CN111574085A - 一种轻骨料混凝土用再生陶粒及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土领域，提出了一种轻骨料混凝土用再生陶粒及其制备工艺，该再生陶粒包括以下重量份数组分：惰性固体建筑废弃物20‑25份、农业废弃秸秆5‑10份、硅藻土5‑10份、粉煤灰4‑6份、热塑性再生塑料1‑3份、复合纤维0.2‑1份，本申请利用现有废弃资源，合理选配原料，优化配比，制得的再生陶瓷再生活化性强，吸水率底且筒压强度高，具有优异的力学性能，使用效益好，应用于混凝土制品中，轻质高强，防渗水效果好，值得推广应用。

Description

一种轻骨料混凝土用再生陶粒及其制备工艺
技术领域
本发明涉及再生材料技术领域，具体涉及一种轻骨料混凝土用再生陶粒及其制备工艺。
背景技术
随着国民经济的持续增长，国家建筑工业的迅猛崛起，对建筑材料的需求量不断扩大，与此同时，国民生活和环保意识的不断提高，对建筑安全和建材的质量也有了新的更高的要求。城市多层、高层建筑的不断涌现，地基承压严重超负载，尤其是那些软地基城市地面开始快速下沉，给城市安全带来了严重的隐患；由于城乡建设的迅速发展，粘土实心砖的大量使用，全国数百万亩农田遭到破坏。近年来，国家建设部多次强调墙体材料必须进行该改革，尽量减少国家的经济损失，确保城市安全和社会稳定。这给建材工业的改革提出了更高的要求，同时也为轻型建材业的大发展，亦是陶粒工业的崛起带来了良好的机遇。
陶粒轻骨料即陶质的颗粒，其表面是一层坚硬的、呈陶质或釉质的外壳，内部具有大量的封闭型微孔。陶粒不仅质轻、隔热保温、吸水率低，而且具有良好的耐火性、抗震性、抗渗性、抗冻性、耐久性和抗碱集料反应能力等性能。所以陶粒被广泛应用于建筑、石油、化工、农业、填料和滤料等领域。
然而，传统的陶粒轻骨料原料为黏土、页岩等天然矿物，黏土、页岩等天然矿物的大量使用会破坏耕地和生态环境。近年来随着环境问题的日益严峻和环保观念的深入人心，国家出台相关政策来限制黏土、页岩等天然矿物的开采利用，开发新的黏土、页岩替代物成为近年来的研究热点。
如固体废料(建筑垃圾等)、农业秸秆废弃物、废水污泥等，均可回收利用生产再生陶粒，不仅对环境改善具有优异的促进作用，同时，提高了资源利用化，符合可持续发展理念。对此，本申请提出了一种利用现有废弃物生产的高性能再生陶粒。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种轻骨料混凝土用再生陶粒及其制备工艺，利用现有废弃资源，合理选配原料，优化配比，制得的再生陶瓷再生活化性强，吸水率底且筒压强度高，具有优异的力学性能，轻质高强，使用效益好，制得推广应用。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种轻骨料混凝土用再生陶粒，包括以下重量份数组分：惰性固体建筑废弃物20-25份、农业废弃秸秆5-10份、硅藻土5-10份、粉煤灰4-6份、热塑性再生塑料1-3份、复合纤维0.2-1份。
作为本发明的进一步优化，惰性固体建筑废弃物选自废石料、废砖瓦、废沥青中的一种或多种组合物。
作为本发明的进一步优化，农业废弃秸秆选自但不限于水稻、玉米、高粱、薯类、棉花中的一种或多组组合物。
作为本发明的进一步优化，热塑性再生塑料选自但不限于PP、PVC、PA、PE、ABS、POM中的一种或多种组合物。
作为本发明的进一步优化，复合纤维包括石膏纤维、海泡石纤维、聚乳酸纤维，三者质量百分占比为30-60wt％、30-50wt％、10-30wt％。海泡石纤维作为层链状纤维与高分子的有机聚乳酸反应结合，大大提高了流变相容力，配合石膏纤维的易活化表层效果，与热塑性材料共混对固体建筑废物进行包覆改性，显著提高了固体废物的再生性能，作为膜层柔化效果好，表面与植物纤维以及其他填料嵌合联结，材料再生稳定性强，烧结过程中内裂纹问题显著降低，抗压强度提高，防渗效果也明显改善。
作为本发明的进一步优化，轻骨料混凝土用再生陶粒，制备工艺为：
1)取惰性固体建筑废物，机械力破碎、研磨至5-10mm，然后向其中加入适量无水乙醇和硅烷偶联剂KH-560，继续研磨粉碎至小于1mm，取出干燥的颗粒料一备用；
2)将农业废弃秸秆破碎至0.5-2mm，然后与硅藻土、粉煤灰共混，混匀后向其中加入质量30-40％的水，搅拌均匀后，得混料一备用；
3)将颗粒料一与热塑性再生塑料共混，于70-90℃搅拌反应30min，然后将复合纤维加入其中，升温加压反应1-2h，取出冷却破碎至小于1mm，得颗粒料二备用；
4)将颗粒料二在搅拌条件下加入混料一中，加水混匀，送入造粒机中造粒，得陶粒坯体，陶粒坯体粒径为10-15mm；
5)将陶粒坯体干燥至含水量为8-12wt％，然后送入煅烧窑内烧结处理，取出得预制陶粒料，向其上喷洒稀酸溶液，然后400rpm机械搅拌10min，干燥即得再生陶粒成品。
作为本发明的进一步优化，步骤1)中无水乙醇加入量为惰性固体建筑废物质量的10-12wt％，硅烷偶联剂KH-560加入量为惰性固体建筑废弃物质量的2.5-3wt％。
作为本发明的进一步优化，步骤3)中升温加压具体为温度140-160℃，压力2.5-3.5MPa。
作为本发明的进一步优化，步骤5)中烧结处理具体为先于120-150℃加热10-20min，然后升温至260-300℃加热10-20min，再升温至650-800℃加热10-30min，最后升温至1100-1200℃加热10-15min。
作为本发明的进一步优化，步骤5)中稀酸溶液为0.2mol/L的稀硫酸，喷洒量为预制陶粒料质量的5-8wt％。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
本发明申请利用现有废弃资源，合理选配原料，优化配比，制得的再生陶瓷再生活化性强，吸水率底且筒压强度高，具有优异的力学性能，轻质高强，使用效益好，制得推广应用。
本申请以建筑废料、农业废料共混，并针对性添加热塑性塑料废料，对在加工结构内部具有良好的调和效果，应力破裂率降低，同时配合硅藻土、粉煤灰和复合纤维填充补强，提高了反应流动性，具有良好的补偿修复性，不仅改善了力学性能，同时具有优异的应用寿命。制得的再生陶粒筒压强度高且吸水率低，综合性能优异，轻质高强，适用于建筑再生砂浆填料、混凝土保温墙板等。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种轻骨料混凝土用再生陶粒，包括以下重量份数组分：惰性固体建筑废弃物20份、农业废弃秸秆5份、硅藻土6份、粉煤灰5份、热塑性再生塑料2份、复合纤维0.4份。
其中，惰性固体建筑废弃物选自废石料、废砖瓦、废沥青中的一种或多种组合物；农业废弃秸秆选自但不限于水稻、玉米、高粱、薯类、棉花中的一种或多组组合物；热塑性再生塑料选自但不限于PP、PVC、PA、PE、ABS、POM中的一种或多种组合物。
进一步的，复合纤维包括石膏纤维、海泡石纤维、聚乳酸纤维，三者质量百分占比为50wt％、30wt％、20wt％。
轻骨料混凝土用再生陶粒，制备工艺为：
1)取惰性固体建筑废物，机械力破碎、研磨至5-10mm，然后向其中加入适量无水乙醇和硅烷偶联剂KH-560，继续研磨粉碎至小于1mm，取出干燥的颗粒料一备用；
2)将农业废弃秸秆破碎至0.5-2mm，然后与硅藻土、粉煤灰共混，混匀后向其中加入质量30-40％的水，搅拌均匀后，得混料一备用；
3)将颗粒料一与热塑性再生塑料共混，于70-90℃搅拌反应30min，然后将复合纤维加入其中，升温加压反应1-2h，取出冷却破碎至小于1mm，得颗粒料二备用；
4)将颗粒料二在搅拌条件下加入混料一中，加水混匀，送入造粒机中造粒，得陶粒坯体，陶粒坯体粒径为10-15mm；
5)将陶粒坯体干燥至含水量为8-12wt％，然后送入煅烧窑内烧结处理，取出得预制陶粒料，向其上喷洒稀酸溶液，然后400rpm机械搅拌10min，干燥即得再生陶粒成品。
其中，步骤1)中无水乙醇加入量为惰性固体建筑废物质量的10wt％，硅烷偶联剂KH-560加入量为惰性固体建筑废弃物质量的2.5wt％。
步骤3)中升温加压具体为温度150℃，压力2.8MPa。
步骤5)中烧结处理具体为先于140℃加热20min，然后升温至260℃加热10min，再升温至50℃加热10min，最后升温至1200℃加热10min。
步骤5)中稀酸溶液为0.2mol/L的稀硫酸，喷洒量为预制陶粒料质量的5.9wt％。
实施例2：
一种轻骨料混凝土用再生陶粒，包括以下重量份数组分：惰性固体建筑废弃物25份、农业废弃秸秆5份、硅藻土8份、粉煤灰6份、热塑性再生塑料2份、复合纤维0.5份。
其中，惰性固体建筑废弃物选自废石料、废砖瓦、废沥青中的一种或多种组合物；农业废弃秸秆选自但不限于水稻、玉米、高粱、薯类、棉花中的一种或多组组合物；热塑性再生塑料选自但不限于PP、PVC、PA、PE、ABS、POM中的一种或多种组合物。
进一步的，复合纤维包括石膏纤维、海泡石纤维、聚乳酸纤维，三者质量百分占比为40wt％、30wt％、30wt％。
轻骨料混凝土用再生陶粒，制备工艺为：
1)取惰性固体建筑废物，机械力破碎、研磨至5-10mm，然后向其中加入适量无水乙醇和硅烷偶联剂KH-560，继续研磨粉碎至小于1mm，取出干燥的颗粒料一备用；
2)将农业废弃秸秆破碎至0.5-2mm，然后与硅藻土、粉煤灰共混，混匀后向其中加入质量30-40％的水，搅拌均匀后，得混料一备用；
3)将颗粒料一与热塑性再生塑料共混，于70-90℃搅拌反应30min，然后将复合纤维加入其中，升温加压反应1-2h，取出冷却破碎至小于1mm，得颗粒料二备用；
4)将颗粒料二在搅拌条件下加入混料一中，加水混匀，送入造粒机中造粒，得陶粒坯体，陶粒坯体粒径为10-15mm；
5)将陶粒坯体干燥至含水量为8-12wt％，然后送入煅烧窑内烧结处理，取出得预制陶粒料，向其上喷洒稀酸溶液，然后400rpm机械搅拌10min，干燥即得再生陶粒成品。
其中，步骤1)中无水乙醇加入量为惰性固体建筑废物质量的10wt％，硅烷偶联剂KH-560加入量为惰性固体建筑废弃物质量的2.6wt％。
步骤3)中升温加压具体为温度160℃，压力2.5MPa。
步骤5)中烧结处理具体为先于150℃加热10min，然后升温至300℃加热10min，再升温至800℃加热10min，最后升温至1100℃加热10min。
步骤5)中稀酸溶液为0.2mol/L的稀硫酸，喷洒量为预制陶粒料质量的7.3wt％。
实施例3：
一种轻骨料混凝土用再生陶粒，包括以下重量份数组分：惰性固体建筑废弃物20份、农业废弃秸秆10份、硅藻土10份、粉煤灰5份、热塑性再生塑料3份、复合纤维0.2份。
其中，惰性固体建筑废弃物选自废石料、废砖瓦、废沥青中的一种或多种组合物；农业废弃秸秆选自但不限于水稻、玉米、高粱、薯类、棉花中的一种或多组组合物；热塑性再生塑料选自但不限于PP、PVC、PA、PE、ABS、POM中的一种或多种组合物。
进一步的，复合纤维包括石膏纤维、海泡石纤维、聚乳酸纤维，三者质量百分占比为30wt％、50wt％、20wt％。
轻骨料混凝土用再生陶粒，制备工艺为：
1)取惰性固体建筑废物，机械力破碎、研磨至5-10mm，然后向其中加入适量无水乙醇和硅烷偶联剂KH-560，继续研磨粉碎至小于1mm，取出干燥的颗粒料一备用；
2)将农业废弃秸秆破碎至0.5-2mm，然后与硅藻土、粉煤灰共混，混匀后向其中加入质量30-40％的水，搅拌均匀后，得混料一备用；
3)将颗粒料一与热塑性再生塑料共混，于70-90℃搅拌反应30min，然后将复合纤维加入其中，升温加压反应1-2h，取出冷却破碎至小于1mm，得颗粒料二备用；
4)将颗粒料二在搅拌条件下加入混料一中，加水混匀，送入造粒机中造粒，得陶粒坯体，陶粒坯体粒径为10-15mm；
5)将陶粒坯体干燥至含水量为8-12wt％，然后送入煅烧窑内烧结处理，取出得预制陶粒料，向其上喷洒稀酸溶液，然后400rpm机械搅拌10min，干燥即得再生陶粒成品。
其中，步骤1)中无水乙醇加入量为惰性固体建筑废物质量的12wt％，硅烷偶联剂KH-560加入量为惰性固体建筑废弃物质量的2.7wt％。
步骤3)中升温加压具体为温度150℃，压力3.0MPa。
步骤5)中烧结处理具体为先于130℃加热20min，然后升温至300℃加热10min，再升温至800℃加热20min，最后升温至1100℃加热15min。
步骤5)中稀酸溶液为0.2mol/L的稀硫酸，喷洒量为预制陶粒料质量的6.6wt％。
实施例4：
一种轻骨料混凝土用再生陶粒，包括以下重量份数组分：惰性固体建筑废弃物25份、农业废弃秸秆6份、硅藻土5份、粉煤灰6份、热塑性再生塑料3份、复合纤维0.5份。
其中，惰性固体建筑废弃物选自废石料、废砖瓦、废沥青中的一种或多种组合物；农业废弃秸秆选自但不限于水稻、玉米、高粱、薯类、棉花中的一种或多组组合物；热塑性再生塑料选自但不限于PP、PVC、PA、PE、ABS、POM中的一种或多种组合物。
进一步的，复合纤维包括石膏纤维、海泡石纤维、聚乳酸纤维，三者质量百分占比为60wt％、30wt％、10wt％。
轻骨料混凝土用再生陶粒，制备工艺为：
1)取惰性固体建筑废物，机械力破碎、研磨至5-10mm，然后向其中加入适量无水乙醇和硅烷偶联剂KH-560，继续研磨粉碎至小于1mm，取出干燥的颗粒料一备用；
2)将农业废弃秸秆破碎至0.5-2mm，然后与硅藻土、粉煤灰共混，混匀后向其中加入质量30-40％的水，搅拌均匀后，得混料一备用；
3)将颗粒料一与热塑性再生塑料共混，于70-90℃搅拌反应30min，然后将复合纤维加入其中，升温加压反应1-2h，取出冷却破碎至小于1mm，得颗粒料二备用；
4)将颗粒料二在搅拌条件下加入混料一中，加水混匀，送入造粒机中造粒，得陶粒坯体，陶粒坯体粒径为10-15mm；
5)将陶粒坯体干燥至含水量为8-12wt％，然后送入煅烧窑内烧结处理，取出得预制陶粒料，向其上喷洒稀酸溶液，然后400rpm机械搅拌10min，干燥即得再生陶粒成品。
其中，步骤1)中无水乙醇加入量为惰性固体建筑废物质量的12wt％，硅烷偶联剂KH-560加入量为惰性固体建筑废弃物质量的2.5wt％。
步骤3)中升温加压具体为温度140℃，压力3.5MPa。
步骤5)中烧结处理具体为先于150℃加热20min，然后升温至280℃加热10min，再升温至700℃加热20min，最后升温至1200℃加热10min。
步骤5)中稀酸溶液为0.2mol/L的稀硫酸，喷洒量为预制陶粒料质量的7.0wt％。
实施例5：
一种轻骨料混凝土用再生陶粒，包括以下重量份数组分：惰性固体建筑废弃物20份、农业废弃秸秆10份、硅藻土10份、粉煤灰4份、热塑性再生塑料1份、复合纤维1份。
其中，惰性固体建筑废弃物选自废石料、废砖瓦、废沥青中的一种或多种组合物；农业废弃秸秆选自但不限于水稻、玉米、高粱、薯类、棉花中的一种或多组组合物；热塑性再生塑料选自但不限于PP、PVC、PA、PE、ABS、POM中的一种或多种组合物。
进一步的，复合纤维包括石膏纤维、海泡石纤维、聚乳酸纤维，三者质量百分占比为30wt％、50wt％、20wt％。
轻骨料混凝土用再生陶粒，制备工艺为：
1)取惰性固体建筑废物，机械力破碎、研磨至5-10mm，然后向其中加入适量无水乙醇和硅烷偶联剂KH-560，继续研磨粉碎至小于1mm，取出干燥的颗粒料一备用；
2)将农业废弃秸秆破碎至0.5-2mm，然后与硅藻土、粉煤灰共混，混匀后向其中加入质量30-40％的水，搅拌均匀后，得混料一备用；
3)将颗粒料一与热塑性再生塑料共混，于70-90℃搅拌反应30min，然后将复合纤维加入其中，升温加压反应1-2h，取出冷却破碎至小于1mm，得颗粒料二备用；
4)将颗粒料二在搅拌条件下加入混料一中，加水混匀，送入造粒机中造粒，得陶粒坯体，陶粒坯体粒径为10-15mm；
5)将陶粒坯体干燥至含水量为8-12wt％，然后送入煅烧窑内烧结处理，取出得预制陶粒料，向其上喷洒稀酸溶液，然后400rpm机械搅拌10min，干燥即得再生陶粒成品。
其中，步骤1)中无水乙醇加入量为惰性固体建筑废物质量的10wt％，硅烷偶联剂KH-560加入量为惰性固体建筑废弃物质量的2.5wt％。
步骤3)中升温加压具体为温度140℃，压力3.0MPa。
步骤5)中烧结处理具体为先于120℃加热20min，然后升温至280℃加热20min，再升温至750℃加热10min，最后升温至1100℃加热10min。
步骤5)中稀酸溶液为0.2mol/L的稀硫酸，喷洒量为预制陶粒料质量的6.3wt％。
将本发明实施例制得的再生陶粒进行性能检测，数据如下：
其中，对比例1为以实施例1为基础，减少硅藻土组分；
对比例2为以实施例1为基础，减少粉煤灰组分；
对比例3为以实施例1为基础，减少热塑性再生塑料组分；
Figure BDA0002501611600000091
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于：包括以下重量份数组分：惰性固体建筑废弃物20-25份、农业废弃秸秆5-10份、硅藻土5-10份、粉煤灰4-6份、热塑性再生塑料1-3份、复合纤维0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于：所述惰性固体建筑废弃物选自废石料、废砖瓦、废沥青中的一种或多种组合物。
3.根据权利要求1所述的轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于：所述农业废弃秸秆选自但不限于水稻、玉米、高粱、薯类、棉花中的一种或多组组合物。
4.根据权利要求1所述的轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于：所述热塑性再生塑料选自但不限于PP、PVC、PA、PE、ABS、POM中的一种或多种组合物。
5.根据权利要求1所述的轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于：所述复合纤维包括石膏纤维、海泡石纤维、聚乳酸纤维，三者质量百分占比为30-60wt％、30-50wt％、10-30wt％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于，制备工艺为：
1)取惰性固体建筑废物，机械力破碎、研磨至5-10mm，然后向其中加入适量无水乙醇和硅烷偶联剂KH-560，继续研磨粉碎至小于1mm，取出干燥的颗粒料一备用；
2)将农业废弃秸秆破碎至0.5-2mm，然后与硅藻土、粉煤灰共混，混匀后向其中加入质量30-40％的水，搅拌均匀后，得混料一备用；
3)将颗粒料一与热塑性再生塑料共混，于70-90℃搅拌反应30min，然后将复合纤维加入其中，升温加压反应1-2h，取出冷却破碎至小于1mm，得颗粒料二备用；
4)将颗粒料二在搅拌条件下加入混料一中，加水混匀，送入造粒机中造粒，得陶粒坯体，陶粒坯体粒径为10-15mm；
5)将陶粒坯体干燥至含水量为8-12wt％，然后送入煅烧窑内烧结处理，取出得预制陶粒料，向其上喷洒稀酸溶液，然后400rpm机械搅拌10min，干燥即得再生陶粒成品。
7.根据权利要求6所述的轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于：步骤1)中无水乙醇加入量为惰性固体建筑废物质量的10-12wt％，硅烷偶联剂KH-560加入量为惰性固体建筑废弃物质量的2.5-3wt％。
8.根据权利要求6所述的轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于：步骤3)中升温加压具体为温度140-160℃，压力2.5-3.5MPa。
9.根据权利要求6所述的轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于：步骤5)中烧结处理具体为先于120-150℃加热10-20min，然后升温至260-300℃加热10-20min，再升温至650-800℃加热10-30min，最后升温至1100-1200℃加热10-15min。
10.根据权利要求6所述的轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于：步骤5)中稀酸溶液为0.2mol/L的稀硫酸，喷洒量为预制陶粒料质量的5-8wt％。
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