[發(fā)明專利]一種輕質骨料及其制備方法與應用

有效

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• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114014620B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設計）人: 王肇嘉;李潤豐;韓康;劉艷軍;涂玉波;李沙;王林俊
• 申請（專利權）人: 北京建筑材料科學研究總院有限公司;河北睿索固廢工程技術研究院有限公司
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B18/02;C04B28/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

本發(fā)明提供一種輕質骨料及其制備方法與應用。所述輕質骨料由粉料在成球工藝下制備而成，所述粉料包含α型半水石膏，所述α型半水石膏的微觀形貌呈纖維狀，長徑比為20～300的α型半水石膏占全部α型半水石膏的95％以上。本發(fā)明提供的輕質骨料密度低、孔隙率高、軟化系數高、強度高、抗水性優(yōu)良，且與地聚物混凝土化學兼容性良好，為廢棄石膏在建筑領域的資源化利用以及節(jié)約天然砂石資源提供了一條新捷徑。

技術領域

本發(fā)明屬于材料科學與工程技術領域，具體涉及一種輕質骨料及其制備方法與應用。

背景技術

工業(yè)生產的副產品脫硫石膏、磷石膏以及鈦石膏分別源自燃煤電廠煙氣脫硫、化肥生產以及鈦白粉生產。作為固體廢棄物，大量堆積的廢石膏不僅侵占了寶貴的土地資源，而且給土壤、水體和大氣帶來了不同程度的污染。已脫硫石膏為例，我國脫硫石膏年產量在7000多萬噸，其綜合利用率在70％左右，遠低于國外綜合利用率(90％以上)，導致我國脫硫石膏大量堆存。與脫硫石膏相比，磷石膏和鈦石膏的雜質更多、綜合儲量更大、回收再利用難度更高。可見開發(fā)一種針對廢石膏兼容性良好的應用技術迫在眉睫。

目前廢石膏主要用于生產建筑石膏粉、石膏制品、水泥緩凝劑及土壤改良劑等，但是由于廢石膏雜質含量多、抗水性差、強度低等問題，其在建筑等大宗材料上的應用十分受限。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種輕質骨料及其制備方法與應用，該輕質骨料密度低、孔隙率高、軟化系數高、強度高、抗水性優(yōu)良，對提高脫硫石膏等廢石膏綜合利用率和附加值有著重大意義，在生產地聚物混凝土非結構構件領域具有極大的應用潛力。

具體來說，本發(fā)明提供了如下技術方案：

一種輕質骨料，由粉料在成球工藝下制備而成，所述粉料包含α型半水石膏，所述α型半水石膏的微觀形貌呈纖維狀，長徑比為20～300的α型半水石膏占全部α型半水石膏的95％以上。

其中，這里的％是將能夠用掃描電子顯微鏡500倍左右觀察到的α型半水石膏的全部個數設為100％時的比例。

現有技術中制備得到的α型半水石膏的長徑比一般在1.4～2范圍內。發(fā)明人發(fā)現，長徑比20～300的α型半水石膏可在輕質骨料中形成交叉網狀結構，為輕質骨料提供大量孔隙，因此潮濕環(huán)境下為達標準稠度需要更多的水進行養(yǎng)護。在養(yǎng)護完成后，大量分散有長徑比20～300的α型半水石膏的輕質骨料中會存有多余的水，其在干燥后會留下孔隙以減少輕質骨料的體積密度，同時還能對輔助材料起到內養(yǎng)護的作用，保證了輕質骨料的強度。

在優(yōu)選的實施方案中，長徑比為100～150的α型半水石膏占全部α型半水石膏的95％以上。大量分散有100～150長徑比的α型半水石膏的輕質骨料可在兼顧高強度的基礎上大幅下降體積密度。

在優(yōu)選的實施方案中，以重量百分比計，所述粉料中包含60～90％的所述α型半水石膏。

在優(yōu)選的實施方案中，所述α型半水石膏的制備方法包括以下步驟：

將石膏與水混合，將所得混合物在0.198～0.882MPa的壓力、120～180℃的溫度、200～500r/min的攪拌速度下保溫1～4h；

進一步優(yōu)選的，所述石膏選自脫硫石膏、磷石膏和鈦石膏中的一種或兩種以上。

在優(yōu)選的實施方案中，所述石膏與水的質量比為1:4～5。

在優(yōu)選的實施方案中，所述粉料還包含選自水泥、粉煤灰和石灰中的至少一種的輔助材料，進一步優(yōu)選的，所述輔助材料為水泥、粉煤灰和石灰的混合物，更優(yōu)選的，所述水泥、粉煤灰和石灰的質量比為40～60：20～40：0～20。

在優(yōu)選的實施方案中，以重量百分比計，所述粉料包含10～40％的所述輔助材料。

在優(yōu)選的實施方案中，所述輕質骨料的粒徑為8mm～15mm。