陶粒,顧名思義,就是陶質的顆粒。陶粒的外觀特征大部分呈圓形或橢圓形球體,但也有一些仿碎石陶粒不是圓形或橢圓形球體,而呈不規則碎石狀。陶粒形狀因工藝不同而各異。它的表面是一層堅硬的外殼,這層外殼呈陶質或釉質,具有隔水保氣作用,并且賦予陶粒較高的強度。因為生產陶粒的原料很多,陶粒的品種也很多,因而顏色也就很多。焙燒陶粒的顏色大多為暗紅色、赭紅色,也有一些特殊品種為灰黃色、灰黑色、灰白色、青灰色等。
陶粒的粒徑一般為5~20㎜.大的粒徑為25㎜。陶粒一般用來取代混凝土中的碎石和卵石。
因為生產陶粒的原料很多,陶粒的品種也很多,因而顏色也就很多。免燒陶粒因所用固體廢棄物不同,顏色各異,一般為灰黑色,表面沒有光澤度,不如焙燒陶粒光滑。
輕質性是陶粒許多優良性能中.重要的一點,也是它能夠取代重質砂石的主要原因。陶粒的內部結構特征呈細密蜂窩狀微孔。這些微孔都是封閉型的,而不是連通型的。它是由于氣體被包裹進殼內而形成的,這是陶粒質輕的主要原因。
陶粒的細小顆粒部分稱為陶砂。在陶粒中有許多小于5㎜的細顆粒,在生產中用篩分機將這部分細小顆粒篩分出來,習慣上稱之為陶砂。陶砂的密度略高,化學和熱穩定性好。陶砂主要用于代替天然河砂或山砂配制輕集料混凝土、輕質砂漿,也可作耐酸、耐熱混凝土細集料。主要品種有黏土陶砂頁巖陶砂和粉煤灰陶砂等。使用陶砂的目的也是為降低建筑物自重。陶砂也可用于無土栽培和工業過濾。
陶粒的生產包括原材料處理、配料、成型、預燒、焙燒、冷卻和篩分等過程。其中,.為重要的是焙燒過程。焙燒過程中,料球軟化并具有一定的黏度,料球中的發泡物質產生氣體,促使料球膨脹,隨后冷卻形成多孔輕集料。
陶粒中各種化學成分的作用和控制范圍如下。
①陶粒中的熔質物質為SiO?、Al?O?,熔劑物質為CaO、MgO、Fe?O?、K?O和Na?O等。熔質物質含量越低,需要焙燒的溫度越低。但比值過小時,液相黏度太小,膨脹氣體容易溢出,對發泡不利。熔質與熔劑比值越高,需要焙燒溫度越高,液相黏度太高,也對發泡不利。經驗說明:熔質和熔劑的比例為3.5-10時,有良好的膨脹性能。
②SiO?的含量宜控制在55%-65%,A1?O?的含量宜控制在13%-23%。
③CaO、MgO的含量宜控制在6%-8%。鈣、鎂是助熔物質,起稀釋液相的作用。但是,鈣、鎂含量過高,縮小焙燒溫度范圍,降低發泡性能,并導致結圈。同理,K?O+Na?O的含量以2.5%-5.0%為佳。如果鉀、鈉過高,液相黏度太低,不利于膨脹。
④Fe?O?的含量4%-10%。Fe?O?含量過高,縮小焙燒溫度范圍;Fe?O?含量過低,發泡物質含量不足,致使陶瓷的體積密度偏高。陶粒的膨脹類似于漂珠,也是碳-鐵氧化-還原反應。