CN104386989A

CN104386989A - 一种以建筑垃圾为原材料的标准砖制备方法

Info

Publication number: CN104386989A
Application number: CN201410590035.5A
Authority: CN
Inventors: 崔素萍; 杨松格; 王剑锋; 严建华; 赵洪强; 王亚丽
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2015-03-04

Abstract

一种以建筑垃圾为原材料的标准砖制备方法，属于固废建材资源化利用领域。以含硫铝酸盐水泥的复合胶凝材料为粘结剂，并辅助添加醇胺类外加剂提高建筑垃圾细粉的早期活性，从而提高早期砖块强度，实现建筑垃圾砖块免烧免蒸养的制备工艺。此方法还采用三道风选技术，筛选出建筑垃圾石粉中的有机垃圾，并且应用抗裂纤维来减少砖块的开裂现象，保证砖块在具有较好早期强度和后期强度的同时，不产生裂纹。

Description

一种以建筑垃圾为原材料的标准砖制备方法

技术领域

本发明属于一种以建筑垃圾为原材料的新型墙体材料，属于固废建材资源化利用领域。

背景技术

随着城市建设的快速发展，来自旧村拆除、建筑施工、道路建设等产生建筑垃圾空前增多。建筑垃圾以固体非可燃性物质为主，主要成分为废混凝土、废砖瓦、散落的砂浆、渣土、玻璃、木材及各种装饰材料等，在处理上不同于一般的生活垃圾，目前还没有专门的厂家或行业来对其进行处理，许多城市建筑垃圾未经处理就被转移到郊区堆放，随着城市建筑垃圾量的增加，垃圾堆放点也在增加，占用大量土地、大量粉尘增加PM2.5含量、降低土壤质量、对水域造成污染等对生态地质环境造成严重影响。建筑垃圾中废砖瓦、废混凝土和废砂浆占90％以上。其中废混凝土和废砂浆的主要成分为砂石、水泥石以及一些未水化的水泥颗粒，分级破碎磨细后可作为骨料使用；砖瓦多为粘土煅烧而成，成分为低温活化的SiO₂，在碱性环境下具有潜在的火山灰活性，磨细后可作为辅助胶凝材料。以上特点使得建筑垃圾在经过一定处理后具备建材资源化利用价值。目前建筑垃圾资源化利用不能得到很好的推广主要有以下几点原因：一方面是由于建筑垃圾在破碎处理时没有分选出不可再生的部分且没有形成规律级配，生产得到的成品砖强度较低、有开裂等问题；另一方面目前广泛采用的是蒸养工艺，需耗费大量的油气能源，不但不利于制砖工艺的节能减排，还会提高制砖成本。

国内对于建筑垃圾制备免烧免蒸养砖的研究较少，文献《利用建筑垃圾制备免烧免蒸砖》报道了一种建筑垃圾制备免烧免蒸砖的方法，该方法选用了硅酸盐水泥、矿渣、粉煤灰、建筑垃圾、石膏以及水玻璃作为砖块的主要组成，进行了不同掺量下的抗压强度分析。但是，该方法具有一定的局限性：第一，没有考虑有机垃圾对砖块的性能产生的不利影响。在实际过程中，由于这些建筑垃圾在破碎处理的时候，并不能完全分离出不可再生的部分，比如一些有机垃圾和木屑。这些有机垃圾和木屑会很大程度上会导致所制备的砖块出现裂纹，影响砖块的强度。第二，在其研究过程中，没有解决由于免蒸养所带来的砖块早期强度低的问题。而标准砖的3d-7d的强度对于实现免蒸养批量生产具有重要意义。

本发明提出了一种新型免烧免蒸养的制砖工艺，以化学减缩和化学激活的方法，解决了砖块易出现裂缝和早期强度低的问题，并且降低了制砖成本以及建筑垃圾建材资源化利用所带来的二次污染。

发明内容

本发明解决的技术问题是普通免烧免蒸养工艺制备的砖块易出现裂缝和早期强度低，因此公布了一种全新的以建筑垃圾为原材料制备标准砖的方法。

一种以建筑垃圾为原材料的标准砖制备方法，其技术特征在于：该制备方法以含硫铝酸盐水泥的复合胶凝材料为粘结剂，并辅助添加醇胺类外加剂提高建筑垃圾细粉的早期活性，从而提高早期砖块强度，实现建筑垃圾砖块免烧免蒸养的制备工艺。此方法还采用三道风选技术，筛选出建筑垃圾石粉中的有机垃圾，并且应用抗裂纤维来减少砖块的开裂现象，保证砖块在具有较好早期强度和后期强度的同时，不产生裂纹。

一种以建筑垃圾为原材料的标准砖制备方法，其制备特征在于，包括以下几个步骤：

1)将破碎后的建筑垃圾石粉进行三道风选，将内部的木屑和有机垃圾选出。然后通过粒径大小为400um的振动筛进行筛分，进一步将建筑垃圾分为细粉和粗骨料；

2)将细粉60-80％、骨料5-15％、复合胶凝材料5-20％、多元醇胺类外加剂0.03-0.05％，水2-3％、固化剂3-5％、熟石膏2％、抗裂纤维1-5％混合起来进行搅拌；

3)将混合后的建筑垃圾湿料注入标准砖模具中，进行压制成型，最后得到所需的标准砖；

4)将脱模后的标准砖，进行喷洒养护，每天喷水一次，每次喷水量为0.05-0.2kg/m²。

所述的复合胶凝材料，主要是硫铝酸盐水泥和42.5硅酸盐水泥的复合水泥。其中硫铝酸盐水泥是快硬性早强水泥，能够提升混凝土的早期强度，但是这一类的水泥由于早期水化过程很快，会出现水泥块的快凝甚至速凝，对于后期强度会产生一定的影响。因此通过硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥按一定比例配比，这样既可以保证砖块的早期强度，也可以使砖块的后期强度得到稳定的提升。由于硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥混合使用时会导致砖块膨胀从而产生一定的开裂情况。因此硫铝酸盐水泥所占的比例不能太大，这样可以缓解其水化热高所带来的开裂现象，优选硫铝酸盐水泥和425硅酸盐水泥的质量比为1：(1-3)，同时加入一定量的抗裂纤维也可以起到防止开裂的作用。

所述的多元醇胺类外加剂为三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺中的一种或几种。这几种外加剂具有相似的结构，以三乙醇胺为例，三乙醇胺作为混凝土的早强剂，通常掺量为0.03％-0.05％。研究表明三乙醇胺能够促进水泥石中钙矾石的形成，并且能够形成高C/S比的C-S-H。因此，这几类醇胺的有机外加剂都有可能能够提高砖块的早期强度。

所述的固化剂为环氧树脂、水玻璃、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷中的一种或几种。环氧树脂为常用的固化剂，它与其他的固化剂混合使用能够具有更优秀的固化效果。水玻璃为典型的无机固化剂，它不仅可以在砖块压制过程中能够促进湿料快速成型，还可以起到一定的防裂效果。对砖块的早期强度也有一定的改善。

所述的抗裂纤维为聚丙烯纤维、纤维素纤维、钢纤维中的一种或几种。聚丙烯纤维是一种束状单丝纤维，它可以通过阻止基体原有缺陷的扩展从而提高砖块的抗裂能力；同时对于砖块强度的提升也起到了一定的作用。纤维素纤维和钢纤维同样可以起到一定的防裂作用。

本方法的原材料中优选建筑垃圾细粉和骨料的含量之和大于等于70％以上，并且采用硫铝酸盐水泥—硅酸盐水泥的复合水泥作为制砖所用的胶凝材料，不仅可以大大提高砖块的3d-7d强度，解决了由于免蒸养所引起的砖块早期强度低的问题，并且能够有效地保证后期强度。

上述步骤3)压制成型时优选升压速度为5-10KN/ms，压力为20-40MPa，保压时间10-15s。

优选本发明的水灰比为0.1-0.3。

本发明制备的标准砖作为墙体材料。

加入多元醇胺类的外加剂能够有效的提高胶凝材料的早期强度，在水泥混凝土领域有广泛的应用。由于旧村改造建筑垃圾具有潜在的胶凝性，因此这些外加剂可以激发出建筑垃圾的潜在活性，也能有效提高砖块的早期强度。加入纤维素可以有效防止硫铝酸盐水泥水化热高所带来的砖块开裂现象。

本发明提供的一种以建筑垃圾为主要原料的标准砖制备方法，具有如下优点：

1、本发明采用了新型再生骨料制备技术，通过三道风选，将大部分有机垃圾(木屑)分离出来，并且通过振动筛将再生材料划分为细粉和骨料。

2、本发明所提出来的标准砖的制备方法采用压制成型的方法，制备工艺简单，不需要经过烧成和蒸养的步骤。

3、本发明所选用的原材料70％以上为旧村改造的建筑垃圾材料，其资源十分丰富，这些原料可以就地取材，减少了购买成本。

4、本发明采用较低的水灰比和压力，操作简便，成型时间较短。保压10s之后可以脱模。

5、本发明采用了硫铝酸盐-硅酸盐复合水泥，大大的提高了砖块3d-7d强度的发展，同时保证了砖块后期强度的稳定增长。解决了传统建筑垃圾制备砖块所带来的早期强度低的问题。

6、本发明在制砖过程中添加了醇胺类的外加剂，有效激发了建筑垃圾的潜在活性，对于砖块的早期强度和后期强度有增添了新的保证。

7、本发明在制砖过程中添加了抗裂纤维，可以有效的防止砖块开裂的现象。

8、本发明在在制砖过程中添加了固化剂，有效的改善了砖块的成型效果，能够使其快速固化，稳定成型。

9、通过实施本发明，形成的砖块早期强度高，后期强度增长稳定，并且重量较轻。

10、通过实施本发明，使得建筑垃圾的再生利用率得到提高，而且生产成本十分低廉，应用范围比较广泛，市场前景较好，为环保行业和建筑行业做出了巨大的贡献。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达预定目的所采用的技术手段及功效，下面结合实施例和应用案例对本发明作进一步详细说明，但他们不是对本发明的限定。

在以下实施例中，所有的百分比均为重量百分比。压制时升压速度为5-10KN/ms。

实施例1：

1.通过颚式破碎机将建筑垃圾进行破碎，然后将破碎后的建筑垃圾进行三道风选，将内部的木屑和有机垃圾选出。最后通过粒径大小为400um的振动筛进行筛分，进一步将建筑垃圾分为细粉和粗骨料。

2.将细粉70％、骨料10％、42.5硅酸盐水泥5.6％、硫铝酸盐水泥4.4％、水2.97％、水玻璃4％、熟石膏2％、聚丙烯纤维1％、三乙醇胺0.03％混合起来，并搅拌均匀得到混合物料。

3.将混合物料注入标准砖模具中在20Mpa的压力下压制成型，保压10s后脱模得到成品标准砖。

4.将脱模后的标准砖，进行喷洒养护，每天喷水一次，每次喷水量为0.1kg/m²。测得其3d抗压强度为15.2MPa，7d抗压强度为19.3MPa，28d抗压强度为24.3MPa，所制得的标准砖无裂纹。

实施案例2：

2.将细粉80％、骨料5％、42.5硅酸盐水泥3％、硫铝酸盐水泥2％、水2.97％、水玻璃2％、间苯二胺2％、熟石膏2％、聚丙烯纤维1％、三乙醇胺0.03％混合起来，并搅拌均匀得到混合物料。

3.将混合物料注入标准砖模具中在40Mpa的压力下压制成型，保压10s后脱模得到成品标准砖。

4.将脱模后的标准砖，进行喷洒养护，每天喷水一次，每次喷水量为0.1kg/m²。测得其3d抗压强度为17.5MPa，7d抗压强度为22.3MPa，28d抗压强度为26.7MPa，所制得的标准砖无裂纹。

实施案例3：

2.将细粉60％、骨料15％、42.5硅酸盐水泥10％、硫铝酸盐水泥5％、水2.95％、水玻璃4％、熟石膏2％、聚丙烯纤维1％、三乙醇胺0.03％、二乙醇单异丙醇胺0.02％混合起来，并搅拌均匀得到混合物料。

3.将混合物料注入标准砖模具中在30Mpa的压力下压制成型，保压10s后脱模得到成品标准砖。

4.将脱模后的标准砖，进行喷洒养护，每天喷水一次，每次喷水量为0.1kg/m²。测得其3d抗压强度为18.3MPa，7d抗压强度为23.1MPa，28d抗压强度为29.4MPa，所制得的标准砖无裂纹。

实施案例4：

2.将细粉60％、骨料10％、42.5硅酸盐水泥10.0％、硫铝酸盐水泥10.0％、水2.97％、水玻璃3％、熟石膏2％、聚丙烯纤维2％、三乙醇胺0.03％混合起来，并搅拌均匀得到混合物料。

4.将脱模后的标准砖，进行喷洒养护，每天喷水一次，每次喷水量为0.1kg/m²。测得其3d抗压强度为20.1MPa，7d抗压强度为24.3MPa，28d抗压强度为26.9MPa，所制得的标准砖无裂纹。

实施案例5：

1.通过颚式破碎机将建筑垃圾进行破碎，然后将破碎后的建筑垃圾进行三道风选，将内部的木屑和有机垃圾选出。最后通过粒径大小为400um的振动筛进行筛分，进一步将建筑垃圾分为细粉和粗骨料。：

2.将细粉70％、骨料15％、42.5硅酸盐水泥2.6％、硫铝酸盐水泥2.4％、水3％、水玻璃4％、熟石膏2％、聚丙烯纤维1％、三乙醇胺0.03％混合起来，并搅拌均匀得到混合物料。

3.将混合物料注入标准砖模具中在25Mpa的压力下压制成型，保压10s后脱模得到成品标准砖。

4.将脱模后的标准砖，进行喷洒养护，每天喷水一次，每次喷水量为0.1kg/m²。测得其3d抗压强度为13.1MPa，7d抗压强度为17.2MPa，28d抗压强度为22.9MPa，所制得的标准砖无裂纹。

实施案例6：

2.将细粉65％、骨料7％、42.5硅酸盐水泥10.6％、硫铝酸盐水泥4.4％、水2.97％、水玻璃3％、熟石膏2％、聚丙烯纤维2.6％、钢纤维3.4％、三乙醇胺0.03％混合起来，并搅拌均匀得到混合物料。

3.将混合物料注入标准砖模具中在35Mpa的压力下压制成型，保压10s后脱模得到成品标准砖。

4.将脱模后的标准砖，进行喷洒养护，每天喷水一次，每次喷水量为0.1kg/m²。测得其3d抗压强度为22.3MPa，7d抗压强度为26.3MPa，28d抗压强度为31.6MPa，所制得的标准砖无裂纹。

Claims

1.一种以建筑垃圾为原材料的标准砖制备方法，其制备特征在于，包括以下几个步骤：

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，复合胶凝材料，主要是硫铝酸盐水泥和42.5硅酸盐水泥的复合水泥。

3.按照权利要求2的方法，其特征在于，硫铝酸盐水泥和42.5硅酸盐水泥的质量比为1：(1-3)。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于，多元醇胺类外加剂为三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺中的一种或几种。

5.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的固化剂为环氧树脂、水玻璃、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷中的一种或几种。

6.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的抗裂纤维为聚丙烯纤维、纤维素纤维、钢纤维中的一种或几种。

7.按照权利要求1的方法，其特征在于，细粉和骨料的含量之和大于等于70％以上。

8.按照权利要求1的方法，其特征在于，水灰比为0.1-0.3。