CN103467025B - 一种轻集料的制备方法及其制备装置 - Google Patents

一种轻集料的制备方法及其制备装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种轻集料的制备方法及其制备装置，属于建材技术领域。本发明方法首先制备泡沫混凝土，将水泥、砂、粉煤灰、矿渣、硅灰、聚丙烯纤维和速凝剂先干拌30s后，加水和减水剂拌合60s，然后加入由发泡剂和水经物理发泡形成的泡沫，搅拌均匀后制成泡沫混凝土；然后将所制成的泡沫混凝土在终凝前装入圆盘切割造粒机的圆盘中，经圆盘切割造粒机造粒和表面改性后制得的轻集料。本发明装置圆盘切割造粒机包括圆盘、孔隙、切刀、斜片、喷嘴、螺旋甬道以及转轴。本发明所提供的轻集料具有吸水率小、能耗低且污染小的特点，是一种免烧的低吸水率轻集料。

Description

一种轻集料的制备方法及其制备装置
技术领域
本发明属于建材技术领域，具体涉及一种轻集料的制备方法及其制备装置。
背景技术
随着城镇化建设的迅猛发展，轻质节能建筑已成为一个重要发展方向。与普通混凝土相比，轻集料混凝土具有容重轻(约1600kg/m3)、导热系数低(约0.7W/m·K)、耐火性好、有隔声功能和无碱骨料反应等诸多优点，在工程建设中获得了越来越广泛的应用。然而天然轻集料储备有限，人造轻集料越来越多，主要有粘土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒、煤矸石陶粒和垃圾陶粒等。相应的生产技术有免烧陶粒生产技术、烧结陶粒生产技术和烧胀陶粒生产技术等。国产人造陶粒大多是使用后两种技术生产的，例如：专利CN 102875127A，《一种陈腐垃圾塑料污泥沙陶粒及其制造方法》，其方案是将陈腐垃圾塑料污泥沙干燥处理后用回转窑烧制陶粒；专利CN 102775179A，《一种陈腐垃圾渣粉、粉煤灰陶粒及其制造方法》，其方案是使用陈腐垃圾渣粉、粉煤灰和水混合后成球再烧制陶粒的方法；专利CN 102295468A，《一种陶粒生产线及其陶粒制作方法》，提出了一种可以避免污泥干燥而直接烧结的一整套生产线制备陶粒，提高了陶粒生产效率。烧结轻集料不仅浪费煤炭资源，而且污染非常大，因此，在节能环保的要求下，免烧陶粒是今后人造陶粒生产的主流方向。
免烧陶粒的生产方式主要有：①将活性材料(粉煤灰、矿渣和煤矸石等)与胶凝材料混合并添加必要的外加剂后成球。如专利CN 102701785A，《粉煤灰免烧陶粒、制备方法及其用途》，提出了一种将粉煤灰、水泥、金属硫化物和发泡成分混合后使用成球盘制成陶粒的方法；②在轻质内芯外面包裹一层硬质外壳，例如专利CN 102643061A，《核壳结构高强抗震型免烧陶粒、其制备方法及其应用》，提出了一种使用胶凝材料包裹泡沫球制作陶粒的方法。但是这些方法制出的陶粒容重和吸水率较大、导热系数较高，阻碍了免烧陶粒的大范围推广应用。
免烧陶粒的混料成球方式主要有：①滚动成球，这种方法是使用成球盘成球。如专利CN102351557A，《一种活性污泥掺混粉煤灰免烧陶粒的制备方法》中使用成球盘将胶凝材料和污泥的混合物制成陶粒；②挤压成球，这种方法是使用挤压成球机成球。如专利CN 101113088B，《冷发泡粉煤灰免烧陶粒的生产方法》中使用挤压成球机将泡沫与胶凝材料浆体的混合物成球。滚动成球不适合本发明，因为本发明的成球混料是泡沫混凝土，它具有一定的初始流动性；而挤压成球会对泡沫混凝土的孔结构造成破坏，并产生较多的细小废料，增加制造成本。
泡沫混凝土是由水泥、石灰、粉煤灰、砂、外加剂和发泡剂等材料经拌合后制成，含有大量的封闭气孔，容重小，导热系数低，将泡沫混凝土制成免烧轻集料，具有显著的经济性和环保性。水泥的初凝时间通常大于45min，但是加入适量的速凝剂后却能在5min中内凝结固化，极大地缩短水泥浆体的凝结时间，这样可保证泡沫混凝土生产轻集料的效率。
发明内容
本发明针对目前轻集料烧制时能源消耗大、污染严重、吸水率大等缺点，提供一种轻集料的制备方法及其制备装置。该轻集料以轻质低导热泡沫混凝土为原料，是一种免烧的低吸水率轻集料。
本发明所提供的一种轻集料的制备方法，该方法具体步骤如下：
(1)制备泡沫混凝土：将水泥、砂、粉煤灰、矿渣、硅灰、聚丙烯纤维和速凝剂先干拌30s后，加水和减水剂拌合60s，然后加入由发泡剂和水经物理发泡形成的泡沫，搅拌均匀后制成泡沫混凝土。
所述泡沫混凝土的干容重为300～1200kg/m3、强度为0.5～10.0MPa、体积吸水率为10％～35％、导热系数为0.08～0.41W/m·K；所述泡沫混凝土的组成如下：水泥270～400kg/m3，水150～200kg/m3，砂0～150kg/m3，粉煤灰0～550kg/m3，矿渣0～100kg/m3，硅灰0～40kg/m3，聚丙烯纤维0.6～1.2kg/m3，减水剂0～6kg/m3，发泡剂0.3～0.75kg/m3，速凝剂1.5～10kg/m3。
所述砂为工业尾砂或石英砂，细度模数为0.7～2.6。
所述发泡剂为动物蛋白型，发泡倍数35倍，采用物理方式发泡。
(2)将步骤(1)所制成的泡沫混凝土在终凝前装入圆盘切割造粒机的圆盘1中，通过所述圆盘1的震动使所述泡沫混凝土的料浆从所述圆盘1的孔隙2中挤出，位于所述圆盘1下方的喷嘴5喷出干粉封闭所述泡沫混凝土的表面气孔得到造壳后的泡沫混凝土料浆，通过造壳降低轻集料的吸水率并使其不滩散，切刀3通过旋转将造壳后的泡沫混凝土料浆切割下来形成料粒，料粒顺斜片4滚落至反向旋转的螺旋甬道6上，螺旋甬道6以一定的速度旋转以保证粒料有足够时间固结，同时甬道上可安装喷嘴喷洒防黏剂和改性剂，硬化后的粒料经保湿养护后得到目标产品：轻集料。
本发明所提供的一种实现上述轻集料制备方法的制备装置，该装置为圆盘切割造粒机，所述圆盘切割造粒机包括圆盘1、孔隙2、切刀3、斜片4、喷嘴5、螺旋甬道6以及转轴7，圆盘1侧边高40～60cm，底部厚8～15mm，并根据所需集料级配设置孔隙2的孔径，所述圆盘1的震动频率为5～30Hz，所述圆盘1的中间设置转轴7和四把互相垂直的切刀3，所述切刀3由转轴7带动转动，转轴以的速度转动，所述切刀3下面设置30°～45°的斜片4，所述斜片4设置在切刀3下方，所述斜片4反面平行布置干粉喷嘴5，所述螺旋甬道6设置在斜片4下方，所述螺旋甬道6顺所述转轴7布置，所述螺旋甬道6内壁可设置若干喷嘴用于喷洒防黏剂和改性剂。
本发明所提供的轻集料是将加入速凝剂的新拌泡沫混凝土，经圆盘切割造粒机造粒和表面改性后制得的，所制得的轻集料具有吸水率小、能耗低且污染小的特点。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图。
图中：1：圆盘；2：孔隙；3：切刀；4：斜片；5：喷嘴；6：螺旋甬道；7：转轴。
具体实施方式
实施例1：一种轻集料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备泡沫混凝土。泡沫混凝土各组分用量为水泥270kg/m3、水150kg/m3、发泡剂0.72kg/m3、聚丙烯纤维0.6kg/m3、速凝剂(铝酸钠系)5kg/m3。先将水泥和速凝剂搅拌30s，然后加入水搅拌60s，同时将发泡剂稀释40倍发泡后加入浆体搅拌均匀，制得泡沫混凝土。
(2)将制备好的泡沫混凝土静置4分钟，将泡沫混凝土送入圆盘切割造粒机。
(3)圆盘1侧边高40cm，底部厚度15mm，以5Hz的频率振动，将料浆由孔隙2挤出，喷嘴5喷撒干粉裹覆，干粉的组分及其质量比为：粉煤灰60％，磨细矿渣粉40％。随后裹覆干粉的料浆被切刀3切割下来(转轴速度)，顺着角度45°的斜片4平稳的滚落到螺旋甬道6上，螺旋甬道逆时针方向转动以削弱球粒滚落的速度，确保球粒滚动时有足够的时间终凝，如图1。
表1是本实施例所制备的成品轻集料的性能参数。
表1.200级轻集料性能参数
堆积密度kg/m3 1h吸水率％ 24h吸水率％ 筒压强度/MPa
223 23.4 27.8 0.16
实施例2：一种轻集料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备泡沫混凝土。泡沫混凝土各组分用量为水泥320kg/m3、粉煤灰300kg/m3、砂100kg/m3、水220kg/m3、减水剂3.5kg/m3、发泡剂0.43kg/m3、聚丙烯纤维0.8kg/m3、速凝剂(铝酸钠系)6.5kg/m3。先将水泥、粉煤灰、砂和速凝剂混合搅拌30s，然后加入水和减水剂再搅拌60s，同时将发泡剂稀释40倍发泡后加入浆体搅拌均匀，制得泡沫混凝土。
(2)将制备好的泡沫混凝土静置4分钟，将泡沫混凝土送入圆盘切割造粒机。
(3)圆盘1的侧边高50cm，底部厚12mm，以20Hz的频率振动，将料浆由孔隙2挤出，喷嘴5喷撒干粉裹覆，干粉的组分及其质量比为：粉煤灰60％，磨细矿渣粉40％。随后裹覆干粉的料浆被切刀3切割下来(转轴速度)，顺着角度35°的斜片4平稳的滚落到螺旋甬道6上，螺旋甬道逆时针方向转动以削弱球粒滚落的速度，确保球粒滚动时有足够的时间终凝，如图1。
表2是本实施例所制备的成品轻集料的性能参数。
表2.500级轻集料性能参数
堆积密度kg/m3 1h吸水率％ 24h吸水率％ 筒压强度/MPa
486 11.7 13.6 0.94
实施例3：一种低吸水率轻集料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)制备泡沫混凝土。泡沫混凝土各组分用量为水泥360kg/m3、粉煤灰500kg/m3、硅灰100kg/m3、砂150kg/m3、水330kg/m3、减水剂4.3kg/m3、发泡剂0.33kg/m3、速凝剂(铝酸钠系)7.4kg/m3、聚丙烯纤维1kg/m3。先将水泥、粉煤灰、砂和速凝剂混合搅拌30s，然后加入水和减水剂再搅拌60s，同时将发泡剂稀释40倍发泡后加入浆体搅拌均匀，制得泡沫混凝土。
(2)将制备好的泡沫混凝土静置4分钟，将泡沫混凝土送入圆盘切割造粒机。
(3)圆盘1的侧边高60cm，底部厚8mm，以30Hz的频率振动，将料浆由孔隙2挤出，喷嘴5喷撒干粉裹覆，干粉的组分及其质量比为：粉煤灰60％，磨细矿渣粉40％。随后裹覆干粉的料浆被切刀3切割下来(转轴速度)，顺着角度30°的斜片4平稳的滚落到螺旋甬道6上，螺旋甬道逆时针方向转动以削弱球粒滚落的速度，确保球粒滚动时有足够的时间终凝，如图1。
表3是本实施例所制备的成品轻集料的性能参数。
表3.800级轻集料性能参数
堆积密度kg/m3 1h吸水率％ 24h吸水率％ 筒压强度/MPa
804 7.6 9.3 1.9

Claims (5)

1.一种轻集料的制备方法，其特征在于该方法具体步骤如下：
(1)制备泡沫混凝土：将水泥、砂、粉煤灰、矿渣、硅灰、聚丙烯纤维和速凝剂先干拌30s后，加水和减水剂拌合60s，然后加入由发泡剂和水经物理发泡形成的泡沫，搅拌均匀后制成泡沫混凝土；所述泡沫混凝土的干容重为300～1200kg/m3，强度为0.5～10.0MPa，体积吸水率为10％～35％，导热系数为0.08～0.41W/m·K；所述泡沫混凝土的组成如下：水泥270～400kg/m3，水150～200kg/m3，砂0～150kg/m3，粉煤灰0～550kg/m3，矿渣0～100kg/m3，硅灰0～40kg/m3，聚丙烯纤维0.6～1.2kg/m3，减水剂0～6kg/m3，发泡剂0.3～0.75kg/m3，速凝剂1.5～10kg/m3；
(2)将步骤(1)所制成的泡沫混凝土在终凝前装入圆盘切割造粒机的圆盘(1)中，通过所述圆盘(1)的震动使所述泡沫混凝土的料浆从所述圆盘(1)的孔隙(2)中挤出，然后由喷嘴(5)喷出干粉封闭所述泡沫混凝土的表面气孔得到造壳后的泡沫混凝土料浆，切刀(3)通过旋转将造壳后的泡沫混凝土料浆切割下来形成料粒，料粒顺斜片(4)滚落至反向旋转的螺旋甬道(6)上，螺旋甬道(6)以一定的速度旋转以保证粒料有足够时间固结，同时所述螺旋甬道(6)上安装喷嘴喷洒防黏剂和改性剂，硬化后的粒料经保湿养护后得到目标产品：轻集料。
2.根据权利要求1所述一种轻集料的制备方法，其特征在于所述砂为工业尾砂或石英砂，所述砂的细度模数为0.7～2.6。
3.根据权利要求1所述一种轻集料的制备方法，其特征在于所述发泡剂为动物蛋白型，发泡倍数35倍，采用物理方式发泡。
4.实现权利要求1所述方法的制备装置，其特征在于该装置为圆盘切割造粒机，所述圆盘切割造粒机包括圆盘(1)、孔隙(2)、切刀(3)、斜片(4)、喷嘴(5)、螺旋甬道(6)以及转轴(7)，所述圆盘(1)的中间设置转轴(7)和四把互相垂直的切刀(3)，所述切刀(3)由转轴(7)带动转动，所述切刀(3)下面设置30°～45°的斜片(4)，所述斜片(4)设置在所述切刀(3)下方，所述斜片(4)的反面平行布置干粉喷嘴(5)，所述螺旋甬道(6)设置在所述斜片(4)的下方，所述螺旋甬道(6)顺所述转轴(7)布置。
5.如权利要求4所述的制备装置，其特征在于所述螺旋甬道(6)的内壁上设置若干喷嘴。
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