CN108675689A

CN108675689A - 一种钙化生态砖及其生产方法

Info

Publication number: CN108675689A
Application number: CN201810243080.1A
Authority: CN
Inventors: 肖杨; 何想; 刘汉龙; 丁选民; 肖鹏; 汪杨; 陈辉; 王翔
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2018-10-19

Abstract

本发明公开了一种钙化生态砖及其生产方法，钙化砖以细砂、亲水纤维、碳酸钙为主要原料，利用微生物钙化的方法胶结成型。钙化砖的组成成分为：细砂60‑80份、纤维0.24‑0.8份、碳酸钙20‑30份，其余皆为水。本发明细砂使用量大可节省粘土等土地资源，制备产品质量符合标准，生产工艺简单，不需要大型设备，既可露天生产也可工厂预制，是一种快速节能的建材生产方式。

Description

一种钙化生态砖及其生产方法

技术领域

本发明涉及工程建设技术领域，具体是一种钙化生态砖及其生产方法。

背景技术

砖是一种古老的建筑材料，早在春秋战国时期我国就出现了制砖工艺。传统砖的工艺生产方法包括：烧结、蒸压、蒸养等。大部分建筑、道路用砖通过烧制而成，主要组成原料包括粘土和少量砂石。然而这类砖用土量大、资源浪费严重国家已逐渐禁止生产。近年来出现了以煤矸石、粉煤灰等工业废料为主的灰砂砖以及建筑废料为主的砌块等新型砖材。它们或通过蒸压养护制备或添加水泥、石膏等凝胶材料胶结而成。通过烧结或蒸养形成的砖需要煅烧炉或蒸压釜等大型工业设备，而添加胶凝材料生产的砖，砂石比例少，水泥和煤灰等凝胶活性材料需要量至少40％以上。这些制砖方法前期投入较高，需要上游材料供应，能源耗费较大常常采用工业化的生产方式来降低成本，仅适合人口稠密、经济发达的地区。随着基础设施建设的不断提速，开发利用远离城镇的荒地、沙漠等传统“不可利用土地资源”将逐渐成为发展趋势。缺少工业体系、工业原料给传统技术附加了高额的成本。充分使用当地已有砂石，更新砖这一基础建材的生产工艺对实现可持续发展优化生态环境具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是更新砖材的生产工艺，大量使用砂石为制备原料，既适合于发达地区也可用于偏远地带。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种钙化生态砖的生产方法，其特征在于，包括以下步骤:

1)制备原料：

1-1)原料预处理

用水洗或过筛的方法除去原料中小于0.1mm的颗粒，并筛除大于0.5mm的颗粒；

1-2)按照以下配比称量原料：

细砂 60～80份

纤维 0.24～0.8份

碳酸钙 20～30份

2)砖胚制作：

根据设定的干密度按照最优含水量(含水量在0.6-2.4份之间) 加水拌合细砂和纤维，装入制胚模具，并压实至设定干密度，并用水充分润湿，得到砖胚；

3)钙化胶结：

3-1)测定同一批次制作的砖胚的孔隙体积

3-2)配置含脲酶的巴氏芽孢杆菌或巨大芽孢杆菌细菌溶液或大豆脲酶溶液；

3-3)以自由渗透的方式向砖胚中加入含脲酶的吸光度OD600为 0.6-1.2之间细菌溶液或1-3g/L的脲酶溶液，加入溶液的量为砖胚孔隙体积的0.7-1倍，静置3-4小时；

3-4)配置等浓度的尿素和氯化钙混合，其溶液浓度范围为 0.5-1mol/L；

3-5)以0.6-1mL/min的速率，向砖胚中灌入尿素和氯化钙混合溶液，加入量为砖胚孔隙体积的1-4倍，静置6小时后用水冲洗，干燥。重复上述灌浆、冲洗、干燥步骤直至混合溶液无法灌入。

进一步，所述细砂选自海砂、河砂或沙漠土。

进一步，所述纤维选自：碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维或有机纤维。

进一步，所述有机纤维选自麦秆、秸秆或棉花。

本申请还要求保护一种钙化生态砖，如上述生产方法制得。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下优点：

1)使用少量轻水有机纤维促进了细菌的附着，提高了碳酸钙在砂颗粒孔隙中的沉积效率；

2)细砂广泛存在于各类自然地理环境，本发明细砂使用比例达到60％以上均可取自当地，且无需粘土等国家禁令土地资源，通过生物生成碳酸钙降低了对其他胶结材料的依赖性，全生产周期几乎不产生污染，生态环保性相对其他砖的生产工艺是不言而喻的；

3)生产工艺简单，不需要大型设备，既可露天生产也可工厂预制，有效提高了本发明的环境适应能力是一种快速节能的建材生产方式。

附图说明

图1为本发明砖胚注浆示意图；

图2为本发明生产流程图；

图3为本发明生产的砖块实物图。。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

1)制备原料：

1-1)原料预处理

除去原料中小于0.1mm的颗粒，并筛除大于0.5mm的颗粒；

1-2)按照以下配比称量原料：

河砂 60份

玄武岩纤维 0.8份

2)砖胚制作：

根据设定的干密度按照含水量在0.6-2.4份之间，加水拌合细砂和纤维，装入规格为240mm×115mm×53mm的制胚模具，压实至设定干密度，并用水充分润湿，得到砖胚；

3)钙化胶结：

3-1)测定同一批次制作的砖胚的孔隙体积

3-2)配置并培养含脲酶细菌巴氏芽孢杆菌，细菌溶液吸光度 OD₆₀₀为0.6-1.2之间；

3-3)按图1所示示意图布置注浆管，每块砖胚上方平行布置两根注浆管，注浆管离短边距离60mm。砖胚上方覆盖透水无纺布。以自由渗透的方式向砖胚中均匀倒入0.7倍孔隙体积且培养24小时的含脲酶细菌巴氏芽孢杆菌，静置3-4小时；

3-4)配置等浓度的0.5mol/L的尿素和氯化钙混合溶液；

3-5)以0.6-1mL/min的速率，向砖胚中灌入尿素和氯化钙混合溶液，加入量为砖胚孔隙体积的1-4倍，静置6小时后用水冲洗，干燥12小时。重复上述灌浆、冲洗、干燥步骤直至混合溶液无法灌入。

重复步骤3-3)～3-5)4次后风干即得到图3所示钙化生态砖。

对所得的钙化砖进行检测，如下表所示，其各项检验指标均符合国家相关标准，砖制品的强度等级完全满足MU10等级。

性能	抗压强度/MPa	抗折强度/Mpa
			指标	20	4

实施例2：

1)制备原料：

1-1)原料预处理

除去原料中小于0.1mm的颗粒，并筛除大于0.5mm的颗粒；

1-2)按照以下配比称量原料：

河砂 80份

玄武岩纤维 0.32份

2)砖胚制作：

3)钙化胶结：

3-1)测定同一批次制作的砖胚的孔隙体积

3-2)配置并培养含脲酶细菌巴氏芽孢杆菌溶液3份，细菌溶液吸光度OD₆₀₀为0.6-1.2之间；

3-4)配置等浓度的0.5mol/L的尿素和氯化钙混合溶液；

3-5)以0.6mL/min的速率，向砖胚中灌入尿素和氯化钙混合溶液，加入量为砖胚孔隙体积的2倍，静置6小时后用水冲洗，干燥 12小时。重复上述灌浆、冲洗、干燥步骤直至混合溶液无法灌入。此时碳酸钙的量为20-30份。

重复步骤3-3)～3-5)4次后风干即得到钙化生态砖。

性能	抗压强度/MPa	抗折强度/Mpa
			指标	20	2

Claims

1.一种钙化生态砖的生产方法，其特征在于，包括以下步骤:

1)制备原料：

1-1)原料预处理

除去原料中小于0.1mm的颗粒，并筛除大于0.5mm的颗粒。

1-2)按照以下配比称量原料：

细砂60～80份

纤维0.24～0.8份

2)砖胚制作：

根据设定的干密度按照含水量在0.6-2.4份之间，加水拌合细砂和纤维，装入所述制胚模具，并压实至设定干密度，并用水充分润湿，得到砖胚；

3)钙化胶结：

3-1)测定同一批次制作的砖胚的孔隙体积

3-2)配置含脲酶的细菌溶液或大豆脲酶溶液；

3-3)以自由渗透的方式向砖胚中加入含脲酶的吸光度OD₆₀₀为0.6-1.2之间细菌溶液或1-3g/L的脲酶溶液，加入溶液的量为砖胚孔隙体积的0.7-1倍，静置3-4小时；

3-4)配置等浓度的尿素和氯化钙混合溶液，其浓度范围为0.5-1mol/L；

3-5)以0.6-1mL/min的速率，向砖胚中灌入尿素和氯化钙混合溶液，加入量为砖胚孔隙体积的1-4倍，静置6小时后用水冲洗，干燥。

重复步骤3-3)～3～5)直至混合溶液无法灌入。

2.根据权利要求1所述的一种钙化生态砖的生产方法，其特征在于：所述细砂选自海砂、河砂或沙漠土。

3.根据权利要求1或2所述的一种钙化生态砖的生产方法，其特征在于：所述纤维选自：碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维或有机纤维。

4.根据权利要求1或3所述的一种钙化生态砖及其生产方法，其特征在于：所述有机纤维选自麦秆、秸秆或棉花。

5.一种钙化生态砖，其特征在于：如1～4任意一项权利要求所述生产方法制得。