CN107417292A - 一种灰砂砖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种灰砂砖的制备方法，属于建筑材料领域。本发明将混合河沙、稻草短秆、稻壳、糖和水搅拌混合均匀后，密封存放，得陈腐料，与生石灰搅拌反应，得灰砂砖湿料，并将所得灰砂砖湿料注入模具中，压制成型，得灰砂砖坯，于蒸压釜中进行高压蒸汽养护后，再自然养护，得养护砖，经碳化处理，得碳化砖，再于氮气保护状态下，保温炭化后，随炉冷却至室温，出料，并再次碳化处理，即得灰砂砖。本发明的有益效果是：本发明灰砂砖具有较佳的力学性能，在使用过程中抗冻性能好，可有效避免微裂纹的产生，且无泛霜现象出现，值得推广与使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种灰砂砖的制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
灰砂砖的主要原料为砂子，既可取河流中的沉积砂、石河道中的冲积砂、沙漠中的堆积砂，也可取山砂、海砂等，由于不需要泥土，从而保护了耕地；砂的大量使用，减轻了沙尘暴的危害；河流中砂子制砖则疏通了河道。灰砂砖是以砂和石灰为主要原料，允许掺入颜料和外加剂，经坯料制备、压制成型，再经高压蒸气养护而成的普通灰砂砖，适用于多层混合结构建筑的承重墙体。传统的灰砂砖生产是先将块灰破碎，再用球磨机粉磨至0.080mm方孔筛的筛余在15%以下，再采用蒸压养护制度，所需高压釜设备投资较大，并消耗大量能源，成本高，又污染环境。因此，在现有条件下优化灰砂砖生产工艺，取消蒸压过程，降低能耗，达到降低生产成本和减少投资，且生产出性能优良的灰砂砖，具有积极的现实意义。如中国专利申请号CN201510010630.1公开了一种免蒸压灰砂砖及其制作方法，这种免蒸压灰砂砖包括原料：散装水泥、煤矸石粉、炉渣、直径≤5cm卵石、矿石粉、精沙、早强剂、废料。该免蒸压灰砂砖采用工业废料，在常温常压、免烧免蒸的条件下制作而成，不仅保持了蒸压灰砂砖不经高温煅烧、不浪费土地资源的优点，更不需投资价格昂贵的工业蒸汽锅炉、压力管道、蒸压釜、轨道车等设备设施，投资小、成本低廉、工艺简单、节能环保，但制得的灰砂砖力学性能不佳，在使用过程中抗冻性差，易产生微裂纹，且容易出现泛霜现象，导致砖体结构松散、强度下降。所以，开发一种力学性能佳、抗冻性能好、无泛霜现象出现的灰砂砖，具有积极的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前灰砂砖力学性能不佳，在使用过程中抗冻性差，易产生微裂纹，且容易出现泛霜现象，导致砖体结构松散、强度下降的弊端，提供了一种灰砂砖的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）按重量份数计，依次取80～100份混合河沙，20～30份稻草短秆，8～10份稻壳，10～20份糖，40～60份水，搅拌混合均匀后，密封存放20～40天，得陈腐料；
（2）按质量比为1:8～1:10将生石灰与所得陈腐料搅拌反应2～4h，得灰砂砖湿料，并将所得灰砂砖湿料注入模具中，压制成型，得灰砂砖坯；
（3）将灰砂砖坯移入蒸压釜，进行高压蒸汽养护3～5h后，自然养护10～20h，得养护砖；
（4）将所得养护砖移入碳化箱，碳化处理8～12h，得碳化砖，再将所得碳化砖转入炭化炉，于氮气保护状态下，保温炭化后，随炉冷却至室温，出料，并移入碳化箱中，再次碳化处理45～60min，即得灰砂砖。
步骤（1）所述的混合河沙是按重量份数计，是由以下不同粒径的河沙混合而成：20～40份粒径为0.25～0.35mm的河沙，20～30份粒径为0.36～0.50mm的河沙，10～20份粒径为0.51～0.60mm的河沙。
步骤（1）所述的糖为蔗糖、葡萄糖、果糖或麦芽糖中的任意一种。
步骤（3）所述的高压蒸汽养护条件为：养护温度为160～175℃，养护压力为3～5MPa。
步骤（4）所述的碳化条件为：于碳化箱内，控制温度为20℃，湿度为65～70%，二氧化碳浓度为18～20%。
步骤（4）所述的炭化条件为：于炭化炉内，以80～120mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以3～5℃/min速率程序升温至400～500℃，保温反应2～4h，继续以10～15℃/min速率程序升温至900～1000℃，保温反应45～60min。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明技术方案首先将河沙、稻草短秆、稻壳、糖及水混合后，密封静置，使稻草短秆和稻壳在静置过程中逐渐腐烂，仅仅剩下草筋，剩余的草筋分散于陈腐料中，与生石灰混合后压制成砖坯，草筋在砖坯中可有效提高其力学性能，避免在加工过程中出现开裂，提高产品成品率；
（2）本发明在高压蒸汽养护过程中，砖坯中的氢氧化钙与二氧化硅等成分发生水化反应，形成具有一定强度的硅酸盐，再经碳化处理，在处理过程中，二氧化碳与砖体中的硅酸盐、氢氧化钙等发生反应，生成碳酸钙和二氧化硅，碱性的氢氧化钙的消耗可使砖体内部pH值有效降低，减少产品在使用过程中的泛霜现象，同时，碳化过程因碳酸钙晶体的产生，可有效填充砖体中的大孔结构，在提高产品致密度的同时，可引起砖体内部孔隙结构转变，使内部孔隙由大孔向细孔结构转变，从而使产品力学性能有效提高；
（3）本发明通过碳化和炭化两种反应结合，碳化处理后，砖体体系中存在二氧化硅以及稻草腐烂剩余的草筋成分，在炭化过程中，草筋先被炭化，炭化后的草筋可与二氧化硅在高温条件下反应，形成化学键合，从而提高草筋与砖体基材的结合强度，从而有效提高产品在使用过程中的抗冻性能，避免微裂纹的产生，提高产品使用的耐久性，另外，高温条件下部分碳酸钙分解生成氧化钙，经再次碳化后，氧化钙重新生成碳酸钙晶体，实现对炭化后的砖体的二次填充，使孔隙结构重新分布，有利于砖体内部孔隙结构的均匀分布，提高砖体整体力学性能，避免砖体局部开裂。
具体实施方式
将稻草用水冲洗后，自然晾干，再将晾干后的稻草用铡刀切割成长度为3～5cm的稻草短秆；随后按重量份数计，依次取20～40份粒径为0.25～0.35mm的河沙，20～30份粒径为0.36～0.50mm的河沙，10～20份粒径为0.51～0.60mm的河沙，用搅拌机以300～400r/min转速搅拌混合3～5h，得混合河沙；再按重量份数计，在混料机中依次加入80～100份混合河沙，20～30份稻草短秆，8～10份稻壳，10～20份糖，40～60份水，以400～500r/min转速搅拌混合1～3h后，将混料机中物料转入发酵罐中，密封存放20～40天后，出料，得陈腐料；随后按质量比为1:8～1:10将生石灰与所得陈腐料加入反应釜中，以300～600r/min转速搅拌反应2～4h，得灰砂砖湿料，并将所得灰砂砖湿料注入模具中，于压力为20～30MPa条件下，压制成型，脱模，得灰砂砖坯；再将所得灰砂砖坯移入蒸压釜中，于温度为160～175℃，压力为3～5MPa条件下，高压蒸汽养护3～5h，再经自然养护10～20h，得养护砖；随后将养护砖移入碳化箱中，调节碳化箱内温度为20℃，湿度为65～70%，二氧化碳浓度为18～20%，碳化处理8～12h后，出料，得碳化砖，再将所得碳化砖移入炭化炉，以80～120mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以3～5℃/min速率程序升温至400～500℃，保温反应2～4h，继续以10～15℃/min速率程序升温至800～900℃，保温反应45～60min后，随炉冷却至室温，出料，得炭化砖，并将所得炭化砖移入碳化箱中，于温度为20℃，湿度为65～70%，二氧化碳浓度为18～20%条件下，碳化处理45～60min后，出料，即得灰砂砖。所述的糖为蔗糖、葡萄糖、果糖或麦芽糖中的任意一种。
实例1
将稻草用水冲洗后，自然晾干，再将晾干后的稻草用铡刀切割成长度为3cm的稻草短秆；随后按重量份数计，依次取20份粒径为0.25mm的河沙，20份粒径为0.36mm的河沙，10份粒径为0.51mm的河沙，用搅拌机以300r/min转速搅拌混合3h，得混合河沙；再按重量份数计，在混料机中依次加入80份混合河沙，20份稻草短秆，8份稻壳，10份糖，40份水，以400r/min转速搅拌混合1h后，将混料机中物料转入发酵罐中，密封存放20天后，出料，得陈腐料；随后按质量比为1:8将生石灰与所得陈腐料加入反应釜中，以300r/min转速搅拌反应2h，得灰砂砖湿料，并将所得灰砂砖湿料注入模具中，于压力为20MPa条件下，压制成型，脱模，得灰砂砖坯；再将所得灰砂砖坯移入蒸压釜中，于温度为160℃，压力为3MPa条件下，高压蒸汽养护3h，再经自然养护10h，得养护砖；随后将养护砖移入碳化箱中，调节碳化箱内温度为20℃，湿度为65%，二氧化碳浓度为18%，碳化处理8h后，出料，得碳化砖，再将所得碳化砖移入炭化炉，以80mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以3℃/min速率程序升温至400℃，保温反应2h，继续以10℃/min速率程序升温至800℃，保温反应45min后，随炉冷却至室温，出料，得炭化砖，并将所得炭化砖移入碳化箱中，于温度为20℃，湿度为65%，二氧化碳浓度为18%条件下，碳化处理45min后，出料，即得灰砂砖。所述的糖为蔗糖。
实例2
将稻草用水冲洗后，自然晾干，再将晾干后的稻草用铡刀切割成长度为4cm的稻草短秆；随后按重量份数计，依次取30份粒径为0.30mm的河沙，25份粒径为0.43mm的河沙，15份粒径为0.55mm的河沙，用搅拌机以350r/min转速搅拌混合4h，得混合河沙；再按重量份数计，在混料机中依次加入90份混合河沙，25份稻草短秆，9份稻壳，15份糖，50份水，以450r/min转速搅拌混合2h后，将混料机中物料转入发酵罐中，密封存放30天后，出料，得陈腐料；随后按质量比为1:9将生石灰与所得陈腐料加入反应釜中，以450r/min转速搅拌反应3h，得灰砂砖湿料，并将所得灰砂砖湿料注入模具中，于压力为25MPa条件下，压制成型，脱模，得灰砂砖坯；再将所得灰砂砖坯移入蒸压釜中，于温度为168℃，压力为4MPa条件下，高压蒸汽养护4h，再经自然养护15h，得养护砖；随后将养护砖移入碳化箱中，调节碳化箱内温度为20℃，湿度为68%，二氧化碳浓度为19%，碳化处理10h后，出料，得碳化砖，再将所得碳化砖移入炭化炉，以100mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以4℃/min速率程序升温至450℃，保温反应3h，继续以13℃/min速率程序升温至850℃，保温反应52min后，随炉冷却至室温，出料，得炭化砖，并将所得炭化砖移入碳化箱中，于温度为20℃，湿度为68%，二氧化碳浓度为19%条件下，碳化处理52min后，出料，即得灰砂砖。所述的糖为葡萄糖。
实例3
将稻草用水冲洗后，自然晾干，再将晾干后的稻草用铡刀切割成长度为5cm的稻草短秆；随后按重量份数计，依次取40份粒径为0.35mm的河沙，30份粒径为0.50mm的河沙，20份粒径为0.60mm的河沙，用搅拌机以400r/min转速搅拌混合5h，得混合河沙；再按重量份数计，在混料机中依次加入100份混合河沙，30份稻草短秆，10份稻壳，20份糖，60份水，以500r/min转速搅拌混合3h后，将混料机中物料转入发酵罐中，密封存放40天后，出料，得陈腐料；随后按质量比为1:10将生石灰与所得陈腐料加入反应釜中，以600r/min转速搅拌反应4h，得灰砂砖湿料，并将所得灰砂砖湿料注入模具中，于压力为30MPa条件下，压制成型，脱模，得灰砂砖坯；再将所得灰砂砖坯移入蒸压釜中，于温度为175℃，压力为5MPa条件下，高压蒸汽养护5h，再经自然养护20h，得养护砖；随后将养护砖移入碳化箱中，调节碳化箱内温度为20℃，湿度为70%，二氧化碳浓度为20%，碳化处理12h后，出料，得碳化砖，再将所得碳化砖移入炭化炉，以120mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以5℃/min速率程序升温至500℃，保温反应4h，继续以15℃/min速率程序升温至900℃，保温反应60min后，随炉冷却至室温，出料，得炭化砖，并将所得炭化砖移入碳化箱中，于温度为20℃，湿度为70%，二氧化碳浓度为20%条件下，碳化处理60min后，出料，即得灰砂砖。所述的糖为麦芽糖。
对照例：江阴某公司生产的灰砂砖。
将上述实施例所得灰砂砖与对照例的灰砂砖进行检测，具体检测如下：
1、抗压强度、抗折强度：根据GB11945-1999《蒸压灰砂砖》的要求，参照GB/T 2542-2003《砌墙砖试验方法》中非烧结砖试验方法测定灰砂砖的抗压强度、抗折强度；
2、抗冻性能：将上述实施例所得灰砂砖与对照例的灰砂砖在-20～-16℃下放置5h，再在13～17℃下放置3h，如此冻融循环15次后，测定抗压强度和干质量损失率。
3、泛霜程度：将上述实施例所得灰砂砖与对照例的灰砂砖在温度为16～32℃，相对湿度为35～60%环境条件下放置4天，然后在100～110℃鼓风干燥箱中干燥至恒重，取出冷却至室温，记录泛霜程度及泛霜程度对抗压强度的影响。
结果如表一所示。
表一：
由上表可知，本发明灰砂砖具有较佳的力学性能，在使用过程中抗冻性能好，可有效避免微裂纹的产生，且无泛霜现象出现，值得推广与使用。
Claims (6)
1.一种灰砂砖的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，依次取80～100份混合河沙，20～30份稻草短秆，8～10份稻壳，10～20份糖，40～60份水，搅拌混合均匀后，密封存放20～40天，得陈腐料；
（2）按质量比为1:8～1:10将生石灰与所得陈腐料搅拌反应2～4h，得灰砂砖湿料，并将所得灰砂砖湿料注入模具中，压制成型，得灰砂砖坯；
（3）将灰砂砖坯移入蒸压釜，进行高压蒸汽养护3～5h后，自然养护10～20h，得养护砖；
（4）将所得养护砖移入碳化箱，碳化处理8～12h，得碳化砖，再将所得碳化砖转入炭化炉，于氮气保护状态下，保温炭化后，随炉冷却至室温，出料，并移入碳化箱中，再次碳化处理45～60min，即得灰砂砖。
2.根据权利要求1所述的一种灰砂砖的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的混合河沙是按重量份数计，由以下不同粒径的河沙混合而成：20～40份粒径为0.25～0.35mm的河沙，20～30份粒径为0.36～0.50mm的河沙，10～20份粒径为0.51～0.60mm的河沙。
3.根据权利要求1所述的一种灰砂砖的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的糖为蔗糖、葡萄糖、果糖或麦芽糖中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种灰砂砖的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的高压蒸汽养护条件为：养护温度为160～175℃，养护压力为3～5MPa。
5.根据权利要求1所述的一种灰砂砖的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的碳化条件为：于碳化箱内，控制温度为20℃，湿度为65～70%，二氧化碳浓度为18～20%。
6.根据权利要求1所述的一种灰砂砖的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的炭化条件为：于炭化炉内，以80～120mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以3～5℃/min速率程序升温至400～500℃，保温反应2～4h，继续以10～15℃/min速率程序升温至900～1000℃，保温反应45～60min。
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