一种固废泡沫轻质土材料及其制备方法与流程

本发明涉及土建工程，更具体的涉及一种固废泡沫轻质土材料及其制备方法。

背景技术：

1、泡沫轻质土是将泡沫引入水泥浆体固化成型的多孔材料，通过控制泡沫的掺量，可调节泡沫轻质土的密度。泡沫轻质土具有密度小、流动性能优良的特点，是一种较好的土木工程材料。在桥台背回填，路基高填方、改扩建路基填方等工程中被广泛使用，可以减少路基沉降，防止桥头或台背跳车，减轻路基土对结构物的侧向压力。传统泡沫轻质土，主要以水泥、石粉为主，水泥用于主要用于增强泡沫轻质土的强度，增加其稳定性。而常规使用的轻质土，水泥的重量在轻质土重量中占比超过60％以上，使得轻质土材料成本较高。

2、江西宜春钽铌矿伴生锂云母矿石是世界上最大的锂云母矿资源，随着宜春地区锂电行业快速发展，固废处理问题也亟需处理。锂云母经提锂处理后会产生大量的固体废渣(简称锂渣)，锂渣ph值在9～12之间，主要以sio2和al2o3为主，且含有微量的重金属元素，利用难度比较大。并且大量的锂渣堆积可能对土壤、地下水造成一定的危害，带来环境污染。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供了一种固废泡沫轻质土材料，以锂渣作为主要原材料之一，提高了锂渣的利用率，减少了环境污染，并降低了泡沫轻质土的制备成本。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种固废泡沫轻质土材料，包括以下质量份的组分：锂渣30～35份、水泥40～45份、粉煤灰10～15份、高炉矿渣5～10份、固化剂4～6份、泡沫3～15份，水30～60份。

4、锂渣的质量份数可以为30份、31份、32份、33份、34份、35份等；

5、水泥的质量份数可以为40份、41份、42份、43份、44份、45份等；

6、粉煤灰的质量份数可以为10份、11份、12份、13份、14份、15份等；

7、高炉矿渣的质量份数可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份等；

8、固化剂的质量份数可以为4份、5份、6份等；

9、水的质量份数可以为30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份等；但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用，在此便不再一一赘述。

10、以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

11、作为本发明优选的技术方案，锂渣为硫酸盐焙烧法生产碳酸锂后的废渣。

12、作为本发明优选的技术方案，水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

13、作为本发明优选的技术方案，粉煤灰为i级粉煤灰和/或ii级粉煤灰。

14、作为本发明优选的技术方案，固化剂为二乙烯三胺或二乙烯四胺。

15、作为本发明优选的技术方案，泡沫由以下质量份的组分组成：发泡剂2～5份，稳泡剂0.5～1.5份，水180～220份；

16、发泡剂的质量份数可以为2份、3份、4份、5份等；

17、稳泡剂的质量份数可以为0.5份、1.0份、1.5份等；

18、水的质量份数可以为180份、190份、200份、210份、220份等；但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用，在此便不再一一赘述。

19、将发泡剂和稳泡剂溶于水，并经压缩空气发泡法制备得到泡沫。

20、作为本发明优选的技术方案，发泡剂为十二烷基硫酸钠，稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

21、作为本发明优选的技术方案，高炉矿渣为水淬高炉矿渣干燥、粉磨后得到。

22、第二方面，本发明提供了上述固废泡沫轻质土材料的制备方法，包括以下步骤：

23、按以下质量份称取各组分：发泡剂2～5份，稳泡剂0.5～1.5份，水180～220份；将发泡剂、稳泡剂和水混合均匀得到发泡剂溶液，并经压缩空气发泡法制备得到泡沫；

24、按照以下质量份数称取各原料：锂渣30～35份、水泥40～45份、粉煤灰10～15份、高炉矿渣5～10份、固化剂4～6份、泡沫3～15份，水30～60份；

25、将锂渣、水泥、粉煤灰、高炉矿渣以及固化剂混合均匀得到混合料，备用；

26、将混合料和水搅拌均匀得到混合料胶浆；将泡沫加入到混合料胶浆中，混合均匀，得到泡沫轻质土混合料；

27、将泡沫轻质混合料养护后得到泡沫轻质土。

28、作为本发明优选的技术方案，养护温度为18-22℃，相对湿度≥95％。

29、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、1、本发明采用锂渣作为主要原材料制备泡沫轻质土，在满足其使用性能的前提下，可减小水泥和砂石料用量，降低了材料成本；

31、2、本发明为锂渣工业固废的资源化利用提供了新的方法，将锂渣应用于泡沫轻质土的制备中，本发明充分利用锂渣的火山灰活性，有助于提高轻质土的强度以及抗渗性能，且与粉煤灰配合使用可以进一步提高泡沫轻质土的强度，本发明有效缓解锂渣大量堆积带来的社会和环境影响，降低锂渣对环境的污染；除锂渣之外，本发明的原料还包括高矿炉渣、粉煤灰等固废材料，进一步降低了固废对于环境的污染，变废为宝。

32、3、本发明在制备泡沫轻质土时，操作简便，养护简单。

33、4、本发明制备的固废泡沫轻质土材料力学性能满足cjj/t177-2012《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》路面底面0～1.5m以下深度要求和一般路基填筑要求，28d无侧限抗压强度可到1.56mpa。

技术特征：

1.一种固废泡沫轻质土材料，其特征在于，包括以下质量份的组分：锂渣30～35份、水泥40～45份、粉煤灰10～15份、高炉矿渣5～10份、固化剂4～6份、泡沫3～15份，水30～60份。

2.根据权利要求1所述的一种固废泡沫轻质土材料，其特征在于，锂渣为硫酸盐焙烧法生产碳酸锂后的废渣。

3.根据权利要求1所述的一种固废泡沫轻质土材料，其特征在于，水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的一种固废泡沫轻质土材料，其特征在于，粉煤灰为i级粉煤灰和/或ii级粉煤灰。

5.根据权利要求1所述的一种固废泡沫轻质土材料，其特征在于，固化剂为二乙烯三胺或二乙烯四胺。

6.根据权利要求1所述的一种固废泡沫轻质土材料，其特征在于，泡沫由以下质量份的组分组成：发泡剂2～5份，稳泡剂0.5～1.5份，水180～220份；

7.根据权利要求6所述的一种固废泡沫轻质土材料，其特征在于，发泡剂为十二烷基硫酸钠，稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

8.根据权利要求1所述的一种固废泡沫轻质土材料，其特征在于，高炉矿渣为水淬高炉矿渣干燥、粉磨后得到。

9.一种权利要求6任一项所述固废泡沫轻质土材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种固废泡沫轻质土材料的制备方法，其特征在于，养护温度为18-22℃，相对湿度≥95％。

技术总结本发明公开了一种固废泡沫轻质土材料及其制备方法，属于土建工程技术领域。该固废泡沫轻质土材料包括以下质量份的组分：锂渣30～35份、水泥40～45份、粉煤灰10～15份、高炉矿渣5～10份、固化剂4～6份、泡沫3～15份，水30～60份。本发明以锂渣作为主要原材料之一，提高了锂渣的利用率，减少了环境污染，并降低了泡沫轻质土的制备成本。技术研发人员：张恺,俞喜兰,刘彬,樊向阳,陶志鹏,毛琳受保护的技术使用者：江西省交通科学研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19