陶粒是一种具有密度小、质量轻、强度高、保温等优良性能的新型建筑材料,是人造轻集料（轻骨料）的一种,其中以页岩为原料采用不添加外加剂的方法所制备的页岩陶粒还具有制备工艺简单、产品性能更优良、更环保和节能等特点而被广泛开发利用。目前我国川渝地区陶粒市场主要是以粘土陶粒、粉煤灰陶粒为主,对原本丰富的页岩资源的开发较少。在川渝地区充分利用页岩资源,生产页岩陶粒有广阔的市场前景,同时对川渝地区轻集料行业以及经济都有促进作用。本文通过对湖南益阳某陶粒生产厂的优质陶粒原料进行化学成分、矿物成分、结构特征分析,总结出可采用不添加外加剂的方法制备优质页岩陶粒原料的特点,在四川、重庆两地寻找页岩原料,分析其化学成分、矿物成分以及结构特征,找出各项指标与湖南益阳陶粒原料相似的页岩样品,以膨胀倍数为性能考核指标,进行页岩样品的烧成实验;再对可膨胀样品分别探索其较优焙烧温度、较优升温速率、较优保温时间、较优粒径,优化不添加外加剂的方法制备页岩陶粒制备工艺,以及分析在优化工艺条件下所得陶粒的表观形态特征和物理性能。主要获得实验结果如下:1.湖南益阳板岩样品特征分析获如下实验结果:化学成分特征:SiO₂含量为65.10%,Al₂O₃含量为19.74%,Fe₂O₃含量为6.43%,K₂O+Na₂O总和为5.10%,CaO+MgO含量为2.62%;矿物组成特征:主要矿物成分为:伊利石、绿泥石、石英、赤铁矿,其中粘土矿物含量达48%;结构特征:手标本可见页理构造发育,样品致密。在显微镜下观察可见矿物颗粒定向排列。主要粘土矿物为鳞片状的伊利石、绿泥石,陆源碎屑矿物含量较少,主要为石英细小颗粒。总结出可不添加外加剂的方法制备陶粒的原料应具备:ω（Si O₂）=50⁷0%,ω（Al₂O₃）=13²3%,ω（Fe₂O₃）=4¹0%,ω（K₂O+Na₂O）=1.5⁶.6%;烧胀页岩中粘土矿物总量最好大于40%,其中以伊利石、蒙脱石、绿泥石、绢云母为主最好,其次是高岭石、沸石、黄铁矿、赤铁矿、芒硝、方解石、白云石等。结构方面,应具备页理构造发育,且致密,镜下观察矿物颗粒定向排列,陆源碎屑含量应较少。2.分析四川广元页岩样品特征以及优化其制备工艺获得如下实验结果:其化学成分特征:SiO₂含量为65.77%,Al₂O₃含量为19.00%,Fe₂O₃含量为5.72%,K₂O+Na₂O总和为4.96%,CaO+MgO含量为3.13%,各项含量均符合陶粒页岩对原料的要求;矿物组成特征:主要以伊利石、绿泥石、石英、赤铁矿为主,其中粘土矿物含量达45%;结构方面,样品致密、可见页理构造发育,矿物颗粒定向排列。镜下有呈微小的毛发状鳞片状伊利石和绿泥石,陆源碎屑矿物颗粒较少,分布较均匀,主要为石英,少见拉长或变形。采用单因素控制法,得出样品的较优焙烧工艺为:焙烧温度为1250℃,升温速率为10℃/min,保温时间为20min。优化工艺条件下制备陶粒,所制备陶粒化学成分与原料类似,矿物组成在焙烧过程中发生了明显的变化,其中绿泥石、伊利石等粘土矿物衍射峰完全消失,但是原来峰的位置没有发生明显变化,说明反应中只有少量的新物质生成（尖晶石）;对陶粒物理性能进行相关测试,所测结果均达标。3.分析重庆某地页岩样品特征及优化其制备工艺获如下实验结果:其化学成分特征:该样品中SiO₂含量为63.22%,Al₂O₃含量为19.94%,Fe₂O₃含量为6.91%,K₂O+Na₂O总和为5.40%,CaO+Mg O含量为3.26%;其矿物组成特征:主要以伊利石、绿泥石、石英、赤铁矿为主,其中粘土矿物含量达53%,比湖南益阳、四川广元都含量较高;结构特征:观察重庆市页岩标本,样品致密且具页理构造发育,镜下可见矿物颗粒定向排列。矿物成分主要为呈极小鳞片状的伊利石和绿泥石。陆源碎屑主要为细小的石英颗粒,含量较少。采用单因素控制法,得出该样品的较优焙烧工艺为:焙烧温度为1150℃,升温速率为8℃/min,保温时间为25min,粒径为3⁵mm。优化工艺条件下制备陶粒的特征与四川广元样品陶粒特征类似,所制备陶粒化学成分与原矿类似,矿物组成在焙烧过程中发生了明显的变化,其中绿泥石、伊利石等粘土矿物衍射峰完全消失,但是原来峰的位置没有发生明显变化,说明反应中只有少量的新物质生成（尖晶石）;对陶粒物理性能进行相关测试,所测结果均达标。