公布日：2023.02.28
申请日：2022.11.08
分类号：C04B18/02(2006.01)I;C04B20/10(2012.01)I;C04B28/04(2006.01)I;C04B38/08(2012.01)I;D01F6/22(2006.01)I;C08F112/08(2006.01)I;D04H1/4291(2006.01)I;D04H1/728
(2006.01)I;C04B18/04(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种污泥陶粒增强混凝土自保温砌块及其制备方法，污泥陶粒为双层结构，包括芯层和壳层，芯层内部形成通孔，壳层内部形成闭孔。包括以下步骤：取硅酸盐水泥20份，污泥陶粒60-70份，生石灰4份、砂13份和水15份，混合搅拌均匀；砌块压振成型；标准养护28d即得。本发明制备的污泥陶粒增强混凝土自保温砌块采用双层结构的污泥陶粒，芯层结构为以聚苯乙烯网膜为填料，烧结后在陶粒芯层内部形成通孔，这些通孔在靠近热量后，空气受热向上方运动，到达陶粒壳层的闭孔受冷受阻又向下运动，热量在这些通孔中形成一个个内部环流层，从而能够增强砌块的保温性能。
权利要求书
1.一种污泥陶粒增强混凝土自保温砌块，其特征在于：以重量份计，包括以下成分：硅酸盐水泥20份，污泥陶粒60-70份，生石灰4份、砂13份和水15份；所述污泥陶粒粒径为2-5mm，为双层结构，包括芯层和壳层，所述芯层内部形成通孔，壳层内部形成闭孔；所述污泥陶粒的制备方法如下：S1：取污泥，将其低温脱水干化至含水率为20-40%，加入聚苯乙烯网膜，搅拌均匀，获得芯层模原料；聚苯乙烯网膜与脱水后的污泥的体积比为：1:（15-20）；聚苯乙烯网膜粒径≤75μm；S2：取污泥，将其低温脱水干化至含水率为20-40%，加入聚苯乙烯微球，搅拌均匀，获得壳层模原料；所述聚苯乙烯微球与脱水后的污泥的体积比为：1:（20-25）；所述聚苯乙烯微球粒径为100-200nm；S3：采用双模柱状挤压造粒机，将芯层模原料和壳层模原料复合挤压造粒成双层生料球；S4：生料球在烧结炉焙烧，以2℃/min的速率升温至1050-1100℃，保温60min；S5：以2℃/min的速率降温至110℃，置于干燥器内冷却至室温即得。
2.根据权利要求1所述的一种污泥陶粒增强混凝土自保温砌块，其特征在于：所述芯层粒径为1-2mm；所述壳层厚度为1-3mm。
3.根据权利要求1所述的一种污泥陶粒增强混凝土自保温砌块，其特征在于：所述聚苯乙烯网膜的制备方法为：S11：取30份聚苯乙烯溶解于800份N,N-二甲基甲酰胺中，静置脱泡，获得静电纺丝液；S12：将静电纺丝液转移到喷丝嘴内径为0.2mm的注射器中，喷丝嘴与接收板之间的距离为10cm，流速为1.0mL/h，在相对湿度为40-50%，温度为22-28℃的条件下，调节两极电压至15kV，获得纺丝薄膜；S13：烘干，粉碎过200目筛，获得聚苯乙烯网膜。
4.根据权利要求1所述的一种污泥陶粒增强混凝土自保温砌块，其特征在于：S3中所述双模柱状挤压造粒机冲击的压力≥20kN。
5.根据权利要求1所述的一种污泥陶粒增强混凝土自保温砌块的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）取硅酸盐水泥20份，污泥陶粒60-70份，生石灰4份、砂13份和水15份，混合搅拌均匀；（2）砌块压振成型；（3）标准养护28d即得。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种污泥陶粒增强混凝土自保温砌块的制备方法，采用双层结构的污泥陶粒，芯层结构为以聚苯乙烯网膜为填料，烧结后在陶粒芯层内部形成通孔，这些通孔在靠近热量后，空气受热向上方运动，到达陶粒壳层的闭孔受冷受阻又向下运动，热量在这些通孔中形成一个个内部环流层，从而能够增强砌块的保温性能。
技术方案：一种污泥陶粒增强混凝土自保温砌块，所述污泥陶粒粒径为2-5mm，为双层结构，包括芯层和壳层，所述芯层内部形成通孔，壳层内部形成闭孔。
优选的，所述芯层粒径为1-2mm；所述壳层厚度为1-3mm。
优选的，所述污泥陶粒的制备方法如下：
S1：取污泥，将其低温脱水干化至含水率为20-40％，加入聚苯乙烯网膜，搅拌均匀，获得芯层模原料；
S2：取污泥，将其低温脱水干化至含水率为20-40％，加入聚苯乙烯微球，搅拌均匀，获得壳层模原料；
S3：采用双模柱状挤压造粒机，将芯层模原料和壳层模原料复合挤压造粒成双层生料球；
S4：生料球在烧结炉焙烧，以2℃/min的速率升温至1050-1100℃，保温60min；
S5：以2℃/min的速率降温至110℃，置于干燥器内冷却至室温即得。
优选的，所述聚苯乙烯网膜的制备方法为：
S11：取30份聚苯乙烯溶解于800份N,N-二甲基甲酰胺中，静置脱泡，获得静电纺丝液；
S12：将静电纺丝液转移到喷丝嘴内径为0.2mm的注射器中，喷丝嘴与接收板之间的距离为10cm，流速为1.0mL/h，在相对湿度为40-50％，温度为22-28℃的条件下，调节两极电压至15kV，获得纺丝薄膜；
S13：烘干，粉碎过200目筛，获得聚苯乙烯网膜。
优选的，所述聚苯乙烯微球的制备方法为：
S21：将苯乙烯单体和水在室温下超声分散10min，获得浓度为4.2％的苯乙烯分散液；
S22：置于80℃水浴锅中恒温搅拌，通氮20min后，加入浓度为0.2％的过硫酸钾水溶液，在氮气保护下，恒温聚合反应6h获得聚苯乙烯微球。
优选的，S1中所述聚苯乙烯网膜与脱水后的污泥的体积比为：1:(15-20)。
优选的，S1中所述聚苯乙烯网膜粒径≤75μm。
优选的，S2中所述聚苯乙烯微球与脱水后的污泥的体积比为：1:(20-25)。
优选的，S2中所述聚苯乙烯微球粒径为100-200nm。
优选的，S3中所述双模柱状挤压造粒机冲击的压力≥20kN。
一种污泥陶粒增强混凝土自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)取硅酸盐水泥20份，污泥陶粒60-70份，生石灰4份、砂13份和水15份，混合搅拌均匀；
(2)砌块压振成型；
(3)标准养护28d即得。
有益效果：
1、本发明中采用双层结构的污泥陶粒，芯层结构为以聚苯乙烯网膜为填料，烧结后在陶粒芯层内部形成通孔，这些通孔在靠近热量后，空气受热向上方运动，到达陶粒壳层的闭孔受冷受阻又向下运动，热量在这些通孔中形成一个个内部环流层，从而能够增强砌块的保温性能。
2、本发明中聚苯乙烯网膜采用静电纺丝制备，网膜为有序纳米级结构，烧结后形成定向排列的纳米级连续层状孔道结构，提高抗压强度，但是随着网膜添加量的进一步增加，孔道结构增多，贯通量增加崩解，则抗压强度下降。
3、本发明中聚苯乙烯微球的粒径为100-200nm，形成球形孔结构，微球之间堆积形成的较小的孔隙，当聚苯乙烯微球粒径增大，微球之间贯通，形成通孔，则会导致保温效果降低。
4、本发明采用的烧结温度为1050-1100℃，主要是因为烧制温度对污泥陶粒表观密度和抗压强度都有影响，当烧结温度过低时，污泥陶粒中组分之间的固相反应产生的晶粒数量较少，产生的晶粒中细晶粒所占比例较少，使污泥陶粒的抗压强度变低，当烧结温度过高时，则会发生二次结晶效应，晶粒的粒度变大使得污泥陶粒表观密度降低，污泥陶粒出现烧涨现象，使污泥陶粒的抗压强度降低，因此本申请采用的烧结温度为1050-1100℃，此时污泥陶粒中的晶粒、玻璃质和气孔(闭孔和通孔)形成密度最大的结构，从而使得污泥陶粒的抗压强度达到最大。
（发明人：陆祎韵;田蓉;孙浩;彭玉梅;王月祥;束瑾）