发明内容
本发明旨在对轻质陶粒界面进行处理,克服目前轻质陶粒强度低、界面粘接性能差、耐久性差的问题,拓展轻质陶粒的应用领域、减轻环境污染。
为了实现上述目标,本发明采取了以下的技术方案:
一种轻质陶粒界面处理方法,包括以下步骤:
(1)对轻质陶粒进行表面清尘后用钢丝网包裹,形成多孔过滤床--轻质陶粒过滤床;
(2)选择表面光滑的无机超细粉体,将其高压空气流态化后通过步骤(1)的轻质陶粒过滤床,使无机超细粉体渗入到陶粒微孔中(为了确保无机超细粉体的顺利渗入,钢丝网的孔径应不小于无机超细粉体的粒径);
(3)渗透型界面处理剂表面处理:采用渗透型界面处理剂对经步骤(2)处理后的陶粒进行表面喷涂,使陶粒表面均匀粘附界面处理剂,然后干燥(优选在室内自然状态下干燥);
(4)成膜封闭型界面剂表面处理:采用苯基硅树脂表面封闭剂对步骤(3)界面处理后的陶粒进行表面喷涂,固化,过筛。
进一步的,步骤(1)所述轻质陶粒为页岩陶粒、粉煤灰陶粒、黏土陶粒或煤矸石陶粒,其当量直径为5~30mm。
进一步的,所述无机超细粉体为颗粒球形度大于0.7、粒径1~40nm的纳米二氧化硅。
进一步的,所述步骤(1)中轻质陶粒为密度等级为800,筒压强度大于6MPa的页岩陶粒。
进一步的,所述步骤(2)中无机超细粉体可选择不同粒径大小的无机超细粉体,将其按照粒径分为若干个等级(粒径越小的等级越小),然后按照等级由小到大,先后采用高压空气流态化后通过步骤(1)的轻质陶粒过滤床。
优选的,所述步骤(2)的具体操作是:将无机超细粉体按照粒径等级由小到大,先后采用手动喷砂机高压空气流态化后通过步骤(1)的轻质陶粒过滤床,各粒径等级的无机超细粉体与轻质陶粒的质量比为1:(1-5);过程中调整流态化二氧化硅粉体通过轻质陶粒过滤床的方向,使无机超细粉体渗入到陶粒微孔中,并逐渐填堵陶粒表面微孔,将落下的无机超细粉体收集起继续使用,直到连续几次落下的超细粉体的质量不变,再进行下一粒径等级无机超细粉体的高压空气流态化操作。
更优选的,所述步骤(2)中选择粒径为1~40nm的无机超细粉体,根据粒径大小将其分为四种等级,分别为1~10nm、11~20nm、21~30nm和31~40nm。
进一步的,所述步骤(3)中渗透型界面处理剂为聚二甲基硅氧烷、EVA乳液、环氧树脂或丙烯酸乳液,优选为聚二甲基硅氧烷。
进一步的,所述步骤(4)中苯基硅树脂表面封闭剂为甲基苯基硅树脂、二苯基二甲氧基硅烷或苯基三甲氧基硅烷,优选为甲基苯基硅树脂。
进一步的,所述步骤(3)中进行表面喷涂时,喷涂角度为30~50°,流量为80-100L/min,每次喷涂30s,喷涂次数为1~4次,每喷涂一次,在室温下干燥12~24h,然后再进行下一次喷涂;
进一步的,所述步骤(4)中进行表面喷涂时,喷涂角度为30~50°,流量为80-100L/min,每次喷涂30s,喷涂次数为2~3次,每喷涂一次后将处理完的陶粒平铺于装有铁丝筛网的托盘中,置于120-150℃的烘箱中固化2-5h,然后进行再一次喷涂。
更优选为:所述步骤(3)中喷涂的角度为45°,流量为95L/min,每次喷涂30s,喷涂次数为2-3次,每喷涂一次,在室温下干燥,干燥时间为12h。
进一步的,所述步骤(4)中喷涂角度为45°,流量为95L/min,喷涂次数为2-3次,每次喷涂30s,边喷涂边搅拌使得处理液均匀润湿陶粒,每喷涂一次后将处理完的陶粒平铺于装有铁丝筛网的托盘中,置于140℃的烘箱中固化,固化时间为3h,然后进行再一次喷涂。
采用以上技术方案,本发明具有以下优点:
1)拓展了轻质陶粒原材料来源。本发明所指陶粒原材料来源广泛,采用本发明技术处理后,可有效提升轻质陶粒的强度及其与胶凝材料的界面粘接力,降低孔隙率。
2)强度高、耐磨性好。通过不同粒径等级的粉体对陶粒的孔结构进行了填充,并采用渗透型界面处理剂对陶粒进行喷涂渗透处理,在陶粒表面形成硬壳结构,使无机超细粉体被封装于陶粒内部,有效地提高陶粒的强度和耐磨性。
3)界面结合力强。采用苯基硅树脂表面封闭剂对界面处理后的轻质陶粒进行喷涂处理,可使轻质陶粒在后续使用时能与建筑胶凝材料形成较强的界面结合力。
4)孔隙率低,耐久性好。采用不同粒径分布的超细粉体对轻质陶粒表面孔隙进行填充,又经过渗透型界面处理剂进行补强,既降低了轻质陶粒的孔隙率又提升了耐久性。
5)用途广泛,节能减材。经本发明所述方法处理过的轻质陶粒可广泛应用于大跨度桥梁、装配式建筑等领域,其性能明显优于普通陶粒。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明要求保护的内容并不局限于下面的实施例。
以下实施例中所用渗透型界面处理剂聚二甲基硅氧烷的分子量为236.534。
以下实施例中所用表面封闭剂甲基苯基硅树脂在室温(25℃,下同)下密度为1.07g/cm3,粘度为40mPa·s,固含量为60%。
实施例1:
一种轻质陶粒界面处理方法,包括以下步骤:
(1)选择页岩陶粒进行筛分,选取当量直径5~30mm的页岩陶粒,密度等级为800,筒压强度为6.1MPa,利用压缩空气对轻质陶粒表面进行吹扫清尘,并收集吹扫尘土回收,用作农业和园林中的无土基床材料及滤水材料;
(2)选用无机超细粉体填堵陶粒表面微孔:
1)选择表面光滑的无机超细粉体纳米二氧化硅,颗粒球形度大于0.7,其粒径为1~40nm,将其分为四种粒径等级,分别为1~10nm,11~20nm,21~30nm和31~40nm。
2)用钢丝网将步骤(1)清尘后的页岩陶粒包裹成盒状,包裹后的结构如图2所示,形成多孔轻质陶粒过滤床;
3)将步骤1)无机超细粉体纳米二氧化硅,按照粒径等级由小到大,先后采用手动喷砂机高压空气流态化后通过步骤2)的轻质陶粒过滤床,各粒径等级的无机超细粉体与轻质陶粒的质量比均为1:3;过程中调整流态化二氧化硅粉体通过轻质陶粒过滤床的方向,使无机超细粉体渗入到陶粒微孔中,并逐渐填堵陶粒表面微孔,将落下的无机超细粉体收集起继续使用,直到连续几次落下的超细粉体的质量不变,再进行下一粒径等级无机超细粉体的高压空气流态化操作;
(3)渗透型界面处理剂表面处理:采用渗透型界面处理剂聚二甲基硅氧烷对步骤(2)处理后的陶粒表面进行喷涂,喷涂流量为95L/min,喷涂角度45°,每次喷涂30s,喷涂次数为2次,每喷涂一次,在室温(25℃,下同)下干燥12h后再进行下一次喷涂,使陶粒表面均匀粘附界面处理剂,最后将处理后的陶粒在室内自然状态下干燥;
(4)成膜封闭型界面剂表面处理:采用表面封闭剂甲基苯基硅树脂作为处理液对步骤(3)界面处理后的陶粒表面进行喷涂,边喷涂边搅拌使得处理液均匀润湿陶粒,喷涂角度为45°,每次喷涂30s,流量为95L/min,喷涂次数为2次,每喷涂一次后将处理完的陶粒平铺于装有铁丝筛网的托盘中,置于140℃的烘箱中固化,固化时间3h,然后再进行下一次喷涂;第二次固化完成后,将经表面修饰的页岩陶粒进行过筛处理,剔除相互黏结成团的陶粒,得到界面处理后的轻质页岩陶粒,其性能见表1。
实施例2:
一种轻质陶粒界面处理方法,包括以下步骤:
(1)选择页岩陶粒进行筛分,选取当量直径5~30mm的页岩陶粒,密度等级为800,筒压强度为6.1MPa,利用压缩空气对轻质陶粒表面进行吹扫清尘,并收集吹扫尘土回收,用作农业和园林中的无土基床材料及滤水材料;
(2)选用无机超细粉体填堵陶粒表面微孔:
1)选择表面光滑的无机超细粉体纳米二氧化硅,颗粒球形度大于0.7,其粒径为1~40nm,将其分为四种粒径等级,分别为1~10nm,11~20nm,21~30nm和31~40nm;
2)用钢丝网将步骤(1)清尘后的页岩陶粒包裹成盒状,包裹后的结构如图2所示,形成多孔轻质陶粒过滤床;
3)将步骤1)的无机超细粉体纳米二氧化硅,按照粒径等级由小到大,先后采用手动喷砂机高压空气流态化后通过步骤2)的轻质陶粒过滤床,各粒径等级的无机超细粉体与轻质陶粒的质量比均为1:3;过程中调整流态化二氧化硅粉体通过轻质陶粒过滤床的方向,使无机超细粉体渗入到陶粒微孔中,并逐渐填堵陶粒表面微孔,将落下的无机超细粉体收集起继续使用,直到连续几次落下的超细粉体的质量不变,再进行下一粒径等级无机超细粉体的高压空气流态化操作;
(3)渗透型界面处理剂表面处理:采用渗透型界面处理剂聚二甲基硅氧烷对步骤(2)处理后的陶粒表面进行喷涂,喷涂流量为95L/min,喷涂角度45°,每次喷涂30s,喷涂次数为2次,每喷涂一次,在室温下干燥12h后再进行下一次喷涂,使陶粒表面均匀粘附界面处理剂,最后将处理后的陶粒在室内自然状态下干燥;
(4)成膜封闭型界面剂表面处理:采用表面封闭剂甲基苯基硅树脂作为处理液对步骤(3)界面处理后的陶粒表面进行喷涂,边喷涂边搅拌使得处理液均匀润湿陶粒,喷涂角度为45°,每次喷涂30s,流量为95L/min,喷涂次数为3次,喷涂完后固化,然后再喷涂再固化;每喷涂一次后将处理完的陶粒平铺于装有铁丝筛网的托盘中,置于140℃的烘箱中固化,固化时间3h,然后再进行下次喷涂;第三次固化完成后,将经表面修饰的页岩陶粒进行过筛处理,剔除相互黏结成团的陶粒,得到界面处理后的轻质页岩陶粒,其性能见表1。
实施例3:
一种轻质陶粒界面处理方法,包括以下步骤:
(1)选择页岩陶粒进行筛分,选取当量直径5~30mm的页岩陶粒,密度等级为800,筒压强度为6.1MPa,利用压缩空气对轻质陶粒表面进行吹扫清尘,并收集吹扫尘土回收,用作农业和园林中的无土基床材料及滤水材料;
(2)选用无机超细粉体填堵陶粒表面微孔:
1)选择表面光滑的无机超细粉体纳米二氧化硅,颗粒球形度大于0.7,其粒径为1~40nm,分为四种粒径等级,分别为1~10nm,11~20nm,21~30nm和31~40nm。
2)用钢丝网将步骤(1)清尘后的页岩陶粒包裹成盒状,包裹后的结构如图2所示,形成多孔轻质陶粒过滤床;
3)将步骤1)的无机超细粉体纳米二氧化硅,按照粒径等级由小到大,先后采用手动喷砂机高压空气流态化后通过步骤2)的轻质陶粒过滤床,各粒径等级的无机超细粉体与轻质陶粒的质量比均为1:3;过程中调整流态化二氧化硅粉体通过轻质陶粒过滤床的方向,使无机超细粉体渗入到陶粒微孔中,并逐渐填堵陶粒表面微孔,将落下的无机超细粉体收集起继续使用,直到连续几次落下的超细粉体的质量不变,再进行下一粒径等级无机超细粉体的高压空气流态化操作;
(3)渗透型界面处理剂表面处理:采用渗透型界面处理剂聚二甲基硅氧烷对步骤(2)处理后的陶粒表面进行喷涂,喷涂流量为95L/min,喷涂角度45°,每次喷涂30s,喷涂次数为3次,每喷涂一次,在室温下干燥12h后再进行下一次喷涂,使陶粒表面均匀粘附界面处理剂,最后将处理后的陶粒在室内自然状态下干燥;
(4)成膜封闭型界面剂表面处理:采用表面封闭剂甲基苯基硅树脂作为处理液对步骤(3)界面处理后的陶粒表面进行喷涂,边喷涂边搅拌使得处理液均匀润湿陶粒,喷涂角度为45°,喷涂30s,流量为95L/min,喷涂次数为2次,喷涂完后固化,然后再喷涂再固化;每喷涂一次后将处理完的陶粒平铺于装有铁丝筛网的托盘中,置于140℃的烘箱中固化,固化时间3h,然后再进行下一次喷涂;第二次固化完成后,将经表面修饰的页岩陶粒进行过筛处理,剔除相互黏结成团的陶粒,得到界面处理后的轻质页岩陶粒,其性能见表1。
实施例4:
一种轻质陶粒界面处理方法,次包括以下步骤:
(1)选择页岩陶粒进行筛分,选取当量直径5~30mm的页岩陶粒,密度等级为800,筒压强度为6.1MPa,利用压缩空气对轻质陶粒表面进行吹扫清尘,并收集吹扫尘土集中回收,用作农业和园林中的无土基床材料及滤水材料;
(2)选用无机超细粉体填堵陶粒表面微孔:
1)选择表面光滑的无机超细粉体纳米二氧化硅,颗粒球形度大于0.7,其粒径为1~40nm,将其分为四种粒径等级,分别为1~10nm,11~20nm,21~30nm和31~40nm。
2)用钢丝网将步骤(1)清尘后的页岩陶粒包裹成盒状,包裹后的结构如图2所示,形成多孔轻质陶粒过滤床;
3)将步骤1)的无机超细粉体纳米二氧化硅,按照粒径等级由小到大,先后采用手动喷砂机高压空气流态化后通过步骤2)的轻质陶粒过滤床,各粒径等级的无机超细粉体与轻质陶粒的质量比均为1:3;过程中调整流态化二氧化硅粉体通过轻质陶粒过滤床的方向,使无机超细粉体渗入到陶粒微孔中,并逐渐填堵陶粒表面微孔,将落下的无机超细粉体收集起继续使用,直到连续几次落下的超细粉体的质量不变,再进行下一粒径等级无机超细粉体的高压空气流态化操作;
(3)渗透型界面处理剂表面处理:采用渗透型界面处理剂聚二甲基硅氧烷对步骤(2)处理后的陶粒表面进行喷涂,喷涂流量为95L/min,喷涂角度45°,每次喷涂30s,喷涂次数为3次,每喷涂一次,在室温下干燥12h后再进行下一次喷涂,使陶粒表面均匀粘附界面处理剂,最后将处理后的陶粒在室内自然状态下干燥;
(4)成膜封闭型界面剂表面处理:采用表面封闭剂甲基苯基硅树脂作为处理液对步骤(3)界面处理后的陶粒表面进行喷涂,边喷涂边搅拌使得处理液均匀润湿陶粒,喷涂角度为45°,每次喷涂30s,流量为95L/min,喷涂次数为3次,每喷涂一次后将处理完的陶粒平铺于装有铁丝筛网的托盘中,置于140℃的烘箱中固化,固化时间3h,然后再进行下一次喷涂;第三次固化完成后,将经表面修饰的页岩陶粒进行过筛处理,剔除相互黏结成团的陶粒,得到界面处理后的轻质页岩陶粒,其性能见表1。
表1未处理和处理后轻质陶粒的性能
备注:
筒压强度、干表观密度、1h吸水率根据标准《轻集料及其试验方法第2部分:轻集料试验方法》GB/T 17431.2-2010测定。
碳化深度值根据标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》DBJT13-71-2015测定。
与混凝土拌合后抗压强度根据标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082-2009测定。