CN113754371A

CN113754371A - 高石粉含量的泡沫轻质土及其制备方法

Info

Publication number: CN113754371A
Application number: CN202111004546.0A
Authority: CN
Inventors: 汪建斌; 稂合清; 韩健; 李佳
Original assignee: Guangdong Shengrui Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Shengrui Technology Co ltd
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2041-08-30
Also published as: CN113754371B

Abstract

本发明公开了一种高石粉含量的泡沫轻质土及其制备方法，该高石粉含量的泡沫轻质土中大量掺入了废石粉和水泥作为原料，同时配合自制的增强型发泡剂进行使用，可大大降低水泥的使用量，降低材料生产成本，既实现了工业废渣进的资源化处理，又缓解了环境污染压力，通过变废为宝获得了显著的经济效益。

Description

高石粉含量的泡沫轻质土及其制备方法

技术领域

本发明涉及石粉固废回收利用技术，具体涉及一种高石粉含量的泡沫轻质土及其制备方法，属于建筑材料领域。

背景技术

泡沫轻质土是一种向拌制好的胶凝材料浆料中加入预制好的泡沫群，获得的多孔轻质工程填筑材料。其具有质量轻、抗压强度高、强度可调节、整体性好、高流动性、耐久性好、凝结自立性、保温隔热以及良好的施工性等特点。可用于桥台台背回填、道路加宽、桥梁减跨、陡坡路堤、滑坡路基、软土路基减荷、地下结构物减荷、隧道空洞注浆、旧桥加固和冻土路基保温隔热等工程。

能用于建筑用砂的有天然砂和机制砂。天然砂包括河沙，海沙，和山砂。其中，河沙用于建筑质量上没有问题，但是很多地区已经禁止开采；海沙无法直接用于建筑，需要对氯离子进行处理，否则会对严重腐蚀钢筋结构，造成严重后果，而山砂的含泥量较高，会严重影响混凝土的性能，造成混凝土的和易性变差，坍落度经时损失增加，体积稳定性和耐久性变差。综合来看，使用精品机制砂则是建筑用砂不二选择。废弃石粉是在制砂生产线生产过程中的副产物，其粒径小于75μm，细度较大。根据相关调查研究，发现每生产一吨的机制砂，就会产生50-200kg的石粉。这些废弃石粉堆放容易造成土壤贫瘠、地下水污染和粉尘污染，对环境造成严重破环。

沥青拌合站将沥青、石料、结合料等根据一定的配合比加工成沥青混合料，其中，沥青拌合站风洗碎石会产生大量的粉尘。由于沥青的特殊属性，产生了巨量的严重污染环境的扬尘颗粒物，这些扬尘颗粒物通常粒径也都小于0.075mm，称回收粉尘，简称回收粉。回收粉的堆放占用了大片土地，造成土地利用率降低，并且给能源生产、资源利用和环境保护带来更为不利的影响。随着公路建设的迅猛发展，若不对回收粉尘进行回收利用，这将会成为影响可持续发展的重大问题。近些年来，拌合站采用了风力除尘、湿式除尘和布袋除尘的除尘模式，由于布袋除尘系统的广泛应用，已经明显改善了沥青拌合站附近的空气质量，粉尘的回收情况已经有了很大的改观，损坏机械设备、污染环境、危害人民身体健康等情况已经得到了明显的改善，但是对回收的粉尘如何处理又成为一个新的问题。有资料显示每生产一吨沥青混合料会回收约45kg的粉尘，而目前这些回收的粉尘还暂时没有得到一个很好的处理措施，且也没有减少处理成本的办法。按环保部门规定，回收粉尘不可以直接堆放，而是要掩埋处理，但是寻找填埋场地以及处理粉尘会引起二次费用的增加，使得处理陈本又超出了预算范围，并且合适的填埋场地越来越不易找到，因此寻找一种有效处理利用粉尘的方法势在必行。

现有技术的轻质土组合物在施工应用时仍然存在诸多问题；一方面，轻质土组合物的固化时间无法满足施工现场的需要，另一方面，所形成的固化轻质土结构体在密度、强度和尺寸稳定性上仍然不令人满意。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高石粉含量的泡沫轻质土及其制备方法，通过将现有砂石厂制砂过程中产生的废石粉及沥青拌合站风洗碎石形成的粉尘利用到泡沫轻质土中，不但能够降低水泥用量、降低材料生产成本，还能对石粉及废弃石粉进行资源化处理，变废为宝，可有效节约原材料成本和自然资源，缓解了对环境的污染，实现可持续发展。

在本申请中，发泡剂与发泡剂具有相同的意义。“任选”表示有或没有(0)。

在本申请中，“X主要包括多种组分或主要由多种组分组成”之类的表述是指所述多种组分占X的比例为80-100wt%，优选90-100wt%，例如95wt%或98wt%。

本申请的发明人通过大量的实验发现，由水泥、石粉和矿粉组成的固体材料与表面活性剂型发泡剂相结合使用，能够在施工过程中以合理的固化时间中获得质量轻（密度低）、强度高和尺寸稳定(结构耐久)的轻质土结构体。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案具体如下：

根据本发明的第一种实施方案，提供一种高石粉含量的泡沫轻质土(组合物)。

一种高石粉含量的泡沫轻质土组合物，该高石粉含量的泡沫轻质土的成分配比如下，即，所述轻质土（组合物）包括以下组分或由以下组分组成或主要由（80-100wt%，优选90-100wt%，例如95wt%或98wt%）以下组分组成：

A) 水泥：30-70重量份，优选32-68，优选34-66，优选36-64，优选38-62，优选40-60，优选42-58，优选44-56，更优选46-54重量份；

B）石粉： 30-50重量份，优选31-49，优选32-48，优选34-46，优选36-44，更优选38-42重量份；

C) 矿粉： 0-40重量份，优选5-40，优选10-35，优选12-33，优选14-30，优选16-28，更优选18-26，更优选20-24重量份；

E) 水；和

F) 泡沫。

一般，其中E)水与固体材料(水泥+石粉+矿粉)的重量比（即水固比）是0.5-0.7 :1，优选0.51-0.68 : 1，优选0.52-0.66 : 1，优选0.54-0.64 : 1，优选0.56-0.62 : 1，优选0.58-0.60 : 1。

一般，泡沫是由高分子表面活性剂型发泡剂用另外的水稀释60-120倍(优选62-110倍，更优选65-100倍，更优选67-95倍，更优选70-90倍，如75、80或85倍)形成泡沫液，然后通过向泡沫液中通入空气(如压缩空气)所形成的。

这里，在F)泡沫中所含的水量不包括在或不计算在E)水的量中。

一般，高分子表面活性剂型发泡剂的用量是基于固体材料(水泥+石粉+矿粉)的总重量而言的0.055-0.8 wt%，优选0.06-0.75wt%，优选0.07-0.7wt%，优选0.08-0.65wt%，优选0.09-0.6wt%，优选0.1-0.55wt%，优选0.11-0.5wt%，例如0.12wt%、0.13wt%、0.14wt%、0.15wt%、0.16wt%、0.17wt%、0.18wt%、0.19wt%、0.20wt%、0.25wt%、0.30wt%、0.35wt%、0.40wt%或0.45wt%。

泡沫的用量足以使得气泡(或泡沫)的体积占了由所有的物料混合之后所获得的湿的泡沫聚合土组合物的总体积的比例(或，气泡率)为：25%～75%，优选28%～70%，优选30%～66%，优选32%～64%，优选34%～62%，优选36%～60%，优选38%～58%，优选40%～56%，例如45%、50%。或者说，泡沫的用量足以使得由所有的物料混合之后所获得的湿的泡沫聚合土组合物中的气泡率为：25%～75%，优选28%～70%，优选30%～66%，优选32%～64%，优选34%～62%，优选36%～60%，优选38%～58%，优选40%～56%，例如45%、50%。

在本申请中，“X主要包括多种组分或主要由多种组分组成”之类的表述是指所述多种组分占X的比例为80-100wt%，优选90-100wt%，例如95wt%或98wt%。一般，固体材料、水和泡沫的总重量或重量之和是基于泡沫聚合土组合物的重量的85-100wt%，优选87-100wt%，优选90-100wt%，优选92-100wt%，优选95-100wt%，优选97-100wt%，优选98-99wt%。

优选，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，优选为普通硅酸盐水泥。例如符合《通用硅酸盐水泥》GB175的42.5、42.5R、52.5、52.5R强度等级的普通硅酸盐水泥。考虑到性价比，优选42.5强度等级的普通硅酸盐水泥或42.5R强度等级的普通硅酸盐水泥。

一般，石粉与矿粉的质量比是30-50 (优选31-49，优选32-48，优选34-46，优选36-44，更优选38-42) : 0-40 (优选5-40，优选10-35，优选12-33，优选14-30，优选16-28，更优选18-26，更优选20-24）。

（石粉+矿粉）与水泥的质量比是(0.4-3) : 1，优选(0.45-2.8) : 1，优选(0.5-2.6) : 1，优选(0.55-2.4) : 1，优选(0.6-2.2) : 1，优选(0.65-2) : 1，优选(0.7-1.8) :1，优选(0.75-1.6) : 1，优选(0.8-1.4) : 1，优选(0.85-1.3) : 1，优选(0.9-1.2) : 1，优选(0.95-1.1) : 1，例如1 : 1。

优选，所述石粉为石粉厂生产的石粉、石材加工厂产生的石粉、制砂过程中的产生的石粉、沥青拌合站风洗碎石形成的石粉中的一种或多种。所述的制砂过程中的产生的石粉包括制砂石粉和收尘石粉。

优选，所述石粉的粒径≤150μm，优选为石粉的粒径≤110μm，更优选为石粉的粒径≤75μm。

优选，所述矿粉为高炉矿渣粉。优选，所述矿粉选自S75矿粉、S95矿粉、S105矿粉中的一种或多种。优选，所述矿粉选自《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046中定义的S75矿粉、S95矿粉、S105矿粉中的一种或多种。

优选，高分子表面活性剂型发泡剂是由聚醚型表面活性剂和小分子有机表面活性剂组成的复合表面活性剂。

更优选，通过将上述固化剂与特定的表面活性剂型发泡剂相结合使用，能够获得性能更加优异的轻质土组合物，使得固化轻质土结构体的强度进一步提高大约17-45%，与使用普通发泡剂所获得的固化轻质土结构体的强度相比。所述发泡剂选自SRS1发泡剂、SRN2发泡剂、SRL0发泡剂中的一种或多种。

优选，所述SRS1发泡剂包括：63-76wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、10-15wt%的三乙醇胺、9-15wt%的十二烷基硫酸钠、4-7wt%的二乙醇单异丙醇胺以及4-7wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱。所述wt%基于SRS1发泡剂的质量。所有组分的量相加等于100wt%。

优选，所述SRN2发泡剂包括：33-55wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、5-10wt%的三乙醇胺、3-6wt%的十二烷基硫酸钠、2-5wt%的二乙醇单异丙醇胺、20-35wt%的α-烯基磺酸钠、15-25wt%的乙二醇丁醚以及2-5wt%的12-14混合醇。所述wt%基于SRN2发泡剂的质量。所有组分的量相加等于100wt%。

优选，所述SRL0发泡剂包括：40-55wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、3-6wt%的十二烷基硫酸钠、20-35wt%的α-烯基磺酸钠、2-5wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱以及15-20wt%的水（优选蒸馏水或软化水）。所述wt%基于SRL0发泡剂的质量。所有组分的量相加等于100wt%。

优选，所述12-14混合醇中碳十二醇和碳十四醇的重量比为3-9:1-5，优选为4-8:2-4，优选为5-7 : 2-4，例如质量比为7:3或6:4。

在本申请中α-烯基磺酸钠，如现有技术中所定义，一般是指R¹-CH=CH-(CH₂)n-SO₃Na, R¹=C₉-C₁₃，n=1、2或3。

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠RO(CH₂CH₂O)_n-SO₃Na(n=2或3，R为12~15烷基(如13或14烷基))是通常用于洗涤剂中的表面活性剂。

一般，泡沫的标准密度(或表观密度)为45-55 kg/m³，优选为48-52 kg/m³。

优选，所述泡沫聚合土组合物的湿密度为750-1050 kg/m³，优选800-1000 kg/m³，优选810-950 kg/m³，优选820-900 kg/m³，优选830-880 kg/m³。

一般，泡沫的用量是：为了形成每kg的湿的组合物，泡沫的用量 = 泡沫的标准密度(kg/m³) × 泡沫轻质土组合物中的气泡率（%）。其中气泡率(%)是指在由所有物料混合形成的组合物(即湿料)中气泡所占的体积比。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种制备高石粉含量的泡沫轻质土的方法或制备第一种实施方案所述高石粉含量的泡沫轻质土的方法。

即，制备如上所述的高石粉含量的泡沫轻质土组合物的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1）按比例称取水泥、石粉、矿粉、发泡剂和水备用。

2）将发泡剂加水稀释获得泡沫液，然后通过向泡沫液中通入空气(如压缩空气)，获得泡沫。

3）先将水泥、石粉、矿粉以及水搅拌混合均匀；然后加入泡沫继续搅拌混合均匀，获得湿的泡沫轻质土组合物。

优选，上述方法进一步包括：

将湿的泡沫轻质土组合物在基底的表面上铺展并固化，获得了固化的泡沫轻质土。

一般，在步骤2）中，高分子表面活性剂型发泡剂用另外的水稀释60-120倍(优选62-110倍，更优选65-100倍，更优选67-95倍，更优选70-90倍，如75、80或85倍)。

优选，将发泡剂加水稀释为发泡剂溶液，其稀释倍数为60～120倍，将配制好的发泡剂溶液注入发泡装置，控制好输入发泡装置中的压缩空气的压力（例如为1.5-2个标准大气压），向发泡剂溶液中通入压缩空气，制备出泡沫。制备出的泡沫单独存放时间不大于10min，应该尽快使用。其中压缩空气是从压缩空气源（例如空气压缩机或压缩空气贮罐）输出的。

尤其，在步骤2）中，为了实现充分起泡以及让所获得泡沫的体积能够保持稳定达6-15分钟，控制好输入发泡装置中的压缩空气的压力(1.5-2个标准大气压)是比较重要的。如果输入发泡装置中的压缩空气的压力偏低（低于1.5 atm），则不能让泡沫液充分起泡，而如果压力偏高(高于2 atm)，则让所获得的泡沫的体积不稳定（在使用之前单独存放时大量的泡发生破裂而导致泡沫的体积缩小）。

优选，在步骤3中，第一次搅拌速率为30-100r/min，搅拌时间为1-30min (优选5-20min，如15min)。第二次搅拌速率为40-120r/min，搅拌时间为1-10min (优选4-7min)。

优选，在步骤3）中所制备的泡沫轻质土组合物的湿密度为500～1200kg/m³，优选为600-1100kg/m³，优选为700-1000kg/m³，优选为750-950kg/m³，优选为800-900kg/m³。另外，由该组合物固化后所得的泡沫轻质土的28天无侧限抗压强度为0.82～5 MPa。

一般，制备出的泡沫应当立即使用，优选，它的单独存放时间不大于10min，更优选不大于8 min。

优选，在步骤2）中，为了实现充分起泡以及让所获得泡沫的体积能够保持稳定达6-15分钟，控制好输入发泡装置中的压缩空气的压力为1.5-2个标准大气压。

一般，固化后的轻质土的干密度大约等于或稍低于湿密度。优选的是，固化后的轻质土的干密度是640-1050 kg/m³，优选650-1000 kg/m³，优选670-990 kg/m³，优选700-950kg/m³，优选720-920 kg/m³。另外，它的28天无侧限抗压强度(MPa)是在0.85-4.8MPa范围，优选0.9-4.5MPa，优选1.0-4.0 MPa，优选1.1-3.8 MPa，优选1.15-3.7 MPa，优选1.2-3.5MPa，更优选1.25-3.3 MPa，更优选1.3-3.0 MPa，例如1.8、2或2.5 MPa。

本发明的泡沫轻质土组合物的固化时间能够被控制在适合于施工的合理范围内，例如1-3小时，如1.30、2或2.5小时。另外，完全固化时间（终凝时间）一般为6-20小时、优选8-18小时、更优选10-16小时。夏天环境温度较高，完全固化时间为6-12小时。

在现有技术中，泡沫轻质土一般是通过将水泥、掺杂料以及水混合制备获得水泥浆料，然后加入泡沫后搅拌混合并经养护后获得。目前，应用于泡沫轻质土的掺合料主要包括有粉煤灰、矿渣、硅灰等。石粉是石料加工企业在生产过程中产生的副产品（石粉为石粉厂生产的石粉、制砂过程中的产生的石粉、沥青拌合站风洗碎石形成的石粉等），其主要性状为超细固体粉状废料，主要矿物组成为石灰石、水滑石等。长期以来，由于石粉经济附加值较低，往往被生产企业废弃，造成资源的浪费和环境的污染。近年以来，将石粉作为泡沫轻质土生产的原材料，以替代部分水泥、粉煤灰等胶凝材料而具有潜在的经济价值。但是经实验发现，石粉能否应用于泡沫轻质土主要有存在以下因素：一方面，石粉作为超细粉体，表现出一定的疏水性，与现有的复合起泡溶液混合后，容易导致发泡剂的性能降低或者失效；另一方面，石粉在接触水后会部分溶出钙、镁离子，导致水溶液的硬度升高，导致泡沫持续时间降低、泡沫破裂，引发掺石粉泡沫部分匀质性差、更易塌陷、成型困难以及开裂等一系列问题，限制了石粉在泡沫混凝土领域的应用，进一步地，在现有技术中石粉的添加量增多会提高水泥浆料的流动性，桨体的自由水增多，导致桨体初凝时起泡容易合并连通形成大气泡，使得连通孔增多，从而导致泡沫轻质土抗压强度降，因此在现有技术中石粉是掺杂量不高。

在本发明中，所述矿粉为高炉矿渣粉，一般地，矿粉的主要化学成分为CaO、SiO₂、Al₂O₃等，同时还会含有少量的SO₃、Fe₂O、MgO、K₂O、TiO₂、Na₂O、MnO等杂质。矿粉的加入一方面可以提高矿废渣的资源化回收效率，另一方面，矿粉能够大大提高泡沫轻质土的耐久性和增强效果，同时还能在一定程度上减少坍落度损失，提高泡沫轻质土的产品性能以及进一步减少水泥的使用量，节约成本。

在本发明中，所述发泡剂选自SRS1发泡剂、SRN2发泡剂、SRL0发泡剂均为自行研制的发泡剂，该发泡剂为增强型发泡剂，在为水泥浆料提供泡沫的同时，还能够对水泥浆料起到增强的作用。本发明的增强型发泡剂，受石粉影响较小，并且泡沫持续时间长和泡沫强度相对较强，不易合并形成大泡沫，以使得石粉尽可能多的起到了“晶核效应”，即石粉代替了一部分水泥、矿粉等活性较高的胶材来充当晶核，使得水泥、矿粉等活性较高的、原本充当晶核不参与水化的胶材被替换出来，得到充分水化。从而提高了强度。即通过特殊自制增强型发泡剂与石粉的配伍使用，可在提高产品的强度的同时，以尽可能多的提高对石粉的消纳量。进而实现废石粉的高资源化回收利用，缓解环境压力，变废为宝。

在本发明中，所述SRS1发泡剂是将各组分按照如下质量百分比进行混合制备获得的：63-76wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、10-15wt%的三乙醇胺（含量99%）、9-15wt%的十二烷基硫酸钠、4-7wt%的二乙醇单异丙醇胺（含量85%）以及4-7wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱。

在本发明中，所述SRN2发泡剂是将各组分按照如下质量百分比进行混合制备获得的：33-55wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、5-10wt%的三乙醇胺（含量99%）、3-6wt%的十二烷基硫酸钠、2-5wt%的二乙醇单异丙醇胺（含量85%）、20-35wt%的α-烯基磺酸钠、15-25wt%的乙二醇丁醚以及2-5wt%的12-14混合醇（碳十二醇和碳十四醇的重量比为3-9:1-5，优选为4-8:2-4，例如7:3）。

在本发明中，所述SRL0发泡剂是将各组分按照如下质量百分比进行混合制备获得的：40-55wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、3-6wt%的十二烷基硫酸钠、20-35wt%的α-烯基磺酸钠、2-5wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱以及15-20wt%的水（蒸馏水或软化水）。

与现有技术相比较，本发明的有益技术效果如下：

1：本发明采用废石粉取代部分水泥，同时掺杂矿粉制备获得高品质泡沫轻质土，固体废弃物利用率高，经济效益显著，不仅大大缓解了建筑材料资源紧缺的问题。而且所利用的石粉为石粉厂、制砂厂以及沥青拌合站产生的废石粉，可减少废石粉的排放，有利于土地和环境保护，同时降低了水泥的使用量，降低了生产成本。

2：本发明采用自制的增强型发泡剂，能够使得制备的高石粉含量泡沫轻质土既能够消纳大量的石粉，同时还能够保证制备获得的泡沫轻质土还具有轻质、高强、环保、工作性能好等特点，能满足工程需求及规范要求，同时本发明所述方法还具有工艺流程短，生产效率高，能耗低的优点。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图。

图2是实施例1中获得的泡沫照片。

图3是实施例1中的固化后的泡沫聚合土的剖面的微观结构照片。

图4是实施例1的泡沫聚合土的试块的照片。

图5是对比例1的固化后的聚合土的剖面的微观结构照片。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。

泡沫轻质土的制备过程如图1中所示。

实施例中所使用的发泡剂的各种组分是可以商购的产品。例如，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠是购自湖北鑫润德化工有限公司的十二烷醇聚氧乙烯醚硫酸钠(n=3)。α-烯基磺酸钠是从中轻化工股份有限公司购买的α-烯基磺酸钠产品。

实施例中泡沫轻质土的各种指标是按《现浇泡沫轻质土技术规程》CECS 249:2008和《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》CJJ/T177-2012进行测试的。

实施例中使用的矿粉是符合《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046中的S95级矿粉。水泥为符合《通用硅酸盐水泥》GB175的普通硅酸盐水泥P·O42.5。

实施例1

SRS1发泡剂组成为：69wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、11wt%的三乙醇胺、9wt%的十二烷基硫酸钠、6wt%的二乙醇单异丙醇胺以及5wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱。

先称取241kg水泥、103kg石粉和223kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得作为一混料的混合料（水固比为：0.5 : 1）。然后称取0.55kg SRS1发泡剂，并加入50kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，将输出压力为2 atm的压缩空气通入到泡沫液中让泡沫液充分起泡，得泡沫(取样大约50ml放入量筒中，观察量筒内泡沫的高度的变化。16min之后泡沫的高度逐渐降低，这表明，泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达16min)。白色泡沫的外观如图2中所示。然后，在获得泡沫之后立即(在10 min之内)将泡沫加入到上述混合料中继续搅拌混合10min（50r/min）而获得湿的泡沫轻质土组合物（即，搅拌均匀的物料），测得该组合物的流值（即，流动度）为168mm，并且测得该组合物的湿密度为620 kg/m³。将所得的湿的组合物铺展在地面上，经过90分钟的固化，获得固化后的泡沫轻质土I。

从固化后的泡沫轻质土I中取样，切开，观察泡孔的结构，如图3中所示，泡孔非常细腻。泡孔呈现圆形，且具有良好的孔壁结构，泡孔之间互不贯通。

另外，从所得的湿的组合物制备试块，如图4中所示。

经过28天之后，测量已固化的泡沫轻质土I的28d无侧限强度（MPa）为1.03 MPa。

实施例2

操作过程与实施例1中类似。

先称取206kg水泥、137kg石粉和223kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得混合料。然后称取0.55kg SRS1发泡剂，并加入50kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达17 min）。最后将泡沫加入到混合料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土II。

SRS1发泡剂组成为：71wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、10wt%的三乙醇胺、8wt%的十二烷基硫酸钠、6wt%的二乙醇单异丙醇胺以及5wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱。

实施例3

操作过程与实施例1中类似。

先称取120kg水泥、103kg石粉、120kg矿粉和223kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得混合料。然后称取0.55kg SRS1发泡剂，并加入50kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达16 min）。泡沫的标准密度为50.5 kg/m³。最后将泡沫加入到混合料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土III。

SRS1发泡剂组成为：68wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、11wt%的三乙醇胺、10wt%的十二烷基硫酸钠、6wt%的二乙醇单异丙醇胺以及5wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱。

实施例4

操作过程与实施例1中类似。

先称取103kg水泥、138kg石粉、103kg矿粉和223kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得一混料。然后称取0.55kg SRS1发泡剂，并加入50kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达17 min）。最后将泡沫加入到一混料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土IV。

SRS1发泡剂组成为：66wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、12wt%的三乙醇胺、10wt%的十二烷基硫酸钠、7wt%的二乙醇单异丙醇胺以及5wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱。

实施例5

操作过程与实施例1中类似。

先称取338kg水泥、145kg石粉和290kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得一混料。然后称取0.45kg SRN2发泡剂，并加入45kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达16 min）。最后将泡沫加入到一混料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土V。

SRN2发泡剂组成为：39wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、9wt%的三乙醇胺、5.5wt%的十二烷基硫酸钠、3wt%的二乙醇单异丙醇胺、24wt%的α-烯基磺酸钠、17wt%的乙二醇丁醚以及2.5wt%的12-14混合醇（碳十二醇和碳十四醇的重量比为7:3）。

实施例6

操作过程与实施例1中类似。

先称取290kg水泥、193kg石粉和290kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得一混料。然后称取0.45kg SRN2发泡剂，并加入45kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达16 min）。最后将泡沫加入到一混料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土VI。

SRN2发泡剂组成为：42wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、8wt%的三乙醇胺、5.5wt%的十二烷基硫酸钠、3wt%的二乙醇单异丙醇胺、22wt%的α-烯基磺酸钠、17wt%的乙二醇丁醚以及2.5wt%的12-14混合醇（碳十二醇和碳十四醇的重量比为7:3）。

实施例7

操作过程与实施例1中类似。

先称取169kg水泥、145kg石粉、169kg矿粉和290kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得一混料。然后称取0.45kg SRN2发泡剂，并加入45kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达16 min）。最后将泡沫加入到一混料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土VII。

SRN2发泡剂组成为：45wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、10wt%的三乙醇胺、5wt%的十二烷基硫酸钠、3wt%的二乙醇单异丙醇胺、20wt%的α-烯基磺酸钠、15wt%的乙二醇丁醚以及2wt%的12-14混合醇（碳十二醇和碳十四醇的重量比为7:3）。

实施例8

操作过程与实施例1中类似。

先称取145kg水泥、193kg石粉、145kg矿粉和290kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得一混料。然后称取0.45kg SRN2发泡剂，并加入45kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达16 min）。最后将泡沫加入到一混料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土VIII。

SRN2发泡剂组成为：35wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、10wt%的三乙醇胺、5wt%的十二烷基硫酸钠、3wt%的二乙醇单异丙醇胺、24wt%的α-烯基磺酸钠、21wt%的乙二醇丁醚以及2wt%的12-14混合醇（碳十二醇和碳十四醇的重量比为7:3）。

实施例9

操作过程与实施例1中类似。

先称取456kg水泥、195kg石粉和326kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得一混料。然后称取0.37kg SRL0发泡剂，并加入40kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达15 min）。最后将泡沫加入到一混料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土IX。

SRL0发泡剂组成为：48wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、6wt%的十二烷基硫酸钠、22wt%的α-烯基磺酸钠、5wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱以及19wt%的蒸馏水。

实施例10

操作过程与实施例1中类似。

先称取391kg水泥、261kg石粉和326kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得一混料。然后称取0.37kg SRL0发泡剂，并加入40kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达15 min）。最后将泡沫加入到一混料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土X。

SRL0发泡剂组成为：50wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、6wt%的十二烷基硫酸钠、21wt%的α-烯基磺酸钠、5wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱以及18wt%的蒸馏水。

实施例11

操作过程与实施例1中类似。

先称取228kg水泥、196kg石粉、228kg矿粉和326kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得一混料。然后称取0.37kg SRL0发泡剂，并加入40kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达16 min）。最后将泡沫加入到一混料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土XI。

SRL0发泡剂组成为：52wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、6wt%的十二烷基硫酸钠、20wt%的α-烯基磺酸钠、5wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱以及17wt%的蒸馏水。

实施例12

操作过程与实施例1中类似。

先称取196kg水泥、261kg石粉、196kg矿粉和326kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得一混料。然后称取0.37kg SRL0发泡剂，并加入40kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积能够保持稳定达16 min）。最后将泡沫加入到一混料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土XII。

SRL0发泡剂组成为：42wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、6wt%的十二烷基硫酸钠、29wt%的α-烯基磺酸钠、5wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱以及18wt%的蒸馏水。

对比例1

操作过程与实施例1中类似。

现有复合发泡剂a组成为：50wt%茶皂素、20wt%十二烷基硫酸钠、10wt%聚乙二醇、10wt%明胶以及10wt%羧甲基纤维素。

先称取206kg水泥、137kg石粉和223kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得作为一混料的混合料。然后称取0.55kg 现有复合发泡剂a，并加入50kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，将输出压力为2 atm的压缩空气通入到泡沫液中让泡沫液充分起泡，得泡沫(取样50ml放入量筒中，观察量筒内泡沫的高度的变化。约2 min之后泡沫的高度逐渐降低，这表明，泡沫在单独存放时的体积仅仅能够保持稳定达约2 min)。最后将泡沫加入到混合料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土XIII。

从固化后的泡沫轻质土XIII中取样（泡沫轻质土XIII经过90分钟的固化），切开，观察泡孔的结构，泡沫轻质土出现了空心现象，其中空心部位的微观结构的放大图被示于图5。

对比例2

操作过程与实施例1中类似。

现有复合发泡剂b组成为：15wt%十二烷基硫酸钠、15.8wt%十六烷基磺酸钠、9.2wt%茶皂素、4wt%十二醇、1wt%纤维素醚、2wt%三乙醇胺、8wt%硫酸钠以及45wt%水。

先称取169kg水泥、145kg石粉、169kg矿粉和290kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得混合料。然后称取0.45kg 现有复合发泡剂b，并加入45kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积只能保持稳定达约3 min）。最后将泡沫加入到混合料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土XIV。

对比例3

操作过程与实施例1中类似。

现有复合发泡剂c组成为：72wt%双氧水（含量30%）和28wt%硬脂酸钙。

先称取145kg水泥、193kg石粉、145kg矿粉和290kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得混合料。然后称取0.45kg现有复合发泡剂c，并加入45kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积只能保持稳定达约1 min）。最后将泡沫加入到混合料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土XV。

对比例4

操作过程与实施例1中类似。

现有复合发泡剂d组成为：12wt%十二烷基硫酸钠、12wt%十二烷基苯磺酸钠、1.5wt%硅树脂聚醚乳液、1.5wt%烷基醇醚多羟基聚合物、9wt%三乙醇胺、15wt%有机硅憎水剂、15wt%十二醇以及34wt%水。

先称取391kg水泥、261kg石粉和326kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得混合料。然后称取0.37kg 现有复合发泡剂d，并加入40kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积只能保持稳定达约4.5min）。最后将泡沫加入到混合料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土XVI。

对比例5

操作过程与实施例1中类似。

现有复合发泡剂e组成为：12.9wt%椰油酰基丙氨酸三乙醇胺、13.1wt%椰油酰甘氨酸钠、13.3wt%椰子油脂肪酸甘氨酸钾、14.7wt%月桂酰两性基乙酸钠、21.2wt%椰油酰两性基二乙酸二钠、1.5wt%三萜皂苷、1.5wt%茶皂素、2wt%异辛基葡糖苷、1wt%月桂酰单异丙醇胺、1.3wt%硫氰酸铁、1.3wt%硫氰酸钠、2wt%甲酸钙、1wt%三乙醇胺、1wt%三异丙醇胺、2wt%硝酸钙、4.8wt%明胶、1.2wt%葡甘露聚糖、1wt%卡拉胶、3.2wt%水。

先称取290kg水泥、193kg石粉和290kg水搅拌混合20min（45r/min）后获得混合料。然后称取0.45kg 现有复合发泡剂e，并加入45kg水稀释后获得泡沫液，将配制好的泡沫液注入到发泡装置中，并制备获得泡沫（所得泡沫在单独存放时的体积只能保持稳定达约6min）。最后将泡沫加入到混合料中继续搅拌混合10min（50r/min）后，获得高石粉含量的泡沫轻质土XVII。

表1-泡沫轻质土的性能检测结果

对比例1-5制备获得的高石粉含量的泡沫轻质土XIII-XVII均出现不同程度的沉陷和塌边。

Claims

1.一种高石粉含量的泡沫轻质土组合物，其特征在于：该高石粉含量的泡沫轻质土组合物包括以下组分或由以下组分所组成：

E) 水；和

F) 泡沫；

其中E)水与固体材料(水泥+石粉+矿粉)的重量比（即水固比）是0.5-0.7 : 1，优选0.51-0.68 : 1，优选0.52-0.66 : 1，优选0.54-0.64 : 1，优选0.56-0.62 : 1，优选0.58-0.60 : 1；

其中，泡沫是由高分子表面活性剂型发泡剂用另外的水稀释60-120倍(优选62-110倍，更优选65-100倍，更优选67-95倍，更优选70-90倍，如75、80或85倍)形成泡沫液，然后通过向泡沫液中通入空气(如压缩空气)所形成的；

其中，在F)泡沫中所含的水量不包括在或不计算在E)水的量中；和

其中，高分子表面活性剂型发泡剂的用量是基于固体材料(水泥+石粉+矿粉)的总重量而言的0.055-0.8 wt%，优选0.06-0.75wt%，优选0.07-0.7wt%，优选0.08-0.65wt%，优选0.09-0.6wt%，优选0.1-0.55wt%，优选0.11-0.5wt%，例如0.12wt%、0.13wt%、0.14wt%、0.15wt%、0.16wt%、0.17wt%、0.18wt%、0.19wt%、0.20wt%、0.25wt%、0.30wt%、0.35wt%、0.40wt%或0.45wt%；或

泡沫的用量足以使得气泡的体积占了由所有的物料混合之后所获得的湿的泡沫聚合土组合物的总体积的比例为：25%～75%，优选28%～70%，优选30%～66%，优选32%～64%，优选34%～62%，优选36%～60%，优选38%～58%，优选40%～56%。

2.根据权利要求1所述的泡沫轻质土组合物，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥，优选为普通硅酸盐水泥；和/或

石粉与矿粉的质量比是30-50 (优选31-49，优选32-48，优选34-46，优选36-44，更优选38-42) : 0-40 (优选5-40，优选10-35，优选12-33，优选14-30，优选16-28，更优选18-26，更优选20-24）；和/或

（石粉+矿粉）与水泥的质量比是(0.4-3) : 1，优选(0.45-2.8) : 1，优选(0.5-2.6) :1，优选(0.55-2.4) : 1，优选(0.6-2.2) : 1，优选(0.65-2) : 1，优选(0.7-1.8) : 1，优选(0.75-1.6) : 1，优选(0.8-1.4) : 1，优选(0.85-1.3) : 1，优选(0.9-1.2) : 1，优选(0.95-1.1) : 1，例如1 : 1。

3.根据权利要求1或2所述的泡沫轻质土组合物，其特征在于：所述石粉为石粉厂生产的石粉、制砂过程中产生的石粉、沥青拌合站风洗碎石形成的石粉中的一种或多种；和/或

所述石粉的粒径≤150μm，优选为石粉的粒径≤110μm，更优选为石粉的粒径≤75μm；和/或

所述水泥为硅酸盐水泥，优选为普通硅酸盐水泥；优选，水泥为符合《通用硅酸盐水泥》GB175的普通硅酸盐水泥P·O42.5或P·O42.5R。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的泡沫轻质土组合物，其特征在于：所述矿粉为高炉矿渣粉；优选，所述矿粉选自《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T 18046中定义的S75矿粉、S95矿粉、S105矿粉中的一种或多种；和/或

高分子表面活性剂型发泡剂是由聚醚型表面活性剂和小分子有机表面活性剂组成的复合表面活性剂。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的泡沫轻质土组合物，其特征在于：所述发泡剂选自SRS1发泡剂、SRN2发泡剂、SRL0发泡剂中的一种或多种；

所述SRS1发泡剂包括：63-76wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、10-15wt%的三乙醇胺、9-15wt%的十二烷基硫酸钠、4-7wt%的二乙醇单异丙醇胺以及4-7wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱；

所述SRN2发泡剂包括：33-55wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、5-10wt%的三乙醇胺、3-6wt%的十二烷基硫酸钠、2-5wt%的二乙醇单异丙醇胺、20-35wt%的α-烯基磺酸钠、15-25wt%的乙二醇丁醚以及2-5wt%的12-14混合醇；

所述SRL0发泡剂包括：40-55wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、3-6wt%的十二烷基硫酸钠、20-35wt%的α-烯基磺酸钠、2-5wt%的月桂酰胺丙基甜菜碱以及15-20wt%的水。

6.根据权利要求5所述的泡沫轻质土组合物，其特征在于：所述12-14混合醇中碳十二醇和碳十四醇的重量比为3-9:1-5，优选为4-8:2-4。

7.制备如权利要求1-6中任一项所述高石粉含量的泡沫轻质土组合物的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1）按比例称取水泥、石粉、矿粉、发泡剂和水备用；

2）将发泡剂加水稀释获得泡沫液，然后通过向泡沫液中通入空气(如压缩空气)，获得泡沫；

8.根据权利要求7所述的方法，该方法进一步包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在步骤2中，高分子表面活性剂型发泡剂用另外的水稀释60-120倍(优选62-110倍，更优选65-100倍，更优选67-95倍，更优选70-90倍，如75、80或85倍)；和/或

在步骤3中，第一次搅拌速率为30-100r/min，搅拌时间为1-30min；第二次搅拌速率为40-120r/min，搅拌时间为1-10min；和/或

在步骤3）中所制备的泡沫轻质土组合物的湿密度为500～1200kg/m³，优选为600-1100kg/m³，优选为700-1000kg/m³；另外，由该组合物固化后所得的泡沫轻质土的28天无侧限抗压强度为0.82～5 MPa；和/或

在步骤2）中，为了实现充分起泡以及让所获得泡沫的体积能够保持稳定达6-15分钟，控制好输入发泡装置中的压缩空气的压力为1.5-2 标准大气压。

10.由权利要求8或9中任何一项所述的方法制备的泡沫轻质土；优选的是，固化后的轻质土的干密度是640-1050 kg/m³，优选650-1000 kg/m³，优选700-950 kg/m³，并且，它的28天无侧限抗压强度(MPa)是在0.85-4.8MPa范围，优选0.9-4.5MPa，优选1.0-4.0 MPa，优选1.1-3.8 MPa，优选1.15-3.7 MPa，优选1.2-3.5 MPa，更优选1.25-3.3 MPa，更优选1.3-3.0MPa。