[發(fā)明專利]鋼纖維增韌內(nèi)養(yǎng)護(hù)高強(qiáng)硅酸鹽陶粒及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810056072.6
• 申請日: 2018-01-20
• 公開（公告）號: CN108046824B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔崇;唐國強(qiáng);丁錫鋒;張士華;顧敏佳;孫亮;馬海龍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B28/18
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開了一種鋼纖維增韌內(nèi)養(yǎng)護(hù)高強(qiáng)硅酸鹽陶粒及其制備方法。所述陶粒的原材料由物料干粉與鋼纖維組成，鋼纖維的摻量占物料干粉體積的0.5%~3.0%，其中，物料干粉按質(zhì)量百分比計(jì)，包括如下組分：粉煤灰12%~40%、生石灰25%~28%、硅藻土20%~50%、黃砂10%~15%，采用濕法成球，后經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)，水熱合成即可得到鋼纖維增韌內(nèi)養(yǎng)護(hù)高強(qiáng)硅酸鹽陶粒。所得陶粒筒壓強(qiáng)度12MPa~28MPa、1h吸水率15%~30%、彈性模量顯著提升，可用以配制LC45~LC80結(jié)構(gòu)輕混凝土，本發(fā)明具有簡化工序，節(jié)省設(shè)備、能源、原材料的優(yōu)勢，能夠有效提高輕集料對混凝土的內(nèi)養(yǎng)護(hù)效果，較好解決現(xiàn)有輕集料筒壓強(qiáng)度不高，難以配制高標(biāo)號輕集料混凝土的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼纖維增韌、并對砂漿基體有顯著內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用的高強(qiáng)硅酸鹽陶粒及制備方法，屬于結(jié)構(gòu)輕混凝土用人造輕粗集料生產(chǎn)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

我國對輕混凝土尤其是輕集料研究起步較晚，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝以粘土，頁巖等為原料，采用回轉(zhuǎn)窯于1100℃～1250℃的高溫?zé)Y(jié)制得。隨著國家進(jìn)一步推進(jìn)墻體材料革新，在落實(shí)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境基本國策，有效保護(hù)耕地和環(huán)境，節(jié)約資源，提高資源利用效率等政策的引導(dǎo)下，粘土陶粒將逐漸退出市場；粉煤灰陶粒由于其產(chǎn)品性能的局限性，2016年河南等地的粉煤灰陶粒處于半停產(chǎn)狀態(tài)；雖然煤矸石、頁巖陶粒也有一定發(fā)展，但是總體而言我國人造輕集料體系較為單一，主要以粘土、頁巖和粉煤灰陶粒為主；且陶粒企業(yè)為提高產(chǎn)量，普遍生產(chǎn)300～400級輕質(zhì)陶粒，筒壓強(qiáng)度2.0MPa～4.5MPa；高強(qiáng)陶粒生產(chǎn)成本較高，限制其在我國的生產(chǎn)、研發(fā)和應(yīng)用市場的開拓，造成目前我國高強(qiáng)陶粒品質(zhì)單一，產(chǎn)能嚴(yán)重落后于西方發(fā)達(dá)國家的基本局面。

另一方面，由于陶粒生產(chǎn)過程中采用1100℃～1250℃高溫焙燒技術(shù)，能耗頗大，約116kgce/m³。而2016年全國各種燒結(jié)陶粒生產(chǎn)能力據(jù)估計(jì)約850萬m³，根據(jù)2014年《中美氣候變化聯(lián)合聲明》，2030中國將在2005年基礎(chǔ)上減排65％，2020年將在2005年基礎(chǔ)上減排40％～45％的目標(biāo)，高溫?zé)Y(jié)工藝勢必急需改進(jìn)。

內(nèi)養(yǎng)護(hù)是指將輕集料作為儲(chǔ)水載體，利用輕集料的吸水性，將一部分水儲(chǔ)存在集料內(nèi)部，在砂漿硬化后期，通過釋放水分促進(jìn)水泥水化以及水分補(bǔ)償降低混凝土自干燥。其明顯區(qū)別于膨脹劑補(bǔ)償收縮技術(shù)、纖維阻裂技術(shù)等，是一種極具潛力的抑制混凝土早期開裂的前沿技術(shù)。高標(biāo)號混凝土由于結(jié)構(gòu)密實(shí)，傳統(tǒng)的外部養(yǎng)護(hù)制度僅對混凝土表層養(yǎng)護(hù)，水分難以達(dá)到混凝土內(nèi)部，使內(nèi)部膠凝材料無法得到充分、及時(shí)養(yǎng)護(hù)，隨著水化反應(yīng)進(jìn)行，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生自干燥現(xiàn)象，產(chǎn)生干燥收縮甚至開裂。通過內(nèi)養(yǎng)護(hù)可顯著增加混凝土內(nèi)部相對濕度，抑制混凝土早期干燥收縮以及開裂，促進(jìn)水泥水化，降低混凝土自干縮。然我國陶粒生產(chǎn)基本以高溫?zé)Y(jié)工藝為主，陶粒表面玻璃化，毛細(xì)孔較少，故吸水率較低，為2％～8％，因此作為內(nèi)養(yǎng)護(hù)載體預(yù)儲(chǔ)水量偏低，內(nèi)養(yǎng)護(hù)效果不明顯，在干燥的施工環(huán)境中，由于水分蒸發(fā)速率加快，內(nèi)養(yǎng)護(hù)效果受到嚴(yán)重影響；若提高內(nèi)養(yǎng)護(hù)效果，應(yīng)需提高集料吸水率，以便增加集料預(yù)儲(chǔ)水量，抑制混凝土早期開裂能力。

我國陶粒體系單一且集中生產(chǎn)輕質(zhì)陶粒，結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)陶粒發(fā)展緩慢，僅僅占陶粒市場的2％～3％，限制了高強(qiáng)輕混凝土在我國的發(fā)展和推廣；高強(qiáng)混凝土干燥收縮較大，不解決干燥收縮問題依舊會(huì)限制高強(qiáng)輕混凝土的利用。

現(xiàn)階段我國輕集料行業(yè)面臨三個(gè)問題：一是輕集料壓碎指標(biāo)偏低，生產(chǎn)能耗較大；二是輕集料彈性模量較低，導(dǎo)致輕混凝土較普通混凝土徐變較大，限制輕混凝土在預(yù)應(yīng)力混凝土中應(yīng)用；三是燒結(jié)輕集料作為內(nèi)養(yǎng)護(hù)水載體預(yù)儲(chǔ)水量偏低，吸水率為2％～8％，無法有效抑制高標(biāo)號混凝土自干燥現(xiàn)象。如何提高輕集料壓碎指標(biāo)，降低生產(chǎn)能耗與成本，提高輕集料彈性模量與預(yù)儲(chǔ)水量是本發(fā)明專利需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有較高筒壓強(qiáng)度，高預(yù)儲(chǔ)水量與低生產(chǎn)能耗的陶粒及其制備工藝。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：