一种电石泥渣制备的高性能蒸压壳层陶粒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种蒸压壳层陶粒及其制备技术，具体而言，涉及一种电石泥渣制备 的高性能蒸压壳层陶粒及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 影响土木工程结构和建筑物的地震力和它们的质量成正比，因此，减少建筑物和 结构的质量对于抵抗地震灾害具有非常重要的意义。由于与普通集料相比，天然轻集料具 有轻质高强，保温隔热等优点，同时，又能减少建筑成本，因而在高层大跨建筑等方面得到 了广泛的应用。然而，由于开采天然轻集料对环境破坏严重，同时，原料还受产地的限制，世 界各地已限制对天然集料的开采。
[0003] 另一方面，随着经济的快速发展，工业废渣排放量持续增加，因此，很多研宄者都 在利用工业废渣进行人造轻集料制备的研宄。人造轻集料混凝土的单方造价比相同强度等 级的普通混凝土高，但由于其可以减轻结构自重、缩小结构断面、增加使用面积、减少钢材 用量、降低基础造价，提高建筑物抵抗地震破坏的能力，因而具有显著的综合经济效益。目 前普遍采用烧结法制备的陶粒具有轻质高强、吸水率低和力学性能优异等优点，部分陶粒 已作为混凝土轻骨料在承重结构中使用，但这种工艺能耗高、对环境污染较大。而非烧结工 艺制备的轻骨料普遍具有强度低、吸水率高，抗冻性较差、收缩大的特点，所配制的轻骨料 混凝土的表观密度一般为1800-1950kg/m 3,立方体抗压强度仅为5-25Mpa，使其应用主要以 高层建筑外墙板和高层建筑框架填充墙用的小型空心砌块为主，在结构混凝土中基本上未 能使用。
[0004] 同时，国内外对免烧陶粒混凝土性能缺少系统研宄，在文献报道中只侧重于陶粒 混凝土的强度性能研宄，而对其疲劳性能及不同级别混凝土弹性模量的研宄显得不足，尤 其是在文献报道中回避干燥收缩性能的研宄，这种现状使得免烧陶粒在混凝土的实际应用 中缺少理论支撑。
[0005] 所以有必要在对免烧陶粒混凝土性能进行系统研宄的基础上，开发出能够利用电 石泥渣的高性能免烧陶粒及其制备方法。
[0006] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0007] 本发明的第一目的是提供一种电石泥渣制备的高性能蒸压壳层陶粒，相对现有技 术，显著提高蒸压壳层陶粒的综合性能。
[0008] 本发明的第二目的是提供所述蒸压壳层陶粒的制备方法。尽可能多利用电石泥渣 制备可以用于承重结构的免烧蒸压壳层陶粒，解决乙炔生产企业污染治理及废弃物综合利 用的问题。提出一种适用于电石-乙炔法生产聚氯乙烯、聚乙烯醇、维纶等产生的电石泥渣 的综合治理的方法。
[0009] 为了实现本发明的上述第一目的，特采用以下技术方案：
[0010] -种电石泥渣制备的高性能蒸压壳层陶粒，包括内核和外壳，所述内核的原料为 电石泥渣、减水剂和硅质原料，所述硅质原料包括两部分，一部分为粉煤灰和/或粉石英， 另一部分为石英砂；在所述内核中，电石泥渣以及粉煤灰和/或粉石英组成的混合物的有 效钙硅比在0. 7-1. 1 :1之间，所述减水剂在所述内核原料中的重量含量为0. 3-3%。
[0011] 所述陶粒的包括疲劳性能、弹性模量、干燥收缩性能在内的主要指标都能够满足 承重结构的使用要求。例如，制备的陶粒混凝土 28d抗压强度接近甚至超过普通混凝土。
[0012] 优选地，所述石英砂在所述内核原料中的重量含量小于40%，所述减水剂在所述 内核原料中的重量含量为〇. 5-2 %。
[0013] 更优选地，所述石英砂在所述内核原料中的重量含量为10-20%，更优选为 12-18%，所述减水剂在所述内核原料中的重量含量为0. 8-1. 5%，更优选为1-1. 2%。
[0014] 所述组分和相对用量能够满足轻质和承重的双重需要，使工业废料得到了整合利 用。
[0015] 优选地，所述内核的粒径为5-16mm，所述壳层的质量与内核质量的比值小于 12%〇
[0016] 该粒径值有利于满足适用范围和性能的双重要求。
[0017] 优选地，所述壳层的材料包括两部分，一部分为为65-75重量份粉石英或30-85重 量份石灰或30-85重量份粉煤灰，另一部分为15重量份水泥，所述壳层陶粒的壳层的质量 为内核质量的3-8%。
[0018] 在尽量利用工业废料的前提下，确保了产品包括强度在内的综合性能。既尽量多 的利用了工业废料，也确保了承重强度、抗裂性能、疲劳性能、弹性模量、干燥收缩性能在内 的主要指标能够满足结构用的需要。
[0019] 为了实现本发明的上述第二目的，特采用以下技术方案：
[0020] 一种电石泥渣制备高性能蒸压壳层陶粒的方法，包括以下步骤：
[0021] 第一步：利用电石泥渣、减水剂和硅质原料制成塑性混合料浆，所述料浆的有效钙 硅比控制在0. 7-1. 1 :1 (此处的有效钙硅比是指电石泥渣和硅质原料中除了石英砂后剩余 部分的原料所构成混合物的有效钙硅比）之间，所述减水剂在所述混合料浆中的重量含量 为 0· 3-3% ;
[0022] 第二步：将搅拌均匀的所述混合料浆制成陶粒；
[0023] 第三步：使所述陶粒成球，并造壳，得壳层陶粒；
[0024] 第四步：将制备好的壳层陶粒进行自然养护；
[0025] 第五步：将自然养护后的壳层陶粒进行蒸压养护，得蒸压壳层陶粒。
[0026] 所述方法利用电石泥渣制备高性能壳层陶粒，以工业废弃物主要原料，不需消耗 粘土、页岩等天然轻集料，不需焙烧，只要蒸压养护，就可以制得高性能蒸压壳层陶粒。可以 节省生产成本和能源消耗，制备的陶粒是绿色无害的建筑轻集料。由于采用了合适的原料 配比，并制造了合适的壳层结构，使得陶粒性能较好，并实现了和砂浆基体间梯度过度，从 而提高了陶粒混凝土的强度。制备的陶粒混凝土 28d抗压强度通常在43MPa-80MPa之间甚 至更高。包括疲劳性能、弹性模量、干燥收缩性能在内的主要指标都可以满足承重结构的使 用要求。
[0027] 优选地，所述第一步中，所述硅质原料包括两部分，一部分为粉煤灰和/或粉石 英，另一部分为石英砂，所述石英砂在所述混合料浆中的重量含量小于40%，所述减水剂在 所述混合料浆中的重量含量为〇. 5-2%。
[0028] 更优选地，所述石英砂在所述混合料浆中的重量含量为10-20%，更优选为 12-18%，所述减水剂在所述混合料浆中的重量含量为0. 8-1. 5%，更优选为1-1. 2%。
[0029] 所述组分和相对用量能够满足轻质和承重的双重需要，使工业废料得到了整合利 用。
[0030] 优选地，所述第一步的具体操作为：首先将电石泥渣倒入搅拌机中搅拌，然后加入 减水剂搅拌，紧接着加入石英砂再搅拌，最后加入粉煤灰或粉石英搅拌均匀，制成塑性混合 料浆。
[0031] 试验证明依上述顺序制得混合料浆与直接将全部原料进行混合搅拌制得混合料 浆相比，在同等条件下制得的产品的性能要好。
[0032] 优选地，所述第二步中，所述混合料浆经挤压切割制成陶粒，粒径为5-16mm，更优 选为 8-12mm。
[0033] 该粒径值有利于满足适用范围和性能的双重要求。
[0034] 优选地，所述第三步中，造壳所用的材料包括两部分，一部分为65-75重量份粉石 英或30-85重量份石灰或30-85重量份粉煤灰，另一部分为15重量份水泥，所述壳层陶粒 的壳层的质量与内核质量的比值小于12%，优选为3-8%，更优选为4-6%。
[0035] 在尽量利用工业废料的前提下，确保了产品包括强度在内的综合性能。既尽量多 的利用了工业废料，也确保了承重强度、抗裂性能、疲劳性能、弹性模量、干燥收缩性能在内 的主要指标能够满足结构用的需要。
[0036] 优选地，所述第三步中，在成球盘中滚动成球，成球盘转速为30-40转/min，更 优选为32-38转/min，成球盘倾斜角在成球过程中，在45° -90°之间变化，更优选为 50° -80°之间变化；滚动到0. 8-1. 2m高度垂直跌落不破裂的成球陶粒进行后续造壳。
[0037] 成球方法保证了成球质量，并且通过合适的筛选方法进一步确保了成球质量。
[0038] 优选地，所述第四步中，自然养护条件为：静置20_30h，期间给陶粒喷水，防止陶 粒干裂。
[0039] 自然养护有利于确保随后的蒸压养护的效果。
[0040] 优选地，所述第五步中，蒸压养护的操作步骤为：80-100min升温到95-1KTC， 80-10