本发明涉及建筑建材
技术领域：
，具体涉及一种免烧轻骨料及其制备方法和用途。
背景技术：
：当前，资源短缺和能源危机问题已经成为全世界关注的焦点，作为资源和能源消耗大户，建筑建材行业面临更大的挑战。发展具有轻质、高强、节能、保温等多功能的绿色建筑材料成为行业关注重点。区别于传统砂石骨料，陶粒是一种人造轻骨料，具有轻质、高强、耐久、防火、抗震和保温等一系列优点，目前已经广泛应用于大跨度和高层建筑结构以及保温墙体材料中。一般来说，轻质陶粒的生产制备主要以黏土、页岩、粉煤灰以及其他工业废渣和高温造孔剂为原料，加工成球后通过高温烧结制成。然而，黏土和页岩等常规原材料的使用受到国家耕地保护制度的限制，同时，烧结陶粒需要高温过程，其工艺较为复杂、设备投资大且能耗高，这在一定程度上制约了烧结陶粒的发展。近年来，有学者研究以粉煤灰和水泥为主要原料，添加适当的引气剂，加工成球后通过蒸汽养护的主法，制得粉煤灰免烧陶粒与传统的烧结法相比，免烧法具有节能环保、成本低廉等优势。目前，我国陶粒生产主要分为烧结型和免烧结型2种，免烧型陶粒生产工艺相对简单、投资小、成本低、节能，已经逐步引起国内外人士的青睐。免烧结陶粒的堆积密度比较大，用于生产轻质墙材其密度偏大，在一定程度上制约了它的发展和应用。同时粉煤灰的价格尤其在南方地区普遍偏高，广泛应用于搅拌站和水泥行业，使得用粉煤灰来生产免烧轻骨料变得遥不可及。随着我国蒸压加气混凝土工业的快速发展，加气混凝土砌块是目前市场应用最广、认可程度最高的轻质墙体材料，目前全国共有六千多家蒸压加气混凝土企业，年产量达到十亿立方米。同时由于蒸压加气混凝土砌块轻质性带来的强度不高、易脆等缺点，使得各厂家的生产合格率普遍不高，平均在97％左右，同时在运输搬运等过程中也会带来较大量的破损，全国每年产生的加气混凝土砌块废料就有3千万立方米，每个厂家每年平均有0.5万立方米。目前各厂家基本上在厂里堆积，有的用于和砂子一起磨浆再循环使用，利用价值不高。另外建筑物拆除过程中产生的建筑垃圾的利用是我国一个新兴的研究热门，目前普遍的利用方式是分选混凝土块和红砖块破碎成粗骨料和细骨料代替部分天然砂石骨料用于非结构的预拌混凝土和混凝土制品中，但是随着将来拆除的建筑物中加气混凝土砌块的比例越来越高，加气混凝土砌块由于强度低、极易吸水，是目前建筑垃圾回收利用的最大难点。技术实现要素：针对现有技术中存在的弊端，本发明的目的之一是提供免烧轻骨料，其强度高，原料易得，且制备过程简单易行，无需高温烧结和蒸汽养护，同时克服现有技术中加气混凝土废料回收利用强度低、易碎、吸水率高、耐磨差等缺陷。为达此目的，本发明采用如下技术方案：第一方面，本发明提供一种免烧轻骨料，容重为500～600kg/m3。所述免烧轻骨料为多级核壳结构，从内到外依次包括加气混凝土废料内核、增强水泥层和憎水层。现有技术中的轻骨料主要有两类：一类是烧结粘土陶粒、烧结页岩陶粒，烧结粉煤灰陶粒，这一类不仅浪费土地资源严重，同时烧结的能源消耗极大；二类是免烧粉煤灰陶粒轻骨料，但是粉煤灰在我国的资源化中价格越来越高，尤其是在南方地区火电厂少，粉煤灰价格极高。现有技术中加气混凝土废料的利用基本上是与砂子一起磨浆再利用，由于加气混凝土废料已经是通过了高温高压蒸养，其已经不具备活性，因此不能提供有效的反应活性，只是纯粹的填充作用，利用价值不高。本发明提供了一种高效利用加气混凝土废料的途径，使其作为内核通过增强水泥层进行包裹实现增强增韧，以及憎水层实现憎水处理，大大提高了其作为轻骨料的优异性能，堆积密度小于免烧型粉煤灰陶粒轻骨料，且机械强度优于高温烧结型陶粒轻骨料，能广泛应用于预拌轻骨料混凝土和轻质混凝土砌块和墙板墙板制品等产品之中。优选地，所述加气混凝土废料内核为直径8～12mm的球状颗粒，例如8mm、9mm、10mm、11mm、12mm等。优选地，所述加气混凝土废料包括加气混凝土生产工厂产生的砌块废料和/或建筑物拆除过程中产生的加气混凝土砌块废料。优选地，所述免烧轻骨料中所述加气混凝土废料内核所占的质量百分比为70～95％，例如70％、72％、75％、78％、80％、82％、85％、88％、90％、92％或95％等，优选85～92％。优选地，所述增强水泥层包括水泥和强效剂。强效剂与水泥复配，增强骨料的强度和耐磨性。优选地，所述强效剂包括聚合多元醇外加剂。优选地，所述增强水泥层还包括缓凝剂和/或稠化剂。增强水泥层是包裹在加气混凝土废料颗粒表面的水泥浆体凝结硬化之后形成的保护层，大约1～2mm厚，缓凝剂是掺在浸泡池里的水泥浆体里面，防止水泥浆在浸泡池里凝结，稠化剂掺在水泥浆体里面以便更好地包裹加气混凝土废料球形颗粒。本发明利用缓凝剂降低水泥的水化速度和水化热、延长凝结时间。优选地，所述缓凝剂包括糖钙、葡萄糖酸盐、柠檬酸、酒石酸、酒石酸盐、酒石酸盐、锌盐、磷酸盐或木质磺酸盐中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：糖钙与葡萄糖酸盐的组合，柠檬酸与酒石酸的组合，酒石酸盐、酒石酸盐与锌盐的组合，磷酸盐或木质磺酸盐的组合。本发明加入稠化剂增加制备过程中水泥浆的均匀度和其对内核的包裹性，提高水泥层与内核不同材质之间的结合力。优选地，所述稠化剂包括醚类稠化剂。优选地，所述醚类稠化剂包括纤维素醚。优选地，所述增强水泥层包括：水泥100质量份、缓凝剂0.2～0.5质量份、稠化剂0.1～0.5质量份、强效剂0.3～1质量份。优选地，所述增强水泥层包括：水泥100质量份、缓凝剂0.25～0.4质量份、稠化剂0.15～0.3质量份、强效剂0.5～0.7质量份。第二方面，本发明提供一种如第一方面所述免烧轻骨料的制备方法，包括如下步骤：(1)将加气混凝土废料破碎、滚圆得到内核颗粒；(2)将步骤(1)所得内核颗粒在增强水泥浆料中浸泡，取出固化，使得所述内核颗粒上包裹一层增强水泥层；(3)将憎水外加剂的稀释液喷涂于步骤(2)所得增强水泥层表面，干燥后得到免烧轻骨料。优选地，步骤(2)所述增强水泥浆料中水与水泥的质量比为(70～80):(20～30)，例如70:30、72:28、75:25、78:22或80:20等。优选地，步骤(2)所述浸泡的时间为5～10min，例如5min、6min、7min、8min、9min或10min等。优选地，步骤(2)所述固化在常温空气中进行。优选地，步骤(3)所述憎水外加剂的稀释液为憎水外加剂质量浓度为35～40wt％的水溶液，例如35wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％或40wt％等。优选地，步骤(3)所述干燥包括常温晾干。作为本发明优选的技术方案，所述免烧轻骨料的制备方法包括如下步骤：(1)将加气混凝土废料破碎、滚圆得到内核颗粒；(2)将步骤(1)所得内核颗粒在水与水泥的质量比为(70～80):(20～30)的增强水泥浆料中浸泡5～10min，取出在常温空气中固化，使得所述内核颗粒上包裹一层增强水泥层；(3)将憎水外加剂质量浓度为35～40wt％的水溶液喷涂于步骤(2)所得增强水泥层表面，常温晾干后得到免烧轻骨料。第三方面，本发明提供如第一方面所述免烧轻骨料的用途，所述免烧轻骨料用于生产建筑材料。优选地，所述建筑材料包括隔热建筑材料、围护建筑材料、承重建筑材料和隔音建筑材料中的任意一种。例如，本发明免烧轻骨料用于生产标准砖、空心砖、空心砌块、轻质隔墙板、轻质透水砖等，使之具有容重轻、强度高、保温隔热隔音性能良好的新型墙体材料；或用来配制各种用途的不同标号的轻质混凝土，可用预制、现浇、滑升模板等施工方法制成隔热、围护、承重用构件；还可以替代天然石子用于生产不同标号、等级的轻集料混凝土小型空心砌块、空心砖、路面砖、水工砖等新型建筑材料。用本发明免烧轻骨料作集料生产的混凝土和混凝土构件，可使制品容重降低30％以上，强度高达10～30mpa。用本发明生产的免烧轻骨料作轻集料生产的构件和墙体材料具有容重轻、强度高、导热系数小、隔热保温等优点；用来修建房屋，能减轻建筑物自重，增强建筑物抗震能力，缩小建筑结构断面，降低建筑工程造价，特别是在发展城市高层建筑和提高建筑工业化、装配化程度等方面具有积极意义。与现有技术方案相比，本发明至少具有如下有益效果：1.本发明免烧轻骨料具有质轻(容重500～600kg/m3)、强度高(筒压强度5.0～10mpa)、导热系数低、耐火度高、化学稳定性高等特点，并可以根据用户的要求来满足在国标范围内不同颗粒级配的要求；2.本发明免烧轻骨料的生产工艺可以实现机械化生产，可流水作业和不间断生产，且不涉及传统工艺中高温烧结和蒸汽养护等繁琐、高能耗的步骤，提高了生产效益，减少了生产人员，降低了劳动强度和能源消耗。具体实施方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例1一种免烧轻骨料，为多级核壳结构，从内到外依次包括加气混凝土废料内核、增强水泥层和憎水层。其中，内核所占的质量百分比为70％，内核为直径5mm的球状颗粒；增强水泥层包括水泥100质量份和强效剂0.3、缓凝剂糖钙0.2质量份、醚类稠化剂0.5质量份；憎水层包括有机硅憎水外加剂；强效剂为聚合多元醇外加剂。其制备方法如下：(1)将加气混凝土废料破碎、滚圆得到内核颗粒；(2)将步骤(1)所得内核颗粒在增强水泥浆料中浸泡10min，增强水泥浆料中水与水泥的质量比为70:30，取出常温空气中固化，使得所述内核颗粒上包裹一层增强水泥层；(3)将憎水外加剂用水稀释为质量浓度为30wt％的水溶液，喷涂于步骤(2)所得增强水泥层表面，常温晾干后得到免烧轻骨料。实施例2一种免烧轻骨料，为多级核壳结构，从内到外依次包括加气混凝土废料内核、增强水泥层和憎水层。其中，内核所占的质量百分比为95％，内核为直径7mm的球状颗粒；增强水泥层包括水泥100质量份和强效剂1、缓凝剂柠檬酸0.5质量份、醚类稠化剂0.1质量份；憎水层包括有机硅憎水外加剂。强效剂为聚合多元醇外加剂。其制备方法如下：(1)将加气混凝土废料破碎、滚圆得到内核颗粒；(2)将步骤(1)所得内核颗粒在增强水泥浆料中浸泡5min，增强水泥浆料中水与水泥的质量比为80:20，取出常温空气中固化，使得所述内核颗粒上包裹一层增强水泥层；(3)将憎水外加剂用水稀释为质量浓度为45wt％的水溶液，喷涂于步骤(2)所得增强水泥层表面，常温晾干后得到免烧轻骨料。实施例3一种免烧轻骨料，为多级核壳结构，从内到外依次包括加气混凝土废料内核、增强水泥层和憎水层。其中，内核所占的质量百分比为85％，内核为直径10mm的球状颗粒；增强水泥层包括水泥100质量份和强效剂聚羧酸减水剂0.5质量份、缓凝剂酒石酸0.25质量份、醚类稠化剂纤维素醚0.3质量份；憎水层包括有机硅憎水外加剂。强效剂为聚合多元醇外加剂。其制备方法如下：(1)将加气混凝土废料破碎、滚圆得到内核颗粒；(2)将步骤(1)所得内核颗粒在增强水泥浆料中浸泡8min，增强水泥浆料中水与水泥的质量比为77:23，取出常温空气中固化，使得所述内核颗粒上包裹一层增强水泥层；(3)将憎水外加剂用水稀释为质量浓度为35wt％的水溶液，喷涂于步骤(2)所得增强水泥层表面，常温晾干后得到免烧轻骨料。实施例4一种免烧轻骨料，为多级核壳结构，从内到外依次包括加气混凝土废料内核、增强水泥层和憎水层。其中，内核所占的质量百分比为92％，内核为直径8mm的球状颗粒；增强水泥层包括水泥100质量份和强效剂聚羧酸减水剂0.7质量份、缓凝剂木质磺酸钠0.4质量份、醚类稠化剂纤维素醚0.15质量份；憎水层包括有机硅憎水外加剂。强效剂为聚合多元醇外加剂。其制备方法如下：(1)将加气混凝土废料破碎、滚圆得到内核颗粒；(2)将步骤(1)所得内核颗粒在增强水泥浆料中浸泡7min，增强水泥浆料中水与水泥的质量比为72:28，取出常温空气中固化，使得所述内核颗粒上包裹一层增强水泥层；(3)将憎水外加剂用水稀释为质量浓度为40wt％的水溶液，喷涂于步骤(2)所得增强水泥层表面，常温晾干后得到免烧轻骨料。实施例5一种免烧轻骨料，为多级核壳结构，从内到外依次包括加气混凝土废料内核、增强水泥层和憎水层。其中，内核所占的质量百分比为90％，内核为直径12mm的球状颗粒；增强水泥层包括水泥100质量份和聚羧酸减水剂0.6质量份、缓凝剂木质磺酸钠0.3质量份、醚类稠化剂纤维素醚0.2质量份；憎水层包括有机硅憎水外加剂。强效剂为聚合多元醇外加剂。其制备方法如下：(1)将加气混凝土废料破碎、滚圆得到内核颗粒；(2)将步骤(1)所得内核颗粒在增强水泥浆料中浸泡9min，增强水泥浆料中水与水泥的质量比为75:25，取出常温空气中固化，使得所述内核颗粒上包裹一层增强水泥层；(3)将憎水外加剂用水稀释为质量浓度为38wt％的水溶液，喷涂于步骤(2)所得增强水泥层表面，常温晾干后得到免烧轻骨料。取各实施例的免烧轻骨料样品，分别测试容重、筒压强度、导热系数，测试结果整理于表1。表1骨料样品容重kg/m3筒压强度mpa实施例15805.0实施例25206.5实施例35508.0实施例45309.2实施例550010.0从表1可以看出，本发明免烧轻骨料具有质轻(容重500～600kg/m3)、强度高(筒压强度5.0～7.5mpa)等特点；通过优化增强水泥层的组成，在保证质轻优势的同时进一步优化了免烧轻骨料的机械强度。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。当前第1页12