一种核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料及其制备方法，该高强轻质骨料以轻质高强的圆球形粉煤灰陶粒为内核，硫铝酸盐水泥基胶凝材料包覆在粉煤灰陶粒表面形成多孔结构的外壳层。本发明专利技术选用适当的胶凝材料包覆粉煤灰陶粒制备得到核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料，增强了轻集料的承载能力，提高了轻集料混凝土的强度，并且通过普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰作为外掺剂，在改善硫铝酸盐水泥凝结时间过快，后期强度倒缩等缺陷的同时，加强了内核材料与外壳材料的粘结程度，明显提高了核壳型轻集料混凝土的整体强度，使轻集料混凝土得以更广泛的应用。

A kind of core-shell high strength lightweight aggregate of sulphoaluminate salt water mud and its preparation method

The invention relates to a core-shell sulphoaluminate salt water mud based high-strength lightweight aggregate and a preparation method thereof. The high-strength lightweight aggregate takes the light high-strength spherical fly ash ceramsite as the core, and the sulphoaluminate salt water mud based cementitious material is wrapped on the surface of the fly ash ceramsite to form a porous structure shell layer. The core-shell sulphoaluminate salt water mud based high-strength lightweight aggregate is prepared by coating the fly ash ceramsite with appropriate cementitious material, which enhances the bearing capacity of the lightweight aggregate and improves the strength of the lightweight aggregate concrete. In addition, the common portland cement, fly ash and silica fume are used as admixtures to improve the defects of the sulphoaluminate cement, such as the setting time is too fast, and the strength in the later period shrinks At the same time, the bonding degree between the core material and the shell material is strengthened, and the overall strength of the core-shell lightweight aggregate concrete is obviously improved, which makes the lightweight aggregate concrete more widely used.

【技术实现步骤摘要】
一种核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，涉及一种核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料及其制备方法。
技术介绍
随着现代建筑向大跨、高层的发展，为缩小结构断面、减轻结构自重、提高结构保温隔热性能，轻质、高强、耐久、可持续发展的建筑材料已成为土木工程界的重要研究课题，也是现代混凝土技术的重要发展方向之一。为解决上述问题，轻质高强骨料混凝土的研发与制备具有很大意义。目前，混凝土中所用轻质骨料主要为人工烧制的陶粒材料。但现有的陶粒堆积密度过高，强度不足，保温效果不明显等原因导致其未能普遍应用。因此制备一种强度高，堆积密度低，保温性能好的轻质高强骨料具有现实意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料及其制备方法，该核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料制备的混凝土强度高、堆积密度低。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：提供一种核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料，其以轻质高强的圆球形粉煤灰陶粒为内核，硫铝酸盐水泥基胶凝材料包覆在粉煤灰陶粒表面形成多孔结构的外壳层。按上述方案，所述粉煤灰陶粒粒径为5～10mm，堆积密度为410～500kg/m3，筒压强度≥1.56MPa，1h吸水率＜15.0％。按上述方案，所述外壳层厚度为1.8～2.4mm。按上述方案，所述硫铝酸盐水泥基胶凝材料原料组分及质量份配比为：硫铝酸盐水泥100份，普通硅酸盐水泥5～15份，粉煤灰5～15份，硅灰2～6份，减水剂1份。按上述方案，所述硫铝酸盐水泥强度等级为42.5，比表面积为350～370m2/kg，初凝时间为25～40min，终凝时间为180～240min，28d自由膨胀率为0.00～0.15％，标准稠度为25～30％。按上述方案，所述普通硅酸盐水泥中C2S和C3S含量大于70％，CaO/SiO2≥2.0％，烧失量不大于1.5％，符合GB1752007通用硅酸盐水泥标准的要求。按上述方案，所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，其细度为0.45mm方孔筛筛余量不大于12％，烧失量不大于5％，需水量不大于95％，含水量不大于1％。按上述方案，所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为14～40％。按上述方案，所述硅灰密度为2200kg/m3，堆积密度为200～350kg/m3，粒径小于1μm，比表面积为20000～25000㎡/kg。本专利技术还提供上述核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料的制备方法，具体步骤如下：1)按配比称取硫铝酸盐水泥基胶凝材料各原料组分，按水胶比0.38～0.40加水搅拌得到硫铝酸盐水泥基胶凝材料；2)将粉煤灰陶粒经泡水预湿处理后置于糖衣锅中，然后将步骤1)所得硫铝酸盐水泥基胶凝材料喷涂在粉煤灰陶粒表面，通过成球工艺得到球状的坯料，并在成球过程中向锅内通以热风除去坯料表层水分，得到表面多孔、颗粒均匀的球状的坯料，再经养护得到核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料。优选的是，步骤1)硫铝酸盐水泥基胶凝材料质量份配比为：硫铝酸盐水泥100份，普通硅酸盐水泥5份，粉煤灰5份，硅灰6份，减水剂1份。按上述方案，步骤2)泡水预湿处理时间为1h。按上述方案，步骤2)喷涂在粉煤灰陶粒表面的硫铝酸盐水泥基胶凝材料的厚度为1.8～2.4mm。按上述方案，步骤2)养护条件为：温度20±3℃、相对湿度≥90％下进行标准养护28d。本专利技术还包括上述核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料在制备轻质高强混凝土中的应用。本专利技术先对粉煤灰陶粒进行预湿处理，这样既能防止陶粒被包裹后从水泥浆体中吸取水分，造成骨料界面间水灰比降低，也可在养护后期释放一部分水分，有利于水泥水化反应，提高混凝土抗压强度。当预湿时间超过1h后达到饱和吸水状态，陶粒的吸水率和抗压强度基本不再增加。然后在粉煤灰陶粒表面喷洒搅拌均匀的硫铝酸盐水泥基胶凝材料，采用糖衣包裹方法，在陶粒表面包裹一层厚度均匀的外壳材料，成球过程中向锅内通以热风除去表层水分，得到表面多孔、颗粒均匀的球状的坯料。粉煤灰陶粒是一种多孔材料，其内部疏松多孔，脆性大，直接影响混凝土的强度，因其表面有一层以硅酸盐和铝酸盐玻璃体为主要组成的外壳具有潜在的化学活性，能与水泥水化产物CH发生化学反应。且预湿处理后的轻集料因多孔储水，在养护过程中，储存的水分释放，使轻集料周围的水泥石处于较长的水化硬化条件，反应过程更完全，轻集料与水泥石间的粘结强度更牢靠。本专利技术以圆球形粉煤灰陶粒为内核，硫铝酸盐水泥为外壳，制备核壳结构的硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料，改善陶粒作为混凝土轻骨料脆性大、强度底等缺点，增强轻集料与水泥石间的界面强度，明显提高轻集料混凝土的强度。本专利技术的硫铝酸盐水泥基胶凝材料以硫铝酸盐水泥为主要材料，基于响应面法优化硫铝酸盐水泥体系性能研究，选取适当掺量的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰部分替代硫铝酸盐水泥，用以改善硫铝酸盐水泥凝结时间过快，后期强度倒缩等缺陷，通过建立四元体系凝结时间和抗压强度预测模型，并对模型进行回归分析和方差分析，在保证胶凝材料3d抗压强度优良的同时28d抗压强度最佳。且因粉煤灰和硅灰颗粒极细，其细度和比表面积约为水泥的80～100倍，能使胶凝材料充分吸附在陶粒表面，增强外壳材料与内核材料的粘结强度。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术选用适当的胶凝材料包覆粉煤灰陶粒制备得到核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料，增强了轻集料的承载能力，提高了轻集料混凝土的强度，并且通过普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰作为外掺剂，在改善硫铝酸盐水泥凝结时间过快，后期强度倒缩等缺陷的同时，加强了内核材料与外壳材料的粘结程度，明显提高了核壳型轻集料混凝土的整体强度，使轻集料混凝土得以更广泛的应用；2、本专利技术所述核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料制备工艺简单，易于实现。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备的核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料剖面SEM图；图2为实施例1与对比例1所制备的高强轻质骨料外表面SEM图；图3为实施例7所配制的轻质高强混凝土试件的抗压强度、干容重和湿容重测试图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术对比例及实施例所用圆球形粉煤灰陶粒粒径为10mm，堆积密度为464.6kg/m3，筒压强度2.12MPa，1h吸水率为10.78％；所用减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30％；所用硫铝酸盐水泥强度等级为42.5，比表面积为354m2/kg，初凝时间为25～40min，终凝时间为180～240min，28d自由膨胀率为0.00～0.15％，标准稠度为25～30％；所用普通硅酸盐水泥中C2S和C3S含量为75％左右，烧失量不大于1.5％，符合GB1752007通用硅酸盐水泥标准；所用粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，其细度为0.45mm方孔筛筛余量不大于12％，表观密度2240kg/m3，烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料，其特征在于，其以轻质高强的圆球形粉煤灰陶粒为内核，硫铝酸盐水泥基胶凝材料包覆在粉煤灰陶粒表面形成多孔结构的外壳层。/n

【技术特征摘要】
1.一种核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料，其特征在于，其以轻质高强的圆球形粉煤灰陶粒为内核，硫铝酸盐水泥基胶凝材料包覆在粉煤灰陶粒表面形成多孔结构的外壳层。


2.根据权利要求1所述的核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料，其特征在于，所述粉煤灰陶粒粒径为5～10mm，堆积密度为410～500kg/m3，筒压强度≥1.56MPa，1h吸水率＜15.0％。


3.根据权利要求1所述的核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料，其特征在于，所述外壳层厚度为1.8～2.4mm。


4.根据权利要求1所述的核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥基胶凝材料原料组分及质量份配比为：硫铝酸盐水泥100份，普通硅酸盐水泥5～15份，粉煤灰5～15份，硅灰2～6份，减水剂1份。


5.根据权利要求4所述的核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，其细度为0.45mm方孔筛筛余量不大于12％，烧失量不大于5％，需水量不大于95％，含水量不大于1％。


6.根据权利要求4所述的核壳型硫铝酸盐水泥基高强轻质骨料，其特征在于，所述减水剂为聚羧...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴绍斌，周铉棠，张雨薇，李正学，李玉博，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42