CN103613302A - 一种废渣页岩高强轻骨料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废渣页岩高强轻骨料及其制备方法，所述骨料的重量组分为页岩60-100份，粉煤灰45-60-份，碳化硅0.05-0.95份，矿渣4-8份，其中，所述页岩的普氏硬度系数为1.5～5，优选普氏硬度系数为4～5，塑性指数范围在5～23，干燥敏感性系数为0.14～1.6，干燥线收缩率为2.5～10%，所述页岩包括烧失量13%,SiO₂52-70%，Fe₂O₃2-5%，Al₂O₃14-20%，CaO7-12%，MgO0.1-4%；所述矿渣的组分包括烧失量为0,SiO₂36.62%，Fe₂O₃1.75%，Al₂O₃12.30%，CaO33.54%，MgO6.94%；所述粉煤灰包括烧失量为5-10%，SiO₂53-70%，Fe₂O₃7-10%，Al₂O₃12-20%，CaO7%，MgO2-5%；碳化硅的纯度为80%。

Description

一种废渣页岩高强轻骨料及其制备方法

技术领域

本发明属于无机非金属领域，具体涉及一种废渣页岩高强轻骨料及其制备方法。

背景技术

陶粒轻集料混凝土一直是陶粒应用的第一大领域。今年，由于陶粒砌块、墙板、屋面板等陶粒制品的快速发展和崛起，陶粒轻集料混凝土已经退居陶粒应用的第二大领域，但从陶粒混凝土自身纵向比较，应用量仍是快速增长，发展速度一年比一年快。随着陶粒应用领域的不断扩大，陶粒混凝土在陶粒应用总量中的比例肯定会下降，但其获得更广泛的应用也是必然的。应为混凝土轻质化得发展，必然要依靠陶粒，这是人类建筑文明的必然。

轻骨料混凝土在中国遇到了前所未有的发展机遇，这给了我们新的机遇和挑战。在当前人造陶粒的生产工艺条件下制造出来的陶粒（含高强陶粒），其孔隙结构较差，不仅球状孔径直径较大，而且开孔率高，裂缝等缺陷也较多，都造成吸水率较大，这种陶粒给轻集料混凝土放的性能和施工都带来了难题和困难，所以各地这对当地的资源加大对轻集料烧成工艺的研究。

随着“建筑节能”要求的提高，用在建筑结构上的高强陶粒需求也在逐渐增加，经过几年的研究，我们已将张家口尚义县丰富的则紫色页岩矿产资源和张家口发电厂有工业废渣粉煤灰这两种低品位的原料复合利用，制造了复合陶粒。尽管如此，这种复合陶粒的性能还不够稳定，有些性能还没有达到理想的设计指标。这也使目前在尚义县就利用当原料研制高强陶粒的工作开展的还不是很好，这需要我们在原有配方的基础上，进一步探讨几种添加料对烧结性能、吸水率、膨胀率和烧结范围影响。以做到能够在微调添加剂的方法，来控制生产产品性能，是研究成果以较简单的方式推广。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种废渣页岩高强轻骨料及其制备方法。以便生产一种高强度的废渣页岩轻骨料。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种废渣页岩高强轻骨料，所述骨料的重量组分为页岩60-100份，三级粉煤灰45-60-份，碳化硅0.05-0.95份，矿渣4-8份，其中，所述页岩的普氏硬度系数为1.5～5，优选普氏硬度系数为4～5，塑性指数范围在5～23，干燥敏感性系数为0.14～1.6，干燥线收缩率为2.5～10%，所述页岩包括烧失量13%,SiO₂52-70%，Fe₂O₃2-5%，Al₂O₃14-20%，CaO7-12%，MgO0.1-4%；所述矿渣的组分包括烧失量为0,SiO₂36.62%，Fe₂O₃1.75%，Al₂O₃12.30%，CaO33.54%，MgO6.94%；所述粉煤灰包括烧失量为5-10%，SiO₂53-70%，Fe₂O₃7-10%，Al₂O₃12-20%，CaO7%，MgO2-5%；碳化硅的纯度为80%。

一种废渣页岩高强轻骨料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一页岩烘干，设备，电子控温远红外干燥箱，规格800×800×1000，最高温度，300℃，电压，500V，频率，50HZ，功率，6000W，电流，4A，重量，88K份，精度，1.0，量程，0-300，铜盆，料铲；每个铜盆取约5k份左右，总共七盆；将取好料的铜盆依次放入烘干箱中，接通电源，设置烘干箱烘干温度为110℃，烘干时间为7小时，手动计时；

步骤二页岩研磨

设备，水泥厂化验室统一试验小磨，型号：SM500；规格：

500×500mm转速48r/min，台秤，料铲，盛料桶。

用台秤按照原料配比，称量干燥好的页岩，放在一边待用；打开料机口，称量好的页岩放入料机中，把料机的粉磨盖用力拧好；接通电源，打开开关进行粉磨，粉磨时间大约为10min，然后手动停止；当粉磨机停转之后打开盖，换上出料盖，拧紧，开启电源，旋转3min左右，手动停止，收集出料斗里的页岩；用台秤每次称量5份的页岩放入磨机中，拧好粉磨盖，接通电源，进行粉磨，时间设置为48min，然后卸料，收集，标号，待用；

步骤三原料混合

步骤四成球

设备：胶砂搅拌机，量筒，普通药物天平，最大称量2000份感量2份，小铲，白瓷盘，塑料盆，将混合好的混合物分别称取500份，写上标签待用，用量筒称取125ml的水，待用，将胶砂搅拌机接通电源，开启手动控制档。把混合物倒入搅拌锅内，放在搅拌机上，开启慢搅，水缓慢的加入搅拌锅内，大约4min后停止搅拌。取出搅拌国内的混合物，放入盆中用手使劲揉两下，然后用湿布蒙住大概30min，将盆中的混合物用手搓成球，直径在12mm左右，个数在150个左右，将将搓好的球放入白瓷盘中，球之间有缝隙，防止粘连，把白瓷盘放在阴凉处，让小球阴干；

步骤五焙烧

设备：陶盆，两边被锯掉，游标卡尺，精确到0.02mm，纯氧化铝粉；将两边均被锯掉的陶盆底部放上一层纯的氧化铝，防止小球放上去的时候滚动，造成烧结的粘连；挑取直径差不多，球形度比较高的小球进行摆放；先在边上摆放10个小球，并测量其直径，两种配比都要测，测量两个数值，求平均值，再在中间间隔摆放配比不同的两种小球；

步骤六烧制

烧制制度：0-100℃5min；100-200℃4min；200-750℃16min；750℃-1200℃35min，根据焙烧后的保温制度，做出如下设置：1200℃-1000℃采用慢速降温，1000℃-750℃采用快速降温制度，750℃保温15min，750℃-400℃采用快速降温；设备：1600℃快速升温炉，手套，石棉，瓷铁盆，游标卡尺,精确到0.02mm打开快速升温炉的门，将放有小球的陶盆放入其中,注意不能碰到炉丝，也不能把陶盆放的紧捱内壁，注意保留空隙，保证烧制的均匀，在炉门口放上石棉，关紧炉门;接通电源，开启电源开关，设置温度制度，开启加热，运行温度制度;观察温度变化及电流的输出，保证电流的平稳输出，温度变化按照制度运行;当温度制度运行完毕之后，等炉内温度降到1000℃时开启炉门，石棉不要取下，但要打开一个口，以便降温迅速，打开鼓风加速降温；当温度降到750℃时，关闭鼓风和炉门，保温20min，然后带上手套取下石棉放入瓷铁盆中，开启鼓风，开始迅速降温；当温度降到400℃时，带上手套取出烧好的陶粒，放在瓷铁盆的石棉上，防止接触地面温差太大炸裂，地面也因此烧坏；等温度降到200℃时，放入另一盆小球，按照上述过程继续烧制；等烧好的陶粒降到常温后，按照顺序测量一开始就测量的小球，并按顺序标号序列号，之后放入贴上标签的密封袋中。

附图说明

图1是本发明产品矿物的XRD分析图；

其中，峰值为下表

具体实施方式

实施例1

一种废渣页岩高强轻骨料，所述骨料的重量组分为页岩60份，三级粉煤灰38份，碳化硅0.95份，矿渣2份，其中，所述页岩的普氏硬度系数为1.5～5，优选普氏硬度系数为4～5，塑性指数范围在5～23，干燥敏感性系数为0.14～1.6，干燥线收缩率为2.5～10%，所述页岩包括烧失量13%,SiO₂52-70%，Fe₂O₃2-5%，Al₂O₃14-20%，CaO7-12%，MgO0.1-4%；所述矿渣的组分包括烧失量为0,SiO₂36.62%，Fe₂O₃1.75%，Al₂O₃12.30%，CaO33.54%，MgO6.94%；所述粉煤灰包括烧失量为5-10%，SiO₂53-70%，Fe₂O₃7-10%，Al₂O₃12-20%，CaO7%，MgO2-5%；碳化硅的纯度为80%。

实施例2

一种废渣页岩高强轻骨料，所述骨料的重量组分为页岩50份，粉煤灰48份，碳化硅0.1份，矿渣2份，其中，页岩普氏硬度系数为5，塑性指数范围在23，干燥敏感性系数为1.6，干燥线收缩率为10%，所述页岩包括烧失量13%,SiO252%，Fe2O35%，Al2O320%，CaO12%，MgO4%；所述矿渣的组分包括烧失量为0,SiO236.62%，Fe2O31.75%，Al2O312.30%，CaO33.54%，MgO6.94%；所述粉煤灰包括烧失量为10%，SiO253%，Fe2O310%，Al2O320%，CaO7%，MgO5%；碳化硅的纯度为80%。

将实施例1和2中的原料，按照本申请中的制备方法，进行制备。然后对产品分别进行如下测量

强度测量

设备：万能试验机

步骤：

（1）将压力机的布罩拿下，接通电源，将垫块放在压力机上。

（2）将密封袋中的陶粒取出，放入破手套中，然后将手套放在压力机的垫块上。

（3）开启压力机，输出压力，当小球破碎时关闭输出，记录此时的压力数。依次测量每个小球的压力。

（4）关闭电源，收拾破碎的陶粒，并将压力机用布罩罩上。

吸水率测定

设备：普通药物天平（最大称量2000份感量2份），烧杯（10个），水泥柿饼（测水泥安定性），毛巾，筛子

步骤：（1）将陶粒放在天平上，称量其重量并记录。（2）将烧杯放满水，把称量好的陶粒放入其中，用水泥柿饼压好，使陶粒完全浸入水中，并写好标签放在烧杯旁边。（3）每隔10min就照上述步骤称量、浸泡一组陶粒。（4）等第一组小球浸泡1h时取出，放在筛子上控水2min，然后放在湿毛巾上，来回滚动8次，然后称量其重量，并记录，然后放入烧杯中，盖好。接下来依次每隔10min就去下一组按照上述方法处理后测量其重量、记录。（5）当第一组浸泡24h后取出，放在筛子上控水2min，然后放在湿毛巾上，来回滚动8次，测量其重量、记录。

体积测量

设备：量筒

步骤：

（1）将量筒内放入500ml的水。

（2）将24h测量后的陶粒控水之后放入量筒中，观察放入后的液面所在的体积，记录。

（3）依次测量各个配比的体积。

表1陶粒的性能

名称	实施例1	实施例2
			膨胀率（%）	3	1
抗压强度（MPa）	13.1	14.1
			密度	1.46	1.50
吸水率	1	2

经1160℃焙烧后的陶粒的矿物成分主要为斜长石类等矿物。见图1

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种废渣页岩高强轻骨料，其特征在于：所述骨料的重量组分为页岩60-100份，三级粉煤灰45-60份，碳化硅0.05-0.95份，矿渣4-8份，其中，所述页岩的普氏硬度系数为1.5～5，优选普氏硬度系数为4～5，塑性指数范围在5～23，干燥敏感性系数为0.14～1.6，干燥线收缩率为2.5～10%，所述页岩包括烧失量13%,SiO₂52-70%，Fe₂O₃2-5%，Al₂O₃14-20%，CaO7-12%，MgO0.1-4%；所述矿渣的组分包括烧失量为0,SiO₂36.62%，Fe₂O₃1.75%，Al₂O₃12.30%，CaO33.54%，MgO6.94%；所述粉煤灰包括烧失量为5-10%，SiO₂53-70%，Fe₂O₃7-10%，Al₂O₃12-20%，CaO7%，MgO2-5%；碳化硅的纯度为80%。

2.一种权利要求1所述废渣页岩高强轻骨料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一页岩烘干，设备，电子控温远红外干燥箱，规格800×800×1000，最高温度，300℃，电压，500V，频率，50HZ，功率，6000W，电流，4A，重量，88K份，精度，1.0，量程，0-300，铜盆，料铲；每个铜盆取约5k份左右，总共七盆；将取好料的铜盆依次放入烘干箱中，接通电源，设置烘干箱烘干温度为110℃，烘干时间为7小时，手动计时；

步骤二页岩研磨

设备，水泥厂化验室统一试验小磨，型号：SM500；规格：

500×500mm转速48r/min，台秤，料铲，盛料桶。

用台秤按照原料配比，称量干燥好的页岩，放在一边待用；打开料机口，称量好的页岩放入料机中，把料机的粉磨盖用力拧好；接通电源，打开开关进行粉磨，粉磨时间大约为10min，然后手动停止；当粉磨机停转之后打开盖，换上出料盖，拧紧，开启电源，旋转3min左右，手动停止，收集出料斗里的页岩；用台秤每次称量5份的页岩放入磨机中，拧好粉磨盖，接通电源，进行粉磨，时间设置为48min，然后卸料，收集，标号，待用；

步骤三原料混合

步骤四成球

设备：胶砂搅拌机，量筒，普通药物天平，最大称量2000份感量2份，小铲，白瓷盘，塑料盆，将混合好的混合物分别称取500份，写上标签待用，用量筒称取125ml的水，待用，将胶砂搅拌机接通电源，开启手动控制档。把混合物倒入搅拌锅内，放在搅拌机上，开启慢搅，水缓慢的加入搅拌锅内，大约4min后停止搅拌。取出搅拌国内的混合物，放入盆中用手使劲揉两下，然后用湿布蒙住大概30min，将盆中的混合物用手搓成球，直径在12mm左右，个数在150个左右，将将搓好的球放入白瓷盘中，球之间有缝隙，防止粘连，把白瓷盘放在阴凉处，让小球阴干；

步骤五焙烧

设备：陶盆，两边被锯掉，游标卡尺，精确到0.02mm，纯氧化铝粉；将两边均被锯掉的陶盆底部放上一层纯的氧化铝，防止小球放上去的时候滚动，造成烧结的粘连；挑取直径差不多，球形度比较高的小球进行摆放；先在边上摆放10个小球，并测量其直径，两种配比都要测，测量两个数值，求平均值，再在中间间隔摆放配比不同的两种小球；

步骤六烧制

烧制制度：0-100℃5min；100-200℃4min；200-750℃16min；750℃-1200℃35min，根据焙烧后的保温制度，做出如下设置：1200℃-1000℃采用慢速降温，1000℃-750℃采用快速降温制度，750℃保温15min，750℃-400℃采用快速降温；设备：1600℃快速升温炉，手套，石棉，瓷铁盆，游标卡尺,精确到0.02mm打开快速升温炉的门，将放有小球的陶盆放入其中,注意不能碰到炉丝，也不能把陶盆放的紧捱内壁，注意保留空隙，保证烧制的均匀，在炉门口放上石棉，关紧炉门;接通电源，开启电源开关，设置温度制度，开启加热，运行温度制度;观察温度变化及电流的输出，保证电流的平稳输出，温度变化按照制度运行;当温度制度运行完毕之后，等炉内温度降到1000℃时开启炉门，石棉不要取下，但要打开一个口，以便降温迅速，打开鼓风加速降温；当温度降到750℃时，关闭鼓风和炉门，保温20min，然后带上手套取下石棉放入瓷铁盆中，开启鼓风，开始迅速降温；当温度降到400℃时，带上手套取出烧好的陶粒，放在瓷铁盆的石棉上，防止接触地面温差太大炸裂，地面也因此烧坏；等温度降到200℃时，放入另一盆小球，按照上述过程继续烧制；等烧好的陶粒降到常温后，按照顺序测量一开始就测量的小球，并按顺序标号序列号，之后放入贴上标签的密封袋中。

Images