一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法与流程

1.本发明涉及固废制备建筑材料领域，尤其涉及一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法。


背景技术：

2.含硅酸盐和/或硅铝酸盐的固废应用到建筑材料中，一种产生碳足迹很低的方法是通过碱激发剂激发活化形成碱激发体系，再与集料混合后形成碱激发体系的混凝土。
3.工业烟气虽然经过了脱硫处理，但是里面含有一定量的二氧化碳，二氧化碳作为温室气体直接排放，危害较大，如果将工业烟气封入混凝土材料中，能够有效减少温室气体的排放。
4.碱激发体系的混凝土碱性较强，而工业烟气中的二氧化碳为酸性气体，如果能够将两者进行有效地结合，可同时实现固废和工业烟气的再利用，减少资源浪费。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，将工业烟气与固废结合，同时实现了废气和固废的再利用。
6.本发明采用的技术方案是：一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤一、取18-33重量份的水和9-12重量份的碱激发剂混合均匀，得到液体碱激发剂。步骤二、取13-35重量份的含硅酸盐和/或硅铝酸盐固废和62-120重量份的集料，与步骤一得到的液体碱激发剂混合均匀，得到碱激发体系混凝土浆料。步骤三、将烟气注入到发泡剂中，通过物理发泡得到密度为42-74 kg/m3的含有烟气的泡沫。步骤四、将步骤三得到的含有烟气的泡沫与步骤二得到的碱激发体系混凝土浆料混合均匀，得到碱激发体系的发泡混凝土浆料，含有烟气的泡沫占碱激发体系的发泡混凝土浆料体积的50-70%。步骤五、将步骤四得到的碱激发体系的发泡混凝土浆料成型、养护，得到碱激发体系的发泡混凝土。
7.进一步的，所述的步骤一中，碱激发剂为：碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属硅酸盐和碱金属硫酸盐中的一种或任意几种的混合物。
8.进一步的，其特征在于，所述的步骤一中，碱激发剂为水玻璃和氢氧化钠的混合物。
9.进一步的，所述的步骤二中，含硅酸盐和/或硅铝酸盐固废为：硅灰、矿渣、钢渣、粉煤灰、活性粘土和火山灰中的一种或任意几种的混合物。
10.进一步的，所述的步骤二中，集料为：石英砂、石灰石、蛭石、珍珠岩、硅藻土、云母、泡沫玻璃或空心玻璃球中的一种或任意几种的混合料。
11.进一步的，所述的步骤三中，烟气中二氧化碳的含量不低于10%。
12.进一步的，所述的步骤三中的发泡剂为蛋白质基发泡剂。
13.进一步的，所述的步骤五中，将碱激发体系的发泡混凝土浆料浇筑成型为设计的形状，室温养护，得到碱激发体系的发泡混凝土。
14.本发明的有益效果是：（1）本发明的碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，能够同时将固废和工业烟气进行有效再利用，实现了固废和废气的循环利用。
15.（2）将工业烟气通入到发泡剂中，通过物理发泡得到含有烟气的泡沫，并将这种含烟气的泡沫与碱激发体系的混凝土浆料混合，先通过泡沫包裹工业烟气，接着进一步将烟气封存在了碱激发体系的混凝土浆料中，有效地避免了工业烟气的逸散。
16.（3）将工业烟气封存在了碱激发体系的混凝土浆料中，工业烟气中含有酸性气体二氧化碳，而碱激发体系的混凝土浆料的碱性较强，工业烟气在碱激发体系的混凝土浆料内部，在碱激发过程中，烟气中的二氧化碳会诱导碳酸化反应，能够将二氧化碳封存固化在碱激发体系的发泡混凝土内。
17.（4）本发明的制备方法得到的碱激发体系的泡沫混凝土，在保证与传统泡沫混凝土相同质量、相同抗压强度和耐久性的同时，可有效地减少碳足迹。
18.下面通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
具体实施方式
19.本实施例的一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤一、取18-33重量份的水和9-12重量份的碱激发剂混合均匀，得到液体碱激发剂。碱激发剂可为：碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属硅酸盐和碱金属硫酸盐中的一种或任意几种的混合物，优选的碱激发剂为水玻璃和氢氧化钠的混合物，碱激发反应中，水玻璃和氢氧化钠协同作用，能够有效地激发含硅酸盐和/或硅铝酸盐固废。
20.步骤二、取13-35重量份的含硅酸盐和/或硅铝酸盐固废和62-120重量份的集料，与步骤一得到的液体碱激发剂混合均匀，得到碱激发体系混凝土浆料。含硅酸盐和/或硅铝酸盐固废为：硅灰、矿渣、钢渣、粉煤灰、活性粘土和火山灰中的一种或任意几种的混合物。集料为：石英砂、石灰石、蛭石、珍珠岩、硅藻土、云母、泡沫玻璃或空心玻璃球中的一种或任意几种的混合料。
21.步骤三、将烟气注入到发泡剂中，通过物理发泡得到密度为42-74 kg/m3的含有烟气的泡沫。优选的发泡剂为蛋白质基发泡剂。因为碱激发体系的碱性强，ph能够达到14，普通硅酸盐水泥仅为12.5，如果在碱激发体系的混凝土浆料中利用常用于普通硅酸盐水泥用的发泡剂如：铝粉和双氧水，会出现以下情况：（1）体系碱度的增加加速了铝粉和双氧水的发泡反应，使发泡过程不可控制，导致浆体还未硬化之前形成不稳定的过大气泡进而出现浆体坍塌的情况；（2）选择铝粉作为发泡剂还会破坏碱激发体系中的硅铝比，扰乱配比。
22.为了克服以上化学发泡剂应用在碱激发体系中的缺陷，本发明应用的是蛋白质基发泡剂，接着通过物理发泡得到蛋白基泡沫，这样泡沫可控，且更稳定，利于形成闭口孔，适合用于碱激发体系发泡混凝土材料的制备。蛋白质基（例如各种动物脂肪）泡沫，通过“干燥法”生产：是将蛋白质基发泡剂和水的混合物通过塑料网和压缩空气打发产生。这种使用“干燥法”制造的泡沫相较于应用文丘里效应的“湿法”制作的泡沫更加均匀稳定。对泡沫生产的另一个创新补充是将烟气纳入泡沫的气相，将工业烟气脱硫后直接注入到泡沫发生器里，使烟气与压缩空气和发泡剂混合，即得到含烟气的泡沫。
23.步骤四、将步骤三得到的含有烟气的泡沫与步骤二得到的碱激发体系混凝土浆料混合均匀，得到碱激发体系的发泡混凝土浆料，含有烟气的泡沫占碱激发体系的发泡混凝
土浆料体积的50-70%。
24.步骤五、将步骤四得到的碱激发体系的发泡混凝土浆料成型、养护，得到碱激发体系的发泡混凝土。可将碱激发体系的发泡混凝土浆料浇筑成型为设计的形状，如：各种形状、尺寸的砌块，或者墙体等，室温养护后可得到碱激发体系的发泡混凝土材料。此类碱激发体系的发泡混凝土产品可用于生产密度在800kg/m3和1200kg/m3之间的轻质混凝土块，抗压强度在1mpa至10mpa之间。
25.一般烟气中二氧化碳的含量不低于10%，这样将烟气封存在发泡混凝土浆料中，在碱激发的过程中，烟气中的二氧化碳能够与碱激发体系的混凝土浆料在浆料内部发生碳酸化反应，从发泡混凝土建筑材料的内部有效提高其强度。
26.本发明将工业烟气并入发泡过程中，工业烟气被包裹在泡沫中，这使得含二氧化碳的泡沫被固化在碱激发体系的发泡混凝土中。并且，在碱激发剂激发活化固废的过程中，二氧化碳会诱导碳化反应，产生了碳酸盐和铝硅酸盐的混合体系，二者协同作用，产生更好的激发效果，从而形成更密实的结构和更好的气孔分布，有助于改善泡沫混凝土的早期强度。


技术特征：
1.一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：步骤一、取18-33重量份的水和9-12重量份的碱激发剂混合均匀，得到液体碱激发剂；步骤二、取13-35重量份的含硅酸盐和/或硅铝酸盐固废和62-120重量份的集料，与步骤一得到的液体碱激发剂混合均匀，得到碱激发体系混凝土浆料；步骤三、将烟气注入到发泡剂中，通过物理发泡得到密度为42-74 kg/m3的含有烟气的泡沫；步骤四、将步骤三得到的含有烟气的泡沫与步骤二得到的碱激发体系混凝土浆料混合均匀，得到碱激发体系的发泡混凝土浆料，含有烟气的泡沫占碱激发体系的发泡混凝土浆料体积的50%-70%；步骤五、将步骤四得到的碱激发体系的发泡混凝土浆料成型、养护，得到碱激发体系的发泡混凝土。2.根据权利要求1所述的一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中，碱激发剂为：碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属硅酸盐和碱金属硫酸盐中的一种或任意几种的混合物。3.根据权利要求1或2所述的一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中，碱激发剂为水玻璃和氢氧化钠的混合物。4.根据权利要求1所述的一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中，含硅酸盐和/或硅铝酸盐固废为：硅灰、矿渣、钢渣、粉煤灰、活性粘土和火山灰中的一种或任意几种的混合物。5.根据权利要求1所述的一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中，集料为：石英砂、石灰石、蛭石、珍珠岩、硅藻土、云母、泡沫玻璃或空心玻璃球中的一种或任意几种的混合料。6.根据权利要求1所述的一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中，烟气中二氧化碳的含量不低于10%。7.根据权利要求1所述的一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中的发泡剂为蛋白质基发泡剂。8.根据权利要求1所述的一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，其特征在于，将所述的步骤五中，将碱激发体系的发泡混凝土浆料浇筑成型为设计的形状，室温养护，得到碱激发体系的发泡混凝土。

技术总结
一种碱激发体系的发泡混凝土的制备方法，同时回收利用了烟气与固废，该方法包括：一、取18-33重量份水和9-12重量份碱激发剂混合均匀，得到液体碱激发剂；二、取13-35重量份含硅酸盐和/或硅铝酸盐固废和62-120重量份集料，与液体碱激发剂混合均匀，得到碱激发体系混凝土浆料；三、将烟气注入到发泡剂中得到含有烟气的泡沫；四、含有烟气的泡沫与碱激发体系混凝土浆料混合均匀，得到碱激发体系的发泡混凝土浆料；五、将碱激发体系的发泡混凝土浆料成型养护，得到碱激发体系的发泡混凝土。本发明实现了烟气和固废的再利用，且烟气中的二氧化碳能够在碱激发体系的发泡混凝土内部进行碳酸化反应，从内部增强了发泡混凝土的强度。从内部增强了发泡混凝土的强度。


技术研发人员：G
受保护的技术使用者：碳达（深圳）新材料技术有限责任公司
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2022/6/21