CN101417475B - 一种免烧砖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种免烧砖的制备方法，包括a)将包括以下重量百分比成分的原料搅拌均匀：5wt％～20wt％的水泥，8wt％～25wt％的骨料，12wt％～25wt％的粉煤灰，40％～70％的废型砂；b)将混合后的原料振动压制、养护后得到免烧砖。本发明提供的免烧砖使用废型砂作为主要原料，由于废型砂主要成份是表面带有粘结剂包膜的石英砂，而且石英砂具有凹凸不平的表面。凹凸不平的表面增加了石英砂和其他辅助原料的接触面积有利于提高免烧砖的密度，因此增加了免烧砖的强度。粘结剂薄膜在水泥中的碱性作用下，发生软化，增加了石英砂和辅料的粘结强度，当薄膜硬化后，形成的封闭毛细管孔降低了免烧砖的吸水性，因此防止免烧砖的冻融效应。
Description
技术领域
本发明涉及砖的制备方法，具体涉及免烧砖的制备方法。
背景技术
伴随着经济的快速发展，能源紧张和环境污染的问题日益突出，发展节能环保的绿色经济是各国经济发展的重点，因此，对工业废品的回收利用也是绿色经济的重要组成部分。在铸造类企业中，废型砂作为这类企业主要的工业废品产量巨大，其处理问题一直是企业和政府难以解决的问题。在现有技术中，废型砂的处理方法一般为填埋或者直接排放，但是由于废型砂中含有有色金属等杂质，其处理和排放过程会对生态环境造成严重污染。
为了解决废型砂的二次利用，人们提出采用化学方法来回收废型砂，但在化学处理的过程中，化学试剂的应用还会对环境造成二次污染，而且化学处理过程耗资巨大、成本过高，难以在实际中得到推广应用。
免烧砖，又称非烧结砖，由于能够避免传统烧结砖严重浪费土地资源以及在制备过程中排放SO2污染环境的问题，在建筑领域中已经得到了广泛的应用。在现有技术中，免烧砖使用江砂或河砂作为主要原料，然后添加一定量的辅助原料如水泥、粉煤灰、骨料等，水泥硬化后可以作为粘结材料，粉煤灰作为填充料，骨料作为增强材料。由于江砂或者河砂价格较高，增加了企业的成本负担，而且江砂或者河砂也是一种资源有限的材料。
中国发明专利CN1278982C公开了一种粉煤灰转、砂浆及其生产方法，该方法提供的粉煤灰砖其原料按重量比包括粉煤灰70～80，石灰7～13，石膏0～1.3，水泥0～5，骨料余量，其中的石灰为生石灰和熟石灰的混合物。该方法利用粉煤灰与石灰的反应生成硅酸盐产物，利用其中的生石灰吸收反应中生产的水，推动生产硅酸盐产物的反应正向进行，对反应起到激化的作用，有利于反应的充分进行，因此不需要其他的加工工序即可制备粉煤灰砖。
但是该方法中的生石灰中的CaO很难完全参加反应，因此在砖中会残留有较多的游离氧化钙(f-CaO)，这些游离氧化钙遇水生成氢氧化钙时，体积膨胀，在砖的内部形成了局部膨胀应力，降低了砖的抗拉强度和抗折强度。
此外，由于该方法使用的粉煤灰的量过高，增加了免烧砖的孔隙率，由于粉煤灰有很强的吸水性，因此免烧砖中填充水分过多，使砖容易产生冻融破坏，降低了砖的抗冻性。所述的冻融破坏是指当砖中填充水分多时，水结冰后体积膨胀，使砖中水压力增大，因此造成砖的破坏。
发明内容
本发明解决的技术问题在于，提供一种有效地解决废型砂的回收利用的免烧砖的制备方法，该方法提供的免烧砖具有很强的抵抗冻融破坏的性能。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种免烧砖的制备方法，包括：
a)将包括以下成分的原料加水搅拌均匀：
水泥：5wt％～20wt％，
骨料：10wt％～25wt％，
粉煤灰：15wt％～25wt％，
废型砂：40wt％～70wt％；
b)将混合后的原料振动压制、养护后得到免烧砖。
优选的，在所述原料中的水泥的含量为5wt％～15wt％。
优选的，在所述原料中的废型砂的含量为50wt％～70wt％。
优选的，在所述原料中骨料的粒径小于10mm。
优选的，在所述原料中废型砂的粒径小于3mm。
优选的，在所述原料中水泥的含量为5wt％～18wt％。
优选的，在所述原料中废型砂的含量为50wt％～65wt％。
优选的，在所述原料中骨料的粒径小于5mm。
优选的，所述免烧砖为普通实心砖或多孔砖。
本发明还提供一种免烧砖，包括以下重量百分比的成分：
水泥：5wt％～20wt％；
骨料：8wt％～25wt％；
粉煤灰：12wt％～25wt％；
废型砂：40wt％～70wt％。
本发明提供一种免烧砖的制备方法，本发明以废型砂作为免烧砖的主要原料，添加一定量的水泥、粉煤灰和骨料作为辅助原料。由于废型砂主要成
是表面带有粘结剂薄膜的石英砂，而且石英砂具有凹凸不平的表面。凹凸不平的表面增加了石英砂和其他辅助原料的接触面积，有利于提高免烧砖的密度，因此增加了免烧砖的强度。粘结剂薄膜在水泥中的碱性作用下，发生软化，增加了石英砂和辅料的粘结强度，当薄膜硬化后，形成的封闭毛细管孔降低了免烧砖的吸水性，因此防止免烧砖的冻融效应。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是本发明权利要求的限制。
按照本发明，将废型砂作为原料的主要成份，由于江砂/河砂价格高，而且江砂/河砂中还具有一定的含泥量，泥土的存在不利于增加免烧砖的强度，另外江砂/河砂表面形状多为圆型，棱面少且光滑，与其他配料的接触面积小。与江砂/河砂相比，废型砂的成分主要是由包括石英砂、粘结剂和硬化剂的型砂高温浇注后的废料，含泥量几乎为零，而且石英砂表面为多面体且每个面凹凸不平，凹凸不平的面有利于增加石英砂与粉煤灰或者水泥的接触面积，在硬化过程中，会增加免烧砖的强度。为了保证免烧砖的强度，需要另外添加水泥、粉煤灰和骨料等辅助原料。本发明提供的原料中废型砂的重量百分含量为50％～70％，优选的，原料中废型砂的重量百分含量为50％～70％。废型砂的粒度范围为7mm以下。如果废型砂的量过多，辅助原料的量会降低，废型砂之间不能达到很好的粘结作用，会降低免烧砖的强度。
在原料中，除了包括主要成份的废型砂以外，还包括5wt％～20wt％(重量百分比)的水泥，8wt％～25wt％的骨料和12wt％～25wt％的粉煤灰，原料中的水泥的作用主要的作用是作为粘结剂发生硬化反应后将废型砂粘结固定，当水泥含量小于5wt％时，粘结剂含量不足，免烧砖强度会降低；当水泥含量大于20wt％时，粘结剂含量过高，也不利于提高免烧砖的强度。优选的，原料中水泥含量为5wt％～18wt％。本发明对原料中采用的水泥并无特别的限制，可以选择各种波兰特水泥，如普通波兰特水泥，高早强波兰特水泥，中等热度波兰特水泥、白波兰特水泥及耐硫酸腐蚀的波兰特水泥；或者混合水泥，如硅石水泥，飞灰水泥和高炉矿渣水泥，也可选用上述各种水泥的混合料。优选的，水泥选择普通硅酸盐325、325、425、425R水泥。
本发明提供的免烧砖中包括一定量的骨料，所述骨料在免烧砖硬化后可以起到骨架支撑的作用，有效地提高免烧砖的强度。选用的骨料的粒度可以为10mm以下，原料中的骨料的含量可以为8wt％～25wt％，优选的，骨料的含量为10wt％～25wt％。骨料可以选择砾石、碎石、水造粒的高炉矿渣、回收的混凝土骨料、防火骨料；或者选择硅石类、锆石类、高氧化铝类、碳化硅类、石墨类、铬类、铬-菱镁矿和氧化镁类等骨料；优选的，骨料包括下列一种成分或者多种成分：硅砂、铝砂、橄榄石矿砂、铬铁矿砂、锆砂、莫来石砂等。免烧砖中加入骨料后，还增加了免烧砖的密度和抗化学腐蚀能力，使免烧砖的耐久性增强。
本发明提供粉煤灰作为辅助原料，在砖中起到很好的填充作用，由于粉煤灰颗粒平滑，提高了免烧砖的可加工性，养护后粉煤灰与水泥发生反应，生成具有致密结构的免烧砖，使免烧砖在养护后期的强度增大，并且由于密度增加，也提高了免烧砖的耐腐蚀性。原料中粉煤灰的含量为可以为12wt％～25wt％，优选的，粉煤灰的含量可以为15wt％～25wt％。由于粉煤灰的孔隙率大，因此应该严格控制原料中粉煤灰的含量，如果粉煤灰含量过多，提高了免烧砖的孔隙率，会使免烧砖中的填充水分过多，因此由于水结冰时体积膨胀产生的水压力增大，使砖容易因冻融作用产生破坏。本发明所述的粉煤灰是指煤粉经燃烧后形成的灰粉状混合材料，可以采用GB/T1596-2005中规定的粉煤灰。
本发明所述的废型砂是指利用型砂进行砂型铸造后排放出的浅灰色或者深褐色的固体粉料，所述的型砂是指砂型铸造中用来造型的材料，由精选石英砂、砂型粘结剂按照一定比例混合而成，所述的型砂可以为粘土砂、树脂砂、水玻璃沙。制备免烧砖时，先将废型砂进行筛选得到细型砂，对于筛选的方法，本发明并无特别的限制，可以采用振动筛、滚筛或普通筛进行筛选。
制备免烧砖时，将原料混合搅拌均匀后振动压制，然后进行养护。对于搅拌的方法，本发明并无特别的限制，只要能够实现混合搅拌均匀即可，可以采用机械式搅拌等本领域人员熟知的方法，对几种原料的混料顺序也无特别的限制。对于振动压制的方法，本发明无特别的限制，可以采用本领域技术人员熟知的方法进行振动压制。对于振动后的养护，可以使用各种养护方法，可以采用常温养护、高温养护、常压蒸汽养护、高温高压养护中的任何一种方法，如果需要，也可以将这些养护方法组合来提高免烧砖的强度。
本发明所述的免烧砖包括普通实心砖以及多孔砖，普通实心砖可以为NY/T 671-2003中规定的标准砖，多孔砖优选为JC943-2004中规定的多孔砖。制备普通实心砖时，原料组成优选包括5wt％～15wt％的水泥、8wt％～25wt％的骨料、12wt％～25wt％的粉煤灰、50wt％～70wt％的废型砂，其中废型砂的粒度优选为3mm以下，骨料粒度优选为10mm以下，更优选的，骨料的粒度优选为5mm～7mm。制备多孔砖时，原料组成优选包括5wt％～18wt％的水泥、8wt％～25wt％的骨料、12wt％～25wt％的粉煤灰、50wt％～65wt％的废型砂，其中废型砂的粒度优选为5mm以下，骨料的粒度优选为5mm以下。
在型砂的制备过程中，精选后的石英砂表面被粘结剂包覆形成粘结剂薄膜，经过高温浇铸后，粘结剂薄膜中的易挥发物质在高温被挥发掉，在废型砂的表面形成一层固化后的薄膜，这种膜在碱性条件下不仅具有一定的粘性，而且具有一定的耐水性。由于废型砂具有不规则的表面，因此与粉煤灰、水泥等辅料具有较大的接触面积，增加了粘结强度。
在将原料进行搅拌、压制、养护的过程中，粉煤灰和水泥发生水化和硬化反应，水泥发生氧化反应时，会不断释放出碱性的氢氧化钙，因此废型砂处在碱性的环境中，因此废型砂表面的薄膜会发生软化并呈现出粘性，使物料之间粘结的更加充分。随着水化、硬化反应的减慢，释放的氢氧化钙的量的减少，环境中的碱性不断降低，软环后的薄膜重新固化，增加了物料之间的粘结强度。由于重新固化后的薄膜阻断了砖中毛细孔的连通，封闭的毛细孔数量增加，开放的毛细孔数量大为减少，降低了免烧砖的吸水性，增强了免烧砖的抗冻性。
为了更好的比较本发明的发明效果，采用以下原料进行实施例和比较例的对比实验。
水泥为普通硅酸盐425水泥；
粉煤灰采用GB/T1596-2005的二级灰，其碳含量5％～20％，；
骨料1选择粒度为5～7mm的碎石与江砂；
骨料2选择粒度小于5mm的碎石与江砂；
废型砂的成分为SiO2＞60％、及固化后的硅酸钠、铁粉。将废型砂分别经孔径为3mm和5mm的筛子过筛。
实施例1
取100kg普通硅酸盐425水泥、150kg的骨料1、150kg粉煤灰和粒度小于3mm的600kg废型砂搅拌、混合后，振动压实，自然养护，制成尺寸为240mm×115mm×53mm的标砖，然后测量砖的强度列于表1。
实施例2
取90kg普通硅酸盐425水泥、140kg骨料1、180kg粉煤灰和粒度小于3mm的590kg废型砂搅拌、混合后，振动压实，自然养护，制成和实施例1同规格的标砖，然后测量砖的强度列于表1。
实施例3
取100kg普通硅酸盐425水泥、130kg骨料1、150kg粉煤灰和粒度小于3mm的620kg废型砂搅拌、混合后，振动压实，自然养护，制成和实施例1同规格的标砖，然后测量砖的强度列于表1。
比较例1
取100kg普通硅酸盐425水泥、150kg骨料1、140kg粉煤灰和粒度小于3mm的610kg江砂搅拌、混合后，振动压实，自然养护，制成和实施例1同规格的标砖，然后测量砖的强度列于表1。
比较例2
取100kg普通硅酸盐425水泥、150kg骨料1、550kg粉煤灰和粒度小于3mm的200kg废型砂搅拌、混合后，振动压实，自然养护，制成和实施例1同规格的标砖，然后测量砖的强度列于表1。
实施例4
取100kg普通硅酸盐425水泥、150kg骨料2、150kg粉煤灰和粒度小于5mm的600kg废型砂搅拌、混合后，振动压实，自然养护，制成尺寸为240mm×115mm×53mm的多孔砖，然后测量砖的强度列于表2
实施例5
取90kg普通硅酸盐425水泥、140kg骨料2、180kg粉煤灰和粒度小于5mm的590kg废型砂搅拌、混合后，振动压实，自然养护，制成和实施例1同规格的多孔砖，然后测量砖的强度列于表2。
实施例6
取100kg普通硅酸盐425水泥、130kg骨料2、150kg粉煤灰和粒度小于5mm的620kg废型砂搅拌、混合后，振动压实，自然养护，制成和实施例1同规格的多孔砖，然后测量砖的强度列于表2。
比较例3
取100kg普通硅酸盐425水泥、150kg骨料2、140kg粉煤灰和粒度小于5mm的610kg江砂搅拌、混合后，振动压实，自然养护，制成和实施例1同规格的多孔砖，然后测量砖的强度列于表2。
比较例4
取100kg普通硅酸盐425水泥、150kg骨料2、550kg粉煤灰和粒度小于5mm的200kg废型砂搅拌、混合后，振动压实，自然养护，制成和实施例1同规格的多孔砖，然后测量砖的强度列于表2。
表1、标砖性能测试结果
表2、多孔砖性能测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种免烧砖的制备方法，包括：
a)将包括以下成分的原料加水搅拌混合均匀：
水泥：5wt％～20wt％；
骨料：8wt％～25wt％；
粉煤灰：12wt％～25wt％；
废型砂：40wt％～70wt％；
b)将混合后的原料振动压制、养护后得到免烧砖。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述原料中的水泥的含量为5wt％～15wt％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述原料中的废型砂含量为50wt％～70wt％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于所述骨料的粒径小于10mm。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述废型砂的粒径小于3mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述原料中水泥的含量为5wt％～18wt％。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述原料中废型砂的含量为50wt％～65wt％。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于所述骨料的粒径小于5mm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述免烧砖为普通实心砖或多孔砖。
10.一种免烧砖，包括以下重量百分比的成分：
水泥：5wt％～20wt％；
骨料：8wt％～25wt％；
粉煤灰：12wt％～25wt％；
废型砂：40wt％～70wt％。
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