CN107365146A - 一种页岩砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种页岩砖及其制备方法，属于建筑材料领域。本发明将煤矸石干燥、浸水循环两次操作后冷冻粉碎过筛得到预处理煤矸石粉末，取松香粉碎得到松香颗粒，与氢氧化钠溶液搅拌反应，再加入聚乙烯醇，继续搅拌混合得到混合液，经预塑化、密炼得到塑化剂，分别取预处理煤矸石、页岩石、碳酸钙、石膏、萤石、硅灰石、塑化剂、高岭土和水，先将页岩石、碳酸钙、石膏、萤石、硅灰石和高岭土粉碎得到混合粉末，将混合粉末、预处理煤矸石、塑化剂和水搅拌混合后真空挤出得到砖坯，经自然晾干、烧制，再自然冷却至室温，得到页岩砖。本发明的有益效果是：本发明页岩砖混合料塑性指数高，制得的页岩砖具有极佳的抗冻性能和较高的强度。

Description

一种页岩砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种页岩砖及其制备方法，属于建筑材料领域。

背景技术

页岩砖是利用页岩和煤矸石为原料进行高温烧制的砖块，具有保温、隔热、隔音等特点，在以页岩砖作为主要建材的砖混建筑施工中，页岩砖最大的优势就是与传统的粘土砖施工方法完全一样，无须附加任何特殊施工设施、专用工具，是传统粘土实心砖的最佳替代品。传统页岩砖都是利用大量的水制成泥浆后，利用负压挤出的方式形成砖坯，再高温灼烧定性。该方法不仅需要大量的水并且耗能很高，同时挤压法生产的页岩砖中心均带有贯穿空洞，质量变差。中国专利申请号CN201611209281.7公开了利用糠醛制作拜尔法赤泥页岩砖的方法，包括如下步骤：取配方量的拜尔法赤泥、页岩、煤矸石混合并研磨至500～1000目；再加入配方量的糠醛并搅拌均匀；向上述混合物内加入所述混合物总质量1/50～1/20的水，并搅拌均匀成泥；使用液压装置将上述泥进行压缩定型，形成砖坯；将压缩定型后的所述砖坯置于120～200℃条件下灼烧1～3h，灼烧过程中不断通风，导出的热风经干燥后循环回用。该页岩砖使用糠醛渣替代煤炭，利用拜尔法赤泥替代粘土，糠醛渣的酸性物质被拜尔法赤泥中的碱性物质相中和并固化，达到了保护环境并且降低成本的目的；用水量很少，灼烧温度低，节约能量，页岩砖中心无贯穿空洞，有效提高了产品质量。但由于煤矸石自身可塑性差，使得混合料的塑性指数大幅降低，导致制得的页岩砖强度降低、抗冻性能变差。综上所述，如何实现一种混合料塑性指数高、强度高、抗冻性能佳的页岩砖是业内亟待解决的技术问题，不仅对建筑材料领域具有积极的意义，也对页岩砖的发展具有积极的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对煤矸石自身可塑性差，使得混合料的塑性指数大幅降低，导致制得的页岩砖强度降低、抗冻性能变差的弊端，提供了一种页岩砖及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种页岩砖，包括以下重量份数的原料：

40～50份预处理煤矸石、20～30份页岩石、5～8份碳酸钙、3～5份石膏、1～3份萤石、3～5份硅灰石、10～15份塑化剂、6～8份高岭土和20～30份水。

所述的预处理煤矸石是由以下步骤得到的：将1～2kg煤矸石干燥后，再放入水中浸泡24～26h，过滤，得到滤渣，将滤渣干燥12～14h后，继续放入水中浸泡24～26h，再过滤、冷冻粉碎、过筛，得到过筛物，即预处理煤矸石。

所述的塑化剂是由以下步骤制备得到的：

（1）将15～20g 松香粉碎后，得到松香颗粒，将松香颗粒与100～200mL质量分数为15%氢氧化钠溶液在110～120℃下反应30～40min后，再降温至60～70℃，并加入25～30g聚乙烯醇，搅拌混合，得到混合液；

（2）将混合液转入锥形瓶中，将锥形瓶密封后放入烘箱中，在75～85℃下预塑化40～50min后，再转移至密炼机中，在30～40℃下密炼15～20min，得到塑化剂。

所述的一种页岩砖的制备方法，具体制备步骤为：

（1）按重量份数配比，进行取原料；

（2）将页岩石、碳酸钙、石膏、萤石、硅灰石和高岭土粉碎后，得到混合粉末，将混合粉末、预处理煤矸石、塑化剂和水加入到搅拌机中，搅拌混合后转移至真空挤砖机中真空挤出，得到砖坯；

（3）将砖坯自然晾干后，得到晾干砖坯，将晾干砖坯在1000～1050℃下烧制10～12h，再冷却，即得页岩砖。

5.根据权利要求4中所述的一种页岩砖的制备方法，其特征在于，所述的真空挤砖机的真空度为0.05～0.08MPa，挤出压力为10～15MPa。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

本发明将煤矸石进行干燥、浸水循环操作两次，然后冷冻粉碎，在重复干燥、浸水及冷冻粉碎的过程中，煤矸石发生崩解成为细小颗粒，同时煤矸石中可溶性盐类被浸析，硫化物被氧化等，改变了煤矸石的原有成分，使煤矸石中的有机和无机组成含量增加，从而提高煤矸石的可塑性，然后将松香与氢氧化钠反应后，再与聚乙烯醇进行塑化处理，得到塑化剂，塑化剂具有引气作用，引入的微小气泡可减缓冻融所产生的破坏作用，同时塑化剂由于其表面活性作用，使页岩砖的毛细孔壁憎水化，对水的吸引力降低，渗透水阻力增大，进而降低了页岩砖的水灰比，进而提高其抗冻能力，粘土和塑化剂的加入可提高煤矸石的可塑性，再以石膏和萤石作为矿化剂，在烧制时矿化剂可与煤矸石中的氧化硅形成低熔点的高温液相，高温液相包裹着页岩砖中的细小晶体颗粒，共同填充于坯体孔隙中，使得颗粒相互之间更加靠近，坯体的密度进一步增大，进而砖体的抗压强度提高，吸水率降低，同时碳酸钙高温分解产生的氧化钙可与煤矸石中的氧化硅在高温下生成硅酸钙，并且碳酸钙分解后可与煤矸石反应生成钙黄长石，在1000℃钙黄长石释放出来的氧化铝晶化形成刚玉，填充于坯体孔隙中，进一步提高坯体的致密度，从而使坯体吸水率降低，抗冻性能提高。

具体实施方式

取1～2kg煤矸石加入到烘箱中，在60～70℃下干燥2～3h后，将煤矸石取出并放于水中浸泡24～26h后，过滤，得到滤渣，将滤渣置于烘箱中，在85～95℃下干燥12～14h后，再次放入水中浸泡24～26h，然后过滤，得到滤饼，将滤饼置于冷冻粉碎机中粉碎后，过300～360目筛，得到过筛物，即预处理煤矸石粉末，再取15～20g 松香加入到粉碎机中粉碎10～15min，得到松香颗粒，将松香颗粒和100～200mL质量分数为15%氢氧化钠溶液加入到烧杯中，将烧杯移入油浴锅中，控制油浴温度为110～120℃，搅拌反应30～40min后，降温至60～70℃，再加入25～30g聚乙烯醇，继续搅拌混合3～5min，得到混合液，将混合液移入锥形瓶中，并密闭瓶口，再将锥形瓶移入烘箱中，在75～85℃下预塑化40～50min后，再转移至密炼机中，在30～40℃下密炼15～20min，得到塑化剂，按重量份数计，取40～50份预处理煤矸石、20～30份页岩石、5～8份碳酸钙、3～5份石膏、1～3份萤石、3～5份硅灰石、10～15份塑化剂、6～8份高岭土和20～30份水，先将页岩石、碳酸钙、石膏、萤石、硅灰石和高岭土加入到粉碎机中粉碎40～50min，得到混合粉末，将混合粉末、预处理煤矸石、塑化剂和水加入到搅拌机中，搅拌混合3～5min后转移至真空挤砖机中，控制真空挤砖机的真空度为0.05～0.08MPa，挤出压力为10～15MPa，真空挤出，得到砖坯，将砖坯自然晾干24～26h后，得到晾干砖坯，将晾干砖坯移入隧道窑中，在1000～1050℃下烧制10～12h，再自然冷却至室温，即可得到页岩砖。

实例1

取1kg煤矸石加入到烘箱中，在60℃下干燥2h后，将煤矸石取出并放于水中浸泡24h后，过滤，得到滤渣，将滤渣置于烘箱中，在85℃下干燥12h后，再次放入水中浸泡24h，然后过滤，得到滤饼，将滤饼置于冷冻粉碎机中粉碎后，过300目筛，得到过筛物，即预处理煤矸石粉末，再取15g 松香加入到粉碎机中粉碎10min，得到松香颗粒，将松香颗粒和100mL质量分数为15%氢氧化钠溶液加入到烧杯中，将烧杯移入油浴锅中，控制油浴温度为110℃，搅拌反应30min后，降温至60℃，再加入25g聚乙烯醇，继续搅拌混合3min，得到混合液，将混合液移入锥形瓶中，并密闭瓶口，再将锥形瓶移入烘箱中，在75℃下预塑化40min后，再转移至密炼机中，在30℃下密炼15min，得到塑化剂，按重量份数计，取40份预处理煤矸石、20份页岩石、5份碳酸钙、3份石膏、1份萤石、3份硅灰石、10份塑化剂、6份高岭土和20份水，先将页岩石、碳酸钙、石膏、萤石、硅灰石和高岭土加入到粉碎机中粉碎40min，得到混合粉末，将混合粉末、预处理煤矸石、塑化剂和水加入到搅拌机中，搅拌混合3min后转移至真空挤砖机中，控制真空挤砖机的真空度为0.05MPa，挤出压力为10MPa，真空挤出，得到砖坯，将砖坯自然晾干24h后，得到晾干砖坯，将晾干砖坯移入隧道窑中，在1000℃下烧制10h，再自然冷却至室温，即可得到页岩砖。

实例2

取2kg煤矸石加入到烘箱中，在65℃下干燥3h后，将煤矸石取出并放于水中浸泡25h后，过滤，得到滤渣，将滤渣置于烘箱中，在90℃下干燥13h后，再次放入水中浸泡25h，然后过滤，得到滤饼，将滤饼置于冷冻粉碎机中粉碎后，过330目筛，得到过筛物，即预处理煤矸石粉末，再取18g 松香加入到粉碎机中粉碎13min，得到松香颗粒，将松香颗粒和150mL质量分数为15%氢氧化钠溶液加入到烧杯中，将烧杯移入油浴锅中，控制油浴温度为115℃，搅拌反应35min后，降温至65℃，再加入28g聚乙烯醇，继续搅拌混合4min，得到混合液，将混合液移入锥形瓶中，并密闭瓶口，再将锥形瓶移入烘箱中，在80℃下预塑化45min后，再转移至密炼机中，在35℃下密炼18min，得到塑化剂，按重量份数计，取45份预处理煤矸石、25份页岩石、6份碳酸钙、4份石膏、2份萤石、4份硅灰石、13份塑化剂、7份高岭土和25份水，先将页岩石、碳酸钙、石膏、萤石、硅灰石和高岭土加入到粉碎机中粉碎45min，得到混合粉末，将混合粉末、预处理煤矸石、塑化剂和水加入到搅拌机中，搅拌混合4min后转移至真空挤砖机中，控制真空挤砖机的真空度为0.07MPa，挤出压力为13MPa，真空挤出，得到砖坯，将砖坯自然晾干25h后，得到晾干砖坯，将晾干砖坯移入隧道窑中，在1030℃下烧制11h，再自然冷却至室温，即可得到页岩砖。

实例3

取2kg煤矸石加入到烘箱中，在70℃下干燥3h后，将煤矸石取出并放于水中浸泡26h后，过滤，得到滤渣，将滤渣置于烘箱中，在95℃下干燥14h后，再次放入水中浸泡26h，然后过滤，得到滤饼，将滤饼置于冷冻粉碎机中粉碎后，过360目筛，得到过筛物，即预处理煤矸石粉末，再取20g 松香加入到粉碎机中粉碎15min，得到松香颗粒，将松香颗粒和200mL质量分数为15%氢氧化钠溶液加入到烧杯中，将烧杯移入油浴锅中，控制油浴温度为120℃，搅拌反应40min后，降温至70℃，再加入30g聚乙烯醇，继续搅拌混合5min，得到混合液，将混合液移入锥形瓶中，并密闭瓶口，再将锥形瓶移入烘箱中，在85℃下预塑化50min后，再转移至密炼机中，在40℃下密炼20min，得到塑化剂，按重量份数计，取50份预处理煤矸石、30份页岩石、8份碳酸钙、5份石膏、3份萤石、5份硅灰石、15份塑化剂、8份高岭土和30份水，先将页岩石、碳酸钙、石膏、萤石、硅灰石和高岭土加入到粉碎机中粉碎50min，得到混合粉末，将混合粉末、预处理煤矸石、塑化剂和水加入到搅拌机中，搅拌混合5min后转移至真空挤砖机中，控制真空挤砖机的真空度为0.08MPa，挤出压力为15MPa，真空挤出，得到砖坯，将砖坯自然晾干26h后，得到晾干砖坯，将晾干砖坯移入隧道窑中，在1050℃下烧制12h，再自然冷却至室温，即可得到页岩砖。

对照例：河南某公司生产的页岩砖。

将上述实施例所得页岩砖与对照例的页岩砖进行检测，具体检测如下：

1、页岩砖混合料塑性指数：按照SD 128《土工试验规程》进行测定；

2、抗压强度：按照GB/T5101标准进行测定；

3、抗折强度：按照GB/T2542标准进行测定；

4、抗冻性能：按照GB/T2542《砌墙砖试验方法》进行试验，测定经过50次冻融循环后的页岩砖的（抗压）强度损失率与质量损失率；

5、吸水率：将上述实施例所得页岩砖与对照例的页岩砖分别干燥至恒重，放入水中浸泡24h后，取出称重并计算吸水率。

结果如表1所示。

表1：

备注：页岩砖的强度损失率与质量损失率越小，说明页岩砖的抗冻性能越好。

由上表可知，本发明页岩砖混合料塑性指数高，制得的页岩砖具有极佳的抗冻性能和较高的强度，值得推广与使用。

Claims (5)

1.一种页岩砖，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

40～50份预处理煤矸石、20～30份页岩石、5～8份碳酸钙、3～5份石膏、1～3份萤石、3～5份硅灰石、10～15份塑化剂、6～8份高岭土和20～30份水。

2.根据权利要求1中所述的一种页岩砖，其特征在于，所述的预处理煤矸石是由以下步骤得到的：将1～2kg煤矸石干燥后，再放入水中浸泡24～26h，过滤，得到滤渣，将滤渣干燥12～14h后，继续放入水中浸泡24～26h，再过滤、冷冻粉碎、过筛，得到过筛物，即预处理煤矸石。

3.根据权利要求1中所述的一种页岩砖，其特征在于，所述的塑化剂是由以下步骤制备得到的：

（1）将15～20g 松香粉碎后，得到松香颗粒，将松香颗粒与100～200mL质量分数为15%氢氧化钠溶液在110～120℃下反应30～40min后，再降温至60～70℃，并加入25～30g聚乙烯醇，搅拌混合，得到混合液；

（2）将混合液转入锥形瓶中，将锥形瓶密封后放入烘箱中，在75～85℃下预塑化40～50min后，再转移至密炼机中，在30～40℃下密炼15～20min，得到塑化剂。

4.权利要求1～3中任意一项所述的一种页岩砖的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

（1）按重量份数配比，进行取原料；

（2）将页岩石、碳酸钙、石膏、萤石、硅灰石和高岭土粉碎后，得到混合粉末，将混合粉末、预处理煤矸石、塑化剂和水加入到搅拌机中，搅拌混合后转移至真空挤砖机中真空挤出，得到砖坯；

（3）将砖坯自然晾干后，得到晾干砖坯，将晾干砖坯在1000～1050℃下烧制10～12h，再冷却，即得页岩砖。

5.根据权利要求4中所述的一种页岩砖的制备方法，其特征在于，所述的真空挤砖机的真空度为0.05～0.08MPa，挤出压力为10～15MPa。