CN112159163A - 一种高强度复合免烧砖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度复合免烧砖的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明通过添加石膏晶须和玄武岩短纤维，制备一种高强度复合免烧砖，石膏晶须在结晶时原子结构排列高度有序，可以有效补强免烧砖的强度，由于石膏晶须的是纤维状晶体能吸收冲击能量，而且其机械强度大，在免烧砖破裂过程中能有效抑制裂纹扩展，可以有效提高免烧砖的抗疲劳性与抗缓冲性能，玄武岩纤维能够使免烧砖的强度得到显著的提高，同时对于免烧砖的韧性和抗冲击疲劳性能都有很好的改善，在免烧砖加入一定量的玄武岩短纤维可以预防免烧砖裂缝的出现和扩展，玄武岩纤维的掺入能有效的改善免烧砖的力学性能，使免烧砖的抗拉强度和抗折强度都得到不同程度的提高。

Description

一种高强度复合免烧砖的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度复合免烧砖的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
免烧砖是指以各类尾矿（如铁尾矿、铜尾矿）、化学工业废渣（如赤泥、海涂泥）等作为主要原料，用水泥或其它活性废渣作为胶凝材料，经过自然养护或蒸汽养护而制备的一种新型墙体材料。免烧砖的优势主要体现在以下三点：强度高、成本低和绿色环保。
免烧砖的生产成本主要包括原料价钱、设备购置费、工人工资、水电费等。免烧砖的主要原材料是固体废弃物、胶凝材料以及各种外加剂等。固废资源化利用不仅符合国家的政策，也是当前土地资源不断减少环境下的需要，符合可持续发展。在免烧砖原料中工业固体废弃物占的比例一般为60%~90%，废渣几乎没有成本，消耗量大甚至会得到尾矿排放企业的经济资助，而且固体废弃物掺量30%以上产品享受免税扶持政策。生产免烧砖只需添加少量的胶凝材料和外加剂就能获得理想的产品。生产免烧砖所需设备简单，操作方便，损耗极小，所需人力根据产量高低调整。免烧砖是利用各种废弃物如粉煤灰、尾砂，再加适量胶凝材料和外加剂生产的新型墙体材料。免烧砖不再使用粘土作为原料，节约土地资源，且免烧砖在加压成型后不需要经过高温烧结，不仅节约了烧结所需要的能耗，而且不会有CO2排放，但是传统的免烧砖会出现低强度、断裂的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有传统的免烧砖会出现低强度、断裂现象的问题，提供了一种高强度复合免烧砖的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）将黄沙、水泥、改性复合橡胶、石膏晶须、玄武岩短纤维加入水中，置于高速搅拌机中，常温下以800～900r/min下搅拌4～6min，得混合砂浆；
（2）将混合砂浆置于模具中，在25～27MPa的压力下保压压制30～50s，得免烧砖坯体；
（3）将免烧砖坯体置于养护箱中，在50～60℃下蒸汽养护10～12h，冷却至室温，得高强度复合免烧砖。
所述的黄沙、水泥、改性复合橡胶、石膏晶须、玄武岩短纤维、水的重量份数分别为：24～36份黄沙、40～60份水泥、20～30份改性复合橡胶、4~6份石膏晶须、8~12份玄武岩短纤维、160～240份水。
所述的玄武岩短纤维的平均长度为2~4mm。
所述的模具的规格为20cm×10cm×6cm。
所述的石膏晶须的具体制备步骤为：
（1）将脱硫石膏、乙二醇加入水中，常温下以200~250r/min转速搅拌40~60min，得石膏悬浮液；
（2）将石膏悬浮液置于高温高压反应釜中以160~200r/min转速搅拌反应1~2h，得反应浆料；
（3）将反应浆料用80~90℃的水洗涤3~5次，置于离心机中，常温下以3000~4000r/min转速离心分离18~20min，取下层固体，置于80~100℃的烘箱中干燥1~2h，常温冷却，得石膏晶须。
所述的脱硫石膏、乙二醇、去离子水的重量份数分别为：30~40份脱硫石膏、12~16份乙二醇、120~160份水。
石膏晶须制备步骤（2）所述的反应条件为温度180~200℃、压力18~20MPa。
所述的改性复合橡胶的具体制备步骤为：
（1）将废旧轮胎橡胶颗粒置于开炼机中，将磷石膏粉末加入废旧轮胎橡胶颗粒中，常温下以300～400r/min转速搅拌30~40min，得橡胶混合料；
（2）将橡胶混合料置于开炼机中，常温下以300~350r/min转速混炼30～40min，得混炼胶；
（3）将尿素、硫磺加入混炼胶中，常温下以200~250r/min混炼5～10min，得混合胶；
（4）将混合胶置于平板硫化机上硫化20～30min，常温冷却，得硫化胶；
（5）将硫化胶用60～80℃的去离子水洗涤3～5次，置于80～90℃的烘箱中干燥2～4h，常温冷却，得改性复合橡胶。
所述的废旧轮胎橡胶颗粒、磷石膏粉末、尿素、硫磺的重量份数分别为：20～40份废旧轮胎橡胶颗粒、10～20份磷石膏粉末、1～2份尿素、1～2份硫磺。
改性复合橡胶制备步骤（4）所述的硫化条件为温度160～180℃、压力20~40MPa。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明通过添加石膏晶须和玄武岩短纤维，制备一种高强度复合免烧砖，石膏晶须尺寸均匀，结构稳定，外形完整，颗粒细小，分散度高，比表面积大，表面自由能高，具有耐高温、抗化学腐蚀、强度高、靭性、易进行表面处理等优点；由于晶须在结晶时原子结构排列高度有序，近乎完整晶体，致使晶须的强度接近材料原子间价键的理论强度，远远超过日前使用的各种增强剂，可以有效补强免烧砖的强度，石膏晶须具有优良的增强功能和一定的阻燃性，化学稳定性，而且绿色环保、无毒，是一种性价比很高的材料，由于石膏晶须的是纤维状晶体能吸收冲击能量，而且其机械强度大，在免烧砖破裂过程中能有效抑制裂纹扩展，可以有效提高免烧砖的抗疲劳性与抗缓冲性能，是一种良好的添加剂；玄武岩纤维能够使免烧砖的强度得到显著的提高，同时对于免烧砖的韧性和抗冲击疲劳性能都有很好的改善，在免烧砖加入一定量的玄武岩短纤维可以预防免烧砖裂缝的出现和扩展，玄武岩纤维的掺入能有效的改善免烧砖的力学性能，使免烧砖的抗拉强度和抗折强度都得到不同程度的提高。
具体实施方式
按重量份数计，分别称量20～40份废旧轮胎橡胶颗粒、10～20份磷石膏粉末、1～2份尿素、1～2份硫磺，将废旧轮胎橡胶颗粒置于开炼机中，将磷石膏粉末加入废旧轮胎橡胶颗粒中，常温下以300～400r/min转速搅拌30~40min，得橡胶混合料，将橡胶混合料置于开炼机中，常温下以300~350r/min转速混炼30～40min，得混炼胶，将尿素、硫磺加入混炼胶中，常温下以200~250r/min混炼5～10min，得混合胶；将混合胶置于平板硫化机上，在温度160～180℃、压力20~40MPa的条件下硫化20～30min，常温冷却，得硫化胶，将硫化胶用60～80℃的去离子水洗涤3～5次，置于80～90℃的烘箱中干燥2～4h，常温冷却，得改性复合橡胶；
再按重量份数计，分别称量30~40份脱硫石膏、12~16份乙二醇、120~160份去离子水，将脱硫石膏、乙二醇加入去离子水中，常温下以200~250r/min转速搅拌40~60min，得石膏悬浮液，将石膏悬浮液置于高温高压反应釜中，在温度180~200℃、压力18~20MPa的条件下以160~200r/min转速搅拌反应1~2h，得反应浆料，将反应浆料用80~90℃的去离子水洗涤3~5次，置于离心机中，常温下以3000~4000r/min转速离心分离18~20min，取下层固体，置于80~100℃的烘箱中干燥1~2h，常温冷却，得石膏晶须；
再按重量份数计，分别称取24～36份黄沙、40～60份水泥、20～30份改性复合橡胶、4~6份石膏晶须、8~12份平均长度为2~4mm的玄武岩短纤维、160～240份水，将黄沙、水泥、改性复合橡胶、石膏晶须、玄武岩短纤维加入水中，置于高速搅拌机中，常温下以800～900r/min下搅拌4～6min，得混合砂浆，将混合砂浆置于规格为20cm×10cm×6cm的模具中，在25～27MPa的压力下保压压制30～50s，得免烧砖坯体，将免烧砖坯体置于养护箱中，在50～60℃下蒸汽养护10～12h，冷却至室温，得高强度复合免烧砖。
实施例1
按重量份数计，分别称量20份废旧轮胎橡胶颗粒、10份磷石膏粉末、1份尿素、1份硫磺，将废旧轮胎橡胶颗粒置于开炼机中，将磷石膏粉末加入废旧轮胎橡胶颗粒中，常温下以300r/min转速搅拌30min，得橡胶混合料，将橡胶混合料置于开炼机中，常温下以300r/min转速混炼30min，得混炼胶，将尿素、硫磺加入混炼胶中，常温下以200r/min混炼5min，得混合胶；将混合胶置于平板硫化机上，在温度160℃、压力20MPa的条件下硫化20min，常温冷却，得硫化胶，将硫化胶用60℃的去离子水洗涤3次，置于80℃的烘箱中干燥2h，常温冷却，得改性复合橡胶；
再按重量份数计，分别称量30份脱硫石膏、12份乙二醇、120份去离子水，将脱硫石膏、乙二醇加入去离子水中，常温下以200r/min转速搅拌40min，得石膏悬浮液，将石膏悬浮液置于高温高压反应釜中，在温度180℃、压力18MPa的条件下以160r/min转速搅拌反应1h，得反应浆料，将反应浆料用80℃的去离子水洗涤3次，置于离心机中，常温下以3000r/min转速离心分离18min，取下层固体，置于80℃的烘箱中干燥1h，常温冷却，得石膏晶须；
再按重量份数计，分别称取24份黄沙、40份水泥、20份改性复合橡胶、4份石膏晶须、8份平均长度为2mm的玄武岩短纤维、160份水，将黄沙、水泥、改性复合橡胶、石膏晶须、玄武岩短纤维加入水中，置于高速搅拌机中，常温下以800r/min下搅拌4min，得混合砂浆，将混合砂浆置于规格为20cm×10cm×6cm的模具中，在25MPa的压力下保压压制30s，得免烧砖坯体，将免烧砖坯体置于养护箱中，在50℃下蒸汽养护10h，冷却至室温，得高强度复合免烧砖。
实施例2
按重量份数计，分别称量30份废旧轮胎橡胶颗粒、15份磷石膏粉末、1.5份尿素、1.5份硫磺，将废旧轮胎橡胶颗粒置于开炼机中，将磷石膏粉末加入废旧轮胎橡胶颗粒中，常温下以350r/min转速搅拌35min，得橡胶混合料，将橡胶混合料置于开炼机中，常温下以325r/min转速混炼35min，得混炼胶，将尿素、硫磺加入混炼胶中，常温下以225r/min混炼7min，得混合胶；将混合胶置于平板硫化机上，在温度170℃、压力30MPa的条件下硫化25min，常温冷却，得硫化胶，将硫化胶用70℃的去离子水洗涤4次，置于85℃的烘箱中干燥3h，常温冷却，得改性复合橡胶；
再按重量份数计，分别称量35份脱硫石膏、14份乙二醇、140份去离子水，将脱硫石膏、乙二醇加入去离子水中，常温下以225r/min转速搅拌50min，得石膏悬浮液，将石膏悬浮液置于高温高压反应釜中，在温度190℃、压力19MPa的条件下以180r/min转速搅拌反应1.5h，得反应浆料，将反应浆料用85℃的去离子水洗涤4次，置于离心机中，常温下以3500r/min转速离心分离19min，取下层固体，置于90℃的烘箱中干燥1.5h，常温冷却，得石膏晶须；
再按重量份数计，分别称取30份黄沙、50份水泥、25份改性复合橡胶、5份石膏晶须、10份平均长度为3mm的玄武岩短纤维、200份水，将黄沙、水泥、改性复合橡胶、石膏晶须、玄武岩短纤维加入水中，置于高速搅拌机中，常温下以850r/min下搅拌5min，得混合砂浆，将混合砂浆置于规格为20cm×10cm×6cm的模具中，在26MPa的压力下保压压制40s，得免烧砖坯体，将免烧砖坯体置于养护箱中，在55℃下蒸汽养护11h，冷却至室温，得高强度复合免烧砖。
实施例3
按重量份数计，分别称量40份废旧轮胎橡胶颗粒、20份磷石膏粉末、2份尿素、2份硫磺，将废旧轮胎橡胶颗粒置于开炼机中，将磷石膏粉末加入废旧轮胎橡胶颗粒中，常温下以400r/min转速搅拌40min，得橡胶混合料，将橡胶混合料置于开炼机中，常温下以350r/min转速混炼40min，得混炼胶，将尿素、硫磺加入混炼胶中，常温下以250r/min混炼10min，得混合胶；将混合胶置于平板硫化机上，在温度180℃、压力40MPa的条件下硫化30min，常温冷却，得硫化胶，将硫化胶用80℃的去离子水洗涤5次，置于90℃的烘箱中干燥4h，常温冷却，得改性复合橡胶；
再按重量份数计，分别称量40份脱硫石膏、16份乙二醇、160份去离子水，将脱硫石膏、乙二醇加入去离子水中，常温下以250r/min转速搅拌60min，得石膏悬浮液，将石膏悬浮液置于高温高压反应釜中，在温度200℃、压力20MPa的条件下以200r/min转速搅拌反应2h，得反应浆料，将反应浆料用90℃的去离子水洗涤5次，置于离心机中，常温下以4000r/min转速离心分离20min，取下层固体，置于100℃的烘箱中干燥2h，常温冷却，得石膏晶须；
再按重量份数计，分别称取36份黄沙、60份水泥、30份改性复合橡胶、6份石膏晶须、12份平均长度为4mm的玄武岩短纤维、240份水，将黄沙、水泥、改性复合橡胶、石膏晶须、玄武岩短纤维加入水中，置于高速搅拌机中，常温下以900r/min下搅拌6min，得混合砂浆，将混合砂浆置于规格为20cm×10cm×6cm的模具中，在27MPa的压力下保压压制50s，得免烧砖坯体，将免烧砖坯体置于养护箱中，在60℃下蒸汽养护12h，冷却至室温，得高强度复合免烧砖。
对照例：广东某公司生产的免烧砖。
将实施例及对照例制备得到的免烧砖进行检测，具体检测如下：
强度：根据GB/T2542-2012《砌墙砖试验方法》中砌墙砖强度检测方法成型试件，并测定其相应龄期的抗压强度，在免烧砖快速养护箱进行75℃、9h蒸汽养护，冷却至室温并养护28d。
具体测试结果如表1。
表1性能表征对比表
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对照例
抗压强度/MPa 120 124 122 76
由表1可知，本发明制备的免烧砖具有良好的抗压强度。

Claims (10)

1.一种高强度复合免烧砖的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将黄沙、水泥、改性复合橡胶、石膏晶须、玄武岩短纤维加入水中，置于高速搅拌机中，常温下以800～900r/min下搅拌4～6min，得混合砂浆；
（2）将混合砂浆置于模具中，在25～27MPa的压力下保压压制30～50s，得免烧砖坯体；
（3）将免烧砖坯体置于养护箱中，在50～60℃下蒸汽养护10～12h，冷却至室温，得高强度复合免烧砖。
2.根据权利要求1所述的一种高强度复合免烧砖的制备方法，其特征在于，所述的黄沙、水泥、改性复合橡胶、石膏晶须、玄武岩短纤维、水的重量份数分别为24～36份黄沙、40～60份水泥、20～30份改性复合橡胶、4~6份石膏晶须、8~12份玄武岩短纤维、160～240份水。
3.根据权利要求1所述的一种高强度复合免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的玄武岩短纤维的平均长度为2~4mm。
4.根据权利要求1所述的一种高强度复合免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的模具的规格为20cm×10cm×6cm。
5.根据权利要求1所述的一种高强度复合免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的石膏晶须的具体制备步骤为：
（1）将脱硫石膏、乙二醇加入去离子水中，常温下以200~250r/min转速搅拌40~60min，得石膏悬浮液；
（2）将石膏悬浮液置于高温高压反应釜中以160~200r/min转速搅拌反应1~2h，得反应浆料；
（3）将反应浆料用80~90℃的去离子水洗涤3~5次，置于离心机中，常温下以3000~4000r/min转速离心分离18~20min，取下层固体，置于80~100℃的烘箱中干燥1~2h，常温冷却，得石膏晶须。
6.根据权利要求5所述的一种高强度复合免烧砖的制备方法，其特征在于，所述的脱硫石膏、乙二醇、去离子水的重量份数分别为30~40份脱硫石膏、12~16份乙二醇、120~160份去离子水。
7.根据权利要求5所述的一种高强度复合免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的反应条件为温度180~200℃、压力18~20MPa。
8.根据权利要求1所述的一种高强度复合免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的改性复合橡胶的具体制备步骤为：
（1）将废旧轮胎橡胶颗粒置于开炼机中，将磷石膏粉末加入废旧轮胎橡胶颗粒中，常温下以300～400r/min转速搅拌30~40min，得橡胶混合料；
（2）将橡胶混合料置于开炼机中，常温下以300~350r/min转速混炼30～40min，得混炼胶；
（3）将尿素、硫磺加入混炼胶中，常温下以200~250r/min混炼5～10min，得混合胶；
（4）将混合胶置于平板硫化机上硫化20～30min，常温冷却，得硫化胶；
（5）将硫化胶用60～80℃的去离子水洗涤3～5次，置于80～90℃的烘箱中干燥2～4h，常温冷却，得改性复合橡胶。
9.根据权利要求8所述的一种高强度复合免烧砖的制备方法，其特征在于，所述的废旧轮胎橡胶颗粒、磷石膏粉末、尿素、硫磺的重量份数分别为20～40份废旧轮胎橡胶颗粒、10～20份磷石膏粉末、1～2份尿素、1～2份硫磺。
10.根据权利要求8所述的一种高强度复合免烧砖的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述的硫化条件为温度160～180℃、压力20~40MPa。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113072351A (zh) * 2021-04-02 2021-07-06 四川省建筑科学研究院有限公司 基于脱硫石膏和建筑垃圾的免烧砖及其制备方法

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