專利名稱：核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒、其制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑材料，特別涉及作為建筑用各類輕質(zhì)混凝土用集料的核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，本發(fā)明還涉及這種陶粒的制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的陶粒一般采用粘土、頁巖、粉煤灰等經(jīng)過燒制而成。其工藝復(fù)雜，耗能高；制成的陶粒由于整體為實(shí)心結(jié)構(gòu)，材料均為陶瓷致密結(jié)構(gòu)，容重大，彈性模量較大，作為混泥土集料，建成的建筑物自重大，抗震性不佳，隔熱保溫及隔音能力差等缺點(diǎn)。 為了解決上述問題，專利申請(qǐng)?zhí)枮?1250823. 3的中國專利，公開了一種免燒陶粒，其結(jié)構(gòu)為以帶有空隙的輕質(zhì)顆粒為芯部，芯部外側(cè)粘結(jié)有一層硬質(zhì)殼體，其輕質(zhì)顆粒優(yōu)選發(fā)泡高分子材料、植物秸桿類植物纖維團(tuán)，其硬質(zhì)殼體優(yōu)選由水泥或者粘結(jié)劑固化而成。這種結(jié)構(gòu)的陶粒，雖然在一定程度上解決了燒制陶粒的三廢利用問題和作為建筑材料的隔熱保溫性能，但是，其存在以下問題與輕質(zhì)高強(qiáng)免燒陶粒相比，一是由于其硬質(zhì)外殼較薄，其筒壓強(qiáng)度低，達(dá)不到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所要求的4. OMPa ;其二，現(xiàn)有硬殼僅采用普通工藝，將水泥或者粘結(jié)劑混合在輕質(zhì)顆粒的表面，經(jīng)固結(jié)形成，其與芯部的結(jié)合不牢，生產(chǎn)合格率低；其三，核殼表面微孔隙少，陶粒脆性大，缺少韌性，受壓(沖擊)后因無緩沖而容易破裂，導(dǎo)致由此生產(chǎn)建筑材料綜合性能不佳，特別是作為建筑材料的抗震性能不好；其四，由于輕質(zhì)顆粒選用發(fā)泡高分子材料、植物秸桿類植物纖維團(tuán)，陶粒內(nèi)部難以形成整體空腔，或者難以形成近似圓形的空腸，影響了陶粒力學(xué)性能的發(fā)揮。在滿足一定強(qiáng)度時(shí)的孔隙率偏小，其導(dǎo)絕熱能力有限，故其應(yīng)用范圍受到較大限制。人們對(duì)于建筑的抗震要求越來越高，傳統(tǒng)的建筑材料一般是采用磚、水泥、砂石乃至混凝土等，由于其剛性強(qiáng)，柔韌度低，抗震性能無法滿足要求。再有，2008年汶川大地震，不僅造成了嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損傷，并且產(chǎn)生了大量的建筑固體廢棄物，地震災(zāi)區(qū)板房拆除遺留了大量的損毀塑料泡沫板和建筑固體廢棄物無法處理；而正常的建筑拆建改建，也會(huì)產(chǎn)生大量的建筑固體廢棄物，日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，也會(huì)產(chǎn)生大量用于包裝等用途的廢棄泡沫，對(duì)環(huán)境也造成了很大污染；如何能將這些廢棄塑料泡沫和建筑固體廢棄物作為再生資源加以有效的回收利用，一直是專業(yè)技術(shù)人員渴望解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的之一在于針對(duì)上述存在的問題，提供一種將建筑固體廢棄物回收作為再生資源利用并制成質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗震性優(yōu)良的免燒的陶粒。采用的技術(shù)方案為一種核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，包括內(nèi)核及包裹在所述內(nèi)核外的外殼，其組成為按照下述重量百分比的組分
建筑固體廢棄物 77. 73%-86. 73%
泡沫球0. 23%-0. 43%硅酸鹽水泥12. 95%-16. 95%
硅微粉2. 59%-3. 39%
復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑I. 10%-1. 50%
其中，所述泡沫球作為內(nèi)核，其余組分作外殼。作為優(yōu)選所述建筑固體廢棄物為廢棄磚、廢棄混凝土中的至少一種。作為優(yōu)選所述硅酸鹽水泥為525#普通硅酸鹽水泥。作為優(yōu)選所述復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑為羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、聚乙烯醇中的至少
一種。 作為優(yōu)選所述泡沫球?yàn)椴捎脧U棄泡沫作為原料制成的泡沫球。進(jìn)一步的所述泡沫球的直徑為lmm-5mm。進(jìn)一步的所述外殼的厚度為lmm-2mm。本發(fā)明的發(fā)明目的之二在于提供一種上述陶粒的制備方法。采用的技術(shù)方案為依次包括以下步驟
a、將建筑固體廢棄物加工成粉狀，然后將建筑固體廢棄物粉、硅酸鹽水泥、硅微粉按上述重量比例混合,并研磨成經(jīng)0. 045mm篩余小于30%、經(jīng)0. 080mm篩余小于5%的粉末,得到混合粉，并準(zhǔn)備相應(yīng)重量比例的復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑備用；
b、將廢棄泡沫加工成球后，按上述配料比例加入成球設(shè)備，緩慢開啟成球設(shè)備，調(diào)整轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分；將復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑以霧狀適量噴灑于泡沫球上，待均勻后，向成球設(shè)備均勻給入一定量混合粉；隨后將成球設(shè)備轉(zhuǎn)速調(diào)整為30轉(zhuǎn)/分；運(yùn)轉(zhuǎn)1-3分鐘后，再霧狀噴灑復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑適量；待陶粒粒徑均勻后再向成球設(shè)備均勻給入一定量混合粉，繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1-3分鐘；
C、如b步驟所述的霧狀噴灑復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑的方法一樣，向正在轉(zhuǎn)動(dòng)的陶粒上開始噴灑霧狀清水，同時(shí)保持成球設(shè)備均勻運(yùn)轉(zhuǎn)1-3分鐘；再向成球設(shè)備中均勻給入一定量混合粉，運(yùn)轉(zhuǎn)1-3分鐘后使粉料與陶粒混合均勻，再噴灑適量霧狀清水，再給入混合粉，如此重復(fù)直到制備出粒徑合乎要求的陶粒為止；
d、再補(bǔ)噴灑適量清水，將成球設(shè)備轉(zhuǎn)速調(diào)至60轉(zhuǎn)/分；運(yùn)轉(zhuǎn)3-5分鐘，再將成球設(shè)備轉(zhuǎn)速調(diào)至10轉(zhuǎn)/分；取出球料，置料球于養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，取出后自然干燥后即為成品。本發(fā)明采用建筑固體廢棄物(建筑廢磚、廢混凝土等)包裹各種包裝等用的塑料泡沫球而成，為高強(qiáng)抗震混凝土提供集料；采用上述制備方法，制得的外殼表面具有大量的連通微孔隙，同時(shí)包裹塑料泡沫球形成核殼結(jié)構(gòu)，本生產(chǎn)工藝決定了該陶粒具有的低的彈性模量，能吸收較大的沖擊能量，減少了建筑物的過度變形和開裂。另外，該陶粒核殼結(jié)構(gòu)決定了本身具有導(dǎo)熱能力低的性能，以此生產(chǎn)的墻材具備自保溫墻體材料性能及隔音的特征，并將建筑固體廢棄物作為再生資源使用，無廢氣、廢水排放。本發(fā)明采用特殊的成球工藝，將無機(jī)非金屬材料(外殼)和有機(jī)泡沫球(內(nèi)核)二者的良好結(jié)合復(fù)合而成，因?yàn)闊o機(jī)非金屬材料的高強(qiáng)度確定了由此制成的核殼陶粒殼體堅(jiān)硬，其受到外力作用變形小。既發(fā)揮了無機(jī)非金屬材料高強(qiáng)度、耐熱和制品幾何尺寸穩(wěn)定性特點(diǎn)，又充分利用了有機(jī)泡沫材料的高絕熱性、重量輕特性。本發(fā)明采用建筑固體廢棄物和包裝廢棄物，制作核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或由于國家標(biāo)準(zhǔn)(JGJ 51-2002和GB/T 17341. I)值。
本發(fā)明與國家標(biāo)準(zhǔn)性能參數(shù)比較見表I、表2 :
表I 聞強(qiáng)輕質(zhì)陶粒技術(shù)指標(biāo)對(duì)比
I國家標(biāo)準(zhǔn)值I實(shí)測(cè)值j對(duì)比結(jié)I—
堆積密度(kg/m3)<600<600 滿足標(biāo)準(zhǔn)值
梟大粒徑(mm)<20~6 滿足標(biāo)準(zhǔn)值
頑水率(％)<8~<9 7~接近標(biāo)準(zhǔn)f
欷化系數(shù)8>0.82 優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)值
胥&強(qiáng)度(MPa)>4.0>4.1 優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)值 畫gfe號(hào)|25|25 I優(yōu)于標(biāo)雨^
說明細(xì)度模數(shù)為細(xì)集料的技術(shù)指標(biāo)。
表2高強(qiáng)輕質(zhì)陶粒混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度等級(jí)指標(biāo)與預(yù)期指標(biāo)對(duì)比
—I國家標(biāo)準(zhǔn)值j實(shí)測(cè)值j對(duì)比結(jié)果—
表觀密度(kg/m3) <1950<1450 優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)值
I雖度等級(jí)|LC25|>LC25|優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)值
本發(fā)明的發(fā)明目的之三在于提供上述陶粒的應(yīng)用。采用的技術(shù)方案為為生產(chǎn)抗震能力強(qiáng)的新型建筑材料提供原料，將上述陶粒直接用于建筑混凝土的集料和墻體充填材料。作為優(yōu)選所述建筑混泥土為輕質(zhì)保溫、隔音混凝土、結(jié)構(gòu)用混凝土，所述墻體填充料為墻體隔熱、保溫、隔音填充料。綜上所述，本發(fā)明的有益效果為將建筑固體廢棄物和包裝廢棄物作為再生資源得到充分的利用，制成了質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗震性能強(qiáng)的建筑混凝土集料的免燒陶粒，有效減少了污染，變廢為寶，同時(shí)減少了建筑成本，具有極高的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記I為外殼，2為內(nèi)核。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。實(shí)施例I :
一種核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，包括內(nèi)核2和包裹在所述內(nèi)核外的外殼1，如圖I所示，其組成為按照下述重量百分比的組分
建筑固體廢棄物77.73%
泡沫球(直徑為Imm) 0. 43%
525#普通硅酸鹽水泥16. 95%
硅微粉3. 39%羧甲基纖維素鈉1.50%
其中，泡沫球作為內(nèi)核2，其余組分作外殼I。其制備方法為
a、將建筑固體廢棄物加工成顆粒、525#普通硅酸鹽水泥、硅微粉按上述重量比為配方，用強(qiáng)力攪拌機(jī)混合，再進(jìn)入筒磨機(jī)混合研磨成經(jīng)0. 045mm篩余小于30%,經(jīng)0. 080mm篩余小于5%的粉末，所得到的混合粉，進(jìn)備用倉待用；
b、將粒徑為Imm的廢棄塑料泡沫球按上述配方重量比例進(jìn)入成球盤,開啟成球盤,使轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分(低速);開啟噴頭噴灑(霧狀)復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑適量于泡沫球上，待均勻后，開啟給料機(jī)向成球盤均勻地加入一定量混合粉后停止；將成球盤轉(zhuǎn)速調(diào)整為30轉(zhuǎn)/分(中速)；運(yùn)轉(zhuǎn)I分鐘后，再開啟噴頭噴灑(霧狀)復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑適量；待均勻后再開啟給料機(jī)向成球盤均勻給入一定量混合粉，均勻后運(yùn)轉(zhuǎn)I分鐘。C、噴開啟噴頭噴灑(霧狀)清水，成球盤運(yùn)轉(zhuǎn)均勻后；再開啟給料機(jī)向成球盤均勻給入一定量混合粉，待均勻后，運(yùn)轉(zhuǎn)3分鐘，噴灑適量清水，再給入混合粉，如此重復(fù)直到配置混合粉用完為止；
d、再補(bǔ)噴灑適量清水，將成球盤轉(zhuǎn)速調(diào)至60轉(zhuǎn)/分(快速檔);運(yùn)轉(zhuǎn)4分鐘后，將成球盤轉(zhuǎn)速調(diào)至10轉(zhuǎn)/分(低速)；取出球料，置料球于養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，28天后可取出，送入干燥器干燥后即為成品，
最終所制得的陶粒外殼I厚度為1mm。實(shí)施例2
一種核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，包括內(nèi)核2和包裹在所述內(nèi)核外的外殼1，其組成為按照下述重量百分比的組分
建筑固體廢棄物81.73%
泡沫球(直徑為2. 5mm) 0. 33%
525#普通硅酸鹽水泥13. 65%
硅微粉2. 99%
羧甲基纖維素鈉海藻酸鈉(質(zhì)量比為1:1)I. 30%
其中，泡沫球作為內(nèi)核2，其余組分作外殼I。其制備方法除了 b步驟均運(yùn)轉(zhuǎn)3分鐘，c步驟運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘外，其余與實(shí)例I相同，最終制得的陶粒成品外殼I厚度為I. 5mm。實(shí)施例3
一種核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，包括內(nèi)核2和包裹在所述內(nèi)核外的外殼1，其組成為按照下述重量百分比的組分
建筑固體廢棄物83. 13%
泡沫球(直徑為5mm) 0. 23%
525#普通硅酸鹽水泥12. 95%
硅微粉2. 59%
羧甲基纖維素鈉海藻酸鈉聚乙烯醇(質(zhì)量比為1:1:1)I. 10%
其中，泡沫球作為內(nèi)核2，其余組分作外殼I。其制備方法與實(shí)施例I相同，最終制得的陶粒成品外殼I厚度為2mm。
實(shí)施例4
檢測(cè)實(shí)施例1-3所制得的陶粒的技術(shù)指標(biāo)及強(qiáng)度，結(jié)果見表3和表4
表3 實(shí)施例1-3所制得陶粒的技術(shù)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，其特征在于，包括內(nèi)核和包裹在所述內(nèi)核外的外殼，其組成為按照下述重量百分比的組分 建筑固體廢棄物77. 73%-86. 73% 泡沫球0. 23%-0. 43% 硅酸鹽水泥12. 95%-16. 95% 硅微粉2. 59%-3. 39% 復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑I. 10%-1. 50% 其中，所述泡沫球作為內(nèi)核，其余組分作外殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，其特征在于所述建筑固體廢棄物為廢棄磚、廢棄混凝土中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，其特征在于所述硅酸鹽水泥為525#普通硅酸鹽水泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，其特征在于所述復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑為羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、聚乙烯醇中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，其特征在于所述泡沫球?yàn)椴捎脧U棄泡沫作為原料制成的泡沫球。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任意一項(xiàng)所述的核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，其特征在于所述泡沫球的直徑為lmm-5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5任意一項(xiàng)所述的核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒，其特征在于所述外殼的厚度為lmm-2mm。
8.權(quán)利要求I至7任意一項(xiàng)所述的核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒的制備方法，其特征在于依次包括以下步驟 a、將建筑固體廢棄物加工成粉狀，然后將建筑固體廢棄物粉、硅酸鹽水泥、硅微粉按上述重量比例混合,并研磨成經(jīng)0. 045mm篩余小于30%、經(jīng)0. 080mm篩余小于5%的粉末,得到混合粉，并準(zhǔn)備相應(yīng)重量比例的復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑備用； b、將廢棄泡沫加工成球后，按上述配料比例加入成球設(shè)備，緩慢開啟成球設(shè)備，調(diào)整轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分；將復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑以霧狀適量噴灑于泡沫球上，待均勻后，向成球設(shè)備均勻給入一定量混合粉；隨后將成球設(shè)備轉(zhuǎn)速調(diào)整為30轉(zhuǎn)/分；運(yùn)轉(zhuǎn)1-3分鐘后，再霧狀噴灑復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑適量；待陶粒粒度均勻后再向成球設(shè)備均勻給入一定量混合粉，繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1-3分鐘； C、如b步驟所述的霧狀噴灑復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑的方法一樣，向正在轉(zhuǎn)動(dòng)的陶粒上開始噴灑霧狀清水，同時(shí)保持成球設(shè)備均勻運(yùn)轉(zhuǎn)1-3分鐘；再向成球設(shè)備中均勻給入一定量混合粉，運(yùn)轉(zhuǎn)1-3分鐘后使粉料與陶粒混合均勻，再噴灑適量霧狀清水，再給入混合粉，如此重復(fù)直到制備出粒度合乎要求的陶粒為止； d、再補(bǔ)噴灑適量清水，將成球設(shè)備轉(zhuǎn)速調(diào)至60轉(zhuǎn)/分；運(yùn)轉(zhuǎn)3-5分鐘，再將成球設(shè)備轉(zhuǎn)速調(diào)至10轉(zhuǎn)/分；取出球料，置料球于養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，取出后自然干燥后即為成品。
9.權(quán)利要求I至7任意一項(xiàng)所述的核殼型免燒陶粒的應(yīng)用，其特征在于直接用于建筑混凝土的集料和墻體填充料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于所述建筑混泥土為輕質(zhì)保溫、隔音混凝土、結(jié)構(gòu)用混凝土，所述墻體填充料為墻體隔熱、保溫、 隔音填充料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種核殼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)抗震型免燒陶粒、其制備方法及其應(yīng)用，該陶粒包括內(nèi)核及包裹在所述內(nèi)核外的外殼，其組成為按照下述重量百分比的組分建筑固體廢棄物77.73%-86.73%；泡沫球0.23%-0.43%；硅酸鹽水泥12.95%-16.95%；硅微粉2.59%-3.39%；復(fù)合有機(jī)結(jié)合劑1.10%-1.50%；其中，所述泡沫球作為內(nèi)核，其余組分作外殼。本發(fā)明將建筑固體廢棄物和包裝廢棄物作為再生資源得到充分的利用，制成了質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗震性能強(qiáng)的建筑混凝土集料的免燒陶粒，有效減少了污染，變廢為寶，同時(shí)減少了建筑成本，具有極高的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)C04B28/04GK102643061SQ20121013675
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者劉興元, 楊魁, 羅淳 申請(qǐng)人:四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院