一种增强型生物基轻骨料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种增强型生物基轻骨料制备方法，其特征在于包括如下步骤：将废弃生物基材料用氢氧化钠溶液浸泡，除去表面油性杂质；取出后晾干，倒入破碎机中破碎，然后利用筛网进行筛分；将筛分后的生物基材料进行热处理以改善其表面结构；将热处理产物倒入旋转滚筒容器中，同时加入界面改性浆料进行滚涂处理，并在滚涂过程中持续通入CO2；本发明专利技术生物基材料来源于农作物等废弃外壳，增强型界面改性浆料为混凝土企业生产过程产生的废料，通过对生物基材料进行一系列改性处理，实现生物基材料与混凝土废料的综合资源化利用。与混凝土废料的综合资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种增强型生物基轻骨料的制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种生物基轻骨料的制备方法。

技术介绍

[0002]轻质骨料具有堆积密度小、保温隔热、强度高、耐腐蚀等优点，在建筑材料领域，特别是在轻质混凝土行业，有着广泛应用与研究。随着现代社会超高层建筑数量的不断增加，装配式结构的迅速发展，对轻质混凝土需求也在不断提高，对轻骨料的品质要求也越来越严格，天然轻骨开始出现供给不足的情况。天然轻骨料多来源于多孔岩石，大量的开采会对环境产生不利影响。在当前公民环保意识提高以及越来越严格的环境政策背景下，寻找可再生的绿色轻骨料替代天然轻骨料已成为研究热点。
[0003]生物基骨料天然具有密度小，坚固性高的特点，然而其表面附着的油脂性物质具有疏水性的缺点，不利于其直接应用到混凝土当中；另外生物基骨料表面纤维成分在潮湿环境中会被腐蚀，吸水率高，弹性模量低，造成表面与水泥石的界面过渡区连接弱，制备的轻质混凝土在强度和耐久性能方面存在短板；同时在混凝土生产企业中，清洗搅拌车和搅拌机的混凝土废浆液中含有大量C
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S
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H凝胶以及未水化的水泥和矿物掺合料，直接弃置会造成资源的浪费，对环境造成危害。
[0004]专利CN114409292A公开了一种增强层、一种增强型轻骨料及其制备方法和应用，该方法通过利用增强层具有高碳化活性的特点，对传统轻骨料表面进行复合增强，改方法制备的轻骨料品质与表面增强层浆液厚度和均匀度有关；同时也要考虑矿化胶凝材料、碳矿化增强剂的成本的问题。专利CN103496866A公开了一种核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料及其制备方法，该方法通过在粉煤灰陶粒外包覆硫铝酸盐水泥基胶凝材料，在粉煤灰陶粒表面形成多孔结构的外壳层，提高轻骨料强度。该方法中粉煤灰陶粒为人工轻骨料，胶凝材料涂液提高了轻骨料生产成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种增强型生物基轻骨料的制备方法，生物基材料来源于农作物等废弃外壳，增强型界面改性浆料为混凝土企业生产过程产生的废料，通过对生物基材料进行一系列改性处理，实现生物基材料与混凝土废料的综合资源化利用。
[0006]为达到上述目的，采用技术方案如下：
[0007]一种增强型生物基轻骨料制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将废弃生物基材料用氢氧化钠溶液浸泡，除去表面油性杂质；
[0009](2)取出后晾干，倒入破碎机中破碎，然后利用筛网进行筛分；
[0010](3)将筛分后的生物基材料进行热处理以改善其表面结构；
[0011](4)将热处理产物倒入旋转滚筒容器中，同时加入界面改性浆料进行滚涂处理，并在滚涂过程中持续通入CO2。
[0012]上述方案中，步骤1中所述生物基材料为油棕壳、棕榈树壳、椰子壳、桃壳中的任意
一种或混合；年生为5
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10年，表观密度1330～1400kg/m3。
[0013]上述方案中，步骤1中所述氢氧化钠溶液浓度为0.01％～0.07％，pH值为10～13，浸泡时间12h～24h。
[0014]上述方案中，步骤2中通过筛分后的粒径分别为5
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20mm和0
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5mm。
[0015]上述方案中，步骤3中热处理温度设置为60℃～80℃，时间30min～40min。
[0016]上述方案中，步骤4中所述界面改性浆料由混凝土废料、水、分散剂混合而成；
[0017]所述混凝土废料为清洗混凝土搅拌机、压滤机或混凝土罐车产生的废水，或废弃混凝土分解产生的废弃浆液沉淀物，其干基成分中含有CaO 40
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50wt％，SiO230～40wt％，其余为不可避免的杂质；
[0018]水与混凝土废料干基的质量比(1～2)：1；所述分散剂为聚羧酸盐，掺量为界面改性浆料总质量的0.2％
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0.4％。
[0019]上述方案中，步骤4滚涂工艺中界面改性浆料与热处理产物质量比为1:(5～8)。
[0020]上述方案中，步骤4滚涂工艺的速率为100rpm
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200rpm，滚涂时间1h～1.5h。
[0021]上述方案中，步骤4滚涂工艺中通入CO2气体的流速为2～4L/min，浓度为80～100vol％。
[0022]上述方案中，步骤4所得增强型生物基轻骨料表面形成0.4～0.6mm厚涂层。
[0023]生物基骨料是一种天然的农业生产废弃物，具有质量轻、硬度高特点，因其表面附着的油脂性物质具有疏水性，表壳的纤维成分耐腐蚀差，限制了其在混凝土行业中的应用。本专利技术首先利用NaOH溶液去除生物基骨料表面油污，避免油污造成后续改性过程中涂层物质滚涂不均匀；通过对生物基骨料表面进行热处理，表面纤维部分失活，降低表壳弱组分含量，改善表面包覆结构，防止表面部分纤维在潮湿环境中被腐蚀，提高了生物基轻骨料表面与水泥石界面过渡区粘结强度，优化混凝土的力学性能和收缩性能；热处理保留了生物基骨料表面内部部分纤维一定的韧性和强度，一定程度上提高了其抗裂性能。
[0024]为了提升生物基骨料的性能，本专利技术对其进一步改性处理。首先利用混凝土废浆对生物基骨料表面进行滚涂处理；混凝土废浆中含有C
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H凝胶、未水化的水泥和矿物掺合料等物质，因化学组分与水泥水化产物相似，可以避免因不相容性带来的潜在风险；使用聚羧酸盐类分散剂，提高生物基骨料涂层的均匀性和稳定性；通过碳化工艺，生物基骨料表面涂层的混凝土废浆与CO2发生反应，在原生位上生成纳米至亚微米CaCO3颗粒和硅凝胶，一方面因为涂层涂抹均匀，所生成的CaCO3颗粒在表面同样也分散均匀；CaCO3颗粒作为诱导晶核加快水化进程，水化产物在生物基骨料表面均匀分布，有益于提高生物基骨料匀质性；同时CaCO3颗粒、水化产物附着在生物基骨料表层上，使表层更加致密，强化了生物基轻骨料的力学性能，同时生物基轻骨料吸水率降低，弹性模量提高，优化了生物基轻骨料性能。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]1)本专利技术采用农业生产中弃置的生物基骨料作为原生轻骨料，具有固废利用、节省建筑成本的益处，减轻其堆积对环境造成的破坏，降低行业碳足迹，促进混凝土可持续发展；充分利用混凝土废浆含有C
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H凝胶和未水化矿物的优点，同时也避免相容性反应存在潜在危害；采用滚涂和碳化工艺，实现混凝土废浆高附加值利用，对混凝土行业的废弃物产生经济和环境效益，促进混凝土行业绿色发展。
[0027]2)通过碱洗、热处理、滚涂和碳化工艺，使生物基轻骨料综合性能得到显著提高。
氢氧化钠溶液除去生物基骨料表面油脂等疏水性物质，提高混凝土废浆包覆生物基骨料表面可能性；热处理尽量保留天然大分子原位结构的基础上，提高了生物基骨料的耐腐蚀能力，具有无化学药剂使用、对环境友好、操作成本低等优点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强型生物基轻骨料制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将废弃生物基材料用氢氧化钠溶液浸泡，除去表面油性杂质；(2)取出后晾干，倒入破碎机中破碎，然后利用筛网进行筛分；(3)将筛分后的生物基材料进行热处理以改善其表面结构；(4)将热处理产物倒入旋转滚筒容器中，同时加入界面改性浆料进行滚涂处理，并在滚涂过程中持续通入CO2。2.如权利要求1所述增强型生物基轻骨料制备方法，其特征在于步骤1中所述生物基材料为油棕壳、棕榈树壳、椰子壳、桃壳中的任意一种或混合；年生为5
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10年，表观密度1330～1400kg/m3。3.如权利要求1所述增强型生物基轻骨料制备方法，其特征在于步骤1中所述氢氧化钠溶液浓度为0.01％～0.07％，pH值为10～13，浸泡时间12h～24h。4.如权利要求1所述增强型生物基轻骨料制备方法，其特征在于步骤2中通过筛分后的粒径分别为5
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20mm和0
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5mm。5.如权利要求1所述增强型生物基轻骨料制备方法，其特征在于步骤3中热处理温度设置为60℃～80℃，时间30min～40min。6.如权利要求1所述增强...

【专利技术属性】
技术研发人员：李叶青，魏洋，陈超，余松柏，任政，张恒，秦节发，谭建湘，
申请(专利权)人：华新水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：