二烷基醇醚硫酸钠、十二苯磺酸钠等)、蛋白质类(植物蛋白和动物蛋白发泡剂)、复合类发泡剂(植物源复合发泡剂等)等中任一种或多种混合物。当使用松香树脂类和合成表面活性类发泡剂时，可根据情况混合适量活性剂及稳泡剂，稳泡剂为醋酸镁。采用预发泡法，利用空压机通入高纯CO2制取气泡群。
[0013]所述水为自来水、纯净水或蒸馏水，包括CO2气泡群所用水分。
[0014]本专利技术还提供了一种制备如上所述的泡沫轻质土的方法，包括如下步骤：
[0015]S1、准备原料，包括准备称取蛇纹石10
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100份、氧化镁10
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100份、填料10
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100份和水20
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400份备用；
[0016]S2、料浆制备：将蛇纹石、氧化镁、填料按照比例投入搅拌装置，以100r/min的转速搅拌1
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2mins，使所述蛇纹石、所述氧化镁和所述填料混合均匀得到混合料，向所述混合料中2次或3次分别加入水，每次加一份水后需搅拌1
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2mins，并保持粉料不沉底、结团，确保所述料浆均匀、无沉积，直至水添加完，得到所述料浆；
[0017]S3、CO2气泡群制备：按稀释倍数20
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60倍稀释发泡剂，加入活性剂及稳泡剂，混合得到发泡液；然后通过气管连接CO2气瓶，打开CO2通气阀并调压至400kPa，待发泡液管路的空气被抽尽，发泡液完全进入水泵后，发泡装置压力稳定和出泡速率稳定后关闭；打开出泡沫阀，不同的发泡剂、不同的发泡剂稀释比例水泵的最加速比都不尽相同，根据需求调节压力大小和水泵速比，控制压力范围在100
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400kPa，水泵速比在20
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80，对应水泵流量为1L/min
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4L/min，放出细密、稳定的CO2泡沫，完成制备，用容器接取CO2泡沫，待用；
[0018]S4、混合搅拌：将2
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45份CO2气泡群加入料浆中搅拌，搅拌速度为600
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900r/min，搅拌时间不宜过长，一般为10
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12min，确保CO2气泡群分布均匀，且料浆无沉积，即得到拌合好的混合料；
[0019]S5、制样养护：立即将拌合好的混合料浇筑入模，密封，并在恒温养护室内养护，以获得固碳泡沫轻质土。从步骤S4到S5中制样完成，须在发泡剂的半衰期内完成，以免泡沫破裂使CO2泄露。
[0020]本专利技术鉴于传统气泡混合轻质土使用水泥作为固化剂导致排放大量CO2、能源资源消耗严重以及我国蛇纹石资源化利用率低、导致产生大量蛇纹石尾矿堆积无法利用的问题，结合氧化镁碳化技术，目的在于提出一种新型的蛇纹石固碳泡沫轻质土的操作方法，促进地基处理技术向绿色环保、节能低碳、废弃物资源化利用转化，减小二氧化碳排放的同时促进二氧化碳重吸收与存储，选用以蛇纹石、氧化镁为固化剂以及二氧化碳气体作为气泡的原材料的制备轻质土方法。
[0021]本专利技术选用氧化镁替代了传统的波特兰水泥，同时以蛇纹石尾矿替代了部分氧化镁以减少氧化镁用量并实现废弃物资源化利用，减少水泥用量，从而减少水泥工业生产过程中排放的大量CO2、粉尘、烟尘及有毒气体等物质的排放，缓解了温室效应、减小了环境污染；泡沫轻质土的制备与养护过程中，还大量使用了温室气体二氧化碳作为发泡气体，为减少碳排放提供了新的途径。与传统的水泥泡沫轻质土相比，本专利技术的蛇纹石固碳泡沫轻质土可在短时间内完成制备，且早期强度增长较快，不仅具有节能环保、低碳高效的特点，还满足了工程建设对材料属性提出的要求，更满足了可持续发展对现在工程建设的要求。
[0022]本专利技术中蛇纹石固碳泡沫轻质土所用的氧化镁在制备过程中发生水化反应与碳化反应会产生体积膨胀，较传统水泥泡沫轻质土会产生较大自收缩且放出大量热而言，减小了泡沫轻质土的内表温差和自收缩，降低了工程结构的开裂风险。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蛇纹石固碳泡沫轻质土，其特征在于，每立方米的原料组成按重量份比包括：氧化镁10
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100份、填料10
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100份、蛇纹石10
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100份、CO2气泡群2
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45份以及水20
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400份。2.根据权利要求1所述的蛇纹石固碳泡沫轻质土，其特征在于，所述蛇纹石为蛇纹石尾矿、蛇纹石矿石或两者的混合物。3.根据权利要求1所述的蛇纹石固碳泡沫轻质土，其特征在于，所述氧化镁为轻质氧化镁、重质氧化镁或两者的混合物。4.根据权利要求1所述的蛇纹石固碳泡沫轻质土，其特征在于，所述填料为工程废弃土、砂质土、粉土或黏性土。5.根据权利要求1所述的蛇纹石固碳泡沫轻质土，其特征在于，所述CO2气泡群的原料按重量份计包括发泡剂0.33
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20份、稳泡剂0.0033
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2份和活性剂0.0033
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2份；所述发泡剂为松香树脂类、合成表面活性类、蛋白质类、复合类发泡剂中的一种或多种的混合物；所述稳泡剂为醋酸镁；所述活性剂为椰油酰甘氨酸钠、椰油酰甘氨酸钾、月桂酰谷氨酸钠或椰油酰谷氨酸钾。6.权利要求1
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5任一项所述的蛇纹石固碳泡沫轻质土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、准备原料：氧化镁10
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100份、填料10
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100份、蛇纹石10
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100份和水20
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400份备用；S2、料浆制备：将蛇纹石、氧化镁、填料按照比例投入搅拌装置，以100r/min的转速搅拌1
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘松玉，袁振扬，张翔，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：