CN101391902A - 由废旧混凝土制作的发泡混凝土及其生产方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由废旧混凝土制作的轻质发泡混凝土以及该发泡混凝土的生产方法和用途。该发泡混凝土由废旧混凝土破碎、筛分后形成再生发泡混凝土骨料，通过添加水泥、粉煤灰、和水形成的胶凝浆体与发泡剂产生的泡沫混合形成。该发泡混凝土经过现场喷射、浇注或者模具浇注，能够用于市政基础设施中的软路基处理、高填方路基、道路加宽路基、临时路基、各种地下管线基础、窄槽窄缝填充、道路塌方抢险回填、建筑保温、隔音墙体等多种用途。采用废旧混凝土制作发泡混凝土具有利废、环保、节能、成本低等优点，而且生产出的发泡混凝土具有重量轻、无侧限抗压、自密实、免振捣等多种良好的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种发泡混凝土，具体地说，本发明涉及一种利用建筑垃圾制作的发泡混凝土及其生产方法和用途。
背景技术
建设工程施工、维修或者拆除过程中产生大量的废旧混凝土；此外，利用混凝土施工和生产建筑构件过程中会形成大量的废品、次品和残料，也产生大量的废旧混凝土，这些废旧混凝土的处理已经成为一个迫切的问题。传统的做法是将这些废旧混凝土作为垃圾予以抛弃或填埋，这无疑是一种浪费和对土地资源的破坏。目前还有一种处理方法，即将废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按照一定的比例混合形成再生混凝土骨料。但再生混凝土骨料的回收和利用仍然是建筑垃圾处理与资源化过程中面临的问题。此外，由于天然资源趋于枯竭，利用传统的沙子、石子、水泥等作为原料生产发泡混凝土的成本亦越来越高。
发明内容
为了解决建筑垃圾处理问题，尤其是废旧混凝土处理问题，本发明提供了一种由废旧混凝土制作的发泡混凝土。利用废旧混凝土生产发泡混凝土能够使固体废料资源化、减量化、无害化处理，且具有利废、环保、节能、成本低、可循环再生等优点，能够生产出具有多种良好性能和用途广泛的发泡混凝土。
将建设工程施工、维修、拆除或者混凝土构件制作过程中产生的废旧混凝土经过破碎，必要时经过清洗，筛分后按照一定比例混合，即形成再生混凝土骨料。再生混凝土骨料中，含有粗骨料、细骨料和粉末以及其他成分。再生混凝土骨料可以部分或者全部替代天然骨料，其中的再生粗骨料和再生细骨料可以部分或者全部替代碎石和砂子。
本发明的由废旧混凝土制作的发泡混凝土，由胶凝浆体和泡沫混合后形成，所述胶凝浆体中含有废旧混凝土经过破碎、筛分后形成的再生混凝土骨料、水泥和水。
将再生混凝土骨料、水泥和水按照一定比例混合形成胶凝浆体，将所述胶凝浆体和发泡剂产生的泡沫混合，形成泡沫浆体，泡沫浆体凝固后即为本发明的发泡混凝土。
通过调整再生混凝土骨料的颗粒尺寸、再生混凝土骨料和水泥之间的比例以及发泡率能够生产出不同强度等级和密度的轻质发泡混凝土。
所述胶凝浆体中还可以含有砂子、碎石、熟石灰或者粉煤灰。在其原料中加入砂子或者碎石，实际上使再生混凝土骨料部分替代砂子或者碎石；在胶凝浆体中加入生石灰，即可使最终形成胶凝浆体中含有熟石灰，能够提高浆体的粘稠度，增强胶凝作用，提高发泡混凝土的强度；粉煤灰具有细度好、质量轻、调节水化作用等优点，有利于发泡混凝土的水化反应，并有利于泡沫气孔的形成。
所述胶凝浆体中的再生混凝土骨料的颗粒直径介于0.01毫米到6毫米之间。由于再生混凝土骨料中含有不同尺寸的硬化的废旧混凝土颗粒和碎石，通过缩小颗粒的尺寸，一方面有利于泡沫孔的形成，另一方面颗粒缩小后，比表面积增大，能够增加颗粒与水泥之间的凝结面积，增加了黏结力，提高发泡混凝土的强度。
本发明的由废旧混凝土制作发泡混凝土的方法，包括如下步骤：
a.将废旧混凝土破碎、筛分，形成再生混凝土骨料；
b.在搅拌器中加入步骤a产生的再生混凝土骨料、水泥和水，搅拌均匀，形成胶凝浆体；
c.将发泡剂注入发泡剂桶，加入适量的水稀释并搅拌，形成发泡剂水溶液；
d.将步骤b形成的胶凝浆体和步骤c形成的发泡剂水溶液按照一定的比例抽吸到高压喷射泵中，胶凝浆体和发泡剂产生的泡沫混合，形成泡沫浆体；
e.利用高压喷射泵将步骤d产生泡沫浆体喷射，并进行现场浇注或者模具浇注，使其成型并凝固。
前述制作发泡混凝土的方法中，步骤a形成的再生混凝土骨料的颗粒直径介于0.01毫米到6毫米之间；实施步骤b时还可以加入砂子、碎石、生石灰或者粉煤灰，加入的生石灰与水反应生成熟石灰，所以形成的胶凝浆体中含有熟石灰，为了便于搅拌，最好采用生石灰粉；实施步骤c时还可以在发泡剂中加入稳泡剂，加入稳泡剂能够提高泡沫的稳定性，即延长泡沫从形成到破灭的时间，进一步提高发泡混凝土的性能、质量、成品率和合格率；步骤d形成的泡沫浆体经高压喷射泵喷射，并进行现场浇注或者模具浇注，使其成型并凝固后，即形成发泡混凝土制品。
由废旧混凝土制作的发泡混凝土可以作为市政基础设施路基材料及建筑填充材料。由于本发明的发泡混凝土具有填充自密实性能，无需机械振动密实，即可形成轻质、稳固、紧凑并且具有一定强度的半刚性填充材料，它可以作为建筑填充材料，尤其作为建筑施工过程中窄缝、窄槽的填充材料。由于窄缝、窄槽难以进行机械夯实，采用本发明的发泡混凝土，无需机械夯实，即可凝固形成稳固紧凑并具有一定强度的填充体。由于密度在500千克/立方米以上的发泡混凝土具有良好的承重性能，如果对填充体具有较高的承重要求，可以通过调节各成分之间的比例关系，制作出较高密度和承重能力的发泡混凝土，在用于窄缝、窄槽填充时，在胶凝浆体中可以加入适量的促凝剂，加快发泡混凝土的凝固速度，确保施工的连续性。
由废旧混凝土制作的发泡混凝土可以作为路基或者桥基填充材料。在湿软地段铺设道路需要对路基进行回填，建造引桥时往往需要对桥基和台背进行填充，传统的方法是填土(即高填方)，这样形成的高填土路基或者桥基、台背在各种静载荷、动载荷的反复冲击作用下，会发生逐渐压实、沉陷或固结变形和不均匀沉降现象，导致路面出现过量的变形，路面开裂、路面起伏不平、高路堤失稳、新旧路基沉降差和桥头跳车等问题，影响道路的使用寿命并影响行驶的舒适性和安全性。由于本发明的发泡混凝土具有填充后的自密实性能，且凝固后形成一种半刚性的填充材料，采用本发明的发泡混凝土作为路基、桥基、台背填充材料，其凝固后形成稳固密实的路基或桥基，能够有效避免变形和沉降，进而避免路面开裂、变形和桥头跳车等现象。同时由于本发明的发泡混凝土具有无侧限抗压性能，在自身重力或者竖直压力作用下不会发生横向变形，不会对挡墙产生横向压力，避免其对路基或桥基外挡墙形成压力，进而避免外挡墙失稳或者破裂。在高速公路拓宽时，采用本发明的发泡混凝土作为填充材料填充在原高速公路两侧，无需在高速公路两侧构筑斜坡，即可避免高速公路侧滑、塌陷，减少占地面积和征地费用，达到降低工程造价、节约用地的效果。
由废旧混凝土制作的发泡混凝土可以作为矿山坑道填充材料。在矿山区域采矿、采煤、采石后会形成各种各样的废旧坑道，由于周边环境的限制，无法进行机械夯实。本发明的发泡混凝土具有良好的填充自密实和无侧限抗压性能，利用本发明的发泡混凝土回填矿山坑道，无需进行机械夯实，即可形成稳固密实的填充体，回填后矿区不会发生沉降，能够提高矿区安全，有利于废旧矿区的再开发和再利用。
由废旧混凝土制作的发泡混凝土可以作为道路抢险材料。道路塌陷或者破损的情况时有发生，为了保证道路畅通，需要实施快速、简单的抢险措施，并且要求抢险材料具有快速凝固和硬化的特征。由于本发明的发泡混凝土具有填充自密实性能，无需机械夯实即可形成具有一定强度的填充体。在道路塌陷或者破损处填充本发明的发泡混凝土，作为道路应急抢险材料，无需机械振动夯实和碾压即可形成稳固密实并具有一定抗压强度的路面，施工工艺简单，尤其是加入促凝剂后，能够缩短抢修时间，保障道路畅通；而且其强度适中，便于道路修复时铲除和开挖。
由废旧混凝土制作的发泡混凝土可以作为各种地下管线基础材料。铺设各种管道时，管道下放需要铺设基础材料，传统的施工方法是铺设沙子作为基础材料，然而沙子比较松软，而且会随水流失，属于流体材料，沉降现象往往比较严重，另外管道回填土时难以用进行机械夯实以达到密度要求，尤其是胡同管道的铺设，由于受到周围环境的限制，更加难以进行机械夯实，这样就造成管基出现空洞，导致管道位移，甚至因受力不均而导致管道断裂。由于本发明的发泡混凝土具有轻质、自密实和保温性能，采用本发明的发泡混凝土可以形成固体的管基材料，无需机械夯实即可达到密实的效果，有效避免沉降现象的发生；此外，本发明的发泡混凝土凝固后，形成与管道的形状相对应的管基，而且因本发明的发泡混凝土具有良好的保温性能，能够使管道的抗冻性能得到提高，有效的保证了地下管道安全与稳定。
由废旧混凝土制作的发泡混凝土可以作为墙体构筑材料。由于本发明的发泡混凝土具有一定的强度，并且具有轻量性的优点，可以用本发明的发泡混凝土构筑墙体，特别是建筑物内部的非承重墙，能够具有一定的强度，降低墙体自重对建筑物其他结构的压力，而且同时能够取得隔音、保温的效果。
由废旧混凝土制作的发泡混凝土可以作为建筑保温隔热材料。由于发泡混凝土内部含有大量的气泡和微孔，具有良好的隔温性能。可以用于屋面保温、墙体保温、地面保温等，尤其是用作屋面保温材料时，由于其良好的保温性能，能够减薄墙体厚度，增加使用面积。此外由于其具有轻量性的优点，用作保温材料时，能够降低建筑物自身的重量。
由废旧混凝土制作的发泡混凝土可以作为隔音材料。由于本发明的发泡混凝土的多孔性，具有良好的气孔结构，具有一定的吸噪声能力，能够起到良好的隔音效果，大大减少噪音污染，改善居住环境。
采用废旧混凝土制作发泡混凝土既能达到利废、环保、节能的效果，而且能够生产出具有成本低、重量轻、自密实、无侧限抗压、抗震、隔音、保温等多种性能的发泡混凝土，此种发泡混凝土具有多种用途，可以作为保温材料、填充材料、墙体构筑材料、隔音材料等。利用废旧混凝土生产发泡混凝土，符合固体废料资源化、减量化、无害化的处理要求。
附图说明
附图1是一种由废旧混凝土制作发泡混凝土的生产工艺流程图。
具体实施方式
如附图1所示，将废旧混凝土破碎，筛分出颗粒直径介于0.01-6毫米的再生混凝土骨料；将再生混凝土骨料输入搅拌器，加入水泥和水，混合均匀，形成胶凝浆体；同时将发泡剂注入发泡剂桶中，加入适量的水稀释并搅拌形成发泡剂水溶液；将胶凝浆体和适量的发泡剂水溶液一并抽吸到高压喷射泵中，胶凝浆体和发泡剂产生的泡沫混合，形成泡沫浆体；利用高压喷射泵将泡沫浆体喷射到模具中浇注成型，待凝固后，即形成预制发泡混凝土制品。
下面通过实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
将混凝土路面开挖过程中产生的废旧混凝土经过破碎、筛分后，将不同粒径的粗骨料、细骨料和粉末混合形成再生混凝土骨料；将再生混凝土骨料输入搅拌器，加入适量的水泥和水搅拌混合，形成胶凝浆体。同时，将发泡剂和适量的水注入发泡剂桶中，形成发泡剂水溶液。将胶凝浆体和发泡剂水溶液一并抽吸进入高压喷射泵，胶凝浆体和发泡剂产生的泡沫混合，形成泡沫浆体。利用高压喷射泵将泡沫浆体喷射并浇注在窄缝、窄槽中，无需机械夯实，即可在窄缝、窄槽形成稳固密实的填充体。
实施例2
将混凝土路面开挖过程中产生的废旧混凝土经过破碎、筛分后，将不同粒径的粗骨料、细骨料和粉末混合形成再生混凝土骨料；将再生混凝土骨料输入搅拌器，加入适量的水泥、碎石和水搅拌混合，形成胶凝浆体。同时，将发泡剂和适量的水注入发泡剂桶中，形成发泡剂水溶液。将胶凝浆体和发泡剂水溶液一并抽吸进入高压喷射泵，胶凝浆体和发泡剂产生的泡沫混合，形成泡沫浆体。利用高压喷射泵将前述泡沫浆体喷射并浇注在需要拓宽的高速公路两侧，并使浇注体的外表面形成竖直面，即无需形成斜坡，浇注的发泡混凝土凝固后即可形成稳固密实、具有良好承重性能并且不会发生侧向变形和滑坡的高速公路路基，由于高速公路两侧没有斜坡，能够节约用地。
实施例3
将建设施工过程中产生的废旧混凝土经过破碎、筛分后，将不同粒径的粗骨料、细骨料和粉末混合形成再生混凝土骨料；将再生混凝土骨料输入搅拌器，加入适量的水泥、生石灰粉、粉煤灰和水搅拌、混合，形成胶凝浆体。同时，将发泡剂和适量的水注入发泡剂桶中，形成发泡剂水溶液。将胶凝浆体和发泡剂水溶液一并抽吸进入高压喷射泵，胶凝浆体和发泡剂产生的泡沫混合，形成泡沫浆体。利用高压喷射泵将前述泡沫浆体喷射并浇注在废旧矿山坑道内，发泡混凝土凝固后即可在废旧坑道内形成紧凑的填充体。
实施例4
将混凝土路面开挖过程中产生的废旧混凝土经过破碎、筛分后，将不同粒径的粗骨料、细骨料和粉末混合形成再生混凝土骨料；将再生混凝土骨料输入搅拌器，加入适量的水泥、粉煤灰和水搅拌混合，形成胶凝浆体。同时，将发泡剂、适量的水和促凝剂注入发泡剂桶中，形成发泡剂水溶液。将胶凝浆体和发泡剂水溶液一并抽吸进入高压喷射泵，胶凝浆体、发泡剂产生的泡沫以及促凝剂混合，形成泡沫浆体。利用高压喷射泵将前述泡沫浆体喷射并浇注在道路塌陷或者破损处，并使浇注的发泡混凝土与道路完好部分平齐，发泡混凝土凝固后即可形成坚固的路面，快速实现道路畅通。待彻底修复道路时，由于凝固的发泡混凝土强度适中，便于拆除和开挖。
实施例5
将混凝土路面开挖过程中产生废旧混凝土经过破碎、筛分后，将不同粒径的粗骨料、细骨料和粉末混合形成再生混凝土骨料；将再生混凝土骨料输入搅拌器，加入适量的水泥、砂子、粉煤灰、生石灰粉和水搅拌、混合，形成胶凝浆体。同时，将发泡剂、稳泡剂和水注入发泡剂桶中，搅拌形成发泡剂水溶液。将胶凝浆体和发泡剂水溶液一并抽吸进入高压喷射泵，胶凝浆体和发泡剂产生的泡沫混合，形成泡沫浆体。利用高压喷射泵将前述泡沫浆体喷射并浇注在胡同内挖好的管道槽的底部，在泡沫浆体尚未凝固时，将管道放置在泡沫浆体上，发泡混凝土凝固后，即可形成稳固密实的管基，并且能够使管道镶嵌在发泡混凝土管基内部。
实施例6
将建筑物拆除过程中产生废旧混凝土经过破碎、筛分后，将不同粒径的粗骨料、细骨料和粉末混合形成再生混凝土骨料；将再生混凝土骨料输入搅拌器，加入适量的水泥、砂子、碎石、生石灰粉和水搅拌、混合，形成胶凝浆体。同时，将发泡剂、稳泡剂和水注入发泡剂桶中，搅拌形成发泡剂水溶液。将胶凝浆体和发泡剂水溶液一并抽吸进入高压喷射泵，胶凝浆体和发泡剂产生的泡沫混合，形成泡沫浆体。利用高压喷射泵将前述泡沫浆体喷射并浇注在预先制作好的墙体模具内，待发泡混凝土成型并凝固后，拆除墙体模具，即形成发泡混凝土墙体。该墙体具有重量轻的优点，降低墙体对建筑物其他部分的压力，而且具有良好的隔音效果。
实施例7
将建筑物拆除过程中产生废旧混凝土破碎、筛分，将不同粒径的粗骨料、细骨料和粉末混合形成再生混凝土骨料；将再生混凝土骨料输入搅拌器，加入适量的水泥、砂子、碎石、生石灰粉、粉煤灰和水搅拌、混合，形成胶凝浆体。同时，将发泡剂、稳泡剂和水注入发泡剂桶中，搅拌形成发泡剂水溶液。将胶凝浆体和发泡剂水溶液一并抽吸进入高压喷射泵，胶凝浆体和发泡剂产生的泡沫混合，形成泡沫浆体。利用高压喷射泵将前述泡沫浆体喷射并涂抹在墙面上，使其在墙体表面形成一层保温层。发泡混凝土保温层具有良好的保温效果，只需较薄的保温层，即可达到保温隔热的效果，增加房屋的使用面积；同时由于发泡混凝土具有质轻的优点，降低墙体本身的重量。
实施例8
将建筑物拆除过程中产生废旧混凝土经过破碎、筛分后，将不同粒径的粗骨料、细骨料和粉末混合形成再生混凝土骨料；将再生混凝土骨料输入搅拌器，加入适量的水泥、砂子、碎石、生石灰粉、粉煤灰和水搅拌、混合，形成胶凝浆体。同时，将发泡剂、稳泡剂和水注入发泡剂桶中，搅拌形成发泡剂水溶液。将胶凝浆体和发泡剂水溶液一并抽吸进入高压喷射泵，胶凝浆体和发泡剂产生的泡沫混合，形成泡沫浆体。利用高压喷射泵将前述泡沫浆体喷射并浇注在预先制作好的板状模具内，待发泡混凝土成型并凝固后，拆除模具，即形成发泡混凝土隔音板，必要时可以在发泡混凝土隔音板中布置钢筋等加强材料，将该发泡混凝土保温板安装在城市道路和居住小区之间，具有良好的隔音效果，能够降低居住小区的噪声污染，改善居住环境。
上述实施例仅仅是为了方便说明所作的举例，并非对本发明的限制。显然，本发明还可以有其他变化形式，例如胶凝浆体中还可以加入其他辅助材料，发泡剂中还可以加入其他助剂，只要不违背本发明的精神或者主要特征，均处于在本发明的保护范围以内。
Claims (14)
1.一种由废旧混凝土制作的发泡混凝土，由胶凝浆体和泡沫混合形成，其特征在于所述胶凝浆体中含有废旧混凝土经过破碎、筛分后形成的再生混凝土骨料、水泥和水。
2.如权利要求1所述的由废旧混凝土制作的发泡混凝土，其特征在于所述胶凝浆体中含有砂子、碎石、熟石灰或者粉煤灰。
3.如权利要求1所述的由废旧混凝土制作的发泡混凝土，其特征在于所述再生混凝土骨料的颗粒直径介于0.01毫米到6毫米之间。
4.由废旧混凝土制作发泡混凝土的方法，包括如下步骤：
a.将废旧混凝土破碎、筛分，形成再生混凝土骨料；
b.在搅拌器中加入步骤a产生的再生混凝土骨料、水泥和水，搅拌均匀，形成胶凝浆体；
c.将发泡剂注入发泡剂桶，加入适量的水稀释并搅拌，形成发泡剂水溶液；
d.将步骤b形成的胶凝浆体和步骤c形成的发泡剂水溶液按照一定的比例抽吸到高压喷射泵中，胶凝浆体和发泡剂产生的泡沫混合，形成泡沫浆体；
e.利用高压喷射泵将步骤d产生泡沫浆体喷射，并进行现场浇注或者模具浇注，使其成型并凝固。
5.如权利要求4所述的由废旧混凝土制作发泡混凝土的方法，其特征在于步骤a形成的再生混凝土骨料的颗粒直径介于0.01毫米到6毫米之间；实施步骤b时加入砂子、碎石、生石灰或者粉煤灰。
6.如权利要求4所述的由废旧混凝土制作发泡混凝土的方法，其特征在于实施步骤c时加入稳泡剂。
7.由废旧混凝土制作的发泡混凝土作为建筑填充材料的应用。
8.由废旧混凝土制作的发泡混凝土作为路基或者桥基填充材料的应用。
9.由废旧混凝土制作的发泡混凝土作为矿山坑道填充材料的应用。
10.由废旧混凝土制作的发泡混凝土作为道路抢险材料的应用。
11.由废旧混凝土制作的发泡混凝土作为管基填充材料的应用。
12.由废旧混凝土制作的发泡混凝土作为墙体构筑材料的应用。
13.由废旧混凝土制作的发泡混凝土作为建筑保温隔热材料的应用。
14.由废旧混凝土制作的发泡混凝土作为隔音材料的应用。
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