CN114477821A - 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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张佐贵
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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，包括以下重量份数组分：固体建筑废弃物20‑25份、矿渣/硅藻土复合物5‑15份、粉煤灰4‑6份、农业废弃物2‑3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，制得的再生陶瓷吸水率底且筒压强度高，结构稳定高强，具有优异的力学性能，应用于混凝土制品中，显著提高了抗压强度，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
本发明涉及混凝土再生材料技术领域，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
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，制得的再生陶瓷吸水率底且筒压强度高，结构稳定高强，具有优异的力学性能，应用于混凝土制品中，显著提高了抗压强度，防渗水效果好，值得推广应用。
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：固体建筑废弃物 20-25份、矿渣/硅藻土复合物5-15份、粉煤灰4-6份、农业废弃物2-3份、复合纤维0.2-1份。
作为本发明的进一步优化，固体建筑废弃物选自废弃砖石混凝土和/或废弃沥青混凝土的组合物，其中，废弃沥青混凝土占比≤8wt％。
作为本发明的进一步优化，矿渣/硅藻土复合物包括质量比1:0.1-0.3的矿渣、硅藻土。
作为本发明的进一步优化，矿渣/硅藻土复合物制备如下，按质量比取料，将矿渣于剪切机内加酸性液搅拌剪切1-2h，然后过滤清洗，备用；将硅藻土与水共混制备混合液，然后将处理后的矿渣加入其中，采用热传导式搅拌干燥机干燥即得，干燥后物料粒径为1-6mm。
作为本发明的进一步优化，酸性液为0.8-1M工业盐酸；硅藻土与水的共混比为1:3-5。
作为本发明的进一步优化，农业废弃物选自水稻、玉米、高粱、薯类茎秆的任意一种或多组组合物，农业废弃物经破碎、打浆后干燥造粒，粒径为0.5-2mm。
作为本发明的进一步优化，复合纤维包括硼酸镁晶须、海泡石纤维，两者质量百分占比为40-50wt％、50-60wt％。
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)取固体建筑废弃物，机械力破碎、研磨至小于3cm，然后向其中加入固体建筑废弃物质量30％的聚乙二醇水溶液，继续研磨粉碎至小于1cm，清洗干燥得物料一备用；
2)将农业废弃物与矿渣/硅藻土复合物共混，混匀后向其中加入总质量2-3 倍的水，混匀后得物料二备用；
3)将粉煤灰与物料一共混，混匀后，在搅拌条件下将物料二、复合纤维依次、分多份交替加入其中，添加完毕后保持搅拌5-20min，然后送入造粒机中造粒，得陶粒坯体，陶粒坯体粒径为10-20mm；
4)将陶粒坯体干燥至含水量为10±2wt％，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，然后混匀、干燥即得再生陶粒成品。
作为本发明的进一步优化，步骤4)中烧结处理具体为先于150±10℃加热 10-20min，然后升温至300±10℃加热10-20min，再升温至700±10℃加热 10-20min，最后升温至1160±10℃加热10-20min。
作为本发明的进一步优化，步骤4)中稀酸溶液为0.1mol/L的稀硫酸，喷洒量为预制陶粒料质量的4-6wt％。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
本发明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，制得的再生陶瓷吸水率底且筒压强度高，结构稳定高强，具有优异的力学性能，应用于混凝土制品中，显著提高了抗压强度，防渗水效果好，值得推广应用。
本申请以建筑废料为主体基料，掺杂矿渣、粉煤灰等废料，以矿物粘土和纤维料进行居中调和，对废弃物的高孔隙结构具有优异的补强联合作用，结构内应力、破裂率降低，同时硅藻土协配植物纤维、矿物纤维与基料进行包覆粘合，形成高活性的再生颗粒料，整体提高了反应流动性，且具有良好的补偿修复性，不仅改善了力学性能，而且组分间的连接固化性强，结构均匀，致密度有效改善，用于混凝土砂浆整体和易性好，有利于混凝土性能的提升优化。
综合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：固体建筑废弃物 24份、矿渣/硅藻土复合物12份、粉煤灰4份、农业废弃物2.5份、复合纤维 0.6份。
具体的，原料选配如下：
固体建筑废弃物选自废弃砖石混凝土和/或废弃沥青混凝土的组合物，其中，废弃沥青混凝土占比4wt％。
矿渣/硅藻土复合物为质量比1:0.2的矿渣、硅藻土。且，矿渣/硅藻土复合物制备如下，按质量比取料，将矿渣于剪切机内加1M工业盐酸(添加量为矿渣质量的60-80％)搅拌剪切1h，然后过滤清洗，备用；将硅藻土与水(添加量为硅藻土质量的3-5倍)共混制备混合液，然后将处理后的矿渣加入其中，采用热传导式搅拌干燥机干燥即得，干燥后物料粒径为1-6mm。
农业废弃物选自水稻、玉米、高粱、薯类茎秆的任意一种或多组组合物，农业废弃物经破碎、打浆后干燥造粒，粒径为0.5-2mm。
复合纤维包括硼酸镁晶须、海泡石纤维，两者质量百分占比为50wt％、50wt％。
基于上述的原料选取，轻骨料混凝土用再生陶粒，制备工艺为：
1)取固体建筑废弃物，机械力破碎、研磨至小于3cm，然后向其中加入固体建筑废弃物质量30％的聚乙二醇水溶液，继续研磨粉碎至小于1cm，清洗干燥得物料一备用；
2)将农业废弃物与矿渣/硅藻土复合物共混，混匀后向其中加入总质量2-3 倍的水，混匀后得物料二备用；
3)将粉煤灰与物料一共混，混匀后，在搅拌条件下将物料二、复合纤维依次、分多份(至少2份，即物料二、复合纤维至少实现交替4次添加)交替加入其中，添加完毕后保持搅拌5-20min，然后送入造粒机中造粒，得陶粒坯体，陶粒坯体粒径为10-20mm；
4)将陶粒坯体干燥至含水量为10±2wt％，然后送入煅烧窑内烧结处理，烧结处理具体为先于150±10℃加热10-20min，然后升温至300±10℃加热 10-20min，再升温至700±10℃加热10-20min，最后升温至1160±10℃加热 10-20min，烧结完成后，取出得预制陶粒料，向其上喷洒0.1mol/L的稀硫酸溶液(喷洒量为预制陶粒料质量的4-6wt％)，然后混匀、干燥即得再生陶粒成品。
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：固体建筑废弃物 22份、矿渣/硅藻土复合物10份、粉煤灰6份、农业废弃物3份、复合纤维0.5 份。
具体的，原料选配如下：
固体建筑废弃物选自废弃砖石混凝土和/或废弃沥青混凝土的组合物，其中，废弃沥青混凝土占比5wt％。
矿渣/硅藻土复合物为质量比1:0.3的矿渣、硅藻土。且，矿渣/硅藻土复合物制备如下，按质量比取料，将矿渣于剪切机内加0.8M工业盐酸(添加量为矿渣质量的60-80％)搅拌剪切1h，然后过滤清洗，备用；将硅藻土与水(添加量为硅藻土质量的3-5倍)共混制备混合液，然后将处理后的矿渣加入其中，采用热传导式搅拌干燥机干燥即得，干燥后物料粒径为1-6mm。
农业废弃物选自水稻、玉米、高粱、薯类茎秆的任意一种或多组组合物，农业废弃物经破碎、打浆后干燥造粒，粒径为0.5-2mm。
复合纤维包括硼酸镁晶须、海泡石纤维，两者质量百分占比为40wt％、60wt％。
基于上述的原料选取，轻骨料混凝土用再生陶粒，制备工艺同实施例1。
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：固体建筑废弃物 23份、矿渣/硅藻土复合物10份、粉煤灰4份、农业废弃物3份、复合纤维1 份。
具体的，原料选配如下：
固体建筑废弃物选自废弃砖石混凝土和/或废弃沥青混凝土的组合物，其中，废弃沥青混凝土占比6wt％。
矿渣/硅藻土复合物为质量比1:0.1的矿渣、硅藻土。且，矿渣/硅藻土复合物制备如下，按质量比取料，将矿渣于剪切机内加1M工业盐酸(添加量为矿渣质量的60-80％)搅拌剪切2h，然后过滤清洗，备用；将硅藻土与水(添加量为硅藻土质量的3-5倍)共混制备混合液，然后将处理后的矿渣加入其中，采用热传导式搅拌干燥机干燥即得，干燥后物料粒径为1-6mm。
农业废弃物选自水稻、玉米、高粱、薯类茎秆的任意一种或多组组合物，农业废弃物经破碎、打浆后干燥造粒，粒径为0.5-2mm。
复合纤维包括硼酸镁晶须、海泡石纤维，两者质量百分占比为50wt％、50wt％。
基于上述的原料选取，轻骨料混凝土用再生陶粒，制备工艺同实施例1。
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：固体建筑废弃物 25份、矿渣/硅藻土复合物15份、粉煤灰4份、农业废弃物3份、复合纤维1 份。
具体的，原料选配如下：
固体建筑废弃物选自废弃砖石混凝土和/或废弃沥青混凝土的组合物，其中，废弃沥青混凝土占比5wt％。
矿渣/硅藻土复合物为质量比1:0.1的矿渣、硅藻土。且，矿渣/硅藻土复合物制备如下，按质量比取料，将矿渣于剪切机内加0.8M工业盐酸(添加量为矿渣质量的60-80％)搅拌剪切2h，然后过滤清洗，备用；将硅藻土与水(添加量为硅藻土质量的3-5倍)共混制备混合液，然后将处理后的矿渣加入其中，采用热传导式搅拌干燥机干燥即得，干燥后物料粒径为1-6mm。
农业废弃物选自水稻、玉米、高粱、薯类茎秆的任意一种或多组组合物，农业废弃物经破碎、打浆后干燥造粒，粒径为0.5-2mm。
复合纤维包括硼酸镁晶须、海泡石纤维，两者质量百分占比为40wt％、60wt％。
基于上述的原料选取，轻骨料混凝土用再生陶粒，制备工艺同实施例1。
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：固体建筑废弃物 20份、矿渣/硅藻土复合物5份、粉煤灰6份、农业废弃物3份、复合纤维0.8 份。
具体的，原料选配如下：
固体建筑废弃物选自废弃砖石混凝土和/或废弃沥青混凝土的组合物，其中，废弃沥青混凝土占比8wt％。
矿渣/硅藻土复合物为质量比1:0.2的矿渣、硅藻土。且，矿渣/硅藻土复合物制备如下，按质量比取料，将矿渣于剪切机内加1M工业盐酸(添加量为矿渣质量的60-80％)搅拌剪切2h，然后过滤清洗，备用；将硅藻土与水(添加量为硅藻土质量的3-5倍)共混制备混合液，然后将处理后的矿渣加入其中，采用热传导式搅拌干燥机干燥即得，干燥后物料粒径为1-6mm。
农业废弃物选自水稻、玉米、高粱、薯类茎秆的任意一种或多组组合物，农业废弃物经破碎、打浆后干燥造粒，粒径为0.5-2mm。
复合纤维包括硼酸镁晶须、海泡石纤维，两者质量百分占比为50wt％、50wt％。
基于上述的原料选取，轻骨料混凝土用再生陶粒，制备工艺同实施例1。
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，减少矿渣/硅藻土复合物组分；
对比例2为以实施例1为基础，减少农业废弃物组分；
对比例3为以实施例1为基础，减少复合纤维组分；
以上对比例减少的原料份数以新集料替换(采购的陶粒颗粒)。
堆积密度，Kg/m<sup>3</sup> 筒压强度，MPa 吸水率，％
实施例1 395 5.2 6.9
实施例2 396 5.1 7.1
实施例3 406 5.4 6.8
实施例4 402 5.1 7.2
实施例5 404 5.2 7.0
对比例1 388 4.8 7.6
对比例2 402 4.9 7.2
对比例3 394 4.8 7.0
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：固体建筑废弃物20-25份、矿渣/硅藻土复合物5-15份、粉煤灰4-6份、农业废弃物2-3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：所述固体建筑废弃物选自废弃砖石混凝土和/或废弃沥青混凝土的组合物，其中，废弃沥青混凝土占比≤8wt%。
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：所述矿渣/硅藻土复合物包括质量比1:0.1-0.3的矿渣、硅藻土。
4.根据权利要求3所述的轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于：所述矿渣/硅藻土复合物制备如下，按质量比取料，将矿渣于剪切机内加酸性液搅拌剪切1-2h，然后过滤清洗，备用；将硅藻土与水共混制备混合液，然后将处理后的矿渣加入其中，采用热传导式搅拌干燥机干燥即得，干燥后物料粒径为1-6mm。
5.根据权利要求4所述的轻骨料混凝土用再生陶粒，其特征在于：所述酸性液为0.8-1M工业盐酸；硅藻土与水的共混比为1:3-5。
6.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：所述农业废弃物选自水稻、玉米、高粱、薯类茎秆的任意一种或多组组合物，农业废弃物经破碎、打浆后干燥造粒，粒径为0.5-2mm。
7.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：所述复合纤维包括硼酸镁晶须、海泡石纤维，两者质量百分占比为40-50wt%、50-60wt%。
8.根据权利要求1-7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：
取固体建筑废弃物，机械力破碎、研磨至小于3cm，然后向其中加入固体建筑废弃物质量30%的聚乙二醇水溶液，继续研磨粉碎至小于1cm，清洗干燥得物料一备用；
将农业废弃物与矿渣/硅藻土复合物共混，混匀后向其中加入总质量2-3倍的水，混匀后得物料二备用；
将粉煤灰与物料一共混，混匀后，在搅拌条件下将物料二、复合纤维依次、分多份交替加入其中，添加完毕后保持搅拌5-20min，然后送入造粒机中造粒，得陶粒坯体，陶粒坯体粒径为10-20mm；
将陶粒坯体干燥至含水量为10±2wt%，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，然后混匀、干燥即得再生陶粒成品。
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150±10℃加热10-20min，然后升温至300±10℃加热10-20min，再升温至700±10℃加热10-20min，最后升温至1160±10℃加热10-20min。
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0.1mol/L的稀硫酸，喷洒量为预制陶粒料质量的4-6wt%。
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