CN112919868B - 一种利用漂珠制备高强轻骨料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用漂珠制备高强轻骨料的方法，包括混合料预湿搅拌，混合料成球，轻骨料静停预养，水热反应四步工序,具体是首先将漂珠、粉煤灰、水泥、水、水玻璃等原材料经预湿搅拌后制成混合料，将混合料送入滚动成球盘中，经过离心滚动逐渐形成轻骨料，将轻骨料静停养护和水热反应，进一步提高了轻骨料的强度，得到轻质高强漂珠轻骨料。

Description

一种利用漂珠制备高强轻骨料的方法
技术领域
本发明涉及是一种人造轻质高强轻骨料的制备方法，属于混凝土轻集料技术领域。
背景技术
陶粒作为一种人造骨料对于改善混凝土的性能具有重要的作用。在混凝土中加入适量的陶粒，首先可以降低混凝土的表观密度，降低构件自重，其次可以改善混凝土混合料的和易性，提高混凝土的工作性能。此外，在混凝土中加入陶粒后，混凝土的泌水现象减少，促进了水泥的水化，混凝土的保水性能得到提高。陶粒可以按照混凝土需要的颗粒级配进行调控，良好级配的陶粒可以具有最大的堆积密度，陶粒取代碎石充当混凝土粗骨料，极大地降低混凝土表观密度。
对于陶粒，往往要求其具有较低的表观密度和较高的筒压强度的性能。较低的表观密度可以减少混凝土的表观密度，获得轻质高强混凝土。较高的筒压强度使的陶粒在混凝土中成为硬质的第二相粒子，产生第二相粒子强化效应，提高混凝土的强度。
现在制备轻质高强陶粒主要是通过烧结的方式，即材料在高温下产生高粘度液相，此时材料产生气体，具有粘度坯体约束气体无法溢出，使得陶粒在烧结的过程中体积膨胀，内部出现大量孔洞，表观密度减低。烧结方式制备陶粒，因为烧结温度较高，不仅对于生产设备的要求较高，并且能耗较大，不够经济环保。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用漂珠制备轻质高强轻骨料的方法。
实现本发明目的的技术解决方案是：一种利用漂珠制备高强轻骨料的方法，包括混合料预湿搅拌，混合料成球，静停预养，水热反应四个工序，具体如下：
第一步，混合料预湿搅拌
将漂珠、水泥、粉煤灰按一定的比例称取后置于搅拌锅中搅拌2分钟，获得均匀的干混合料，然后按比例称取成球水和水玻璃溶液，混合均匀后倒入搅拌锅，继续搅拌2分钟，经预湿搅拌后制成湿混合料；
第二步，混合料成球
将混合料送入滚动成球盘中，经过离心滚动造粒成球；
第三步，静停预养
轻骨料静停预养24~48h，使其形成一定的初始强度；
第四步，水热反应
将静置预养后的轻骨料置于蒸压釜中，按照一定的升降温程序，水热反应养护；
其中，每份高强轻骨料包含漂珠3.5~225 kg、水泥220.5~283.5 kg和粉煤灰555~1381 kg，水为物料干粉质量的25 %，水玻璃为漂珠和水泥质量的1~2 %。
较佳的，漂珠为粉煤灰漂珠，其粒径小于300 μm，具有封闭中空结构。
较佳的，水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥标号为PⅡ52.5级。
较佳的，粉煤灰的化学成分为SiO255~61%，Al2O3 27~33%，Fe2O33.4~9.4%，CaO 0.7~1.7%，其中，硅铝玻璃体含量大于60%，45μm方孔筛筛余量不大于12%。
较佳的，水玻璃模数1.0-2.0，硅酸钠的浓度大于35 %。
较佳的，将漂珠、水泥、粉煤灰按一定的比例称取后置于搅拌锅中搅拌2分钟，获得均匀的干混合料，然后按比例称取成球水和水玻璃溶液，混合均匀后倒入搅拌锅，继续搅拌2分钟，经预湿搅拌后制成湿混合料。
较佳的，将混合料送入滚动成球盘中，经过离心滚动造粒成球，球直径为5~30 mm。
较佳的，将轻骨料置于室内阴凉处静停预养24~48小时。
较佳的，将静置预养后的轻骨料置于蒸压釜中，升温2h至180±10℃，1MPa饱和蒸汽压下水热反应10h，自然降温3h后出釜，冷却至室温。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明的原料比例可以在一定范围中进行变化，以满足不同的工业生产需求，具有极大的设计指向性与灵活性。
2、本发明中所使用的原料密度均较低，因而可以制备出轻质高强骨料。
3、本发明所使用的漂珠为薄壁中空的材料，作为原料在轻骨料中起到调节密度的作用，可以降低轻骨料的表观密度。
4、漂珠具有火山灰活性，在高温高压的水蒸气下，漂珠中的硅质材料、氧化铝等成分会与水泥中的钙质材料发生反应，生成托贝莫来石、铝代托贝莫来石与CSH凝胶，提高轻骨料的抗压强度。
5、本发明使用反应温度较低的水热反应代替了反应温度较高的烧结工艺，大幅降低了生产过程的能耗。
6、水玻璃改善了漂珠与基体界面结合，增强轻骨料的强度。
附图说明
图1为漂珠轻骨料内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步阐述。
本发明首先将漂珠、水泥、粉煤灰等物料干粉搅拌均匀，然后按比例称取成球水和水玻璃溶液，混合均匀后倒入搅拌锅，得到均匀混合的预湿混合料，将预湿混合料送入滚动成球盘中，经过离心滚动形成直径5~30mm的轻骨料（球）。将轻骨料静停养护和水热反应，进一步提高了轻骨料的强度，得到轻质高强多孔的轻骨料。
结合图1，本发明采用漂珠作为密度调节材料。漂珠本身是薄壁中空的球形微珠，直径约为0.1mm。将漂珠作为制备轻骨料的原料，可以在轻骨料中起到调节密度的作用。同时，漂珠是具有火山灰活性的玻璃相，在高温高压的水蒸气下，漂珠中的硅质材料、氧化铝等成分会与水泥中的钙质材料发生反应，生成托贝莫来石、铝代托贝莫来石与CSH凝胶，提高轻骨料的抗压强度。
实施例1
本实施例一种利用漂珠制备高强轻骨料方法为：
第一步，按照粉煤灰漂珠：水泥：粉煤灰：水：水玻璃（模数2、浓度大于35wt%）=3.5：224：1381：402：2.3的质量百分比进行称重，先将物料干粉倒入搅拌锅中搅拌2min，然后按比例称取成球水和水玻璃溶液，混合均匀后倒入搅拌锅，继续搅拌2min，获得湿混合料；
第二步，将制备的湿混合料倒入成球盘中离心滚动，待成球盘中形成5-30mm大小的球料，将球料卸出；
第三步，卸出的球料置于室内阴凉处静置24h预养护，使其具有一定的初始强度；
第四步，将预养护后的轻骨料置于蒸压釜中，升温2h至180±10℃，1MPa饱和蒸汽压下高温水热反应10h，降温3h后出釜，冷却至室温。测量漂珠轻骨料的基本物理性能，包括堆积密度、表观密度、1h和24h吸水率、筒压强度等，具体测量结果见表1。
实施例2
本实施例一种利用漂珠制备高强轻骨料方法为：
第一步，按照粉煤灰漂珠：水泥：粉煤灰：水：水玻璃（模数1.6、浓度大于35wt%）=90：240：1093：356：4.6的质量百分比进行称重，先将物料干粉倒入搅拌锅中搅拌2min，然后按比例称取成球水和水玻璃溶液，混合均匀后倒入搅拌锅，继续搅拌2min，获得湿混合料；
第二步，将制备的湿混合料倒入成球盘中离心滚动，待成球盘中形成5-30mm大小的球料，将球料卸出；
第三步，卸出的球料置于室内阴凉处静置24h预养护，使其具有一定的初始强度；
第四步，将预养护后的轻骨料置于蒸压釜中，升温2h至180±10℃，1MPa饱和蒸汽压下高温水热反应10h，降温3h后出釜，冷却至室温。测量漂珠轻骨料的基本物理性能，包括堆积密度、表观密度、1h和24h吸水率、筒压强度等，具体测量结果见表1。
实施例3
本实施例一种利用漂珠制备高强轻骨料方法为：
第一步，按照粉煤灰漂珠：水泥：粉煤灰：水：水玻璃（模数1.4、浓度大于35wt%）=135：256：914：326：6.3的质量百分比进行称重，先将物料干粉倒入搅拌锅中搅拌2min，然后按比例称取成球水和水玻璃溶液，混合均匀后倒入搅拌锅，继续搅拌2min，获得湿混合料；
第二步，将制备的湿混合料倒入成球盘中离心滚动，待成球盘中形成5-30mm大小的球料，将球料卸出；
第三步，卸出的球料置于室内阴凉处静置24h预养护，使其具有一定的初始强度；
第四步，将预养护后的轻骨料置于蒸压釜中，升温2h至180±10℃，1MPa饱和蒸汽压下高温水热反应10h，降温3h后出釜，冷却至室温。测量漂珠轻骨料的基本物理性能，包括堆积密度、表观密度、1h和24h吸水率、筒压强度等，具体测量结果见表1。
实施例4
本实施例一种利用漂珠制备高强轻骨料方法为：
第一步，按照粉煤灰漂珠：水泥：粉煤灰：水：水玻璃（模数1.2、浓度大于35wt%）=180：270：734：296：8.1的质量百分比进行称重，先将物料干粉倒入搅拌锅中搅拌2min，然后按比例称取成球水和水玻璃溶液，混合均匀后倒入搅拌锅，继续搅拌2min，获得湿混合料；
第二步，将制备的湿混合料倒入成球盘中离心滚动，待成球盘中形成5-30mm大小的球料，将球料卸出；
第三步，卸出的球料置于室内阴凉处静置24h预养护，使其具有一定的初始强度；
第四步，将预养护后的轻骨料置于蒸压釜中，升温2h至180±10℃，1MPa饱和蒸汽压下高温水热反应10h，降温3h后出釜，冷却至室温。测量漂珠轻骨料的基本物理性能，包括堆积密度、表观密度、1h和24h吸水率、筒压强度等，具体测量结果见表1。
实施例5
本实施例一种利用漂珠制备高强轻骨料方法为：
第一步，按照粉煤灰漂珠：水泥：粉煤灰：水：水玻璃（模数1、浓度大于35wt%）=225：283：550：264：10.1的质量百分比进行称重，先将物料干粉倒入搅拌锅中搅拌2 min，然后按比例称取成球水和水玻璃溶液，混合均匀后倒入搅拌锅，继续搅拌2 min，获得湿混合料；
第二步，将制备的湿混合料倒入成球盘中离心滚动，待成球盘中形成5-30mm大小的球料，将球料卸出；
第三步，卸出的球料置于室内阴凉处静置24 h预养护，使其具有一定的初始强度；
第四步，将预养护后的轻骨料置于蒸压釜中，升温2 h至180±10℃，1 MPa饱和蒸汽压下高温水热反应10h，降温3 h后出釜，冷却至室温。测量漂珠轻骨料的基本物理性能，包括堆积密度、表观密度、1 h和24 h吸水率、筒压强度等，具体测量结果见表1。
对比例
本对比例采用自然养护制备漂珠轻骨料：
第一步，按照粉煤灰漂珠：水泥：粉煤灰：水：水玻璃（模数1、浓度大于35wt%）=225：283：550：264：10.1的质量百分比进行称重，先将物料干粉倒入搅拌锅中搅拌2 min，然后按比例称取成球水和水玻璃溶液，混合均匀后倒入搅拌锅，继续搅拌2 min，获得湿混合料；
第二步，将制备的湿混合料倒入成球盘中离心滚动，待成球盘中形成5-30mm大小的球料，将球料卸出；
第三步，卸出的球料置于室内阴凉处静置24 h预养护，使其具有一定的初始强度；
第四步，将预养护后的轻骨料置于水中自然养护28d。测量漂珠轻骨料的基本物理性能，包括堆积密度、表观密度、1 h和24 h吸水率、筒压强度等，具体测量结果见表1。
表1 各实施例中漂珠轻骨料的物理性能
Figure 877117DEST_PATH_IMAGE002

Claims (6)

1.一种利用漂珠制备高强轻骨料的方法，其特征在于，包括混合料预湿搅拌，混合料成球，静停预养，水热反应四个工序，具体如下：
第一步，混合料预湿搅拌
将漂珠、水泥、粉煤灰按一定的比例称取后置于搅拌锅中搅拌，获得均匀的干混合料，然后按比例称取成球水和水玻璃溶液，混合均匀后倒入搅拌锅，继续搅拌，经预湿搅拌后制成湿混合料；
第二步，混合料成球
将混合料送入滚动成球盘中，经过离心滚动造粒成球；
第三步，静停预养
轻骨料静停预养一段时间；
第四步，水热反应
将静置预养后的轻骨料置于蒸压釜中，按照升降温程序，水热反应养护；
其中，每份高强轻骨料包含漂珠3.5~225 kg、水泥220.5~283.5 kg和粉煤灰555~1381kg，水为物料干粉质量的25 %，水玻璃为漂珠和水泥质量的1~2 %；
漂珠为粉煤灰漂珠，其粒径小于300 μm，具有封闭中空结构；
第四步中，将静置预养后的轻骨料置于蒸压釜中，升温2h至180±10℃，1MPa饱和蒸汽压下水热反应10h，自然降温3h后出釜，冷却至室温。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，粉煤灰的化学成分为SiO255~61%，Al2O3 27~33%，Fe2O33.4~9.4%，CaO 0.7~1.7%，其中，硅铝玻璃体含量大于60%，45μm方孔筛筛余量不大于12%。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，水玻璃模数1.0-2.0，硅酸钠的浓度大于35wt%。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将混合料送入滚动成球盘中，经过离心滚动造粒成球，球直径为5~30 mm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将轻骨料置于室内阴凉处静停预养24~48小时。
6.如权利要求1-5任一所述的方法制备的高强轻骨料。
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