CN104860703B - 一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法，泡沫砖的原料组成：水泥、水、工程弃土、发泡剂质量比例为1：1.05‑1.25：1‑3：0.001‑0.01。制备方法包括以下步骤：首先，采用快速测量法对土体的含水率进行测量，然后依据含水率加入相应的水泥、发泡剂和水，并进行充分搅拌，最后注入模具养护成轻质砖。由此方法生产的泡沫砖充分回收工程弃土，低碳环保，成本低廉，生产控制过程简单易行。
Description
技术领域
本发明属工程材料技术领域，特别涉及一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法。
背景技术
工程弃土已经成为当今城市的景观杀手，而现在城市指定弃土场规划建设跟不上开发需求。以深圳为例，据行业估算去年深圳市工程弃土实际已达8000万立方，但只有约2000万立方的国家和市政重点工程项目弃土，能在深圳本地受纳场消化，剩下近6000万立方弃土，只能选择外运，可见纳土场从数量和容量上根本满足不了城市开发建设项目产生的弃土堆放的需求，更何况还存在地域空间分布差异不足的现状。
泡沫砖的密度一般为300-1200kg/m3，主要用于建筑物填充墙，也可以用于建筑物的填充外墙，可达到国家规定的建筑行业要求的各项技术指标，不仅减轻了楼面负重，而隔热效果也非常好。
现有技术中有采用粘土作为泡沫砖的原料，例如CN103435332A，然而，现有的部分砖的原料中含有粘土，由于国家已明令禁止使用粘土，所以其使用受到大程度限制。
另外，现有技术CN101244919A一种黄土发泡轻质砖的制备技术，其特征在于，将黄土加水制成浓浆，往黄土浓浆中先加入水溶性聚合物，然后加入硅酸盐水泥，再加入发泡剂，然后进行高速分散发泡，高速分散10－30分钟得到发泡的黄土浓浆，将发泡的黄土浓浆倒入模具，待发泡的黄土浓浆干燥后，得到黄土发泡轻质砖。本技术制备的发泡黄土，可用于地面、楼板、墙体的填充，能起到隔音、隔热的作用。由于黄土仅存在于我国西部，其经济发达水平远不如东部沿海地区，黄土发泡轻质砖适用范围有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是工程弃土收纳问题，同时还要解决现有技术中泡沫砖使用粘土达不到国家标准问题。为了解决上述问题，本发明提供一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法。
具体的，本发明技术方案包括：
一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法，其特征在于：采用工程弃土为主原料，并加入一定量的水泥、水和发泡剂，所述的工程弃土为工程挖方外运土体，以细粒土或砂性土为主，含水率为5％到饱和状态。
所述的工程弃土一般为不可再利用的废土，其力学、矿物等性质较差，一般包括细粒土或砂土或碎石或三者的混合土。土体粒径一般大于0.075mm，大于粘土的粒径。而且工程弃土粒含水率接跨度大，5％(几乎干燥)-饱和含水率。这种工程废土很难达到常规土的压实、粒径、纯度等要求，不能将其当作常规土来用，如路基压实、烧砖等。
所述泡沫砖的原料组成为：水泥、水、工程弃土、发泡剂质量比例为1：1.05-1.25：1-3：0.001-0.01。
所述的发泡剂为树脂酸(C19H29COOH)和氢氧化钠(NaOH)的混合溶液，两种物质的质量配比为100g：14(±1)g。
所述的原料组成是通过一系列渣对比试验，最终总结并确定的。如果泡沫砖组成物质中超出上述范围，所生产的泡沫砖密度超出1200kg/m3，或强度低于0.5MPa，或热传导系数为0.08-0.16W/mK。
具体制备方法包括：首先，采用快速测量法对土体的含水率进行测量，然后依据含水率加入水泥、发泡剂和水，其中，水泥质量：(加入的水+所述渣土质量/(1+含水率)*含水率)：(渣土质量/(1+含水率))：发泡剂质量：＝1：1.05-1.25：1-3：0.001-0.01，并进行充分搅拌，最后注入模具养护成轻质砖。
所述的快速测量法通过测量土体电导率，进而间接测量土体的含水率，选择土体的含水率范围5％到饱和状态。
所述充分搅拌是指首先将渣土、水泥和水搅拌30秒，随后不停机加入发泡剂，再搅拌80秒，停机间歇30秒，再搅拌120秒。搅拌完其流动度为165-190mm。
流动度根据GBT 2419—2005水泥胶土流动度测定方法获得。
所述养护是指在标准条件下养护，即温度为20±2℃，相对湿度为95％以上，养护时间为28天。
本发明再一目的在于提供一种泡沫砖，所述泡沫砖前述任一权利要求所述的制备方法制得。
所述的泡沫砖强度大于0.5MPa，密度为300-1200kg/m3，热传导系数为0.08-0.16W/mK。符合国家泡沫砖标准。
以工程弃土为原料的泡沫砖的原料为工程弃土、水泥、水和发泡剂。
进一步的，所述的工程弃土为工程挖方外运土体，成分为细粒土或砂土或碎石或三者混合土，含水率为5％到饱和状态。
本发明相对于现有技术取得的有益效果包括：
1、由此方法生产的泡沫砖充分回收工程弃土，低碳环保，成本低廉，生产控制过程简单易行。
2、所述的泡沫砖强度大于0.5MPa，密度为300-1200kg/m3，热传导系数为0.08-0.16W/mK，完全可以满足各种常规工程建筑材料的需要。
3、本发明的技术方案提供的泡沫砖中不含有粘土，解决了现有技术材料受限的困境。
实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法，所述泡沫砖按每立方米计，原料组成为：水泥质量150kg、工程弃土质量210kg(含水率为5％)、发泡剂(0.7kg树脂酸+0.1kg氢氧化钠)产生的泡沫体积750L、水质量162kg。
采用上述比例的原料进行充分搅拌(搅拌速度为45转/分，搅拌时间为240s，搅拌完流动度达到165-190mm。)，最后注入模具养护(温度为20±2℃，相对湿度为95％以上，养护时间为28天)成轻质砖。
实施例2
一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法，所述泡沫砖按每立方米计，原料组成为：水泥质量190kg、工程弃土质量300kg(含水率为15％)、发泡剂(0.65kg树脂酸+0.09kg氢氧化钠)产生的泡沫体积700L、水质量178kg。
采用上述比例的原料进行充分搅拌(搅拌速度为45转/分，搅拌时间为240s，搅拌完流动度达到165-190mm。)，最后注入模具养护(温度为20±2℃，相对湿度为95％以上，养护时间为28天)成轻质砖。
实施例3
一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法，所述泡沫砖按每立方米计，原料组成为：水泥质量250kg、工程弃土质量500kg(含水率为5％)、发泡剂(0.53kg树脂酸+0.07kg氢氧化钠)产生的泡沫体积550L、水质量253kg。
采用上述比例的原料进行充分搅拌(搅拌速度为45转/分，搅拌时间为240s，搅拌完流动度达到165-190mm。)，最后注入模具养护(温度为20±2℃，相对湿度为95％以上，养护时间为28天)成轻质砖。
对比实施例1
粘土砖是用50％的软质粘土和50％硬质粘土熟料进行配料，经成型、干燥后，将粉碎的结合粘土和磨细的熟料混磨，再与颗粒熟料一起配制成半干泥料，高压成型，在1400℃下烧成。
对比实施例2
一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法，所述泡沫砖按每立方米计，原料组成为：水泥质量50kg、工程弃土质量310kg(含水率为5％)、发泡剂(0.7kg树脂酸+0.1kg氢氧化钠)产生的泡沫体积750L、水质量170kg。
采用上述比例的原料进行充分搅拌(搅拌速度为45转/分，搅拌时间为240s，搅拌完流动度达到165-190mm。)，最后注入模具养护(温度为20±2℃，相对湿度为95％以上，养护时间为28天)成轻质砖。
对比实施例3
一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法，所述泡沫砖按每立方米计，原料组成为：水泥质量250kg、工程弃土质量1300kg(含水率为5％)、发泡剂(0.26kg树脂酸+0.04kg氢氧化钠)产生的泡沫体积550L、水质量280kg。
采用上述比例的原料进行充分搅拌(搅拌速度为45转/分，搅拌时间为240s，搅拌完流动度达到165-190mm。)，最后注入模具养护(温度为20±2℃，相对湿度为95％以上，养护时间为28天)成轻质砖。
实施例4泡沫砖检测
通过以下检测方法：
强度检测方法：将弃土泡沫砖制成100mm*100mm*100mm的试样，通过无侧限抗压试验仪，测量试样强度。检测方法符合《混凝土强度监测评定标准》(GBJ107-87)；普通混凝土力学性能试验标准方法(GB50081)。
密度检测方法：将弃土泡沫砖制成100mm*100mm*100mm的试样，放置105℃进行烘干，持续48小时。待温度恢复室温后，测量试样质量，计算试样密度。检测方法符合普通混凝土力学性能试验标准方法(GB50081)。
热传导系数检测方法：将弃土泡沫砖制成250mm*250mm*60mm的试样，通过测量试件两侧面的电动势，然后根据热电偶作用，获得试件两侧面的温度差和热传导系数。检测方法符合规范《水工混凝土试验规程》(D/T5150-2002)；《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》(GB10294-2008)。
| 强度(MPa) | 密度(kg/m3) | 热传导系数(W/mK) | |
| 实施例1 | 0.57 | 390 | 0.10 |
| 实施例2 | 0.92 | 520 | 0.13 |
| 实施例3 | 1.34 | 880 | 0.15 |
| 对比实施例1 | 38 | 1950 | 0.82 |
| 对比实施例2 | 0.13 | 400 | 0.10 |
| 对比实施例3 | 0.86 | 1320 | 0.32 |
综上，本发明提供的泡沫砖强度大于0.5MPa，密度为300-1200kg/m3，热传导系数为0.08-0.16W/mK，完全可以满足各种常规工程建筑材料的需要。并且明显优于采用粘土的性能，以及明显优于不在本发明选择比例范围内的技术方案。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法，其特征在于：采用工程弃土为主原料，并加入一定量的水泥、水和发泡剂，所述泡沫砖的原料组成，其中，水泥质量：(加入的水+所述工程弃土质量/(1+含水率)*含水率)：(工程弃土质量/(1+含水率))：发泡剂质量＝1：1.05-1.25：1-3：0.001-0.01，发泡剂为树脂酸C19H29COOH和氢氧化钠NaOH的混合溶液，两种物质的质量配比为100g：14(±1)g，所述的工程弃土为工程挖方外运土体，以细粒土或砂性土为主，含水率为5％到饱和状态，加入原料后进行充分搅拌，所述充分搅拌是指首先将工程弃土、水泥和水搅拌30秒，随后不停机加入发泡剂，再搅拌80秒，停机间歇30秒，再搅拌120秒，搅拌完其流动度为160-190mm，最后注入模具养护成泡沫砖，所述养护是指在标准条件下养护，即温度为20±2℃，相对湿度为95％以上，养护时间为28天。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：首先，采用快速测量法对土体的含水率进行测量，然后依据含水率加入水泥、发泡剂和水，其中，水泥质量：(加入的水+所述工程弃土质量/(1+含水率)*含水率)：(工程弃土质量/(1+含水率))：发泡剂质量＝1：1.05-1.25：1-3：0.001-0.01，加入原料后进行充分搅拌，最后注入模具养护成泡沫砖。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的快速测量法通过测量土体电导率，进而间接测量土体的含水率，选择土体的含水率范围5％到饱和状态。
4.一种泡沫砖，其特征在于，所述泡沫砖根据权利要求1—3任一权利要求所述的制备方法制得。
5.根据权利要求4所述的泡沫砖，其特征在于，所述的泡沫砖强度大于0.5MPa，密度为300-1200kg/m3，热传导系数为0.08-0.16W/mK。
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