CN105236871B - 一种生土砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种生土砖的制备方法，其特征是，包括以下步骤：按照生土砖的原料重量份百分比称取原料，混合均匀，备用；加入占原料重量10‑20％的水，混合均匀；将混合好的物料加入到模具中并压制成型；将压制成型的生土砖脱模，并放在空气湿度为10‑20％，温度为15‑20℃环境中保养10‑30d；即得到一种生土砖。

Description

一种生土砖及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料，具体为一种生土砖及其制备方法。

背景技术

目前，建筑用砖大多为烧结砖，在制砖过程中，能耗高，环境污染大，在建筑物拆除过程中，工业废料不容易化解，对环境污染大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生土砖及其制备方法，解决现有制砖工艺中能耗高，污染大的缺点。

本发明采用以下技术方案实现：

一种生土砖，其原料包括以下重量份百分比的组分：

土质材料：85％-90％

胶凝材料：5％-15％

外掺合料：1％-2％

纤维：2％-3％

防水剂：2％-3％

颜料：1％-2％。

本发明中，所述土质材料可以是粘土、粉质粘土、粉土或砂土中的一种或几种。

本发明中，所述胶凝材料可以为硅酸盐水泥、粉煤灰中的一种或几种。

本发明中，所述外掺合料可以为白灰、石膏中的一种或几种。

本发明中，所述纤维可以是植物纤维或者合成纤维中的一种或几种。

一种生土砖的制备方法，包括以下步骤：

第一步：按照生土砖的原料重量份百分比称取原料，混合均匀，备用；

第二步：加入占原料重量10-20％的水，混合均匀；

第三步：将混合好的物料加入到模具中并压制成型；

第四步：将压制成型的生土砖脱模，并放在空气湿度为10-20％，温度为15-20℃环境中保养10-30d；即得到一种生土砖。

有益效果：本发明在制备过程中，能耗低，能有效利用资源，环境污染小，拆除后容易化解，对资源节约，对环境友好。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

生土砖是以当地土质材料(粘土、粉质粘土、粉土或砂土)为主要材料，以硅酸盐水泥、石灰等为辅助胶结材料，添加植物纤维、工业纤维等外掺料，并由适量的水拌合后仅经过压制成型，而未经焙烧的一种具有一定强度的砌块。是一种兼有绿色环保、节能减排的新型墙体材料。生土材料作为一种古老的建筑材料，具有经济、可塑性强、粘附性好、密度小、可操作性强等优点。此外兼有保温、隔热的良好的热工性能，可以经受严寒、暴晒的考验，是一种理想的建筑墙体材料。据史料记载，我国早在距今6000年前就已经使用草泥盖房子了，人们早期将草拌入泥土中，捏成块状，晒干后堆垒成为房居供人居住。随着生产力的不断发展，人们对居住环境安全、舒适的要求也不断提高，这种简单的构筑方式已经远远不能满足需求，人们开始将稻草或植物的茎秆切成小段，与土料拌合，加水调制成泥状，倒入提前准备好的木模具中压实整平，成块状后取出晾晒干制成土坯砌块，用泥浆砌筑成房屋，这就是后来的土坯建筑。这种砌筑技术改变了泥草房屋从没有规格、手工制作的原始状态，进步到统一尺寸、机械人工和流水生产结合等高效率的建造方式。生土砖是在传统的土坯制作工艺基础上，不经焙烧，仅通过对土料的改性和对成型工艺的改良，不断优化各项物理力学性能，从而衍生的一种新型墙体砌块。生土砖既保持了生土材料可就地取材、保温性能、蓄热功能优越等优点，又解决了传统土坯强度低、耐久性差、耐水性差、尺寸稳定性差的问题，其外观质量整齐美观、适宜施工、运输和储藏，是一种低能耗、零排放的绿色墙体材料。根据学界的统一认识，一般认为在墙体砌块中，将土质材料质量比控制在85％以外，其它胶凝材料和外掺合料的总质量比在控制在15％以内，生产出的生土砖，有利于建筑物废弃后的消解和复耕。生土砖的土料可以是粘土、粉质粘土、粉土和砂土，胶凝材料可以是硅酸盐水泥、粉煤灰等，外掺合料可以是白灰、石膏等，还可以根据需要适当添加纤维、防水剂、颜料等。通过我们长期的调研和试验经验，参照我国绿色施工规范，研制适合本地区的生土系列墙体材料我们认为应该从以下方面进行考量和分析：首先要遵循就地取材,因地制宜的总原则。从“服务本地、发展本地、推广本地”的角度讲，要利用好本地区的生土原材，设计出的生土系列新型墙体材料同时能够适应本地区的自然资源，适合农牧民的美学要求等因素，并最大化的做到生土系列墙体材料的服役效果，同时还要考虑到建筑物拆除后，废弃物利于消解和可复耕性。其次，要保证墙体材料的强度要求和耐久性能要求。强度是表征砌块最基本的物理性能之一，包括抗压强度、抗折强度、劈裂强度等，其中抗压强度是反应砌块强度等级最重要的指标，同时也是规定和设计砌块质量等级的重要参数，因此保证砌块的强度尤其是抗压强度是设计生土砖砌块配合比的基本目标。在保障生土系列新型墙体材料强度要求的同时，做到生土砖砌块的耐久性能要求也是必要的，由于生土砖是人工胶结和组织而成，其自重质量较大，又在人类生存的各种环境下为人类满足要求，因此生土砖材料因本质缺陷在大宗环境下往往不能达到预期设计的服役目标，造成巨大的经济损失，甚至是危及生命。青海地区，自然环境严酷恶劣，提高墙体材料的耐久性能是巨大的考验。因此设计生土系列墙体材料配合比应注重长期效益，更注重生土砖在本地区严酷环境下的耐久性能。第三，结合以上两点，从利用本地原材，适用本地区的具有耐久性能佳、强度高的生土系列墙体材料，应本着节能环保、经济耐用、适应民俗风情的角度设计生土系列墙体材料配合比，这也是当前开发生土系列墙体材料实现可持续循环发展的必然趋势。本产品将从以下技术指标对生土系列新型墙体材料进行目标考核，并参照《砌墙砖试验方法》GB/T2542-2012、《烧结多孔砖和多孔砌块》GB 13544-2011、《烧结普通砖》GB5101-2003和《绝热稳态传热性质的测定标定和防护热箱法》GB/T13475-2008进行评定。其中生土砖7d抗压强度≥5.0MPa；28d抗压强度≥10.0MPa；7d抗折强度≥1.0MPa；28d抗折强度≥2.0MPa；密度：实心砖≤2.4g/cm3，空心砖≤1.8g/cm3；最大吸水率、导热系数、传热系数、抗冻融循环次数及强度损失率、生土砖表面平整度均和尺寸偏差等指标参照以上标准进行考核。生土系列砌筑砂浆和抹面砂浆相关技术指标达到同类砂浆现行国家相关标准即可，生土系列墙体材料受用者满意度≥90％。

原材料对试制生土系列墙体材料的基本性能的影响至关重要，因此对原材的选取和外加剂的合理使用均有特殊要求。获得强度高耐久性能佳的生土系列墙体材料的最有效途径主要有以下途径。第一，土质的选择至关重要。根据生土砖的概念，生土砖中85％的成分为土，从材料微观组织的角度讲，这些土应具有粘性大、颗粒小、液缩限需水量小等基本性能，这样才能保证生土砖强度高、耐久性能佳的效果。第二，胶凝材料的选择应切合实际。如前所述，胶凝材料可以选择硅酸盐水泥和粉煤灰等具有较多胶凝团的材料，但是从节约能源、降低成本的角度讲，不宜采用高标号的硅酸盐水泥，建议使用42.5以下的硅酸盐水泥为宜。宜采用至少为Ⅱ级的粉煤灰，其它胶凝材料有待进一步的实践和论证，在此暂不论述。第三，合理利用外掺合料和外加剂。参照土工试验中“三七灰土，二八灰土”思路，制作生土砖时掺加适量的白灰具有固化生土的效应，对生土砖后期增长强度具有举足轻重的作用。因此所使用的白灰应具有颗粒细，氧化物含量高等要求。外加剂的使用对保证生土砖的性能同样重要，比如适合生土砖及砂浆的抗渗、防水、固化作用等的外加剂也应积极采用。

根据土工试验原理，配制生土砖时应按照击实试验确定最佳用水量，但是在实际生产时难以保证原材料如土的含水率，因此在现场制作时可以按照手捏成团的经验控制用水量。如果从试验分析角度讲，应将确定的配合比制作成混合均匀的拌合物，通过击实试验确定最佳用水量为宜。

通过调研发现，制作生土砖的工艺大宗分为两类。一类是流传至今的土坯制作工艺，即将土、砂子等用水拌合后浇如木质模具中进行成型和出模，在自然环境下风干和养护即可。这种砌块在青海、甘肃等地方言中习惯性称之为“胡基”。砌筑和抹面时用的“砂浆”中添加的麦秸秆起到抗裂性能，这种麦秸秆也成了现代建筑用纤维的思想源泉。

随着机械工业迅速的发展，目前适合制作新型生土砖的成型工艺趋于机械自动化，兼有环保、节能、操作简便、可实现规模生产和外观尺寸标准化等特点。

通过试验研究发现，成型工艺对生土砖的强度和耐久性能影响较大。比如采用液压压制时，压头压力的不适会直接影响到生土砌块的密实程度；模具箱侧面的摩擦太大后，在出模时会直接导致生土砖条面开裂现象等。因此成型工艺对生土砖的强度及耐久性能影响同样重要。

养护方式对生土砖的影响也要引起足够的重视。通过长期的试验和观察发现，养护生土砖时应该保证干燥通风，防止雨水浸泡，温差较低等；堆放时不宜成批堆放，应横竖交叉堆放，堆码高度不宜超过10层。

产品特点：①就地取材，机制免烧；②节能降耗，可降解性较强，减少建筑垃圾；③可操作性强，规格样式丰富；④保温蓄热能力强，体现绿色建筑新模式；⑤具有本土特色，适合农牧民用建筑。

生土砖缺点：①生土系列墙体材料抗压强度、抗折强度小，力学性能较差；②收缩变形大，容易开裂；③抗雨水侵蚀能力较差，吸水后自重增加，强度减小；④抗冻融循环能力较差；⑤生土砖自重较大，自重为主其他因素耦合引起的相互破坏较明显。

经济效益及成本测算：有资料统计显示，除去人工、运输等费用，生产1kg水泥耗能约为656kcal；加工制作烧结砖每kg制品能耗约为329.0kcal，而按照本课题组长期试验生产经验，一台普通液压砌块成型机电机功率约为17kWh，试验用60L搅拌机1.5kWh,合计18.5kWh，按每分钟生产2块计，每块质量为3.0kg计，则生产每kg生土砖耗能为44.2kcal，约合电能为0.0514kWh/kg。本次研究将力争达到每kg生土系列新型墙体材料耗电控制在0.0600kWh。首先，生土砖的成型工艺简单，节能降耗，操作简便，模具规格样式多样，生土砖强度较高，这与普通烧结砖的生产工艺就有很大的优势。

其次，一般的液压制砖机很难保证压实度和砖的厚度，通过潜心研究，我们将根据土工击实试验原理，计算出每种土质和配合比的拌合料达到击实度时所需的原料用量，然后对液压制砖机进行限位改进。本发明中的生土砖其7d抗压强度最大为6.1MPa，28d抗压强度最大为14.2MPa；其7d抗折强度最大为1.2MPa，28d抗折强度最大为1.6MPa；容重2016.7Kg/m3；平均导热系数为【W/(m·K)】：0.250717；平均传热系数为1.85；吸水率为：17.5％。本产品经过准备原材后，均匀干拌1分钟，加水后搅拌3分钟，拌合物装模具，刮平，液压压制成型(液压最大荷载180T)，出模，堆码，自然养护风干。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种生土砖，其特征是，其原料包括以下重量百分比的组分：

以上各组分重量百分比之和为100%；

所述土质材料是粘土、粉质粘 土、粉土或砂土中的一种或几种；

所述胶凝材料选择硅酸盐水泥、粉煤灰中的一种或几种，其中，硅酸盐水泥采用标号42.5 以下的硅酸盐水泥，粉煤灰采用至少为Ⅱ级的粉煤灰；

所述外掺合料为白灰、石膏中的一种或几种；

所述纤维是植物纤维或者合成纤维中的一种或几种；

所述生土砖的制备方法，包括以下步骤：第一步 ：按照生土砖的原料重量份百分比称取原料，混合均匀，备用；第二步：加入占原料重量10-20％的水，混合均匀；第三步：将混合好的物料加入到模具中并压制成型；第四步：将压制成型的生土砖脱模，并放在空气湿度为10-20％，温度为 15-20℃环境 中保养 10-30d ；即得到一种生土砖。