CN108455907A - 一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖及其制备方法。该种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，由以下按照重量份数的原料组成：粉煤灰50~75份，电石渣25~36份，草木灰15~28份，硅钙渣8~15份，高炉水渣10~20份和固化剂0.1~10份，固化剂由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量分数比6:5:2:1配制而成。该种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖性能优异，具有良好的强度、抗冻性能，原料廉价易得，生产成本低，有效减少了对土地资源的浪费及水体和大气污染，制备方法节能环保，工艺简单，对设备要求较低，便于施工。

Description

一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，建筑用砖的需求量成倍增长，尤其是城市中大量的拆建项目，使得建筑用砖的需求量越来越大。现有技术中的建筑用砖大多都是采用粘土烧制而成，其需要大量的采掘耕地，造成大量耕地资源的损失。目前，我国已采用相关措施限制用粘土制砖以保护稀缺的耕地资源。因此，研制开发粘土烧结砖的替代品成为当务之急。

蒸压灰砂砖是以水渣渣、粉煤灰等工业废渣为原料制成。制备蒸压灰砂砖的设备包括：研磨设备、搅拌机、陈化设施、压砖机、蒸压釜等主要设备，及除尘装置、冷热水循环水池等环保辅助设备。蒸压灰砂砖的抗冻性、耐蚀性、抗压强度等多项性能都优于实心黏土砖的人工石材。砖的规格尺寸与普通实心粘土砖完全一致，为240mm´115mm´53mm，所以用蒸压灰砂砖可以直接代替实心粘土砖，是国家大力发展、应用的新型墙体材料。

目前，采用工业废渣为原料制备建筑材料成为一种趋势，其既能节约大量耕地资源，又能使工业废渣得到有效的回收利用，可谓一举两得。目前国内用于制建筑用砖的工业废渣主要是煤矸石、粉煤灰、工业废水处理过程中产生的底泥和各种尾矿（如石膏尾矿、硫铁矿渣、铜尾矿、高硅铁尾矿、石棉尾矿）等，虽然其制备工艺已经取得了较大的进展，且在建筑行业得到了广泛的应用，但其性能仍不够理想，尚有改进的空间。

发明内容

为了解决上述背景中提到的问题，本发明目的在于提供一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，由以下按照重量份数的原料组成：粉煤灰50~75份，电石渣25~36份，草木灰15~28份，硅钙渣8~15份，高炉水渣10~20份和固化剂0.1~10份。

作为本发明进一步的方案：所述以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，由以下按照重量份数的原料组成：粉煤灰65份，电石渣28份，草木灰16份，硅钙渣12份，高炉水渣15份和固化剂6份。

作为本发明进一步的方案：所述以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖的固化剂由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量分数比6:5:2:1配制而成。

一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖制备方法，包括以下步骤：

1）将粉煤灰、电石渣、硅钙渣、高炉水渣进行混料、研磨细化后，其中粉煤灰、电石渣、高炉水渣的粒度分布50mm为30~50%，硅钙渣粒径小于2mm，加水搅拌制备成均匀的混合物料A，混合物料A的含水率为15%，待用；

2）将甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量配比加入水中在40~60℃搅拌30min，加入草木灰，搅拌5min，使用能量为2~5MeV，辐射剂量为10~30kGy的伽马射线辐照5~10min，得到固化剂；

3）将混合物料A和固化剂混合均匀放入成型设备中压制成型，成型压力在10~30MPa，制得毛坯；

4）将毛坯放入蒸压釜中，给蒸压釜抽真空，在30min内真空度降至-0.06MPa；经过2h升温升压后，蒸压釜内压力升至1.16MPa，温度升至180℃；恒温恒压保持5h；经过1.5h降温降压至0MPa，25℃，即得。

本发明的以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖及其制备方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、该种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖性能可以达到国家标准GB11945-1999《蒸压灰砂砖》中MU10优等品的要求，平均抗压强度在17.80MPa以上，平均抗折强度在3.63MPa以上，冻融试验后平均抗压强度在12.70MPa以上，单块砖的干质量损失率0.5～0.9%，放射性核素符合GB6566-2001中建筑主体材料要求，氰化物含量远低于危险废物GB5085.3-2007标准；

2、该种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖以工业废渣为原料，减少了对土地资源的浪费，减少了水体和大气污染，节能环保，强度高、耐腐蚀，而且生产时间短，提高了生产效率；

3、该种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖添加了由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂制备的固化剂，有效的提升了其强度；

4、该种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖原料廉价易得，生产成本低，充分利用了工业废渣，提高了工业废渣的利用率，具有较好的推广应用前景；

5、该种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖的制备方法，通过伽马射线对固化剂进行辐照，使固化剂各成分稳定结合在一起，强化固化剂作用；

6、该种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖的制备方法，工艺简单，对设备要求较低，便于施工。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例中，一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，由以下按照重量份数的原料组成：粉煤灰65份，电石渣28份，草木灰16份，硅钙渣12份，高炉水渣15份和固化剂0.1份。

以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖的固化剂由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量分数比6:5:2:1配制而成。

一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖制备方法，包括以下步骤：

1）将粉煤灰、电石渣、硅钙渣、高炉水渣进行混料、研磨细化后，其中粉煤灰、电石渣、高炉水渣的粒度分布50mm为40%，硅钙渣粒径1.5mm，加水搅拌制备成均匀的混合物料A，混合物料A的含水率为15%，待用；

2）将甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量配比加入水中在50℃搅拌30min，加入草木灰，搅拌5min，使用能量为3MeV，辐射剂量为15kGy的伽马射线辐照5min，得到固化剂；

3）将混合物料A和固化剂混合均匀放入成型设备中压制成型，成型压力在25MPa，制得毛坯；

4）将毛坯放入蒸压釜中，给蒸压釜抽真空，在30min内真空度降至-0.06MPa；经过2h升温升压后，蒸压釜内压力升至1.16MPa，温度升至180℃；恒温恒压保持5h；经过1.5h降温降压至0MPa，25℃，即得。

实施例2

本发明实施例中，一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，由以下按照重量份数的原料组成：粉煤灰65份，电石渣28份，草木灰16份，硅钙渣12份，高炉水渣15份和固化剂6份。

以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖的固化剂由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量分数比6:5:2:1配制而成。

一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖制备方法，包括以下步骤：

1）将粉煤灰、电石渣、硅钙渣、高炉水渣进行混料、研磨细化后，其中粉煤灰、电石渣、高炉水渣的粒度分布50mm为40%，硅钙渣粒径1.5mm，加水搅拌制备成均匀的混合物料A，混合物料A的含水率为15%，待用；

2）将甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量配比加入水中在50℃搅拌30min，加入草木灰，搅拌5min，使用能量为3MeV，辐射剂量为15kGy的伽马射线辐照5min，得到固化剂；

3）将混合物料A和固化剂混合均匀放入成型设备中压制成型，成型压力在25MPa，制得毛坯；

4）将毛坯放入蒸压釜中，给蒸压釜抽真空，在30min内真空度降至-0.06MPa；经过2h升温升压后，蒸压釜内压力升至1.16MPa，温度升至180℃；恒温恒压保持5h；经过1.5h降温降压至0MPa，25℃，即得。

实施例3

本发明实施例中，一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，由以下按照重量份数的原料组成：粉煤灰65份，电石渣28份，草木灰16份，硅钙渣12份，高炉水渣15份和固化剂10份。

以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖的固化剂由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量分数比6:5:2:1配制而成。

一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖制备方法，包括以下步骤：

1）将粉煤灰、电石渣、硅钙渣、高炉水渣进行混料、研磨细化后，其中粉煤灰、电石渣、高炉水渣的粒度分布50mm为40%，硅钙渣粒径1.5mm，加水搅拌制备成均匀的混合物料A，混合物料A的含水率为15%，待用；

2）将甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量配比加入水中在50℃搅拌30min，加入草木灰，搅拌5min，使用能量为3MeV，辐射剂量为15kGy的伽马射线辐照5min，得到固化剂；

3）将混合物料A和固化剂混合均匀放入成型设备中压制成型，成型压力在25MPa，制得毛坯；

4）将毛坯放入蒸压釜中，给蒸压釜抽真空，在30min内真空度降至-0.06MPa；经过2h升温升压后，蒸压釜内压力升至1.16MPa，温度升至180℃；恒温恒压保持5h；经过1.5h降温降压至0MPa，25℃，即得。

按照实施例1~3配方及制备方法制备以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，设置对照组，对照组为按照现有制备方法生产的普通蒸压灰砂砖，无固化剂，测试其抗压强度、抗折强度、抗冻性及单块砖的干质量损失率，测试结果如表1所示。

表1 蒸压灰砂砖性能

实施例1~3区别在于固化剂重量份数不同，由表1数据可以看出，虽然固化剂可以起到提升蒸压灰砂砖性能的作用，但是并不是固化剂的重量份数越多蒸压灰砂砖性能越好，而是一个先增强再减弱的过程。

对比例1

和实施例2的配方不同之处在于，对比例1中固化剂由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量分数比3:3:2:1配制而成，其余原料完全相同，制备方法相同。

对比例2

和实施例2的配方不同之处在于，对比例1中固化剂由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量分数比1:1:1:1配制而成，其余原料完全相同，制备方法相同。

按照实施例2和对比例1、2配方及制备方法制备以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，设置对照组，对照组为按照现有制备方法生产的普通蒸压灰砂砖，无固化剂，测试其抗压强度、抗折强度、抗冻性及单块砖的干质量损失率，测试结果如表2所示。

表2 蒸压灰砂砖性能

实施例2和对比例1、2的区别在于固化剂成分的配比不同，由表中数据可以看出，固化剂由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量分数比6:5:2:1配制而成的效果最佳。

对比例3

和实施例2的配方相同，不同之处在于制备方法包括以下步骤：

1）将粉煤灰、电石渣、硅钙渣、高炉水渣进行混料、研磨细化后，其中粉煤灰、电石渣、高炉水渣的粒度分布50mm为40%，硅钙渣粒径1.5mm，加水搅拌制备成均匀的混合物料A，混合物料A的含水率为15%，待用；

2）将甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量配比加入水中在50℃搅拌30min，加入草木灰，搅拌5min，得到固化剂；

3）将混合物料A和固化剂混合均匀放入成型设备中压制成型，成型压力在25MPa，制得毛坯；

4）将毛坯放入蒸压釜中，给蒸压釜抽真空，在30min内真空度降至-0.06MPa；经过2h升温升压后，蒸压釜内压力升至1.16MPa，温度升至180℃；恒温恒压保持5h；经过1.5h降温降压至0MPa，25℃，即得。

按照实施例2和对比例3配方及制备方法制备以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，测试其抗压强度、抗折强度、抗冻性及单块砖的干质量损失率，测试结果如表3所示。

表3 蒸压灰砂砖性能

实施例2和对比例3的区别在于制备方法中实施例2使用了伽马射线对固化剂进行辐射，而对比例3没有这一过程。由表中数据可以看出，通过伽马射线辐射固化剂能显著提升蒸压灰砂砖的性能。

实施例4

本发明实施例中，一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，由以下按照重量份数的原料组成：粉煤灰55份，电石渣32份，草木灰20份，硅钙渣10份，高炉水渣13份和固化剂4份。

以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖的固化剂由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量分数比6:5:2:1配制而成。

一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖制备方法，包括以下步骤：

1）将粉煤灰、电石渣、硅钙渣、高炉水渣进行混料、研磨细化后，其中粉煤灰、电石渣、高炉水渣的粒度分布50mm为40%，硅钙渣粒径1.5mm，加水搅拌制备成均匀的混合物料A，混合物料A的含水率为15%，待用；

2）将甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量配比加入水中在50℃搅拌30min，加入草木灰，搅拌5min，使用能量为3MeV，辐射剂量为15kGy的伽马射线辐照5min，得到固化剂；

3）将混合物料A和固化剂混合均匀放入成型设备中压制成型，成型压力在25MPa，制得毛坯；

4）将毛坯放入蒸压釜中，给蒸压釜抽真空，在30min内真空度降至-0.06MPa；经过2h升温升压后，蒸压釜内压力升至1.16MPa，温度升至180℃；恒温恒压保持5h；经过1.5h降温降压至0MPa，25℃，即得。

实施例5

本发明实施例中，一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，由以下按照重量份数的原料组成：粉煤灰71份，电石渣34份，草木灰23份，硅钙渣9份，高炉水渣11份和固化剂8份。

以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖的固化剂由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量分数比6:5:2:1配制而成。

一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖制备方法，包括以下步骤：

1）将粉煤灰、电石渣、硅钙渣、高炉水渣进行混料、研磨细化后，其中粉煤灰、电石渣、高炉水渣的粒度分布50mm为40%，硅钙渣粒径1.5mm，加水搅拌制备成均匀的混合物料A，混合物料A的含水率为15%，待用；

2）将甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量配比加入水中在50℃搅拌30min，加入草木灰，搅拌5min，使用能量为3MeV，辐射剂量为15kGy的伽马射线辐照5min，得到固化剂；

3）将混合物料A和固化剂混合均匀放入成型设备中压制成型，成型压力在25MPa，制得毛坯；

4）将毛坯放入蒸压釜中，给蒸压釜抽真空，在30min内真空度降至-0.06MPa；经过2h升温升压后，蒸压釜内压力升至1.16MPa，温度升至180℃；恒温恒压保持5h；经过1.5h降温降压至0MPa，25℃，即得。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，其特征在于，由以下按照重量份数的原料组成：粉煤灰50~75份，电石渣25~36份，草木灰15~28份，硅钙渣8~15份，高炉水渣10~20份和固化剂0.1~10份。

2.根据权利要求1所述的以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，其特征在于，由以下按照重量份数的原料组成：粉煤灰65份，电石渣28份，草木灰16份，硅钙渣12份，高炉水渣15份和固化剂6份。

3.根据权利要求1所述的以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖，其特征在于：固化剂由甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量分数比6:5:2:1配制而成。

4.一种以工业废渣为原料的蒸压灰砂砖制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将粉煤灰、电石渣、硅钙渣、高炉水渣进行混料、研磨细化后，其中粉煤灰、电石渣、高炉水渣的粒度分布50mm为30~50%，硅钙渣粒径小于2mm，加水搅拌制备成均匀的混合物料A，混合物料A的含水率为15%，待用；

2）将甲基四氢苯酐、水性聚氨酯、苯酚磺酸、硅烷偶联剂按照重量配比加入水中在40~60℃搅拌30min，加入草木灰，搅拌5min，使用能量为2~5MeV，辐射剂量为10~30kGy的伽马射线辐照5~10min，得到固化剂；

3）将混合物料A和固化剂混合均匀放入成型设备中压制成型，成型压力在10~30MPa，制得毛坯；

4）将毛坯放入蒸压釜中，给蒸压釜抽真空，在30min内真空度降至-0.06MPa；经过2h升温升压后，蒸压釜内压力升至1.16MPa，温度升至180℃；恒温恒压保持5h；经过1.5h降温降压至0MPa，25℃，即得。