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污泥陶粒原位发泡轻混凝土技术

成果简介本技术对现有的陶粒泡沫轻混凝土进行了改进，获得成本低廉，环保效果好，保温、高强、抗震的轻混凝土及轻混凝土墙板产品。上述轻混凝土加工成本同普通混凝土，且加工和施工灵活，可以直接浇注为建筑的轻混凝土构件，也可以在工厂加工为轻质墙材的墙板和砌块，配以专门高性能保温砂浆去建造自保温和抗震建筑，大幅度减轻地基的荷载。该轻混凝土采用我校首先提出的轻质材料改性技术，具有很大的技术优势，在结构材料的自保温、抗震、防火、防水、隔音，以及大幅度降低住宅产业化的建造成本方面极具竞争力，可使住宅产业化建筑的 PC 装配件的搬运成本降低 1/3以上。该技术可以直接发展为高强轻混凝土制品，如现浇轻混凝土、轻混凝土砌块、围护和分户隔墙用的系列轻质混凝土墙板，用于建筑行业，实现建筑节能70%以上的目标。另外该技术中的 ECC 技术还可以用于高性能干混砂浆，污泥陶粒还可以作为污水处理用的生物膜滤料和人工湿地的填充床骨料。成熟程度和所需建设条件污泥陶粒的加工已经完成竖炉和回转窑烧成的中试生产，六安和镇江某陶粒加工企业已经开始用回转窑加工污泥烧胀陶粒。用污泥陶粒原位发泡混凝土加工出的轻质墙板已经采用在住宅产业化的示范建筑上，取得明显的建筑节能降耗的效果。所需建设条件： 1）附近有污水处理厂和电厂，分别提供水处理剩余污泥（湿泥）和粉煤灰粗渣作为加工污泥陶粒的主要原料； 2）轻混凝土的加工手段同普通混凝土加工手段，墙板的生产可以采用立模生产工艺和平模浇注生产工艺，其中平模浇注生产工艺可以自动化连续生产，上述两个生产工艺设备目前已属成熟生产工艺设备，安工大提出的平模浇注生产工艺已经申请发明专利。完整生产工艺的主要投资设备有： 1）搅泥设备； 2）成球机； 3）烧成设备（回转窑或竖炉）； 4）混凝土搅拌设备； 5）墙板机（平模或立模）； 6）养护设备。技术指标污泥陶粒的技术指标如下：粒度 5-10mm；筒压强度 3-8MPa；吸水率≤10%，重金属溶出无害。墙板的技术指标：导热系数 ≤0.1W/m· K ；抗压强度 ≥5MPa ；容重≤800kg/cm3，其余指标满足相关国标要求。市场分析和应用前景目前从建筑节能和节约土地的需要角度出发，需要使用大量的轻质建筑材料使建筑能满足保温指标合格和使楼层加高需求，同时多地区处于地震带更需要轻质、高强、整体性好的混凝土基建筑材料，因此对作为轻质建材的主要基础材料轻骨料的依赖性越来越强。正在我国兴起的住宅产业化和目前普遍采用的框架结构建筑需要墙体在构造时结合点少、整体性好、建造速度快，因此围护墙体、分户墙体、各类隔墙开始大规模需要低成本高性能的组装式轻质墙板，因此上述产品的市场需要是越来越大。本项目开发的轻质骨料和轻质墙板都是建立在用水处理污泥和粉煤灰粗渣两种废弃物作为主原料的基础之上，因此加工成本低廉、加工过程具有显著的环保效果，因此污泥陶粒和污泥陶粒基轻质墙板为具有很好市场前景的绿色建材产品，尤其是在陶粒生产中直接采用湿污泥作为原料进行陶粒坯体加工，解决了目前污泥干化难的问题，使整个污泥陶粒及轻质墙板的加工成本比其他陶粒产品降低了 30%以上，因此具有较好的市场前景。另外污泥陶粒还可以作为水处理用的滤料和各种人造湿地的填料。社会经济效益分析建设一条年产 3 万立方米污泥陶粒的生产线可以基本消纳一个中等城市污水处理厂的水处理湿态剩余污泥的合理处置问题，彻底根治了水处理污泥的二次污染，具有极高的环保价值。后续产品轻质墙板使用后可以使墙体达到建筑节能70%以上的目标，且可以减轻地基的承载，使建筑整体性好，因此具有很强的抗震作用。污泥陶粒及轻质墙板可以同时解决污泥、粉煤灰固废的资源化问题、消除其二次污染问题，且后端产品的节能降耗和减少二氧化碳排放效果显著，抗震性能好，因此社会效益极为显著。知识产权及成果获奖情况（1） “水处理污泥陶粒的低能耗加工” 项目， 2011 年通过了省科技厅组织专家验收鉴定，评定成绩为优秀。（2）“水处理污泥资源化之陶粒产品的关键技术研究” 项目， 2013 年通过了省教育厅组织专家验收鉴定，评定成绩为优秀。（3）“水处理污泥陶粒的低能耗加工” 获得了 2012 安徽省科技成果证书。（ 4） “ 一种用废纸造纸污泥制备陶粒的方法”，发明专利，专利号：ZL200810155372.6合作方式合作开发、受托开发联系方式材料科学与工程学院樊传刚电话： 0555-2311570；手机： 13855578005； E-mail/ chgfan@ahut.edu.cn。

安徽工业大学 2021-04-11