一种湖库淤泥高强陶粒及制备方法与流程

1.本发明涉及一种湖库淤泥陶粒，具体涉及一种利用湖库淤泥制备高强陶粒的方法。

背景技术：

2.疏浚淤积物经过处理后，可作为建筑材料使用，如利用疏浚产生的淤积物用于陶粒、建筑用砖的制造等。陶粒是淤积物转型利用制作过程最简便、淤积物利用率最高的产品。湖库淤积物与生产陶粒所使用的黏土化学成分及颗粒级配相似，且水生动植物残骸及生活用水的排放导致淤积物中有机质含量较高，在陶粒烧结中有机质的分解有助于孔隙的产生。因此，利用疏浚淤积物为主要原料，结合添加剂可以制作轻质建筑陶粒。
3.

技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种湖库淤泥高强陶粒及制备方法。
5.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
6.一种湖库淤泥高强陶粒，按重量百分比计，高强陶粒的原料组成为：湖库淤积物80～100％，玄武岩粉0～10％，膨润土0～10％。
7.按重量百分比计，高强陶粒的原料组成为：湖库淤积物91～97％，玄武岩粉3～9％。
8.按重量百分比计，高强陶粒的原料组成为：湖库淤积物93％，玄武岩粉7％。
9.所述湖库淤积物为湖库淤泥经脱水处理后，筛分得到的中值粒径≤0.025mm的淤积物， sio2质量含量为55～80％。
10.按重量百分比计，所述湖库淤积物的中值粒径为12.5μm，湖库淤积物的主要成分含量为： sio
2 55～80％、al2o
3 10～20％、cao 5～15％、fe2o
3 1～10％、k2o 1～5％、mgo 1～5％、na2o 1～5％、 tio
2 0.1～1％，余量为其他杂质。
11.所述玄武岩粉为超细玄武岩粉，中值粒径d＜0.01mm。
12.按重量百分比计，所述玄武岩粉的主要化学组成为：sio
2 60～70％、al2o
3 10～20％、fe2o
3 5～15％、k2o 1～10％、mgo1～5％、cao 1～5％、na2o1～5％、tio21～3％。
13.所述湖库淤泥高强陶粒的制备方法，包括以下步骤：
14.(1)称量混匀
15.按配比称取各原料组成，备用；
16.将各原料加入搅拌机中，搅拌均匀；加入水，搅拌，使各原料粘合在一起，备用；
17.(2)造粒成球
18.采用手动制球或制球机制球，得到生料球；所述生料球粒径为5mm～7mm；
19.(3)烘干
20.将制备好的生料球放入电热烘箱，在温度为105℃条件下，干燥3h；
21.(4)烧制陶粒
22.将干燥后的生料球进行焙烧处理，其中焙烧温度为1000℃～1250℃，焙烧时间为 10min～35min；冷却即得。
23.步骤1)原料总量与水的质量比为80～90：10～20。
24.所述焙烧温度为1210℃，焙烧时间为10min。
25.本发明有益效果：
26.气孔状玄武岩又称为“浮石”，其气孔多，质地坚硬，通常用于混凝土中，可使混凝土重量减轻，是高层建筑轻质混凝土的良好骨料。本发明在淤积物中添加玄武岩粉，以实现陶粒轻质、高强的目的，所得湖库淤泥陶粒属于高强陶粒，可用于建筑中起承重作用中的结构混凝土或高强混凝土。
27.利用本发明方法所得陶粒，堆积密度在870kg/cm3～880kg/cm3之间，密度等级为900 级；筒压强度在17.1mpa～17.2mpa之间，高于规范中高强轻集料要求的5.0mpa，属于高强陶粒；吸水率在1％～2％之间，低于规范要求的10％；软化系数测试结果为0.97，高于规定人造轻集料软化系数≥0.80；15次冻融循环后陶粒的质量损失率为1.29％，符合冻融循环后质量损失率小于5％的要求；煮沸损失量为0.19％，符合规定≤2.0％的要求。
28.本发明以紫坪铺水库淤泥作为主要原料，通过高温焙烧得到新型轻质淤泥陶粒。高温过程不仅可以氧化其中的有机物，杀灭微生物，稀释和固化重金属，而且可以利用有机物燃烧产生的热值，实现废物的充分利用，节能环保，达到节水、节地、节能、降低成本的效果，社会、经济和环境效益显著。
附图说明
29.图1实施例1中陶粒原料的化学组成的三相图。
30.图2实施例2中紫坪铺水库淤积物制备陶粒的工艺流程图。
31.图3实施例2中配比为100％淤积物在不同烧结温度下所得陶粒。
32.图4实施例2中1175℃下不同粒径淤积物所得陶粒。
33.图5实施例2中不同放大倍数下的陶粒微观形貌图。
34.图6实施例2中不同烧结温度所得陶粒。
35.其中，(a)7％fe-7％cao-86％淤积物(1175℃)；(b)7％fe-93％淤积物(1175℃)；(c)
36.7％fe-93％淤积物(1170℃)。
37.图7实施例2中不同玄武岩粉掺量、不同烧结时间所得陶粒。
38.其中，(a)1210℃、焙烧1min；(b)1210℃、焙烧5min；(c)1210℃、焙烧10min。
39.图8实施例2中不同膨润土掺量、不同烧结温度所得陶粒。
具体实施方式
40.以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。如无特别说明，实施例中所涉及的仪器设备均为常规仪器设备；涉及原料均为市售常规原料；涉及试验方法均为常规方法。
41.对紫坪铺水库淤泥进行清理，并对本次库容恢复清理出来的泥沙进行分类利用。
经脱水处理后筛分得到不同粒径的淤积物，其中符合建设用砂要求的淤积物(中值粒径＞0.15mm) 可直接用于当地基础设施建设，剩余淤积物(中值粒径≤0.15mm)可用作转型利用产品制备原料。本发明选用中值粒径≤0.025mm的淤积物(sio2含量55～80％)用于陶粒的制作。
42.实施例1淤泥作为陶粒原料的可行性
43.烧制陶粒轻集料必须满足两个基本条件：一是原料在高温条件下能释放出足够多的气体；二是在高温条件下，产生足够熔融态的玻璃相，从而包裹住内部产生的气体；当原料化学成分组成位于sio2、al2o3及助融成分(cao、mgo、na2o、k2o、fe2o3等)组成的三相图膨胀区(图1)，按重量百分比计，生产陶粒化学组成合适的范围为sio2：40％～79％；al2o3： 5％～30％；氧化物熔剂∑(fe2o3、k2o、mgo、na2o等)：15％～30％。
44.陶粒原料的化学组成是决定陶粒是否可以发泡膨胀的关键性因素，当sio2含量大于75％时，会导致液相黏度太大，坯料几乎不能膨胀；al2o3含量大于25％时，会增大陶粒的焙烧温度，不仅降低了陶粒的膨胀度，同时也增大了能耗。研究发现淤积物的化学组成不仅要在三相图膨胀区内，其主要成陶成分sio2与al2o3与助溶剂fe2o3、ro、r2o之间还需满足以下关系式：
[0045][0046]
其中，ro：cao、mgo等；r2o：k2o、na2o等。
[0047]
当k＝3.5～10.0时，液相黏度可以包裹烧结过程中产生的气体从而发泡，也不会导致成陶温度过高影响坯体膨胀性能。
[0048]
根据紫坪铺水库淤积物的颗粒级配和化学组成(湖库淤泥的主要成分含量为：sio257.05％、al2o313.87％、cao6.19％、fe2o35.28％、k2o2.72％、mgo2.7％、na2o2.07％、 tio20.59％，余量为其他杂质)可知，sio2、al2o3这两种氧化物的含量约占总含量的70％；淤积物的化学组成非常丰富，其成陶成分sio2、al2o3以及助融氧化物k2o、mgo、na2o等不仅在原料的三相图膨胀区，而且其k＝3.63，具有资源化制备轻质陶粒的条件。
[0049]
此外，经土壤液塑限测定，计算得出紫坪铺水库淤积物塑性指数为9，满足陶粒原料塑性指数大于8的要求，且淤积物中有机质含量高达12.08％，有利于陶粒中微孔的形成。
[0050]
实施例2利用湖库淤泥制备陶粒的工艺设计
[0051]
以紫坪铺水库淤泥作为主要原料，通过高温焙烧制备轻质淤泥陶粒。通过高温过程可以氧化其中的有机物，杀灭微生物，稀释和固化重金属，而且可以利用有机物燃烧产生的热值。
[0052]
紫坪铺水库淤积物陶粒的制备流程见图2，整个流程可分为原料预处理、成型、干燥、焙烧和冷却五个阶段。
[0053]
(1)添加剂的选择
[0054]
从陶粒产品性能、原料易得性考虑，配合料应在保持产品性能的前提下尽可能多添加淤积泥沙，较少的加入添加剂。选取不同的添加剂(wt％)进行陶粒制备实验，具体实验设计分组情况见表1，分析测定不同陶粒样品微观结构与孔隙分布，研究陶粒性能与原料配合比的关系。
[0055]
表1淤泥制备不同陶粒试制产品的配合比设计
[0056]
编号淤积物(％)fe(％)cao(％)膨润土(％)玄武岩粉(％)1100
ꢀꢀꢀꢀ
2937
ꢀꢀꢀ
38677
ꢀꢀ
497
ꢀꢀꢀ
3595
ꢀꢀꢀ
5693
ꢀꢀꢀ
7791
ꢀꢀꢀ
9897
ꢀꢀ
3 995
ꢀꢀ
5 1093
ꢀꢀ
7 1191
ꢀꢀ
9 [0057]
(2)工艺方法的选择
[0058]
1)称量混匀
[0059]
按配比称取各原料组成，备用；
[0060]
将各原料加入搅拌机中，搅拌至均匀混合；加入水并搅拌，使各原料混合均匀，备用；各原料总量与水的质量比为85:15；
[0061]
其中，水可分次加入，当原料与水混合至具有一定粘度，但不具有流动性时，停止加水。
[0062]
2)造粒成球
[0063]
采用人工手动制球或制球机制球，所得生料球粒径为5mm～7mm。
[0064]
在造粒过程中，由于原料中水分蒸发，造成原料粘度下降，缺水状态下制造的生料球表面会出现裂纹，可再次添加适量自来水，保证成型后生料球表面无裂痕。
[0065]
3)烘干
[0066]
将制备好的生料球放入烘箱，在温度为105℃条件下，干燥3h。
[0067]
实验发现，若将制备好的生料球直接在实验炉中烧结，成品陶粒表面会出现裂纹。可能是由于生料球中水分含量较高，在高温情况下大量水蒸气从陶粒内部逸出，从而造成陶粒表面裂纹。因此，在烧结处理前采用烘干处理。
[0068]
4)烧制陶粒
[0069]
陶粒的烧制过程是陶粒制备工艺中最为关键的一个步骤。控制焙烧温度为1000℃～ 1250℃，焙烧时间为10min～35min。
[0070]
陶粒烧制过程中涉及的主要化学反应：
[0071]
①
碳酸钙/碳酸镁的分解反应
[0072]
caco3→
cao+co2↑
[0073]
mgco3→
mgo+co2↑
[0074]
②
氧化铁的还原反应
[0075]
2fe2o3+c
→
4feo+co2↑
[0076]
2fe2o3+3c
→
4fe+3co2↑
[0077]
fe2o3+c
→
2feo+co
↑
[0078]
fe2o3+c
→
2fe+3co
↑
[0079]
③
硫化物的分解与氧化反应
[0080]
4fes2+11o2→
2fe2o3+8so2↑
[0081]
fes2→
fes+s
↑
[0082]
s+o2→
so2↑
[0083]
④
碳的化合反应
[0084]
c+o2→
co2↑
[0085]
2c+o2→
2co
↑
[0086]
陶粒坯料的烧制过程是错综复杂的物理化学反应过程，其可能的物理化学反应还包括钙、镁和铁等氧化物受热分解释放出的co2与坯料中的碱金属及碱土类(如k2o、na2o、 mgo、cao等)金属物质、sio2、al2o3等物质相结合，产生k2co3和3k2al2si2o8·
2ca2co
3 (钙霞石)等物质，在高温下分解出co2气体促使坯体具有一定粘稠度的熔融矿物产生膨胀。
[0087]
(3)产品性能表征
[0088]
1)料球干燥
[0089]
陶粒的性能主要受烘干温度及焙烧温度的影响，烘干温度对陶粒的影响表现为烘干温度低时陶粒干燥需要更长的时间，烘干温度高时水分蒸发加快陶粒易出现开裂，探索适宜的陶粒烘干温度对陶粒的制备非常重要。
[0090]
在相同的配比及造球工艺下，两组陶粒分别采用室温自然晾干、105℃电热鼓风干燥箱烘干的条件进行干燥。105℃条件下，陶粒完全干燥约3h；室温自然晾干条件下，陶粒完全干燥约12h。对比不同干燥条件下陶粒试样的外观及强度，105℃烘干温度下陶粒表面未出现开裂的现象，干燥后两种陶粒试样强度差别不大。在保证不影响陶粒质量的情况下，本发明选择105℃温度条件对陶粒进行烘干处理。
[0091]
2)焙烧温度
[0092]
焙烧温度是轻质陶粒焙烧过程中重要的影响因素，随着原料组成不同，陶粒的焙烧温度也随之变化。烧结过程中，原料的产气反应在1100℃以下发生，而原料的软化温度为1100℃～ 1250℃。为了控制陶粒的膨胀率及强度，既要保证在烧结时产生足够的液相，同时也要控制分解反应产生的气体被包裹在陶粒内部形成膨胀气孔。焙烧温度过低，温度未达到坯料的熔融温度，陶粒制品液相少，无法形成封闭气孔和包裹气体，致使陶粒膨胀度较小。焙烧温度过高，烧成陶粒的液相被气孔冲破，开始连通，吸水率随着少量联通气化的出现而增大。一般情况下，陶粒的最佳烧结温度范围为1000℃～1250℃，烧结时间为10min～35min。
[0093]
首先，采用配比为100％淤积物的配方，对陶粒焙烧工艺进行研究。将经过干燥后的陶粒进行高温焙烧，焙烧温度选择1100℃、1150℃、1175℃、1180℃、1200℃。通过改变焙烧温度，得到不同的实验结果，对不同实验结果进行分析确定最佳焙烧温度。
[0094]
图3是不同烧结温度陶粒的宏观照片，从图中可以直观的看出烧结温度对于陶粒孔隙度带来的变化。当焙烧温度为1100℃时料球没有烧胀，颜呈黄，且强度很低，料球表面无釉质层出现，没有发生烧胀现象，其原因可能是焙烧温度不够，内部还没有产生足够的具有适当黏度的液相；当焙烧温度为1150℃时，料球开始膨胀且表面出现瓷化现象，
颜呈褐，内部形成小气孔但是气孔率较低，料球出现轻微膨胀现象，陶粒具有一定的力学强度；当焙烧温度是1175℃时，陶粒的颜进一步加深，呈黑褐，气孔逐渐增多增大并均匀的分布于陶粒内部，强度足够大，表面光滑，且出现致密的釉质层，釉质层可以束缚陶粒内部产生的气体，使得陶粒内部形成封闭的气孔，这些封闭气孔使陶粒发生膨胀现象；当温度升到1180℃ 左右，陶粒之间出现粘结，随着焙烧温度进一步升高至1185℃时，粘结现象更严重，并且陶粒内部的气孔率和陶粒强度均没有明显的增大，此时陶粒处于过烧状态；当焙烧温度达到 1200℃时，内部气孔大且连通，温度过高导致产生的气体冲破液相，料球融为一体，形成均匀的黑褐瓷化体。通过对比不同烧结温度下陶粒的外观、微观及强度，确定100％淤积物配比陶粒的最佳焙烧温度为1175℃。
[0095]
采用100％淤积物的配方，采用控制变量法在最佳焙烧温度下(1175℃)对原料淤积物的最佳粒径进行分析，分别选取中值粒径10.5μm、12.5μm、43.5μm的淤积物制备陶粒。在探究最佳配比的过程中，采用手动制球的方法，在手动制球过程中，粒径43.5μm的淤积物具有明显的易散性，不易成球。105℃烘干后，随着原料中值粒径增大，陶粒强度依次降低，粒径 43.5μm的原料制备的陶粒松散易碎。经过1175℃焙烧20min，不同原料粒径陶粒制品的照片见图4，在相同温度下，粒径12.5μm的原料制得陶粒的孔隙率最佳；粒径43.5μm的原料经烧制以后没有出现膨胀的现象，呈松散状态。
[0096]
图5为不同放大倍数下配比为100％淤积物所得陶粒(1175℃焙烧温度下)的微观结构照片。从图中可以看出其具有均匀孔隙度，并且具有一定的力学强度，但是相较于市场销售的陶粒而言，其孔隙度不能满足市场的需求，因此，考虑加入适宜的添加剂从而增加陶粒的孔隙度。
[0097]
3)添加剂的选择
[0098]
①
铁粉在陶粒中主要起到助熔和发泡的作用，为保证陶粒的膨胀性能，铁粉掺量一般为 2％～7％，同时配合2％～7％的助熔剂(cao)。
[0099]
图6(a)、6(b)分别为1175℃焙烧温度下7％fe-7％cao-86％淤积物的陶粒、7％fe-93％淤积物的陶粒形状及内部结构照片，从图中可以看出，陶粒料球发生剧烈膨胀，内部出现空质化，同时表层之间发生严重粘结，形状发生变形，呈不规则状。1175℃温度下， 7％fe-7％cao-86％淤积物的陶粒与7％fe-93％淤积物的陶粒具有相同的情况。
[0100]
将焙烧温度降至1170℃，7％fe-93％淤积物的陶粒的照片见图6(c)，从图中可以看出，陶粒的粘结现象消失，形状保持球形，少数大孔几乎占据所有的孔隙空间，内部孔隙出现严重不均匀，从而引起陶粒强度降低。
[0101]
根据实验结果得出，铁粉与助熔剂的加入可以降低陶粒原料的熔点，同时导致陶粒内部出现不均匀的孔隙结构，出现这种现象的原因可能是铁粉在原料中不易分散，出现局部聚集造成的。
[0102]
②
考虑到在陶粒原料中掺加铁粉不能引起均匀气孔，且存在大气孔影响陶粒强度的问题，需改变添加剂种类进一步提升陶粒性能。
[0103]
气孔状玄武岩又称为“浮石”，其气孔多，质地坚硬，通常用于混凝土中，可使混凝土重量减轻，是高层建筑轻质混凝土的良好骨料。膨润土在遇水后表现出具有较好的可塑性，并具有优异的化学稳定性，在淤积物中加入膨润土可以提高淤积物的可塑性以及陶粒的稳定性。因此，本发明尝试通过添加玄武岩粉(中值粒径d＜0.01mm)、膨润土实现陶粒轻
质、高强的目的，在原料淤积物中分别添加不同含量的玄武岩粉和膨润土，并对不同玄武岩粉掺量的陶粒进行表征分析。实验用玄武岩粉和膨润土的主要化学组成见表2。
[0104]
表2玄武岩粉和膨润土的主要化学组成
[0105]
组成(wt％)sio2al2o3fe2o3k2omgocaona2otio2玄武岩粉62.017.610.64.01.81.41.11.0膨润土69.6815.415.841.891.180.550.180.86
[0106]
经过试制实验，发现玄武岩粉的加入会使原料的熔点增加，陶粒的最佳焙烧温度增加至 1210℃。图7(a)～(c)为1210℃焙烧温度下分别焙烧1min、5min、10min的陶粒照片，从图中可以看出，分别加入3％、5％、7％、9％不同掺量玄武岩粉的陶粒均出现孔隙结构，且随着玄武岩粉掺量增多，陶粒内部气孔逐渐均匀变大，证明玄武岩粉能有效增加陶粒内部孔隙。当焙烧时间为1min时，陶粒内部出现许多细微的孔隙结构，由于焙烧时间较短，气孔未完全膨胀，孔隙较小；当焙烧时间为5min时，陶粒内部出现大小不一的孔隙结构；当焙烧时间增加至10min时，内部孔隙结构变得均匀且密集，7％和9％玄武岩粉掺量的陶粒样品内部孔隙结构最为良好。
[0107]
在温度区间1185℃～1210℃对不同添加量膨润土(3％、5％、7％、9％)焙烧试验，图8 是不同烧结温度下的陶粒照片。从图中可以看出，随着焙烧温度的增加，加入膨润土的陶粒内部气孔率逐渐增大，当温度升高至1210℃时，陶粒釉质化粘结现象严重，最终确定添加膨润土的烧结温度为1205℃。但与添加玄武岩粉的陶粒相比，膨润土陶粒的气孔率相对较低。
[0108]
综合以上分析，确定制备陶粒最佳的配比和焙烧参数为：淤积物93％，玄武岩粉7％，焙烧温度1210℃，焙烧时间10min。
[0109]
实施例3利用湖库淤泥制备陶粒的方法
[0110]
(1)称量混匀
[0111]
按配比称取各原料(按重量百分比计，湖库淤积物93％，玄武岩粉7％)，备用；其中，湖库淤积物的中值粒径为12.5μm，玄武岩粉的中值粒径d＜0.01mm。
[0112]
将各原料置于搅拌机中，搅拌混合均匀；加入水并搅拌，使各原料粘合在一起，备用；其中，原料与水的质量比为85:15；
[0113]
(2)造粒成球
[0114]
采用手动制球或制球机制球，所得生料球粒径为5mm～7mm；
[0115]
在造粒过程中，若生料球表面出现裂纹，添加少量水；
[0116]
(3)烘干
[0117]
将制备好的生料球放入电热烘箱，在温度为105℃条件下，干燥3h；
[0118]
(4)烧制陶粒
[0119]
将干燥后的生料球进行烧结处理，其中焙烧温度为1210℃，焙烧时间为10min；冷却即得。
[0120]
应用例
[0121]
按照《粘土陶粒和陶砂》(gb 2839-81)、《轻集料及其试验方法》(gb/t 17461.2-2010) 进行相关物理性能的测试，主要的物理性能测试有粒型系数、堆积密度、筒压强度、吸水率和软化系数等。陶粒的平均粒型系数应≤2.0，陶粒的容重范围为310kg/m3～
900kg/m3，分为 400、500、600、700、800、900六个等级，相对应的容重分别不得低于0.5mpa、1.0mpa、 2.0mpa、3.0mpa、4.0mpa、5.0mpa。吸水率不应大于10％，软化系数不应小于0.80。经15 次冻融循环试验后质量损失不大于5％，用煮沸法测定质量损失不应大于2％。
[0122]
(1)粒型系数
[0123]
每颗的粒型系数按公式(2)计算，计算精确至0.1。
[0124][0125]
式中：k，每颗集料粒型系数；d
max
，粗集料颗粒长向最大尺寸，单位为mm；d
min
，粗集料颗粒中间截面的最小尺寸，单位为mm。
[0126]
采用游标卡尺对陶粒进行测量，陶粒最大尺寸为16.6mm，最小尺寸为13.8mm。粒型系数约为1.2，满足陶粒粒型系数小于等于2.0的要求。
[0127]
(2)堆积密度
[0128]
堆积密度按公式按下式计算，计算精确至1kg/m3。
[0129][0130]
式中：ρ
bu
—堆积密度，kg/m3；m1—试样和容量筒的总质量，kg；m2—容量筒的总质量， kg；v—容量筒的容积，l。以两次测定值的算术平均值作为试验结果。
[0131]
取湖库淤泥陶粒15l～20l，放入干燥箱内干燥至恒量。分成两份，备用。用取样勺或料铲将试样从离容器口上方50mm处(或采用标准漏斗)均匀倒入，让试样自然落下，不得碰撞容量筒。装满后使容量筒口上部试样成锥体，然后用直尺沿容量筒边缘从中心向两边刮平，表面凹陷处用粒径较小的集料填平后，称量。经测量计算，湖库淤泥陶粒的堆积密度在 870kg/m3～880kg/m3之间，容重等级为900级。
[0132]
(3)筒压强度
[0133]
陶粒的筒压强度按下式计算：
[0134][0135]
式中：fa—集料的筒压强度，pa；p1—压入深度为20mm时的压力值，n；p2—冲压模质量， n；f—承压面积即冲压模面积，m2。
[0136]
采用轻集料承压筒及压力机进行陶粒筒压强度测试，测试计算得出湖库淤泥陶粒的筒压强度在17.1mpa～17.2mpa之间，高于规范中高强轻集料要求的5.0mpa。
[0137]
(4)吸水率
[0138]
测定过程如下：取烘干至恒重的陶粒颗粒，在去离子水中浸泡24h，取出用湿布擦去附着在陶粒表面的水分，然后称量，其质量记为m1。在烘干箱内烘干(105℃～110℃)至恒重 (试件干燥至最后两次称量之差不大于其前一次的0.1％即为恒重)后，测定其质量，记为 m0。
[0139]
陶粒吸水率的计算公式为：
[0140][0141]
式中：wa—陶粒吸水率，％；m1—浸水试件质量，g；m0—烘干试件质量，g。
[0142]
将陶粒在去离子水中浸泡24h，擦干表面水分，称其质量为275.5g，烘干至恒重后，
称其质量为271.9g。计算得出湖库淤泥陶粒的吸水率为1.3％。
[0143]
(5)软化系数
[0144]
陶粒的软化系数为饱和面干筒压强度与干燥状态下筒压强度的比值，计算公式为：
[0145][0146]
式中：ψ为陶粒的软化系数；f0—干燥状态下陶粒的筒压强度，mpa；f1—浸水的饱和面干陶粒的筒压强度值，mpa。以三次测定值的算术平均值作为试验结果。
[0147]
浸水至饱和面干陶粒试样的筒压强度为16.6mpa，干燥状态下陶粒的筒压强度为 17.2mpa，湖库淤泥陶粒的软化系数为0.97。
[0148]
(6)抗冻性
[0149]
冰箱温度为-15℃～-20℃，每次冻融循环为冻4小时，融6小时。按下式计算其15次循环后的质量损失率：
[0150][0151]
式中：δw—冻融循环后的重量损失率，％；w0—冻融循环试验前的陶粒重量，kg；w—冻融循环试验后的陶粒重量，kg。
[0152]
冻融循环试验前陶粒重量为2.064kg，15次冻融循环后，陶粒的质量为1.798kg，陶粒的质量损失率为1.29％。
[0153]
(7)性
[0154]
将试样装入带孔容器中，再放入盛水的容器中浸泡，容器中的水平面应比带孔容器中的试样高出20mm以上，浸泡48h后再将盛水容器连同装有试样的带孔容器一起放在煮沸4h，然后取出装有试样的带孔容器，取出陶粒样品过筛，并称取筛余试样质量，干燥至恒量，计算公式如下。
[0155][0156]
式中：ω1—煮沸质量损失，％；m0—试验前公称粒级下限筛上试样的干燥质量，g；m1— 试验后公称粒级下限筛上筛余试样的干燥质量，g。
[0157]
测定性试样干燥质量为161.9g，在浸泡48h然后煮沸4h后将试样完全干燥，测其最终质量是161.6g，经式(8)计算得出陶粒的煮沸损失率是0.19％。
[0158]
对实施例3制备所得的陶粒产品进行性能测试，结果见表3，工艺评价方法参照《轻集料及其试验方法》(gb/t 17431-2010)。
[0159]
本发明方法所得陶粒，堆积密度在870kg/cm3～880kg/cm3之间，密度等级为900级；筒压强度在17.1mpa～17.2mpa之间，高于规范中高强轻集料要求的5.0mpa，属于高强陶粒；吸水率在1％～2％之间，低于规范要求的10％；软化系数测试结果为0.97，高于规定人造轻集料软化系数≥0.80；15次冻融循环后陶粒的质量损失率为1.29％，符合冻融循环后质量损失率小于5％的要求；煮沸损失量为0.19％，符合规定≤2.0％的要求。湖库淤泥陶粒属于高强陶粒，可用于建筑中起承重作用中的结构混凝土或高强混凝土。
[0160]
表3湖库淤泥陶粒性能测试结果
[0161]

技术特征：

1.一种湖库淤泥高强陶粒，其特征在于，按重量百分比计，高强陶粒的原料组成为：湖库淤积物80～100％，玄武岩粉0～10％，膨润土0～10％。2.如权利要求1所述的湖库淤泥高强陶粒，其特征在于，按重量百分比计，高强陶粒的原料组成为：湖库淤积物91～97％，玄武岩粉3～9％。3.如权利要求1所述的湖库淤泥高强陶粒，其特征在于，按重量百分比计，高强陶粒的原料组成为：湖库淤积物93％，玄武岩粉7％。4.如权利要求1所述的湖库淤泥高强陶粒，其特征在于，所述湖库淤积物为湖库淤泥经脱水处理后，筛分得到的中值粒径≤0.025mm的淤积物，sio2质量含量为55～80％。5.如权利要求1所述的湖库淤泥高强陶粒，其特征在于，按重量百分比计，所述湖库淤积物的中值粒径为12.5μm，湖库淤积物的主要成分含量为：sio
2 55～80％、al2o
3 10～20％、cao 5～15％、fe2o
3 1～10％、k2o 1～5％、mgo 1～5％、na2o 1～5％、tio
2 0.1～1％，余量为其他杂质。6.如权利要求1所述的湖库淤泥高强陶粒，其特征在于，所述玄武岩粉为超细玄武岩粉，中值粒径d＜0.01mm。7.如权利要求1所述的湖库淤泥高强陶粒，其特征在于，按重量百分比计，所述玄武岩粉的主要化学组成为：sio
2 60～70％、al2o
3 10～20％、fe2o
3 5～15％、k2o 1～10％、mgo 1～5％、cao 1～5％、na2o 1～5％、tio
2 1～3％。8.如权利要求1-7任一项所述湖库淤泥高强陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)称量混匀按配比称取各原料组成，备用；将各原料加入搅拌机中，搅拌均匀；加入水，搅拌，使各原料粘合在一起，备用；(2)造粒成球采用手动制球或制球机制球，得到生料球；所述生料球粒径为5mm～7mm；(3)烘干将制备好的生料球放入电热烘箱，在温度为105℃条件下，干燥3h；(4)烧制陶粒将干燥后的生料球进行焙烧处理，其中焙烧温度为1000℃～1250℃，焙烧时间为10min～35min；冷却即得。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1)原料总量与水的质量比为80～90：10～20。10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧温度为1210℃，焙烧时间为10min。

技术总结

本发明涉及一种湖库淤泥高强陶粒及制备方法，按重量百分比计，高强陶粒的原料组成为：湖库淤积物80～100％，玄武岩粉0～10％，膨润土0～10％。该湖库淤泥高强陶粒的制备方法，包括：(1)称量混匀；(2)造粒成球：采用手动制球或制球机制球，得到生料球；所述生料球粒径为5mm～7mm；(3)烘干：将制备好的生料球放入电热烘箱，在温度为105℃条件下，干燥3h；(4)烧制陶粒：将干燥后的生料球进行焙烧处理，其中焙烧温度为1000℃～1250℃，焙烧时间为10min～35min；冷却即得。本发明湖库淤泥陶粒属于高强陶粒，可用于建筑中起承重作用中的结构混凝土或高强混凝土。或高强混凝土。或高强混凝土。