CN115141033A - 一种免烧超轻骨料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种免烧超轻骨料。一种免烧超轻骨料，由如下质量份的原料制备而成：粉煤灰100份，膨胀珍珠岩50‑100份，水玻璃(30％固含量)150‑200份，水玻璃固化剂1‑2份，憎水剂乳液(1‑5％固含量)3‑10份。本发明的免烧超轻骨料利用水玻璃与粉煤灰形成地质聚合物，形成空间网络结构；同时添加水玻璃固化剂与水玻璃结合，形成固结体，提高了免烧超轻骨料较高的机械强度。本发明的免烧超轻骨料抗压强度高、吸水率低、容重小。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种免烧超轻骨料。
背景技术
发展轻质高强建筑材料一直是建筑行业关注的重点，而作为轻质建材的主要原料，轻骨料已经成为行业研究热点。目前我国所使用的轻骨料主要分为两类，一种是天然轻骨料，如浮石、火山渣；另外一种是人造骨料，主要指陶粒，陶粒又分为两种，烧结陶粒和免烧陶粒。天然骨料价格昂贵，且开采破坏生态环境；烧结陶粒往往需要1000℃以上的高温煅烧，能耗高；免烧陶粒与烧结陶粒相比，容重较大(一般大于600kg/m3)，强度低且吸水率高，严重限制了其后续应用。因此，研发一种容重小、吸水率低且强度高的轻骨料十分有必要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种免烧超轻骨料，利用粉煤灰，添加水玻璃、珍珠岩、憎水剂乳液等物质制备一种抗压强度高、吸水率低、容重小的免烧超轻骨料。具体技术方案如下：
一种免烧超轻骨料，由如下质量份的原料制备而成：粉煤灰100份，膨胀珍珠岩50-100份，水玻璃(30％固含量)150-200份，水玻璃固化剂1-2份，憎水剂乳液(1-5％固含量)3-10份。
进一步地，所述粉煤灰包括煤粉炉粉煤灰或流化床粉煤灰。
进一步地，所述膨胀珍珠岩为硅酸盐水泥珍珠岩、矾土水泥珍珠岩、水玻璃珍珠岩和磷酸铝珍珠岩中的一种或多种。
进一步地，所述水玻璃可包括钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃中的一种或多种，所述水玻璃的模数2.5-3.5。
进一步地，所述水玻璃固化剂包括固体氧化物、氟硅酸盐、磷酸硅、聚合磷酸盐中的一种或多种。
进一步地，憎水剂乳液包括有机硅憎水剂乳液或硅烷基憎水剂乳液。
进一步地，所述原料的粒度≤50μm。
进一步地，免烧超轻骨料的制备方法包括：
(1)造粒：按配方称取所述粉煤灰、膨胀珍珠岩、水玻璃固化剂放入混料机中混合均匀制成混合料，将所述混合料放入造粒机中，喷洒所述水玻璃进行造粒；
(2)包覆：将所述憎水剂乳液均匀喷洒在造好的颗粒表面，形成憎水膜；
(3)固化：将包覆好的颗粒放置在80-200℃的环境下固化1-5h，制备得所述免烧超轻骨料。
进一步地，所述免烧超轻骨料的容重≤900kg/m3，吸水率≤30％，粒径在20-40目范围内的免烧超轻骨料在5MPa压强下破碎率≤28％。
进一步地，所述免烧超轻骨料的粒径0.1-15mm。
本发明的一种免烧超轻骨料具有如下有益效果：
(1)本发明的免烧超轻骨料利用水玻璃与粉煤灰形成地质聚合物，形成空间网络结构；同时添加水玻璃固化剂与水玻璃结合，形成固结体。这两方面的作用赋予免烧超轻骨料较高的机械强度。
(2)本发明通过添加珍珠岩降低免烧超轻骨料的容重，制备出容重250-1000kg/m3的免烧超轻骨料。
(3)本发明制备的免烧超轻骨料外层包覆一层憎水膜，吸水率低于40％，方便骨料的后续利用。
(4)本发明的免烧超轻骨料的制备方法能耗低、制备工艺简单，利于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种免烧超轻骨料，由如下质量份的原料制备而成：煤粉炉粉煤灰100份、硅酸盐水泥珍珠岩80份、钠水玻璃(30％固含量)180份、磷酸硅1.8份、道康宁有机硅憎水剂乳液(固含量3％)5份。
免烧超轻骨料的制备方法包括如下步骤：(1)造粒：按以上配方称取煤粉炉粉煤灰、硅酸盐水泥珍珠岩、磷酸硅，放入混料机中混合均匀制成混合料，将混合料放入圆盘造粒机中，喷洒钠水玻璃造粒，造粒的颗粒大小为20-40目；(2)将道康宁有机硅憎水剂乳液均匀喷洒在造好的颗粒表面，形成憎水膜；(3)将包覆好的颗粒放置在100℃的环境下固化2h，即制备出免烧超轻骨料。
实施例2
一种免烧超轻骨料，由如下质量份的原料制备而成：煤粉炉粉煤灰100份、硅酸盐水泥珍珠岩100份、钾水玻璃(30％固含量)190份、氟硅酸钠2份、道康宁有机硅憎水剂乳液(固含量3％)3份。
免烧超轻骨料的制备方法包括如下步骤：(1)造粒：按以上配方称取煤粉炉粉煤灰、硅酸盐水泥珍珠岩、氟硅酸钠，放入混料机中混合均匀制成混合料，将混合料放入圆盘造粒机中，喷洒钠水玻璃造粒，造粒的颗粒大小为20-40目；(2)将道康宁有机硅憎水剂乳液均匀喷洒在造好的颗粒表面，形成憎水膜；(3)将包覆好的颗粒放置在100℃的环境下固化2h，即制备出免烧超轻骨料。
实施例3
一种免烧超轻骨料，由如下质量份的原料制备而成：流化床粉煤灰100份、矾土水泥珍珠岩60份、锂水玻璃(30％固含量)160份、聚合磷酸铝1份、道康宁有机硅憎水剂乳液(固含量3％)6份。
免烧超轻骨料的制备方法包括如下步骤：(1)造粒：按以上配方称取粉煤灰、矾土水泥珍珠岩、聚合磷酸铝，放入混料机中混合均匀制成混合料，将混合料放入圆盘造粒机中，喷洒钠水玻璃造粒，造粒的颗粒大小为20-40目；(2)将道康宁有机硅憎水剂乳液均匀喷洒在造好的颗粒表面，形成憎水膜；(3)将包覆好的颗粒放置在80℃的环境下固化2h，即制备出免烧超轻骨料。
实施例4
一种免烧超轻骨料，由如下质量份的原料制备而成：流化床粉煤灰100份、矾土水泥珍珠岩50份、钠水玻璃(30％固含量)200份、磷酸硅1.2份、道康宁硅烷基憎水剂乳液(固含量3％)5份。
免烧超轻骨料的制备方法包括如下步骤：(1)造粒：按以上配方称取粉煤灰、矾土水泥珍珠岩、聚合磷酸铝，放入混料机中混合均匀制成混合料，将混合料放入圆盘造粒机中，喷洒钠水玻璃造粒，造粒的颗粒大小为20-40目；(2)将道康宁硅烷基憎水剂乳液均匀喷洒在造好的颗粒表面，形成憎水膜；(3)将包覆好的颗粒放置在100℃的环境下固化2h，即制备出免烧超轻骨料。
实施例5
一种免烧超轻骨料，由如下质量份的原料制备而成：煤粉炉粉煤灰100份、磷酸铝珍珠岩80份、钠水玻璃(30％固含量)150份、磷酸硅1.5份、道康宁有机硅憎水剂乳液(固含量3％)10份。
免烧超轻骨料的制备方法包括如下步骤：(1)造粒：按以上配方称取粉煤灰、磷酸铝珍珠岩、磷酸硅，放入混料机中混合均匀制成混合料，将混合料放入圆盘造粒机中，喷洒钠水玻璃造粒，造粒的颗粒大小为20-40目；(2)将道康宁有机硅憎水剂乳液均匀喷洒在造好的颗粒表面，形成憎水膜；(3)将包覆好的颗粒放置在200℃的环境下固化2h，即制备出免烧超轻骨料。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于，本对比例的水玻璃的用量为100份，具体如下：
一种免烧超轻骨料，由如下质量份的原料制备而成：煤粉炉粉煤灰100份、硅酸盐水泥珍珠岩80份、钠水玻璃(30％固含量)100份、磷酸硅1.8份、道康宁有机硅憎水剂乳液(固含量3％)5份。
免烧超轻骨料的制备方法包括如下步骤：(1)造粒：按以上配方称取煤粉炉粉煤灰、硅酸盐水泥珍珠岩、磷酸硅，放入混料机中混合均匀制成混合料，将混合料放入圆盘造粒机中，喷洒钠水玻璃造粒，造粒的颗粒大小为20-40目；(2)将道康宁有机硅憎水剂乳液均匀喷洒在造好的颗粒表面，形成憎水膜；(3)将包覆好的颗粒放置在100℃的环境下固化2h，即制备出免烧超轻骨料。
对比例2
与实施例1相比，区别仅在于，本对比例的水玻璃的用量为230份，具体如下：
一种免烧超轻骨料，由如下质量份的原料制备而成：煤粉炉粉煤灰100份、硅酸盐水泥珍珠岩80份、钠水玻璃(30％固含量)230份、磷酸硅1.8份、道康宁有机硅憎水剂乳液(固含量3％)5份。
免烧超轻骨料的制备方法包括如下步骤：(1)造粒：按以上配方称取煤粉炉粉煤灰、硅酸盐水泥珍珠岩、磷酸硅，放入混料机中混合均匀制成混合料，将混合料放入圆盘造粒机中，喷洒钠水玻璃造粒，造粒的颗粒大小为20-40目；(2)将道康宁有机硅憎水剂乳液均匀喷洒在造好的颗粒表面，形成憎水膜；(3)将包覆好的颗粒放置在100℃的环境下固化2h，即制备出免烧超轻骨料。
对比例3
与实施例1相比，区别仅在于，本对比例未添加膨胀珍珠岩，具体如下：
一种免烧超轻骨料，由如下质量份的原料制备而成：煤粉炉粉煤灰100份、钠水玻璃(30％固含量)180份、磷酸硅1.8份、道康宁有机硅憎水剂乳液(固含量3％)5份。
免烧超轻骨料的制备方法包括如下步骤：(1)造粒：按以上配方称取煤粉炉粉煤灰、磷酸硅，放入混料机中混合均匀制成混合料，将混合料放入圆盘造粒机中，喷洒钠水玻璃造粒，造粒的颗粒大小为20-40目；(2)将道康宁有机硅憎水剂乳液均匀喷洒在造好的颗粒表面，形成憎水膜；(3)将包覆好的颗粒放置在100℃的环境下固化2h，即制备出免烧超轻骨料。
对比例4
与实施例1相比，区别仅在于，本对比例未添加憎水剂乳液，具体如下：
一种免烧超轻骨料，由如下质量份的原料制备而成：煤粉炉粉煤灰100份、硅酸盐水泥珍珠岩80份、钠水玻璃(30％固含量)180份、磷酸硅1.8份。
免烧超轻骨料的制备方法包括如下步骤：(1)造粒：按以上配方称取煤粉炉粉煤灰、硅酸盐水泥珍珠岩、磷酸硅，放入混料机中混合均匀制成混合料，将混合料放入圆盘造粒机中，喷洒钠水玻璃造粒，造粒的颗粒大小为20-40目；(2)将颗粒放置在100℃的环境下固化2h，即制备出免烧超轻骨料。
以上实施例和对比例制备的免烧超轻骨料的性能测试结果如下表所示：
| 组别 | 容重(kg/m<sup>3</sup>) | 吸水率 | 5MPa下破碎率(20-40目) |
| 实施例1 | 320 | 21％ | 18％ |
| 实施例2 | 200 | 30％ | 28％ |
| 实施例3 | 700 | 12％ | 12％ |
| 实施例4 | 900 | 5％ | 6％ |
| 对比例1 | 350 | 45％ | 40％ |
| 对比例2 | 450 | 15％ | 32％ |
| 对比例3 | 1200 | 15％ | 16％ |
| 对比例4 | 330 | 50％ | 20％ |
根据实施例1-4制备的免烧超轻骨料的测试结果，本发明的免烧超轻骨料容重不超过900kg/m3，吸水率不超过30％，粒径在20-40目范围内的免烧超轻骨料在5MPa压强下破碎率不超过28％，由此可见本发明的免烧超轻骨料具有抗压强度高、吸水率低、容重小等优良性质。
由对比例1可知，水玻璃添加量过少，对粉煤灰的固化作用减弱，导致骨料强度降低，破碎率增大；由对比例2可知，水玻璃添加量过多，前期固化过快，骨料颗粒中产生裂纹，导致骨料强度降低，破碎率增大；由对比例3可知，未添加膨胀珍珠岩，导致骨料容重过大；由对比例4可知，未添加憎水乳液，导致骨料吸水率增大。
Claims (9)
1.一种免烧超轻骨料，其特征在于，由如下质量份的原料制备而成：粉煤灰100份，膨胀珍珠岩50-100份，水玻璃(30％固含量)150-200份，水玻璃固化剂1-2份，憎水剂乳液(1-5％固含量)3-10份。
2.根据权利要求1所述的免烧超轻骨料，其特征在于，所述粉煤灰包括煤粉炉粉煤灰或流化床粉煤灰。
3.根据权利要求1所述的免烧超轻骨料，其特征在于，所述膨胀珍珠岩为硅酸盐水泥珍珠岩、矾土水泥珍珠岩、水玻璃珍珠岩和磷酸铝珍珠岩中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的免烧超轻骨料，其特征在于，所述水玻璃包括钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃中的一种或多种，所述水玻璃的模数2.5-3.5。
5.根据权利要求1所述的免烧超轻骨料，其特征在于，所述水玻璃固化剂包括氧化镁、氟硅酸盐、磷酸硅、聚合磷酸盐中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的免烧超轻骨料，其特征在于，憎水剂乳液包括有机硅憎水剂乳液或硅烷基憎水剂乳液。
7.根据权利要求1所述的免烧超轻骨料，其特征在于，所述原料的粒度≤50μm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的免烧超轻骨料，其特征在于，其制备方法包括：
(1)造粒：按配方称取所述粉煤灰、膨胀珍珠岩、水玻璃固化剂放入混料机中混合均匀制成混合料A，将所述混合料A放入造粒机中，喷洒所述水玻璃进行造粒；
(2)包覆：将所述憎水剂乳液均匀喷洒在造好的颗粒表面，形成憎水膜；
(3)固化：将包覆好的颗粒放置在80-200℃的环境下固化1-5h，制备得所述免烧超轻骨料。
9.根据权利要求1所述的免烧超轻骨料，其特征在于，所述免烧超轻骨料的容重≤900kg/m3，吸水率≤30％，粒径在20-40目范围内的免烧超轻骨料在5MPa压强下破碎率≤28％。
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