專利名稱：核殼結構高強抗震型免燒陶粒、其制備方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種建筑材料，特別涉及作為建筑用各類輕質混凝土用集料的核殼結構高強抗震型免燒陶粒，本發明還涉及這種陶粒的制備方法及其應用。
背景技術：
傳統的陶粒一般采用粘土、頁巖、粉煤灰等經過燒制而成。其工藝復雜，耗能高；制成的陶粒由于整體為實心結構，材料均為陶瓷致密結構，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。 為了解決上述問題，專利申請號為01250823. 3的中國專利，公開了一種免燒陶粒，其結構為以帶有空隙的輕質顆粒為芯部，芯部外側粘結有一層硬質殼體，其輕質顆粒優選發泡高分子材料、植物秸桿類植物纖維團，其硬質殼體優選由水泥或者粘結劑固化而成。這種結構的陶粒，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高強免燒陶粒相比，一是由于其硬質外殼較薄，其筒壓強度低，達不到國家有關標準所要求的4. OMPa ;其二，現有硬殼僅采用普通工藝，將水泥或者粘結劑混合在輕質顆粒的表面，經固結形成，其與芯部的結合不牢，生產合格率低；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，導致由此生產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，由于輕質顆粒選用發泡高分子材料、植物秸桿類植物纖維團，陶粒內部難以形成整體空腔，或者難以形成近似圓形的空腸，影響了陶粒力學性能的發揮。在滿足一定強度時的孔隙率偏小，其導絕熱能力有限，故其應用范圍受到較大限制。人們對于建筑的抗震要求越來越高，傳統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，柔韌度低，抗震性能無法滿足要求。再有，2008年汶川大地震，不僅造成了嚴重的生命財產損傷，并且產生了大量的建筑固體廢棄物，地震災區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，也會產生大量的建筑固體廢棄物，日常生活和工業生產中，也會產生大量用于包裝等用途的廢棄泡沫，對環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，一直是專業技術人員渴望解決的問題。
發明內容
本發明的發明目的之一在于針對上述存在的問題，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量輕、強度高、抗震性優良的免燒的陶粒。采用的技術方案為一種核殼結構高強抗震型免燒陶粒，包括內核及包裹在所述內核外的外殼，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%
復合有機結合劑I. 10%-1. 50%
其中，所述泡沫球作為內核，其余組分作外殼。作為優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。作為優選所述硅酸鹽水泥為525#普通硅酸鹽水泥。作為優選所述復合有機結合劑為羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、聚乙烯醇中的至少
一種。 作為優選所述泡沫球為采用廢棄泡沫作為原料制成的泡沫球。進一步的所述泡沫球的直徑為lmm-5mm。進一步的所述外殼的厚度為lmm-2mm。本發明的發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0. 045mm篩余小于30%、經0. 080mm篩余小于5%的粉末,得到混合粉，并準備相應重量比例的復合有機結合劑備用；
b、將廢棄泡沫加工成球后，按上述配料比例加入成球設備，緩慢開啟成球設備，調整轉速為10轉/分；將復合有機結合劑以霧狀適量噴灑于泡沫球上，待均勻后，向成球設備均勻給入一定量混合粉；隨后將成球設備轉速調整為30轉/分；運轉1-3分鐘后，再霧狀噴灑復合有機結合劑適量；待陶粒粒徑均勻后再向成球設備均勻給入一定量混合粉，繼續運轉1-3分鐘；
C、如b步驟所述的霧狀噴灑復合有機結合劑的方法一樣，向正在轉動的陶粒上開始噴灑霧狀清水，同時保持成球設備均勻運轉1-3分鐘；再向成球設備中均勻給入一定量混合粉，運轉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，如此重復直到制備出粒徑合乎要求的陶粒為止；
d、再補噴灑適量清水，將成球設備轉速調至60轉/分；運轉3-5分鐘，再將成球設備轉速調至10轉/分；取出球料，置料球于養護室進行標準養護，取出后自然干燥后即為成品。本發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，同時包裹塑料泡沫球形成核殼結構，本生產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，該陶粒核殼結構決定了本身具有導熱能力低的性能，以此生產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。本發明采用特殊的成球工藝，將無機非金屬材料(外殼)和有機泡沫球(內核)二者的良好結合復合而成，因為無機非金屬材料的高強度確定了由此制成的核殼陶粒殼體堅硬，其受到外力作用變形小。既發揮了無機非金屬材料高強度、耐熱和制品幾何尺寸穩定性特點，又充分利用了有機泡沫材料的高絕熱性、重量輕特性。本發明采用建筑固體廢棄物和包裝廢棄物，制作核殼結構高強抗震型免燒陶粒，其各項指標均達到或由于國家標準(JGJ 51-2002和GB/T 17341. I)值。
本發明與國家標準性能參數比較見表I、表2 :
表I 聞強輕質陶粒技術指標對比
I國家標準值I實測值j對比結I—
堆積密度(kg/m3)<600<600 滿足標準值
梟大粒徑(mm)<20~6 滿足標準值
頑水率(％)<8~<9 7~接近標準f
欷化系數8>0.82 優于標準值
胥&強度(MPa)>4.0>4.1 優于標準值 畫gfe號|25|25 I優于標雨^
說明細度模數為細集料的技術指標。
表2高強輕質陶粒混凝土實測強度等級指標與預期指標對比
—I國家標準值j實測值j對比結果—
表觀密度(kg/m3) <1950<1450 優于標準值
I雖度等級|LC25|>LC25|優于標準值
本發明的發明目的之三在于提供上述陶粒的應用。采用的技術方案為為生產抗震能力強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。作為優選所述建筑混泥土為輕質保溫、隔音混凝土、結構用混凝土，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，制成了質量輕、強度高、抗震性能強的建筑混凝土集料的免燒陶粒，有效減少了污染，變廢為寶，同時減少了建筑成本，具有極高的社會價值和經濟價值。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖I是本發明的結構示意圖。圖中標記I為外殼，2為內核。
具體實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，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。實施例I :
一種核殼結構高強抗震型免燒陶粒，包括內核2和包裹在所述內核外的外殼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，用強力攪拌機混合，再進入筒磨機混合研磨成經0. 045mm篩余小于30%,經0. 080mm篩余小于5%的粉末，所得到的混合粉，進備用倉待用；
b、將粒徑為Imm的廢棄塑料泡沫球按上述配方重量比例進入成球盤,開啟成球盤,使轉速為10轉/分(低速);開啟噴頭噴灑(霧狀)復合有機結合劑適量于泡沫球上，待均勻后，開啟給料機向成球盤均勻地加入一定量混合粉后停止；將成球盤轉速調整為30轉/分(中速)；運轉I分鐘后，再開啟噴頭噴灑(霧狀)復合有機結合劑適量；待均勻后再開啟給料機向成球盤均勻給入一定量混合粉，均勻后運轉I分鐘。C、噴開啟噴頭噴灑(霧狀)清水，成球盤運轉均勻后；再開啟給料機向成球盤均勻給入一定量混合粉，待均勻后，運轉3分鐘，噴灑適量清水，再給入混合粉，如此重復直到配置混合粉用完為止；
d、再補噴灑適量清水，將成球盤轉速調至60轉/分(快速檔);運轉4分鐘后，將成球盤轉速調至10轉/分(低速)；取出球料，置料球于養護室進行標準養護，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。實施例2
一種核殼結構高強抗震型免燒陶粒，包括內核2和包裹在所述內核外的外殼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(質量比為1:1)I. 30%
其中，泡沫球作為內核2，其余組分作外殼I。其制備方法除了 b步驟均運轉3分鐘，c步驟運轉5分鐘外，其余與實例I相同，最終制得的陶粒成品外殼I厚度為I. 5mm。實施例3
一種核殼結構高強抗震型免燒陶粒，包括內核2和包裹在所述內核外的外殼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(質量比為1:1:1)I. 10%
其中，泡沫球作為內核2，其余組分作外殼I。其制備方法與實施例I相同，最終制得的陶粒成品外殼I厚度為2mm。
實施例4
檢測實施例1-3所制得的陶粒的技術指標及強度，結果見表3和表4
表3 實施例1-3所制得陶粒的技術指標
權利要求
1.一種核殼結構高強抗震型免燒陶粒，其特征在于，包括內核和包裹在所述內核外的外殼，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% 復合有機結合劑I. 10%-1. 50% 其中，所述泡沫球作為內核，其余組分作外殼。
2.根據權利要求I所述的核殼結構高強抗震型免燒陶粒，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.根據權利要求I所述的核殼結構高強抗震型免燒陶粒，其特征在于所述硅酸鹽水泥為525#普通硅酸鹽水泥。
4.根據權利要求I所述的核殼結構高強抗震型免燒陶粒，其特征在于所述復合有機結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.根據權利要求I所述的核殼結構高強抗震型免燒陶粒，其特征在于所述泡沫球為采用廢棄泡沫作為原料制成的泡沫球。
6.根據權利要求I至5任意一項所述的核殼結構高強抗震型免燒陶粒，其特征在于所述泡沫球的直徑為lmm-5mm。
7.根據權利要求I至5任意一項所述的核殼結構高強抗震型免燒陶粒，其特征在于所述外殼的厚度為lmm-2mm。
8.權利要求I至7任意一項所述的核殼結構高強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0. 045mm篩余小于30%、經0. 080mm篩余小于5%的粉末,得到混合粉，并準備相應重量比例的復合有機結合劑備用； b、將廢棄泡沫加工成球后，按上述配料比例加入成球設備，緩慢開啟成球設備，調整轉速為10轉/分；將復合有機結合劑以霧狀適量噴灑于泡沫球上，待均勻后，向成球設備均勻給入一定量混合粉；隨后將成球設備轉速調整為30轉/分；運轉1-3分鐘后，再霧狀噴灑復合有機結合劑適量；待陶粒粒度均勻后再向成球設備均勻給入一定量混合粉，繼續運轉1-3分鐘； C、如b步驟所述的霧狀噴灑復合有機結合劑的方法一樣，向正在轉動的陶粒上開始噴灑霧狀清水，同時保持成球設備均勻運轉1-3分鐘；再向成球設備中均勻給入一定量混合粉，運轉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，如此重復直到制備出粒度合乎要求的陶粒為止； d、再補噴灑適量清水，將成球設備轉速調至60轉/分；運轉3-5分鐘，再將成球設備轉速調至10轉/分；取出球料，置料球于養護室進行標準養護，取出后自然干燥后即為成品。
9.權利要求I至7任意一項所述的核殼型免燒陶粒的應用，其特征在于直接用于建筑混凝土的集料和墻體填充料。
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于所述建筑混泥土為輕質保溫、隔音混凝土、結構用混凝土，所述墻體填充料為墻體隔熱、保溫、 隔音填充料。
全文摘要
本發明公開了一種核殼結構高強抗震型免燒陶粒、其制備方法及其應用，該陶粒包括內核及包裹在所述內核外的外殼，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%；復合有機結合劑1.10%-1.50%；其中，所述泡沫球作為內核，其余組分作外殼。本發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，制成了質量輕、強度高、抗震性能強的建筑混凝土集料的免燒陶粒，有效減少了污染，變廢為寶，同時減少了建筑成本，具有極高的社會價值和經濟價值。
文檔編號C04B28/04GK102643061SQ20121013675
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月4日 優先權日2012年5月4日
發明者劉興元, 楊魁, 羅淳 申請人:四川建筑職業技術學院