本发明涉及一种空心轻骨料及其制备方法，属于水泥混凝土技术领域。
背景技术：
水体富营养化是全球性的水环境问题，我国现有湖泊2700余个，总面积达9.1万km2。根据调查资料和国内外评价湖泊富营养化指标，我国比较典型的37个主要湖泊中，中营养型和中一富营养型的占55.8％，富营养型的占14.7％，重富营养型的占8.8％。中国90％以上的水域污染是因水体中的N、P含量过高而引起的富营养化造成的，而N、P则是植物生长最基本的必需营养元素。
生态浮床技术是将经过筛选、驯化的吸收水中有机污染物功能较强的水生(陆生)植物，植入预制好的漂浮载体种植槽内，让植物在类似无土栽培的环境下生长，植物根系自然延伸并悬浮于水体中，吸附、吸收水中的氨、氮、磷等有机污染物质，为水体中的鱼虾、昆虫和微生物提供生存和附着的条件，同时释放出抑制藻类生长的化合物。在植物、动物、昆虫以及微生物的共同作用下使环境水质得以净化，达到修复和重建水体生态系统的目的。但是，目前仅考虑到经济性、环境敏感性和浮力等问题所采用的浮床材料主要为多以竹竿、木条、高分子材料等，在耐腐性、牢固性、抗风浪性、经济成本等方面不能满足可持续发展环境下的生态浮床要求。混凝土生态浮床因其耐久性好，抗风浪性强，制作成本低而受到广泛的欢迎，但目前的大多数混凝土生态浮床仍存在诸如浮力差、抗水侵蚀性低、抗风浪性差等缺陷。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种空心轻骨料及其制备方法。该骨料用于生态浮床的制作中，可有效解决浮床浮力差、抗水侵蚀性差的缺陷，显著增加浮床的浮水能力，增加了浮床抵抗大风大浪的能力，为动植物的生长提供良好的环境，有利于污染水体的治理，有效改善生态平衡。
本发明采用以下技术方案：
一种空心轻骨料的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将重量分数为90.0～97.0％的饱水吸水树脂和3.0～10.0％的淀粉搅拌均匀并造粒呈半球状，取粒径介于8～12mm的颗粒送至包膜机经空气雾化均匀喷涂0.5～2mm的可溶性淀粉膜，得到吸水树脂半球；
(2)将重量分数为90.0～97.0％的铝粉和3.0～10.0％的无水乙醇搅拌均匀并造粒呈半球，取粒径介于8～12mm的颗粒，得到铝粉半球；
(3)将吸水树脂半球与铝粉半球合二为一，然后通过包膜机在球体表层包裹1～3mm的可溶性淀粉膜，得到发泡芯；
(4)将发泡芯在30-60秒内浸泡于重量分数为65.0～80.0％的浮石粉、10.0～15.0％的水、5.0～15.0％的水泥和5.0～10.0％的固体胶组成的均匀拌合浆体中45-120秒，捞出沥干，在45-90℃下养护30-90分钟，得到空心轻骨料。
所述吸水树脂的细度为200目筛，筛余≤5％。
所述淀粉为可溶性淀粉。
所述铝粉的比表面积为350～380m2/Kg。
所述浮石粉的比表面积为350～380m2/Kg，主要化学组成为SiO2 65-80％、Al2O310-15％，烧失量2-8％。
所述水泥为硫铝酸盐水泥，主要化学组成为SiO2 9-12％、Al2O3 20-25％和CaO 22-58％。
所述固体胶为松香季戊四醇酯。
本发明的制备方法中一方面通过铝粉与水反应形成空心内腔，并以浮石粉、水泥和固体胶混合作具有延展性的轻质外壳；另一方面利用高效吸水树脂储存水分，并通过可溶性淀粉膜调控铝粉与水的发泡反应速率。在养护过程中铝粉会与吸水树脂提供的水分大量反应形成大气泡，而浮石、水、水泥和固体胶能形成具有一定延展性的轻质水泥基浆体，用于封闭该大气泡。制备的空心轻骨料比浮石轻骨料更加质轻，而且可以根据使用要求调控其密度。
本发明的有益效果是：
(1)本发明所提供的空心轻骨料表观密度低，易于浮水；外壳结构致密，压碎指标低，抗水侵蚀性好，用于混凝土浮床的制作可增加浮床的抗风浪性能，更利于污染水体的治理。
(2)原料易得，工艺简单，制作成本低廉，便于应用推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
一种空心轻骨料的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将95％饱水吸水树脂和5％可溶性淀粉搅拌均匀并造粒呈半球状，取粒径介于8～12mm的颗粒送至包膜机经空气雾化均匀喷涂1.8mm的可溶性淀粉膜，得到吸水树脂半球；
(2)将重量分数为92％的铝粉和8％的无水乙醇搅拌均匀并造粒呈半球，取粒径介于8～12mm的颗粒，得到铝粉半球；
(3)将吸水树脂半球与铝粉半球合二为一后，通过包膜机表层包裹3mm的可溶性淀粉膜，得到发泡芯；
(4)将发泡芯在55秒内浸泡于重量分数为75％的浮石粉、12％的水、8％的水泥和5％的松香季戊四醇酯的均匀拌合浆体中110秒，捞出沥干，在80℃下养护40分钟，得到空心轻骨料。
所述吸水树脂的细度为200目筛，筛余≤5％。
所述铝粉的比表面积为350m2/Kg。
所述浮石粉的比表面积为350m2/Kg，主要化学组成为SiO2 65-80％、Al2O3 10-15％，烧失量2-8％。
所述水泥为硫铝酸盐水泥，主要化学组成为SiO2 9-12％、Al2O3 20-25％和CaO 22-58％。
按照GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》测得空心轻骨料的表观密度为280Kg/m3，压碎指标为22％，吸水率为3.48％。
实施例2
(1)将92％饱水吸水树脂和8％可溶性淀粉搅拌均匀并造粒呈半球状，取粒径介于8～12mm的颗粒送至包膜机经空气雾化均匀喷涂1mm的可溶性淀粉膜，得到吸水树脂半球；
(2)将重量分数为96％的铝粉和4％的无水乙醇搅拌均匀并造粒呈半球，取粒径介于8～12mm的颗粒，得到铝粉半球；
(3)将吸水树脂半球与铝粉半球合二为一后，通过包膜机表层包裹2mm的可溶性淀粉膜，得到发泡芯；
(4)将发泡芯在40秒内浸泡于重量分数为70％的浮石粉、10％的水、14％的水泥和6％的松香季戊四醇酯的均匀拌合浆体中80秒，捞出沥干，在50℃下养护80分钟，得到空心轻骨料。
所述吸水树脂的细度为200目筛，筛余≤5％。
所述铝粉的比表面积为380m2/Kg。
所述浮石粉的比表面积为380m2/Kg，主要化学组成为SiO2 65-80％、Al2O3 10-15％，烧失量2-8％。
所述水泥为硫铝酸盐水泥，主要化学组成为SiO2 9-12％、Al2O3 20-25％和CaO 22-58％。
按照GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》测得空心轻骨料的表观密度为320Kg/m3，压碎指标为18％，吸水率为2.88％。
对照例：
选取购自河北省尚义县兴奥浮石开发有限公司建筑材料厂的普通浮石，按照GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》测得普通浮石骨料的表观密度为807Kg/m3，压碎指标为17.9％，吸水率为5.23％。
由实施例1-2和对照例的性能测试指标可以看出，本发明制备的空心轻骨料比浮石轻骨料更加质轻，用于混凝土浮床的制作可增加浮床的抗风浪性能，更利于污染水体的治理。而且可以根据使用要求调控其密度，原料廉价易得，制备工艺简单，适于推广使用。