[发明专利]一种新型核壳型水泥基高强轻质骨料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，也可用于其他工程材料，尤其涉及一种高强轻质骨料的制备方法。

背景技术

目前的轻质骨料主要以陶粒为主，我国从20世纪60年代才开始研制人造轻质骨料，以粘土陶粒、页岩陶粒和粉煤灰陶粒为主。传统生产工艺以粘土、页岩等为原料，采用回转窑的高温烧结技术，能耗大，生产环境差、工艺落后、且产量较低，且单颗承载力一般较低，仅为80N～200N。

根据国家节约能源政策，陶粒的制备技术也得到发展，主要体现在原材料的选择和生产工艺上。为减少对粘土、页岩等自然资源的使用，原料多样化，以垃圾、污泥等废弃物为生产原料的产品有所发展，主要仍然为烧结工艺。在生产工艺上，也出现了节能型免烧陶粒工艺的发展，但现有免烧粉煤灰轻质骨料堆积密度偏高，一般为600kg/m³～800kg/m³；颗粒强度不高，粒径在5mm～10mm时，单颗承载力仅为80N～200N；保温效果不明显，易碳化，抗钢筋锈蚀能力差，很难在大型结构工程和钢筋结构中应用，主要用于小型砌块和板材中，限制了其发展规模。

因此需要发展一种新型的轻集料生产工艺，且制备的轻集料强度高，堆积密度低，可实现高的保温隔热性能，且可根据功能性需求，实现某些特定的功能需求。

发明内容

针对目前陶粒落后的生产工艺和产品功能单一、质量不高等特点，本发明提出了一种新型核壳型水泥基高强轻质骨料的制备方法，所制备的轻质骨料，比强度高(单位密度下的强度，即在相同密度下，强度高；或相同强度下，密度低)、粒型好、具有良好的保温隔热性、且可实现某些特定功能性。

材料的制备方法，包括所使用的原材料及其配方、养护工艺与制备工艺等。

本发明的技术方案是：主要以膨胀珍珠岩粉、聚苯乙烯颗粒、轻质废弃物颗粒等轻质材料为内核材料，以水泥、掺和料、外加剂和水混合形成单层或多层的外壳材料，采用免烧包壳的成球工艺，经过养护制成的具有特殊功能的水泥基高强轻质骨料。该材料可属于水泥基复合材料范畴，在某种程度上也属于免烧陶粒的范畴。其特征在于：

(1)原材料：分为内核材料和附着在内核材料外面的外壳材料。采用独特的内核材料与独特的外壳材料配方。其中内核材料为球形或颗粒状，可使用膨胀珍珠岩颗粒、可发性经过表面改性的或废弃的聚苯乙烯颗粒、轻质废弃物颗粒等轻质材料中的一种或几种；外壳材料为水泥、掺和料(粉煤灰、石灰、石膏和其他功能材料等)、外加剂(起粘结和改性作用)和水等。外壳材料中的粉料的质量比例分别为：水泥占15%～60%；粉煤灰占30%～70%；石灰掺量占5%～20%；石膏占1%～10%；液态材料包括水和外加剂等，其中外加剂用量为水质量用量的5%～20%。液态材料占粉末材料总质量用量的10%～70%。

(2)利用包壳成球技术,即在内核材料外围包裹一层由外壳粉料和液态材料组成的外壳，形成核壳结构。具体实施工艺见附图1，即先将外壳材料中的粉料按比例混合均匀，与内核材料、液态材料在成球仪中形成球形集料，然后经养护或增加筛分过程得到所需性能的集料。

(3)通过控制内核材料与外壳材料的性能来控制骨料的性能。根据不同功能要求制成单层或多层核壳结构的水泥基高强轻质骨料。功能性可通过选择或改性内核材料、或增加外壳材料的功能层、或调解外壳材料的配方。

（4）养护方式采用蒸汽养护、保湿养护(可参考水泥基复合材料的标准养护，20±3℃,相对湿度≥90%)和自然养护均可，也可两两组合或三种组合使用。或温度在40℃至80℃蒸汽养护，然后不低于10℃的水养护组合使用。

（5）如要精确控制集料粒径范围，可增加筛分的工艺过程。

本发明具有下列优点：

(1)采用水泥和掺和料作为胶凝材料，无粘土成分，有利于保护土地不可再生资源。

(2)采用成球包壳技术，工艺简单，投资小，易于进行规模化生产与现场应用。

(3)采用免烧工艺，可以解决市场陶粒强度较低、耗能高的问题。

(4)所制备的骨料，质量高，并体现在比强度高、粒型好、具有良好的保温隔热性，可兼具功能性。同时生产成本低，经济性好，实现了低成本与高性能的统一。