CN113860843B - 一种免烧陶粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种免烧陶粒及其制备方法，该免烧陶粒是由以下物质按重量份组成：余泥85～90份、胶粘剂10～15份、膨胀珍珠岩颗粒2～4份、增稠剂0.1～0.3份、短纤维0.2～0.4份、憎水剂0.2～0.5份、保水剂0.2‑0.5份、固化剂0.05～0.1份、水1～3份。其制备过程为先将余泥、增稠剂、短纤维、憎水剂和固化剂混合，加入胶粘剂混合均匀得到组分A；再将保水剂与膨胀珍珠岩颗粒混合搅拌均匀，得到组分B，组分A和组分B混合投入成球机中，制得免烧陶粒。本发明中使用大掺量的余泥作为免烧陶粒的主要成分，制得免烧陶粒，使大量余泥得到有效资源化利用，实现变废为宝，具有明显的社会经济效益。

Description

一种免烧陶粒及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑垃圾处理领域，具体涉及一种免烧陶粒及其制备方法。

背景技术

建筑垃圾是指建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生的渣土、弃土、弃料、余泥及其他废弃物。随着工业化、城市化进程的加速，建筑业也同时快速发展，相伴而产生的建筑垃圾日益增多，中国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的1/3以上。

然而，绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村，露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。

一直以来，如何将余泥渣土进行资源化利用是我国广大科研工作者致力于解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种免烧陶粒，其采用建筑垃圾中的余泥作为主要原料，制备一种免烧的陶粒，实现对余泥渣土的合理化利用，且制得的陶粒具有质轻、筒压强度高等优点。

本发明是由以下技术方案实现：

一种免烧陶粒，其包括如下组分：余泥85～90份、胶粘剂10～15份、膨胀珍珠岩颗粒2～4份、短纤维0.2～0.4份、憎水剂0.2～0.5份、保水剂0.2～0.5份、增稠剂0.1～0.3份、固化剂0.05～0.1份、水1～3份。

进一步地，所述余泥为地铁盾构泥、基坑泥或河道淤泥中的一种或多种。

进一步地，所述胶粘剂为硅酸盐水泥或铝酸盐水泥。

进一步地，所述硅酸盐水泥或铝酸盐水泥的强度等级不低于42.5级。

进一步地，所述短纤维为聚丙烯纤维或木质素纤维。短纤维的掺入可以提高泥浆的韧性和整体性。

进一步地，所述憎水剂为甲基硅酸钠或甲基硅酸钾。甲基硅酸钠或甲基硅酸钾作为一种新型刚性建筑防水材料，具有良好的渗透结晶性，其分子结构中的硅醇基与硅酸盐材料中的硅醇基反应脱水交联，从而实现"反毛细管效应"形成优异的憎水层，同时具有微膨胀、增加密实度功能。

进一步地，所述保水剂为HPMC羟丙基甲基纤维素。

进一步地，所述增稠剂为聚丙烯酰胺。

进一步地，所述固化剂采用纳米硅酸钠、纳米硅酸钾或纳米硅酸锂。

本发明的有益效果：本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明使用余泥作为免烧陶粒的主要成分，掺入水泥、膨胀珍珠岩颗粒作为胶结材料，配以外加剂和其他辅助材料，并控制各材料的配比，更好地发挥各材料的作用，其原理在于：在碱性条件下，固化剂作为激发剂促进余泥与水泥充分反应，水泥中硅酸钙的溶解和扩散，水化形成水化硅酸钙耦合界面，并与膨胀珍珠岩颗粒混合，从而形成类似核桃的外强内联的组合结构，且短纤维作为增强体掺入配方中，提供大量纤维，增加韧性和强度，从而制备得到轻质高强免烧陶粒。

2、本发明中使用大掺量的余泥作为制备免烧陶粒的原料，使大量余泥得到有效资源化利用，扩展其消纳出路，实现变废为宝，有效解决现有建筑工程中产生的余泥，减少对天然资源的砂石开采；并且本发明的免烧陶粒生产能耗低，强度达标，满足建筑市场的需求具有明显的社会经济效益。

本发明中，所述免烧陶粒是通过以下方法制得：

S1：将定量份数的余泥、增稠剂、短纤维、憎水剂和固化剂混合，再加入胶粘剂混合均匀得到组分A；

S2：将保水剂与膨胀珍珠岩颗粒混合搅拌均匀，在珍膨胀珍珠岩颗粒表面喷洒1～3份水使其润湿，制得组分B；

S3：将组分A与组分B混合加入到成球机中，制备得到免烧陶粒。

本发明提出的免烧陶粒制备方法，无需煅烧陶粒，无尾气污染，减少能源消耗，设备投入低，生产效率高，生产工艺易于控制。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面通过实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明不仅限于下面的实施例。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可方便获得。

本发明实施例中的实施例1

一种免烧陶粒，由以下物质按重量份组成：90份余泥、10份硅酸盐水泥、4份膨胀珍珠岩颗粒、0.3份聚丙烯酰胺、0.2份短纤维、0.2份憎水剂、0.2份HPMC羟丙基甲基纤维素、0.05份固化剂。

其制备方法如下：

S1：将90份余泥、0.3份聚丙烯酰胺、0.2份短纤维、0.2份憎水剂和0.05份固化剂混合，再加入10份硅酸盐水泥混合均匀得到组分A；

S2：将0.2份HPMC羟丙基甲基纤维素与4份膨胀珍珠岩颗粒搅拌均匀，喷洒3份左右的水使珍珠岩颗粒表面润湿，制得组分B；

S3：将组分A和组分B混合均匀，加入到成球机中进行造粒，制得免烧陶粒C1。

实施例2

一种免烧陶粒，由以下物质按重量份组成：85份余泥、15份硫铝酸盐水泥、2份膨胀珍珠岩颗粒、0.1份聚丙烯酰胺、0.4份短纤维、0.3份憎水剂、0.4份HPMC羟丙基甲基纤维素、0.07份固化剂。

其制备方法如下：

S1：将85份余泥、0.1份聚丙烯酰胺、0.4份短纤维、0.3份憎水剂和0.07份固化剂混合，再加入15份硫铝酸盐水泥混合均匀得到组分A；

S2：将0.4份HPMC羟丙基甲基纤维素与2份膨胀珍珠岩颗粒搅拌均匀，喷洒3份左右的水使珍珠岩颗粒表面润湿，制得组分B；

S3：将组分A和组分B混合均匀，加入到成球机中进行造粒，制得免烧陶粒C2。

实施例3

一种免烧陶粒，由以下物质按重量份组成：88份余泥、12份硅酸盐水泥、2份膨胀珍珠岩颗粒、0.3份聚丙烯酰胺、0.3份短纤维、0.5份憎水剂、0.3份HPMC羟丙基甲基纤维素、0.08份固化剂。

其制备方法如下：

S1：将88份余泥、0.3份聚丙烯酰胺、0.3份短纤维、0.5份憎水剂和0.08份固化剂混合，再加入12份硅酸盐水泥混合均匀得到组分A；

S2：将0.3份HPMC羟丙基甲基纤维素与2份膨胀珍珠岩颗粒搅拌均匀，喷洒2份左右的水使珍珠岩颗粒表面润湿，制得组分B；

S3：将组分A和组分B混合均匀，加入到成球机中进行造粒，制得免烧陶粒C3。

实施例4

一种免烧陶粒，由以下物质按重量份组成：90份余泥、10份硫铝酸盐水泥、2份膨胀珍珠岩颗粒、0.4份聚丙烯酰胺、0.4份短纤维、0.4份憎水剂、0.3份HPMC羟丙基甲基纤维素、0.1份固化剂。

其制备方法如下：

S1：将90份余泥、0.4份聚丙烯酰胺、0.4份短纤维、0.4份憎水剂和0.1份固化剂混合，再加入10份硫铝酸盐水泥混合均匀得到组分A；

S2：将0.3份HPMC羟丙基甲基纤维素与2份膨胀珍珠岩颗粒搅拌均匀，喷洒2份左右的水使珍珠岩颗粒表面润湿，制得组分B；

S3：将组分A和组分B混合均匀，加入到成球机中进行造粒，制得免烧陶粒C4。

测试实施例所得免烧陶粒的筒压强度和容重等指标，其检测结果如下表：

表1本发明的免烧陶粒的测试表

GBT17431.1—2010《轻集料及其试验方法》中人造轻集料的技术指标为：筒压强度：0.2～5.0MPa。由上表可得，本发明制得免烧陶粒的筒压强度均满足要求，可应用在制备和生产绿色生态环保建筑材料中，满足建筑市场需求。

当前一线城市周围已难于获批烧结陶粒指标，陶粒市场需求日益增多，而随着轨道交通、河道清淤的开展，盾构泥和河道淤泥与日俱增，因此本发明中免烧陶粒的制备，既解决了陶粒市场需求，还为盾构泥和河道淤泥消纳提供新途径，符合碳达峰碳中和发展战略。

以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限定本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种免烧陶粒，其特征在于，按重量份计包括以下组分：余泥85～90份、胶粘剂10～15份、膨胀珍珠岩颗粒2～4份、短纤维0.2～0.4份、憎水剂0.2～0.5份、保水剂0.2～0.5份、增稠剂0.1～0.3份、固化剂0.05～0.1份、水1～3份；所述余泥为地铁盾构泥或基坑泥中的一种或多种；所述胶粘剂为硅酸盐水泥或铝酸盐水泥。

2.根据权利要求1所述的一种免烧陶粒，其特征在于，所述硅酸盐水泥或铝酸盐水泥的强度等级不低于42.5级。

3.根据权利要求1所述的一种免烧陶粒，其特征在于，所述短纤维为聚丙烯纤维或木质素纤维。

4.根据权利要求1所述的一种免烧陶粒，其特征在于，所述憎水剂为甲基硅酸钠或甲基硅酸钾。

5.根据权利要求1所述的一种免烧陶粒，其特征在于，所述保水剂为HPMC羟丙基甲基纤维素。

6.根据权利要求1所述的一种免烧陶粒，其特征在于，所述增稠剂为聚丙烯酰胺。

7.根据权利要求1所述的一种免烧陶粒，其特征在于，所述固化剂为纳米硅酸钠、纳米硅酸钾或纳米硅酸锂。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的免烧陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将定量份数的余泥、增稠剂、短纤维、憎水剂和固化剂混合，再加入胶粘剂混合均匀得到组分A；

S2：将保水剂与膨胀珍珠岩颗粒混合搅拌均匀，在膨胀珍珠岩颗粒表面喷洒1～3份水使其润湿，制得组分B；

S3：将组分A与组分B混合加入到成球机中，制备得到免烧陶粒。