CN110093901A

CN110093901A - 一种全方位联锁生态护坡砖及其制备方法

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Publication number: CN110093901A
Application number: CN201910345774.0A
Authority: CN
Inventors: 潘建波; 刘孟; 何鹏; 薛博文; 谢琰
Original assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Current assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2019-08-06

Abstract

发明涉及护坡砖技术领域，具体是涉及一种全方位联锁生态护坡砖及其制备方法。一种全方位联锁生态护坡砖，由主体、卡块、凹槽、稳土护板和种植孔组成；所述主体为正六棱柱，在竖直方向具有前、左前、左后、后、右后、右前六个侧面，所述卡块设置在左前面、后面和右前面，且朝向远离主体中心位置的方向延伸，所述凹槽设置在前面、左后面、右后面，且朝向靠近主体中心位置的方向凹陷。本发明不仅从结构上解决了目前护坡砖无法做到全方位咬合的问题，还将建筑垃圾回收利用作为制备护坡砖的原材料，降低制造成本、提升经济效益、保护了生态环境。

Description

一种全方位联锁生态护坡砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及护坡砖技术领域，具体是涉及一种全方位联锁生态护坡砖及其制备方法。

背景技术

护坡砖是指为防止边坡受冲刷，在坡面上铺建的各种样式的砖体，通常护坡砖用于桥址所在河段，河岸因为河水的常年冲刷，河岸土层会不断坍塌，为保护桥梁安全，必须在河岸修建防护建筑物。然而目前所使用的护坡砖往往稳土功能很差，其中具有咬合结构的这也只能确保水平面上的联锁，土层的下降会使传统护坡砖的效果大打折扣。

名称为“一种新型护坡砖”，申请号为“CN201821212298.2”的中国实用新型专利公开了一种新型护坡砖，包括护坡砖本体，所述护坡砖本体整体呈矩形的结构，所述护坡砖本体两侧均开设有拼接槽，且所述拼接槽主体呈U型结构，所述护坡砖本体四角与拼接槽两端之间形成凸出插接部，所述护坡砖本体另外两侧均设置有第一缺口和第二缺口，且所述第一缺口位于中间位置，所述第二缺口位于第一缺口的两侧，所述第一缺口深度大于第二缺口深度，所述护坡砖本体上顶面还一体成型有矩形的凸台，所述矩形的凸台中部开设有四组种植孔，且所述种植孔沿矩形的凸台中心周向均匀分布。

然而该实用新型只能实现水平面上的连锁固定，当出现暴雨、泥石流、地形的沉陷或结冰隆起时，该护坡砖并不能实现竖直方向的固定，砖体之间的连接容易被破坏，起不到应有的保护作用。

随着我国城市化的加快，促进了大量原住宅的拆迁和改造，从而产生了大量建筑垃圾：混凝土、砖、瓦、、玻璃、砂浆。当前处理的方法一般是露天堆放或填埋，这两种方法不但浪费资源、破坏生态环境，而且占用土地资源，因此建筑垃圾资源化处理和利用已成为社会的重大课题。近些年，随着政府部门对建筑资源化利用的关注与重视，我国也开始了建筑垃圾处理及资源化利用技术的研究。近年来，研究较多的废旧普通混凝土再生利用途径是作为再生混凝土骨料，利用废弃混凝土作为原料生产的再生骨料代替天然砂石骨料配制再生混凝土，再生混凝土不仅具有明显的经济效益，而且具有较好的环境效益。

发明内容

本发明提供了一种全方位联锁生态护坡砖及其制备方法，不仅从结构上解决了目前护坡砖无法做到全方位咬合的问题，还将建筑垃圾回收利用作为制备护坡砖的原材料，降低制造成本提升经济效益的同时还保护了环境。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

一种用于全方位联锁生态护坡砖，由主体、卡块、凹槽、稳土护板和种植孔组成；所述主体为正六棱柱；主体中心位置在竖直方向设置有通透整个主体上下表面的种植孔，所述种植孔的上端面设置有稳土护板，稳土护板起到防止边坡水土流失的作用；所述主体在竖直方向具有前、左前、左后、后、右后、右前六个侧面，所述卡块设置在左前面、后面和右前面，且朝向远离主体中心位置的方向延伸，所述凹槽设置在前面、左后面、右后面，且朝向靠近主体中心位置的方向凹陷；所述卡块的厚度和所述凹槽的深度相等，均是主体厚度的一半，且卡块和凹槽的上顶面与主体上顶面平齐；卡块和凹槽的形状相同，通过相邻护坡砖上的卡块和凹槽的相互咬合，实现上、下、左、右、前、后六个方位的全面联锁。

进一步地，所述主体接触土层的一面设置有防滑纹，增大了护坡砖与土层的接触面积，加大了摩擦系数，提高了护坡砖的稳定性。

进一步地，所述卡块具有截面呈梯形的卡块头部和截面呈矩形的卡块尾部，其中，卡块头部远离主体中心位置，卡块尾部靠近主体中心位置。卡块与凹槽的形状即能保证相邻砖体之间连接的稳定性，而且利于施工人员校准铺设。

进一步地，所述种植孔中所种植物选用狗牙根、牛鞭草、香根草、多花木兰、百喜草或银合欢等。植物生长后深扎于土壤中的根系不仅能够起到稳固土壤，防止水土流失的作用，而且还能进一步加固护坡砖与土层的连接，无需砂浆也能做到稳固连接。

进一步地，所述护坡砖的制备方法包括如下步骤:

1)建筑垃圾集料配制：

废弃混凝土中有大量石子、沙子、已经完全水化的水泥以及未完全水化的水泥、钢筋等。其化学成分主要以硅酸盐、碳酸盐、氢氧化物等为主，有的含未水化完全的硅酸二钙及铁铝酸四钙。首先将废弃混凝土经过处理将钢筋等金属取出，然后在颚式破碎机上进行粗破，把大块混凝土破成小块，最后经去杂、碾碎、细破、筛分后，得到1—4mm粒径的混凝土颗粒以备用。

砖瓦属于墙体材料，是由黏土烧制而成，制作工艺与混凝土不同，在强度形成机理上有很大的差别。与混凝土结合牢固的需要通过剔凿取下后，经细破、筛分制成所需的骨料备用。

玻璃垃圾主要来源于建筑装饰材料，具有强度高、耐磨、化学性能稳定、吸水率低的特点，经过细破、筛分后很适合作为骨料。

建筑砂浆是由凝胶材料、细骨料和水按一定比例配制而成的建筑材料，通过剔凿将废旧砂浆片取下，经细破、筛分后，得到粒微细颗粒及细砂以作为骨料备用。

将混凝土、砖瓦、玻璃、砂浆片以重量百分比(45.0％-60.0％)：(20.0％-40.0％)：(10.0％-13.0％)：(5.0％-8.0％)混合得到建筑垃圾集料。

表1-1建筑垃圾集料配比(wt％)

2)胶结料配制：

熟料采用江苏鹤林水泥有限公司生产的水泥熟料，成分见表2-1。

表2-1硅酸盐水泥熟料化学组成(wt％)

CaO	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	SiO<sub>2</sub>	Loss
						61.43	1.52	5.72	3.51	22.33	2.71

矿渣采用南京江南粉磨站生产的矿渣微粉，成分见表2-2。

表2-2矿渣化学组成(wt％)

CaO	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	SO<sub>3</sub>	Tio<sub>2</sub>	Loss
								32.40	9.13	16.30	41.24	1.16	0.06	1.15	-0.47

废混凝土细粉是废混凝土在破碎过程中产生的，其粒径小于1mm，其成分主要为石英、氢氧钙石、白云石、方解石等。

石膏来自江苏南京青龙山水泥厂，其中SO₃的含量为32.5％(wt)。

水玻璃来自南京泡花碱厂，其中模数(M)＝3.13，Na₂O的含量为6.92％(wt)，SiO₂的含量为20.95％(wt)。

将熟料、矿渣、粉煤灰、废混凝土细粉、石膏、水玻璃以重量百分比(65％-75％)：10％：(3％-10％)：(2％-14％)：5％：3％混合均匀得胶结料。

表2-3胶结料配比(wt％)

编号	熟料	矿渣	粉煤灰	废细粉	石膏	水玻璃
							A1	70	10	10	2	5	3
A2	75	10	3	4	5	3
							A3	65	10	3	14	5	3

3)胶结料、建筑垃圾集料经配比计量后，以水固比0.14的比例加水搅拌至均匀。

4)称料放入模具内采用25kN压力成型，成型后的护坡砖在湿空气中养护28天，之后采取自然养护。

进一步地，成型后的护坡砖在20°-30°的温度下养护，前七天洒水养护。

与现有的护坡砖相比，本发明的有益效果是：

1)本发明所公开的一种全方位联锁生态护坡砖，采用邻近砖块咬合的方式，不仅能够做到在水平方向砖体联锁，不产生松动，而且在竖直方向也能做到联锁，不会因铺设面地形的沉陷或结冰隆起而导致结构被破坏。进一步地，护坡砖主体因为采用正六棱柱形状，卡块和凹槽相邻设置的原因，护坡砖整体受理均匀，不会在外力作用下产生单边翘起的现象。

2)本发明所公开的一种利用建筑垃圾制造生态护坡砖的方法，不仅解决了降低了传统护坡砖的生产成本，提高了经济效益，而且解决了建筑垃圾堆放占用资源，破坏环境的问题。

附图说明

图1是发明的外观图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的仰视图；

图4是本发明的主视图；

图5是本发明卡块的结构示意图；

图6是本发明的铺设示意图；

图7是本发明的工艺流程图。

图中：1、主体，2、卡块，21、卡块头部，22、卡块尾部，3、凹槽，4、稳土护板，5、种植孔，6、防滑纹。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“竖直”、“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2和图4所示，一种用于全方位联锁生态护坡砖，由主体1、卡块2、凹槽3、稳土护板4和种植孔5组成；所述主体1为正六棱柱；主体1中心位置在竖直方向设置有通透整个主体1上下表面的种植孔5，所述种植孔5的上端面设置有稳土护板4,所述稳土护板4起到防止边坡水土流失的作用；所述主体1在竖直方向具有前、左前、左后、后、右后、右前六个侧面，所述卡块2设置在左前面、后面和右前面，且朝向远离主体1中心位置的方向延伸，所述凹槽3设置在前面、左后面、右后面，且朝向靠近主体1中心位置的方向凹陷；所述卡块2的厚度和所述凹槽3的深度相等，均是主体1厚度的一半，且卡块2和凹槽3的上顶面与主体1上顶面平齐；卡块2和凹槽3的形状相同，通过相邻护坡砖上的卡块2和凹槽3的相互咬合，实现上、下、左、右、前、后六个方位的全面联锁。

如图3所示，所述主体1接触土层的一面设置有防滑纹6，增大了护坡砖与土层的接触面积，加大了摩擦系数，提高了护坡砖的稳定性。

如图5所示，所述卡块2具有截面呈梯形的卡块头部22和截面呈矩形的卡块尾部21，其中，卡块头部22远离主体1中心位置，卡块尾部21靠近主体1中心位置。卡块2与凹槽3的形状不仅能保证相邻砖体之间连接的稳定性，而且利于施工人员校准铺设。

如图1所示，所述种植孔5中所种植物选用狗牙根、牛鞭草、香根草、多花木兰、百喜草或银合欢等。植物生长后深扎于土壤中的根系不仅能够起到稳固土壤，防止水土流失的作用，而且还能进一步加固护坡砖与土层的连接，无需砂浆也能做到稳固连接。

所述护坡砖的制备方法包括如下步骤:

1)建筑垃圾集料配制：

将混凝土、砖瓦、玻璃、砂浆片以表1-1的比例混合得到建筑垃圾集料。

表1-1建筑垃圾集料配比(wt％)

2)胶结料配制：

表2-1硅酸盐水泥熟料化学组成(wt％)

矿渣采用南京江南粉磨站生产的矿渣微粉，成分见表2-2。

表2-2矿渣化学组成(wt％)

石膏来自江苏南京青龙山水泥厂，其中SO₃含量为32.5％(wt)。

水玻璃来自南京泡花碱厂，其中模数(M)＝3.13，Na₂O含量为6.92％(wt)，SiO₂含量为20.95％(wt)。

将熟料、矿渣、粉煤灰、废混凝土细粉、石膏、水玻璃以表2-3的比例混合均匀得胶结料。

表2-3胶结料配比(wt％)

3)护坡砖制备参数的确定：

在第一个实施例中，在胶结料掺量为20％(wt)，水固比为0.14的配比下，制备的护坡砖测试结果见表3-1：

表3-1胶结料掺量为20％(wt)，水固比为0.14配比下测试结果

由表3-1可看出，A1、A2两组胶结料所得的护坡砖强度较高，与这两组的水泥熟料配比高(见表2-3)有关。综合经济效益考虑，胶结料A3中水泥熟料的重量百分比较少，废混凝土细粉掺入量多，制备成本低，，因此选择A3胶结料作为制砖原料。

在第二个实施例中，在胶结料类型为A3的前提下，护坡砖的测试结果如下：

表3-2胶结料类型为A3，护坡砖的测试结果

由表3-2可以看出，建筑垃圾掺量固定，随着胶结料掺量的提高，护坡砖的体积密度随之增大，抗压强度增强；当胶结料掺量固定时，随着建筑垃圾掺量的提高，护坡砖的体积密度增大，抗压强度增强；因此，在确保护坡砖强度要求的前提下，结合实际成本，这里选择G3建筑垃圾类型，20％(wt)胶结料掺量作为制砖参数。

4)护坡砖的制备：

在第三个实施例中，选用胶结料A3、建筑垃圾G3按照质量百分比20％:80％的比例混合，再以水固比0.14的比例加水搅拌均匀；称料放入模具内采用25kN压力成型，成型后的护坡砖在湿空气中养护28天，之后采取自然养护。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种用于全方位联锁生态护坡砖，其特征在于，由主体(1)、卡块(2)、凹槽(3)、稳土护板(4)和种植孔(5)组成；所述主体(1)为正六棱柱；主体(1)中心位置在竖直方向设置有通透整个主体(1)上下表面的种植孔(5)，所述种植孔(5)的上端面设置有稳土护板(4)；所述主体(1)在竖直方向具有前、左前、左后、后、右后、右前六个侧面，所述卡块(2)设置在左前面、后面和右前面，且朝向远离主体(1)中心位置的方向延伸，所述凹槽(3)设置在前面、左后面、右后面，且朝向靠近主体(1)中心位置的方向凹陷；所述卡块(2)的厚度和所述凹槽(3)的深度相等，均是主体(1)厚度的一半，且卡块(2)和凹槽(3)的上顶面与主体(1)上顶面平齐；卡块(2)和凹槽(3)的形状相同，通过相邻护坡砖上的卡块(2)和凹槽(3)的相互咬合，实现上、下、左、右、前、后六个方位的全面联锁。

2.如权利要求1所述的一种护坡砖，其特征在于，所述主体(1)接触土层的一面设置有防滑纹。

3.如权利要求1所述的一种护坡砖，其特征在于，所述卡块(2)具有截面呈梯形的卡块头部(22)和截面呈矩形的卡块尾部(21)，其中，卡块头部(22)远离主体(1)中心位置，卡块尾部(21)靠近主体(1)中心位置。

4.如权利要求1-3任一项所述的护坡砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:

1)将废弃混凝土经去杂、碾碎、细破、筛分后，得到1—4mm粒径的混凝土颗粒以备用；将砖瓦经细破、筛分后制成所需的骨料备用；将玻璃经过细破、筛分后作为骨料备用；将砂浆片经细破、筛分后，得到粒微细颗粒及细砂以备用；将混凝土、砖瓦、玻璃、砂浆片以重量百分比(45％-60％)：(20.0％-40.0％)：(10.0％-13.0％)：(5.0％-8.0％)混合得到建筑垃圾集料；

2)将熟料、矿渣、粉煤灰、废混凝土细粉、石膏、水玻璃以重量百分比(65％-75％)：10％：(3％-10％)：(2％-14％)：5％：3％混合均匀得胶结料；

3)胶结料、建筑垃圾集料经配比计量后，以水固比0.14的比例加水搅拌至均匀；称料放入模具内采用25kN压力成型，成型后的护坡砖在湿空气中养护28天，之后采取自然养护。

5.如权利要求4所述的一种护坡砖制备方法，其特征在于，成型后的护坡砖在20°-30°的温度下养护，前七天洒水养护。