一种高强渣土免烧陶粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强渣土免烧陶粒及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明专利技术的一种高强渣土免烧陶粒，该免烧陶粒由内部核心及包裹外壳组成，其中，内部核心为采用挤压造粒成型得到的扁圆状结构，包裹外壳包裹于内部核心的表面，其外形呈等轴状结构，且包裹外壳的表面成型有若干个凹坑。本发明专利技术通过结构优化有效提高免烧陶粒的结构强度，而无需添加较多的胶凝材料，有利于提高渣土的利用率，起到大量消纳渣土的作用。消纳渣土的作用。消纳渣土的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种高强渣土免烧陶粒及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种高强、高握裹力的渣土免烧陶粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]工程弃土是建筑垃圾的一个组成部分，主要来自房地产建设项目、地下管廊项目及地铁项目等，大部分工程弃土通常被运输到弃土消纳场储存，如不能有效利用工程弃土，弃土的堆积量会越来越大；另外，弃土消纳场需要人员管理和占用大量土地，如不进行合理处理会引发环境和经济问题。目前，资源化利用工程弃土的方法通常是以粉煤灰、垃圾焚烧灰为胶凝材料，固化工程弃土后在回转窑中烧结制备陶粒，或在隧道窑内烧成多孔烧结砖。
[0003]如，中国专利201110241100.X公开了一种陶粒及其制备方法，中国专利201710204695.9公开了一种利用渣土制备轻质陶粒的方法，但上述制备弃土烧结陶粒和烧结砖方法的能耗、碳排放量及加工成本均较高。另外，有研究人员也尝试利用渣土为原料，将其加工成免烧陶粒，但是在免烧陶粒的配料中胶凝材料、矿物掺合料等占的比例较大，如中国专利CN111170710A公开了一种高强免烧陶粒及其制备方法，其高强免烧陶粒的筒压强度高达5～10MPa，但是其渣土占比仅为50～70％。
[0004]因此，降低免烧陶粒中胶凝材料的占比，提高渣土的添加量对于大规模消纳渣土以及保护砂石资源具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]1.要解决的问题
[0006]本专利技术的目的在于提供一种高强渣土免烧陶粒及其制备方法，从而解决现有免烧陶粒中需要配加较高比例的胶凝材料，对渣土的利用率较低的问题。
[0007]2.技术方案
[0008]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]本专利技术的一种高强渣土免烧陶粒，该免烧陶粒由内部核心及包裹外壳组成，其中，内部核心为采用挤压造粒成型得到的扁圆状结构，包裹外壳包裹于内部核心的表面，其外形呈等轴状结构，且包裹外壳的表面成型有若干个凹坑。
[0010]目前已有研究将渣土应用于免烧陶粒，从而实现了渣土的资源化利用，但现有技术中由于受限于渣土的自身强度，因此通常需要配加较多的胶凝材料，对渣土的利用率相对较低。基于该情况，本专利技术通过对渣土免烧陶粒的结构进行优化设计，将其设计为双层结构，其中内部核心为采用挤压造粒成型得到的扁圆状结构，在内部核心外部再包裹形成外形为等轴状的外壳，从而可以有效保证免烧陶粒的结构强度，因此可以降低胶凝材料用量，提高免烧陶粒中的渣土用量，进而提高对渣土的利用率。同时，包裹外壳的表面成型有若干个凹坑，从而可以增大与水泥浆体之间的接触面积，形成混凝土的流动性不变化，使得因集料握裹力增强的混凝土标号和耐久性增强。
[0011]具体的，所述免烧陶粒在相对湿度90％以上的潮湿环境中养护28天后的筒压强度为8～15MPa，或在水蒸气压力为5～10atm的水热条件下养护5～10h后的筒压强度为10～20MPa。
[0012]更进一步的，所述内部核心及包裹外壳的配料均包含土壤固化剂与渣土，其中内部核心的配料中渣土占比为90～94％，土壤固化剂占比为6～10％，包裹外壳的配料中渣土占比为85～90％，土壤固化剂占比为10～15％，且内部核心质量占整个免烧陶粒总重的30％～70％。
[0013]本申请进一步通过对免烧陶粒的内部核心与包裹外壳的物质组成及质量配比进行优化设计，从而可以在同时满足免烧陶粒对内外层不同强度要求的基础上，最大程度地提高渣土的添加量和利用率。
[0014]更进一步的，所述内部核心及包裹外壳的配料中均添加有粘接剂溶液，其中内部核心中粘接剂溶液的配比为土壤固化剂与渣土总重的16～20％，包裹外壳中粘接剂溶液的配比为土壤固化剂与渣土总重的12～16％。
[0015]更进一步的，本申请中的土壤固化剂优选为由普通硅酸盐水泥和过硫酸盐水泥组合成的复合胶凝材料，其中硅酸盐类水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、钢渣矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的至少一种，水泥标号≥42.5号，且硅酸盐类水泥质量占比为20～50％，过硫酸盐水泥占比为50～80％。本申请中的粘接剂优选为聚乙烯醇、羧甲基纤维素纳或甲基纤维素，粘接剂溶液的浓度为百分之一至千分之一。但需要说明的是，所述土壤固化剂和粘接剂并不限于上述具体物质，也可以采用其他现有土壤固化剂和粘接剂。
[0016]本专利技术还提供了上述高强渣土免烧陶粒的制备方法，包括：
[0017]S1、采用挤压造粒成型工艺制备得到扁圆状内部核心的步骤；
[0018]S2、在内部核心的表面造粒成型得到外形为等轴状的包裹外壳的步骤；以及
[0019]S3、在包裹外壳的表面成型出若干凹坑的步骤。
[0020]现有免烧陶粒的制备中均采用辊压成型造粒或挤压造粒成型，或在成球盘中滚动成型造粒，前两者会导致陶粒的表面光滑，和天然集料相比握裹力低，后者成型过程耗时长，所成免烧陶粒的筒压强度低。基于以上现状，本申请先通过挤压造粒成型工艺制备得到扁圆状内部核心，从而可以有效提高内部核心的结构强度，因而一方面可以提高渣土的用量，另一方面便于后续快速造粒成型得到外形为等轴状的外壳，陶粒成型速度加快。
[0021]更进一步的，步骤S1中将内部核心的配料混合均匀后一起加入到辊压造粒机中进行挤压造粒；步骤S2中采用圆盘造粒机进行成型，将内部核心喂入倾斜圆盘中，同时将包裹外壳配料中的渣土与土壤固化剂的混合料喂入圆盘，圆盘转动过程中以喷雾形式向上述混合料表面连续喷洒粘接剂溶液，在粉料与圆盘之间的摩檫力作用下，芯料随着圆盘旋转上升，又在重力作用下向下滚动，同时由于离心力作用被甩向圆盘的边缘，使包裹外壳配料中的渣土与土壤固化剂的混合料由于毛细管力的作用，从而将内部核心包裹成尺寸增加的等轴状陶粒坯体。
[0022]更进一步的，步骤S2中控制圆盘的转速为10～20转/分钟，优选为15～20转/分钟，包裹外壳的成型时间为3～5分钟，成型时间大大缩短。
[0023]更进一步的，步骤S3中采用转动滚筒进行加工，且转动滚筒的内壁设有若干个针
刺凸起。陶粒坯体到达设计尺寸时出圆盘造粒机进入转动滚筒，被滚筒内表面的尖顶形针刺凸起，将陶粒坯体表面修饰成多凹坑的表面，同时陶粒坯体的等轴状外形不发生改变。致密核芯外层包裹层在成球盘和转筒的两次离心力作用下致密度进一步提高，使得整个陶粒坯体的致密度提高，从而能获得提升改进的力学性能。出滚筒的免烧陶粒坯体，在相对湿度90％以上的潮湿环境中养护28天后的筒压强度为8～15MPa，或在水蒸气压力5～10atm的水热条件养护5～10h成为筒压强度10～20MPa的免烧陶粒成品。
[0024]更进一步的，所述针刺凸起的高度为2～3mm，且每个针刺凸起与周围针刺凸起成相距10～20mm的田字形分布或三角形分布(田子形是指相邻针刺在正方形的四个顶点布置，三角形是指相邻针刺在三角形的三个顶点布置)。
[0025]综上所述，相比于现有技术，本专利技术可以取得以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强渣土免烧陶粒，其特征在于：该免烧陶粒由内部核心及包裹外壳组成，其中，内部核心为采用挤压造粒成型得到的扁圆状结构，包裹外壳包裹于内部核心的表面，其外形呈等轴状结构，且包裹外壳的表面成型有若干个凹坑。2.根据权利要求1所述的一种高强渣土免烧陶粒，其特征在于：所述免烧陶粒在相对湿度90％以上的潮湿环境中养护28天后的筒压强度为8～15MPa，或在水蒸气压力为5～10atm的水热条件下养护5～10h后的筒压强度为10～20MPa。3.根据权利要求2所述的一种高强渣土免烧陶粒，其特征在于：所述内部核心及包裹外壳的配料均包含土壤固化剂与渣土，其中内部核心的配料中渣土占比为90～94％，土壤固化剂占比为6～10％，包裹外壳的配料中渣土占比为85～90％，土壤固化剂占比为10～15％，且内部核心质量占整个免烧陶粒总重的30％～70％。4.根据权利要求3所述的一种高强渣土免烧陶粒，其特征在于：所述内部核心及包裹外壳的配料中均添加有粘接剂溶液，其中内部核心中粘接剂溶液的配比为土壤固化剂与渣土总重的16～20％，包裹外壳中粘接剂溶液的配比为土壤固化剂与渣土总重的12～16％。5.根据权利要求4所述的一种高强渣土免烧陶粒，其特征在于：所述土壤固化剂为由普通硅酸盐水泥和过硫酸盐水泥组合成的复合胶凝材料，其中硅酸盐类水泥占比为20～50％，过硫酸盐水泥占...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊传刚，葛雪祥，樊曦，朱泽天，张卫鹏，樊鲁倩，
申请(专利权)人：安徽省融工博大环保技术材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：