[发明专利]钢纤维增韧内养护高强硅酸盐陶粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钢纤维增韧内养护高强硅酸盐陶粒及其制备方法。所述陶粒的原材料由物料干粉与钢纤维组成，钢纤维的掺量占物料干粉体积的0.5%~3.0%，其中，物料干粉按质量百分比计，包括如下组分：粉煤灰12%~40%、生石灰25%~28%、硅藻土20%~50%、黄砂10%~15%，采用湿法成球，后经自然养护，水热合成即可得到钢纤维增韧内养护高强硅酸盐陶粒。所得陶粒筒压强度12MPa~28MPa、1h吸水率15%~30%、弹性模量显著提升，可用以配制LC45~LC80结构轻混凝土，本发明具有简化工序，节省设备、能源、原材料的优势，能够有效提高轻集料对混凝土的内养护效果，较好解决现有轻集料筒压强度不高，难以配制高标号轻集料混凝土的问题。

技术领域

本发明涉及一种钢纤维增韧、并对砂浆基体有显著内养护作用的高强硅酸盐陶粒及制备方法，属于结构轻混凝土用人造轻粗集料生产领域。

技术背景

我国对轻混凝土尤其是轻集料研究起步较晚，传统生产工艺以粘土，页岩等为原料，采用回转窑于1100℃～1250℃的高温烧结制得。随着国家进一步推进墙体材料革新，在落实节约资源和保护环境基本国策，有效保护耕地和环境，节约资源，提高资源利用效率等政策的引导下，粘土陶粒将逐渐退出市场；粉煤灰陶粒由于其产品性能的局限性，2016年河南等地的粉煤灰陶粒处于半停产状态；虽然煤矸石、页岩陶粒也有一定发展，但是总体而言我国人造轻集料体系较为单一，主要以粘土、页岩和粉煤灰陶粒为主；且陶粒企业为提高产量，普遍生产300～400级轻质陶粒，筒压强度2.0MPa～4.5MPa；高强陶粒生产成本较高，限制其在我国的生产、研发和应用市场的开拓，造成目前我国高强陶粒品质单一，产能严重落后于西方发达国家的基本局面。

另一方面，由于陶粒生产过程中采用1100℃～1250℃高温焙烧技术，能耗颇大，约116kgce/m³。而2016年全国各种烧结陶粒生产能力据估计约850万m³，根据2014年《中美气候变化联合声明》，2030中国将在2005年基础上减排65％，2020年将在2005年基础上减排40％～45％的目标，高温烧结工艺势必急需改进。

内养护是指将轻集料作为储水载体，利用轻集料的吸水性，将一部分水储存在集料内部，在砂浆硬化后期，通过释放水分促进水泥水化以及水分补偿降低混凝土自干燥。其明显区别于膨胀剂补偿收缩技术、纤维阻裂技术等，是一种极具潜力的抑制混凝土早期开裂的前沿技术。高标号混凝土由于结构密实，传统的外部养护制度仅对混凝土表层养护，水分难以达到混凝土内部，使内部胶凝材料无法得到充分、及时养护，随着水化反应进行，混凝土内部产生自干燥现象，产生干燥收缩甚至开裂。通过内养护可显著增加混凝土内部相对湿度，抑制混凝土早期干燥收缩以及开裂，促进水泥水化，降低混凝土自干缩。然我国陶粒生产基本以高温烧结工艺为主，陶粒表面玻璃化，毛细孔较少，故吸水率较低，为2％～8％，因此作为内养护载体预储水量偏低，内养护效果不明显，在干燥的施工环境中，由于水分蒸发速率加快，内养护效果受到严重影响；若提高内养护效果，应需提高集料吸水率，以便增加集料预储水量，抑制混凝土早期开裂能力。

我国陶粒体系单一且集中生产轻质陶粒，结构用高强陶粒发展缓慢，仅仅占陶粒市场的2％～3％，限制了高强轻混凝土在我国的发展和推广；高强混凝土干燥收缩较大，不解决干燥收缩问题依旧会限制高强轻混凝土的利用。

现阶段我国轻集料行业面临三个问题：一是轻集料压碎指标偏低，生产能耗较大；二是轻集料弹性模量较低，导致轻混凝土较普通混凝土徐变较大，限制轻混凝土在预应力混凝土中应用；三是烧结轻集料作为内养护水载体预储水量偏低，吸水率为2％～8％，无法有效抑制高标号混凝土自干燥现象。如何提高轻集料压碎指标，降低生产能耗与成本，提高轻集料弹性模量与预储水量是本发明专利需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较高筒压强度，高预储水量与低生产能耗的陶粒及其制备工艺。

实现本发明目的的技术方案是：