[发明专利]一种高强高性能轻集料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及一种轻集料及其制备方法。

背景技术

轻集料混凝土由于其质轻、耐火、隔热、保温、抗震性能好等特点，已被广泛应用于工业和民用建筑的各类型预制构件和现浇混凝土工程中，尤其在高层和大跨度结构上更为优越。但由于目前人造轻集料的筒压强度普遍较低(＜8MPa)、吸水率大、脆性大，且生产过程中的能耗、电耗较高，难以配制出超高强(＞70MPa)高性能的轻集料混凝土。为了满足轻集料混凝土高强高性能化的要求，必须制备出一种具有高强高性能轻集料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高强高性能轻集料及其制备方法，该方法工艺简单、生产成本低，该方法制备的高强高性能轻集料具有筒压强度高的特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种轻集料，其特征在于它由固体原料和水玻璃溶液制备而成，水玻璃溶液与固体原料的质量比为0.3-0.8∶1，其中，固体原料由偏高岭土、钢渣、粉煤灰、矿渣和发气剂原料组成，偏高岭土、钢渣、粉煤灰、矿渣、发气剂各原料在固体原料中所占质量百分比为：偏高岭土30-99.9％、钢渣0-30％、粉煤灰0-50％、矿渣0-70％、发气剂0.1-0.5％，固体原料中各原料所占质量百分比为100％；

上述轻集料由以下方法制备而成：

1)按照上述固体原料中各原料所占质量百分比选取偏高岭土、钢渣、粉煤灰、矿渣和发气剂原料，备用；

按上述水玻璃溶液与固体原料的质量比选取水玻璃溶液和固体原料；

2)将选取好的偏高岭土、钢渣、粉煤灰、矿渣和发气剂原料混合均匀，得固体原料；

3)将水玻璃溶液加入到固体原料中，充分搅拌、得浆料；

4)将浆料倒入厚度为10-100mm的平板模具中，自然固化后脱模，置于20±2℃，相对湿度95±5％的条件下养护3-7d得到硬化体；

5)将硬化体采用破碎机破碎至粒径为5-35mm的半成品；

6)将半成品放在循环的弱酸溶液中浸泡10-12h，然后经过净水循环漂洗后，烘干，筛分，堆放，即得所述的轻集料。

所述的钢渣在固状原料中所占质量百分比最佳为：10～20％。后期(90天)强度能超过基准(纯偏高岭土)。

所述的粉煤灰在固状原料中所占质量百分比最佳为：30％。

所述的矿渣在固状原料中所占质量百分比最佳为：10～50％。

所述的偏高岭土为煤系高岭土或纯高岭土在600～800℃的高温下煅烧3～12h所得。

所述的钢渣为炼钢生产过程中的废渣，含有大量的硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)和铁铝酸盐等活性物质，比表面积≥4000cm²/g。

所述的粉煤灰为I级粉煤灰或II级粉煤灰。

所述的矿渣为粒化高炉矿渣粉，比表面积≥4000cm²/g。

所述的发气剂为铝粉。

所述的水玻璃溶液包括钠水玻璃、钾水玻璃；其中钠水玻璃由硅酸钠、氢氧化钠和水构成，由氢氧化钠和水调整其模数和波美度；钾水玻璃由硅酸钾、氢氧化钾和水构成，由氢氧化钾和水调整其模数和波美度；水玻璃溶液的模数m＝1.2～3.5，波美度Be＝35～45。

上述轻集料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)固状原料由偏高岭土、钢渣、粉煤灰、矿渣和发气剂原料组成；按固状原料中的各原料所占质量百分比为：偏高岭土30～99.9％、钢渣0～30％、粉煤灰0～50％、矿渣0～70％、发气剂0.1～0.5％，固状原料中的各原料所占质量百分比之和为100％，选取偏高岭土、钢渣、粉煤灰、矿渣和发气剂原料，备用；

按水玻璃溶液与固状原料的质量比为0.3～0.8∶1，选取水玻璃溶液和固状原料；

2)将选取好的偏高岭土、钢渣、粉煤灰、矿渣和发气剂原料混合均匀，得固状原料(粉料)；

3)将水玻璃溶液加入到固状原料中，充分搅拌，得浆料；

4)将浆料倒入厚度为10～100mm的平板模具中，自然固化后脱模，置于20±2℃，相对湿度95±5％的条件下养护3～7d得到硬化体；

5)将硬化体采用破碎机破碎至粒径为5～35mm的半成品；

6)将半成品放在循环的弱酸溶液中浸泡10～12h(弱酸溶液的pH＝5～6)，然后经过净水循环漂洗后，烘干，筛分，堆放，即得高强高性能轻集料成品。

所述的弱酸为稀盐酸或稀硫酸。