CN102277924A - 三排孔再生混凝土承重节能复合保温砌块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三排孔再生混凝土承重保温砌块，其特征在于，所述砌块由壁和肋构成，壁和肋之间的空隙为孔，该砌块上有三排孔，每个所述孔内填充有保温板。将建筑垃圾粉碎成再生骨料，并且制成再生细骨料和再生粗骨料；按配方称取水泥、水、再生细骨料和再生粗骨料，并以水泥：水：再生细骨料：再生粗骨料=375：150：664：811重量比混合，拌合均匀，经砌块成型机制成压缩比为0.86的三排孔再生混凝土承重砌块；将保温板填充到三排孔再生混凝土承重砌块的每个孔中经试验验证，本发明的砌块抗压强度较高，增加了热传导途径及保温材料，保温效果更好。

Description

三排孔再生混凝土承重节能复合保温砌块及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑垃圾的再生利用领域，涉及一种节能保温砌块及其制备，特别是一种三排孔再生混凝土承重节能复合保温砌块及其制备方法。

背景技术

目前，世界各国都在积极的开展建筑垃圾再生利用的探索和研究。美国、日本和欧洲等发达国家和地区对建筑垃圾尤其是废弃混凝土等的再生循环利用研究开展得比较早，这些国家目前废弃混凝土的再生利用率均在90%以上。我国建筑垃圾资源化再生循环利用步伐缓慢，综合利用率尚不足5%，且国内的再生混凝土技术主要应用在一些非承重的次要结构中，近年来，国内专家学者们才开始进行了一些基础性研究，同时政府对建筑垃圾的循环再利用也高度重视，国家制定的中长期社会可持续发展战略中就鼓励废弃物的研究开发和综合利用。随着城市建设的高速发展，我国资源短缺问题日益严重，优质的天然骨料（如河砂、卵石、碎石等）在有些地区已趋枯竭，许多地区合格的混凝土砂石料供应十分紧张，致使建筑工程的成本增加、质量下降。将建筑垃圾分拣、破碎和处理后，循环再生，生产新的建材制品，从而使有限的资源得以再生利用，同时也解决了环保和资源问题，这是发展循环经济，开发环境友好型建筑材料，实现建筑资源可持续发展的重要举措之一。

我国既有建筑面积已达到420 亿m²并且保持约20亿m²/年的巨大增长速度。建筑总商品能耗年均约为8.7亿吨标煤，占社会总能耗的近三分之一，建筑物的耗热量约80%主要通过围护结构传热传入或传出。国内对新型墙体材料的研究，主要集中在材料工艺技术的开发及抗压强度、抗折强度等力学性能方面，缺乏既能满足抗压强度，又能具有良好保温性能的建筑墙体材料。现有的外墙外保温体系存在易脱落、寿命短、安全性差、质量难以控制，更严重的是外墙保温防火性能极差，近年来由于外墙保温材料引起的火灾经常发生，如央视大楼，上海住宅楼以及沈阳大火等，这些事故都说明外墙保温应该限制使用，应推广自保温墙体材料。

目前国内现有的再生混凝土砌块主要应用于非承重建筑隔墙，由于常规工艺下的配合比、孔型及保温措施设计不合理，生产出的再生混凝土砌块很难到达承重要求，保温性能也较差，少有再生混凝土砌块能够达到承重等级要求，能够用于自保温的再生混凝土砌块更是少之又少。

申请人经过一系列试验研究，于2009年9月对再生混凝土单排孔承重砌块及其制备方法提出过申请号为200910022223.7的专利申请，该专利申请公布了一种单排孔再生混凝土砌块，该砌块生产出的再生混凝土砌块强度可达到5.60Mpa，虽然能够满足承重墙的国家标准要求，但强度等级依然较低。根据文献[9]《建筑抗震设计规范》GB5001-2001，第3.9.2条规定，若用于抗震结构，砌块的最低强度为MU7.5，故上述单排孔再生混凝土砌块具有一定的局限性。且该单排孔再生混凝土砌块强度等级若要达到MU5.0，天然骨料添加太多，再生骨料利用率不高，不能充分利用再生资源。同时，该单排孔砌块孔洞率较大，热传导路径较短，保温性能十分不好。因此，解决再生混凝土砌块承重与保温问题，设计出能够承重且保温性能良好的再生混凝土砌块是非常有必要的。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足或缺陷，本发明的目的在于，提供一种三排孔再生混凝土承重保温砌块及其制备方法，通过将建筑垃圾制备成三排孔再生混凝土承重保温砌块，提高了现有再生混凝土砌块的抗压强度，且保温性能良好，实现建筑垃圾资源的循环利用，扩大再生混凝土砌块的应用范围。

为了达到上述目标，本发明采用如下技术解决方案：

一种三排孔再生混凝土承重保温砌块，其特征在于，所述砌块由壁和肋构成，壁和肋之间的空隙为孔，该砌块上有三排孔，每个所述孔内填充有保温板，该砌块由以下重量比的原料制成：水泥：水：再生细骨料：再生粗骨料 =375：150：664：811。

本发明的优点：

1、采用合理的原料配比，经试验验证，砌块抗压强度较高。

2、孔的排数较多，可提高再生混凝土砌块的保温性能。肋的排数较多，可提高再生混凝土砌块的强度等级。

3、再生混凝土导热系数较小，同时本发明的砌块的孔型设计增加了热传导途径，并在孔中填充保温材料，保温效果更好。

根据试验结果，本发明的三排孔再生混凝土承重节能复合保温砌块抗压强度最高达到MU10.0，且传热系数小于1.0。

附图说明

图1是本发明的保温砌块的制备方法流程图。

图2 是三排孔再生混凝土砌块规格图。

图3是再生混凝土砌块强度与再生骨料取代率之间的关系示意图。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步解释说明。

具体实施方式

本发明的三排孔再生混凝土承重保温砌块，由壁1和肋3构成，壁1和肋2之间的空隙为孔3，每个孔3上下贯通并保持上下对齐，该砌块上有三排孔，每个所述孔3内填充有保温板，砌块前后两个侧面上设有灰缝槽4。设计灰缝槽4是为了使砌筑建筑物过程中砂浆容易填实。该砌块由以下重量比的原料制成：水泥：水：再生细骨料：再生粗骨料 =375：150：664：811。

申请人根据砌块的孔型设计对于砌块承重的影响及砌块的热传导途径对于保温效果的影响原理，经过多次试验，确定了本发明的三排孔再生混凝土砌块的孔型及规格，砌块采用                                                

的规格，壁1的厚度为30mm，肋2的厚度为30mm，该砌块的三排孔中，位于砌块边缘的两排孔均由两个长度为146mm的孔3组成，位于砌块中部的一排孔的孔3的长度依次为73 mm 、146 mm、73 mm。

原料选用：水采用洁净自来水；水泥采用普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥；再生细骨料由废弃砖渣或混凝土破碎而成，或二者的混合料，粒径范围0～5mm；再生粗骨料由废弃砖渣或混凝土破碎而成，或二者的混合料，粒径范围5～10mm。保温板采用导热系数小于0.030W/m·k的聚苯乙烯泡沫塑料板。水泥采用普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。

本发明的砌块的制备实施例以及试验结果如下：

1、配合比选取

再生细骨料：由申请人前期对申请号为200910022223.7的专利申请的单排孔再生混凝土砌块正交试验分析结果，再生细骨料是影响再生混凝土砌块的主要因素，根据单排孔再生混凝土砌块正交试验取得的结果，再生细骨料取代率控制在40%以内对再生混凝土砌块强度影响较小，同时为了做对比试验，在本发明的三排孔再生混凝土砌块配合比中，细骨料分别选取三种，即再生骨料取代率0%（全部用天然细骨料），再生骨料取代率40%，再生骨料取代率100%。

再生粗骨料：根据单排孔再生混凝土砌块正交试验分析结果，再生粗骨料对再生混凝土砌块的抗压强度影响是一个缓慢的线性过程，全部用再生骨料强度下降幅度不大。为了充分利用再生骨料，在三排孔再生混凝土砌块中，粗骨料全部用再生粗骨料，即再生粗骨料取代率100%。

单位用水量及水灰比：根据单排孔再生混凝土砌块正交试验分析结果，用水量越大砌块强度越高，水灰比越小，再生混凝土砌块强度越高，同时考虑到生产成本及拌和混凝土的维勃稠度等因素，在三排孔再生混凝土砌块中，用水量选用150kg/m³，水灰比选用0.4。

砂率：根据单排孔再生混凝土砌块正交试验优化配合比试验结果，砂率取50%为最优砂率。由于优化配合比中的细骨料及粗骨料都为再生骨料与天然骨料的混合料，而再生骨料的表观密度及堆积密度都比天然骨料小，在三排孔再生混凝土砌块配合比中粗骨料全部用再生粗骨料的情况下，应根据粗细骨料的再生骨料取代率大小适当调整砂率。

水泥：选用两种不同标号的水泥做进行试验（32.5水泥与42.5水泥），在再生混凝土砌块中考察水泥标号对其抗压强度的影响。

根据以上综合分析，本发明的三排孔再生混凝土砌块试验配合比见表1。

2、试件制作及抗压试验

如图2所示，本发明的三排孔再生混凝土砌块制备方法如下：将建筑垃圾粉碎成再生骨料，并且制成再生细骨料和再生粗骨料，其中，再生细骨料为粒径为0～5mm范围的颗粒，再生粗骨料是粒径为5～10mm范围的颗粒；按配方称取水泥、水、再生细骨料和再生粗骨料，并以水泥：水：再生细骨料：再生粗骨料 =375：150：664：811重量比混合，拌合均匀，经砌块成型机制成三排孔再生混凝土承重砌块；将保温板填充到三排孔再生混凝土承重砌块的每个孔中。保温板采用聚苯乙烯泡沫塑料板，导热系数小于0.030W/m·k。

申请人在西安市蓝绿清科技发展有限公司制作再生混凝土砌块，模具安装在西安东方集团生产的砌块成型机上。每个配合比生产5个试件，由于每个配合比混凝土用量较少，采用人工拌和混凝土，先把规定量的粗细骨料与水泥拌和，然后加水，直到拌和均匀为止。把拌和好的混凝土投入料斗，最后由砌块机挤压脱模成型。生产出的砌块用塑料薄膜覆盖，采用自然养护28天，然后进行抗压试验。

再生混凝土砌块抗压试验所用抗压试验机为RFP-03型智能测力仪，试验过程严格遵守文献[7]《混凝土小型空心砌块试验方法》。每个砌块记录最大荷载P，然后根据P换算成再生混凝土砌块的抗压强度，每个配合比取5个试件平均值，试验结果见表1。

表1  三排孔再生混凝土承重保温砌块配方及试验结果   

3、试验现象

加载前期，随着荷载增加，压力机的读数均匀增加，试件表面无任何变化。当压力达到极限荷载的70%左右，在试件表面会出现细微裂纹，此时压力机读数增速变缓。随着压力进一步增加，已有的裂缝逐渐变大，且出现一些新的裂纹，当压力达到极限荷载时，再生混凝土砌块沿几条主裂缝破坏。

三排孔再生混凝土砌块破坏面在砌块的不同部位是不同的。在砌块的顶面，在破坏过程中，先出现细微的竖向裂纹，随着压力增大，竖向裂纹形成通缝，最后顶面被分成数个大小不等的短柱而破坏。在再生混凝土砌块的条面，抗压试验过程中，先出现水平的细微裂纹，最后表面混凝土压碎脱落，形成两个对顶的锥型破坏面。在再生混凝土砌块的中肋与砌块条面破坏形式相同，也是形成两个对顶的锥形破坏面而破坏。

在砌块的断裂面，由于再生骨料的强度较弱，大部分再生骨料被直接截断，少部分是由粗骨料与水泥胶体的接合面断开。

试验结果表明，这些细微的竖向裂纹的存在，对再生混凝土砌块的抗压强度基本没有影响。

4、试验结果分析

根据试验结果表1，画出再生混凝土砌块强度与再生骨料取代率之间的关系（见图3），并对本发明三排孔再生混凝土砌块试验结果进行分析。

配合比R01、R02粗、细骨料全部为再生骨料，其抗压强度也比其余四个混合配料的强度低，这说明再生细骨料对再生混凝土砌块的抗压强度影响较大。R01用的是32.5水泥，R02用的是42.5水泥，但其强度无论是用32.5水泥还是42.5水泥都达到了MU5.0强度等级要求。如果想要获得MU5.0强度等级的再生混凝土砌块，建议用R01配合比，因其粗、细骨料都为再生骨料，再生资源利用率较高，且其用的是PC32.5水泥，成本也相对低一些。

R03、R04配合比，其粗骨料全部为再生骨料，细骨料为再生骨料与天然骨料的混合料，强度比R01、R02有了较大的提高，R04配合比达到了MU7.5强度等级要求，已可用于有抗震要求的砌体结构中。

R05、R06粗骨料也全部为再生粗骨料，细骨料全部采用天然细骨料，把再生混凝土砌块中影响最大的因素完全消除掉，其抗压强度也得到了大幅度提升，用32.5水泥，可达到MU7.5强度等级，用42.5水泥达到MU10.0强度等级。

在此六个配合比中，通过再生细骨料的取代率变化，及水泥标号的调整，获得了不同强度等级的再生混凝土砌块，按照本配合比与制备方法生产的三排孔再生混凝土砌块，抗压最低强度MU5.0，最高强度等级MU10.0，符合国家《普通混凝土小型空气砌块》（GB8239—1997）标准的要求，可用于承重墙。可根据不同的需要，选用不同强度等级配合比，水泥标号对本发明影响不大，基于价格的考虑，建议实用中用低标号水泥。

5、热工测量数据

试验采用热流计法对再生混凝土承重保温砌块墙体进行传热系数测定，热工性能参数现场检测值如表2所示，检测结果表明其热工性能良好。

表2  热流计1数据记录

Claims (6)

1.一种三排孔再生混凝土承重保温砌块，其特征在于，所述砌块由壁（1）和肋（3）构成，壁（1）和肋（2）之间的空隙为孔（3），该砌块上有三排孔，每个所述孔（3）内填充有保温板，该砌块由以下重量比的原料制成：水泥：水：再生细骨料：再生粗骨料 =375：150：664：811。

2.如权利要求1所述的三排孔再生混凝土承重保温砌块，其特征在于，所述三排孔再生混凝土砌块的每个孔（3）上下贯通并保持上下对齐。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保温板采用导热系数小于0.030W/m·k的聚苯乙烯泡沫塑料板。

4.如权利要求1所述的三排孔再生混凝土承重保温砌块，其特征在于，所述水泥采用普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。

5.如权利要求1所述的三排孔再生混凝土承重保温砌块，其特征在于，所述砌块采用                                                

的规格，壁（1）的厚度为30mm，肋（2）的厚度为30mm，该砌块的三排孔中，位于砌块边缘的两排孔均由两个长度为146mm的孔（3）组成，位于砌块中部的一排孔的孔（3）的长度依次为73 mm、146 mm、73 mm。

6.权利要求1所述的三排孔再生混凝土承重保温砌块的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

将建筑垃圾粉碎成再生骨料，并且制成再生细骨料和再生粗骨料，其中，再生细骨料为粒径为0～5mm范围的颗粒，再生粗骨料是粒径为5～10mm范围的颗粒；

按配方称取水泥、水、再生细骨料和再生粗骨料，并以水泥：水：再生细骨料：再生粗骨料 =375：150：664：811重量比混合，拌合均匀，经砌块成型机制成三排孔再生混凝土承重砌块；

将保温板填充到三排孔再生混凝土承重砌块的每个孔中。

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