一种核壳结构人工骨料及其制备方法和应用

本发明属于建筑材料领域，具体涉及到一种核壳结构人工骨料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、建筑业作为全球经济中的关键领域之一，对高质量建筑材料的需求一直持续增长。在建筑和基础设施项目中，骨料是构建强度和耐久性的重要组成部分。然而，高质量的天然骨料资源稀缺，使得建筑材料行业面临挑战。传统机制砂等人工骨料曾被广泛使用，但它们通常存在一些不足之处。其中，最显著的问题之一是界面结合差，这意味着传统人工骨料与胶凝材料之间的结合性能不理想。这种结合差会导致建筑结构的质量下降，耐久性受损，从而增加了维护和修复的成本。此外，由于天然骨料的资源有限，市场上高质量的骨料供应也变得稀缺，使得建筑行业面临骨料短缺的挑战。这进一步加大了对改进骨料性能的需求，以满足不断增长的建筑项目的需求。

2、为解决这些问题，一些改进的骨料制备方法已经被提出。但是，这些方法中的大多数仍然存在一定的局限性，尚未能有效解决结合性能和界面特性的问题。因此，有必要提供一种新的、高质量的人工骨料制备方法，以改善其结合性能和界面特性，同时降低对有限自然资源的依赖。本发明的目的是提供一种高活性核壳结构人工骨料的制备方法，以解决传统人工骨料的结合性能差和界面问题，同时减少对天然骨料的需求。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种核壳结构人工骨料的制备方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种核壳结构人工骨料的制备方法，包括，

5、将骨料在可控煅烧制度下瞬时煅烧，得一定比例核壳比的核壳结构骨料；

6、将核壳结构骨料与具有火山灰特性工业固废混合，即得核壳结构人工骨料。

7、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述骨料为石灰石骨料或白云石骨料。

8、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述骨料，其粒径范围为1mm≤r≤30mm。

9、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述瞬时煅烧，其中，煅烧温度为900～950℃，煅烧时间为1～10min。

10、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述火山灰特性工业固废为矿粉、粉煤灰工业固废等中的至少一种；所述核壳结构骨料与工业固废的质量比为1～3:1。

11、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述瞬时煅烧，其中，其煅烧方式需为均匀的旋转炉煅烧，转速范围小于10r/min，大于6r/min。

12、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述骨料瞬时煅烧后骨料表面形成一层轻薄的氧化物壳和未分解反应碳酸盐核，且满足壳径比0.15≤α≤0.45。

13、本发明的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种核壳结构人工骨料，其特征在于：所诉核壳结构人工骨料的主要成分为石灰石、大理石或白云石或其它碳酸盐类材料。

14、作为本发明所述核壳结构人工骨料的一种优选方案，其中：所述核壳结构人工骨料的成分中碳酸钙有效含量大于60％或白云石含量大于50％。

15、本发明的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种核壳结构人工骨料在建筑领域中的应用，其特征在于：所述骨料可用作高强度混凝土、轻质隔墙板、道路基础材料或其他建筑材料中的增强或填充材料。

16、本发明有益效果：

17、(1)提高结合性能：通过核壳结构的形成，本发明制得的人工骨料在与胶凝材料结合时表现出卓越的粘结性能。核壳结构中的外层轻薄氧化物提供更多的结合点，增强了骨料与胶凝材料之间的粘结力，有助于减少结合问题。

18、(2)改善界面特性：核壳结构有效地改善了骨料与胶凝材料之间的界面过渡区。传统人工骨料常常在这一区域存在明显的结合差，而核壳结构有助于减少这些界面问题的出现，提高了骨料与胶凝材料的协同效应。

19、(3)降低能耗：本发明采用低能耗的瞬时煅烧碳酸盐类骨料制备方法，相对于传统高温烧结方法，显著降低了制备过程的能耗。这不仅有益于环境，还降低了生产成本，有助于可持续发展。

20、(4)减少对天然资源的依赖：通过利用碳酸盐类骨料并降低对天然骨料的需求，本发明有助于减轻对有限自然资源的依赖。这符合可持续发展的原则，有助于维护环境平衡。

21、(5)提高建筑结构性能：核壳结构的形成提高了骨料的活性，使其更适合用于各种建筑材料中。这不仅提高了建筑结构的强度和耐久性，还降低了维护和修复的成本。

22、(6)多种应用前景：本发明可适用于各种建筑材料，包括混凝土、水泥、沥青等，为不同类型的建筑项目提供了高性能骨料选项。

23、(7)促进可持续建筑：通过改善建筑材料的性能，本发明有助于推动可持续建筑的发展，降低了建筑行业的环境足迹，提高了建筑物的能效和耐久性。

技术特征：

1.一种核壳结构人工骨料的制备方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述骨料为石灰石骨料或白云石骨料。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述骨料，其粒径范围为1mm≤r≤30mm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述瞬时煅烧，其中，煅烧温度为900～950℃，煅烧时间为1～10min。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述具有火山灰特性的工业固废为矿粉、粉煤灰工业固废中的至少一种；所述核壳结构骨料与工业固废的质量比为1～3:1。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述瞬时煅烧，其中，其煅烧方式为均匀的旋转炉煅烧，转速范围小于10r/min，大于6r/min。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述骨料瞬时煅烧后骨料表面形成一层轻薄的氧化物壳和未分解反应碳酸盐核，且满足壳径比0.15≤α≤0.45。

8.如权利要求1～7中任一所述的制备方法制得的核壳结构人工骨料，其特征在于：所诉核壳结构人工骨料的主要成分为石灰石、大理石或白云石或其它碳酸盐类材料。

9.如权利要求8中所述的核壳结构人工骨料，其特征在于：所述核壳结构人工骨料的成分中碳酸钙有效含量大于60％或白云石含量大于50％。

10.如权利要求8所述的核壳结构人工骨料在建筑领域中的应用，其特征在于：所述骨料可用作高强度混凝土、轻质隔墙板、道路基础材料或其他建筑材料中的增强或填充材料。

技术总结
本发明公开了一种核壳结构人工骨料及其制备方法和应用，本发明制得的人工骨料在与胶凝材料结合时表现出卓越的粘结性能。核壳结构中的外层轻薄氧化物提供更多的结合点，增强了骨料与胶凝材料之间的粘结力，有助于减少结合问题。本发明采用低能耗的瞬时煅烧碳酸盐类骨料制备方法，相对于传统高温烧结方法，显著降低了制备过程的能耗。这不仅有益于环境，还降低了生产成本，有助于可持续发展。

技术研发人员：胡传林,钱雄,覃宇坤,王发洲,胡曙光
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23