CN112209668A - 一种高强度再生仿石路面砖 - Google Patents

Abstract

本申请属于建筑材料生产及结构设计技术领域，尤其涉及一种高强度仿石路面砖。所述基础底料包括：河沙、天然粗骨料、水泥、粉煤灰；所述可再生底料包括：冶金矿渣、再生粗骨料；本申请的高强度仿石路面砖其各项性能指标均能够达到标准要求，其中最重要的抗压强度达到了现有标准的130％～209％，且有孔面积占比35％的地面砖的抗折强度损失仅为13％，本申请的高强度仿石路面砖结构更加稳定，其强度损失率均低于常规路面砖。

Description

一种高强度再生仿石路面砖

技术领域

本申请属于建筑材料生产及结构设计技术领域，尤其涉及一种高强度再生仿石路面砖。

背景技术

方式路面砖是一种铺地材料,它由水泥,石子,沙子做原料,经震动成型,表面切磨出条纹或方格.看上去酷似花岗岩,风格有的高雅粗犷,有的浪漫柔和。是当代人首选的路面装饰材料；以水泥和集料为主要原材料，经加工、振动加压或其他成型工艺制成的，用于铺设城市道路人行道、城市广场等的混凝土路面及地面工程的块、板等。其表面可以是有面层(料)的或无面层(料)的；本色的或彩色的。包括用于铺设城市道路人行道、城市广场的其它产品材料(如地材)。随着在回收利用合计数的发展，人们开始使用各类废气回收物质来制造和生产再生仿石路面砖，但现有的生产工艺大多数只是简单的将废气回收物料替换原有底料进行混合生产，其路面砖的性能和质量常常比不上常规的路面砖，因此难以大面积推广应用，限制了资源的回收再利用。

发明内容

本发明创造的目的在于，提供一种改进配比和生产方式得到一种改进的高强度再生仿石路面砖。该高强度再生仿石路面砖不仅成本低，能够有效利用废气回收物料，并具有比传统纯混凝土路面砖更好的物理性能。

为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。

一种高强度再生仿石路面砖，由基础底料和可再生底料混合制成；

所述基础底料包括：河沙、天然粗骨料、水泥、粉煤灰；所述可再生底料包括：冶金矿渣、再生粗骨料；

所述河沙用筛网筛出，筛网孔径0.35～1.25mm；自然堆积密度为1～1.5×10³kg/m³，细度模数3.5～1.5；所述天然粗骨料是指碎石、卵石或者经过破碎处理的矿石，所述天然粗骨料由筛网筛出，粒径8～25mm；所述河沙和天然粗骨料经过冲洗处理，以保证其含泥量不超过1.5％；所述水泥强度标号等级不低于42.5；所述粉煤灰由天然火山灰或者矿物燃烧废料收集后得到，所述粉煤灰经过物理或者化学处理，以保证其硫化物含量不超过2％，碱性化合物含量不超过1.5％；

所述冶金矿渣由冶金废料经过分类破碎、筛网筛选、去磁去硫和钝化处理后制成；所述建筑废弃物由废气建筑物中混凝土块、砖块、砂浆、瓦片经过破碎处理、筛网筛选、去硫、除尘后制得；

所述基础底料和可再生底料采用如下配比和步骤混合加工：

步骤S1：天然粗骨料700～1000份、河沙600～800份、冶金矿渣150～200份；充分搅拌时间不低于5min；

步骤S2：水150～250份，加水量不低于步骤S1中所有材料总质量的10％；粉煤灰90～150份、

步骤S3：水150～250份，加水量根据步骤S2后获取的混合物水分含量而定，其标准为，补水后充分混合的混凝土被铁锨铲起并倾覆在地面时可成团且无水流流淌，或者仅有少量流体但蔓延距离不超过0.8m；

步骤S4：混凝土入模测试，在选择好模具并在模具内做好脱模处理(指通过模具结构设计或者通过设置脱模剂或者安装脱模工具)，将前述步骤S3中制得的混凝土加入模具中，抹平保证混凝土表面与模具边框齐平，测量所加混凝土原始体积，启动振动机15～20s直至模具内混凝土体积不变，测量得到经过振动后的混凝土实际体积，保证振动后混凝土体积减少量不超过混凝土原始体积的10％；若经过测试，振动后混凝土体积减少量超过混凝土原始体积的10％；则应当采取如下处理之一或者同时采取：

处理方案一：增加步骤S1中河沙的占比；

处理方案二：减少金属矿渣或者建筑废弃物的占比；

步骤S5：调整步骤S1～S4，直至初次振动后混凝土体积减少量不超过混凝土原始体积的10％；此后继续振动并补充混凝土，直至振动后混凝土与模具边框齐平；

步骤S6：进行适当挤压和表面纹路处理，将加工完成后的混凝土带模具静置20～30h；

步骤S7：待步骤S6中混凝土完全固化后，拆除模具取出地面砖并静置后制得所需地面砖。

对前述高强度再生仿石路面砖的进一步改进或优选方案，所述天然粗骨料和冶金矿渣的质量分数比为3～5：1；所述河沙与冶金矿渣的质量分数比为3～6：1。

对前述高强度再生仿石路面砖的进一步改进或优选方案，所述粉煤灰经过物理或者化学除硫处理。

对前述高强度再生仿石路面砖的进一步改进或优选方案，所述步骤S6中进行静置处理时，应当使用防水性透气遮蔽物进行防风防水保护

所述步骤S7中的混凝土完全固化后，应当在15℃～18℃，相对湿度80％～90％环境中静置20～25天。

对前述高强度再生仿石路面砖的进一步改进或优选方案，所述高强度再生仿石路面砖与车流方向垂直的截面呈倒梯形结构，所述梯形为等腰梯形；所述等腰梯形顶部横边的宽度

为保证整体结构的稳定性，减小对折断强度的需求，其中a为不小于5的整数，表示用于可铺满整个碾压凹槽所需路面砖的数量；

其中，L为设计预期中车轮碾压凹槽的最大允许宽度，d为设计预期中车轮碾压凹槽的最大允许深度；R为凹槽截面的最大半径；在已知路面基层构成以及预计路面最大承载车辆的信息时，通过环道测试(又称环道试验、环道轴载测试)测量或者有限元模拟计算等方式得到L、d和R；其中环道测试由于构建了环形实体道路，使用环形运动加载设备直接模拟现实车辆的反复碾压，能够获得更接近于实际情形的数据。

对前述高强度再生仿石路面砖的进一步改进或优选方案，等腰梯形两侧腰的倾斜角β应满足2β≥α；其中

即

对前述高强度再生仿石路面砖的进一步改进或优选方案，本申请中的高强度再生仿石路面砖在车流方向上呈非对称放样结构，即沿垂直于车流方向上的截面形状为多个尺寸比例一致但持续变大或变小的等腰梯形组成

对前述高强度再生仿石路面砖的进一步改进或优选方案，本申请高强度再生仿石路面砖设置有斜面的两侧设置有嵌套部，所述嵌套部为设置在斜面上侧，包括多个相间设置的凸出部10和凹槽，相邻的高强度再生仿石路面砖通过凸出部10和凹槽相互嵌套设置，特别的，为防止凸出部10与凹槽的相互挤压，凹槽的下缘设置有倒角12。

其有益效果在于：

本申请的高强度再生仿石路面砖其各项性能指标均能够达到标准要求，其中最重要的抗压强度达到了现有标准的130％～209％，且有孔面积占比35％的地面砖的抗折强度损失仅为13％，本申请的高强度再生仿石路面砖结构更加稳定，其强度损失率均低于常规路面砖。

本申请的高强度再生仿石路面砖适用于工业区以及高流量交通路面，用于替换现有的混凝土板块路面或者其他硬化路面，以改善路面的温差变化适应能力，透水导水能力，同时维持较高的路面强度。

附图说明

图1是高强度再生仿石路面砖上碾压凹槽形成示意图；

图2是改进的高强度再生仿石路面砖结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。

本申请提供了一种高强度再生仿石路面砖，由基础底料和可再生底料混合制成；在本申请中基础底料与现有常规混凝土材料一致，其相应的标准和材质与现有标准一直，特别的在于使用了可再生底料混合基础底料形成可再生混合物来制备仿石地面砖，通过进行合理的工艺处理以及加工方案，本申请提供了一种具有高强度，产品质量稳定，物理性能好的，各项指标均符合建筑标准要求的高强度再生仿石路面砖，同时本申请中提供了一种能够解决现有路面砖容易发生路面碾压变形分裂以及起翘问题，利用和发挥高强度再生仿石路面砖各项性能，实现路面变形抵抗以及变形后稳定支撑，抑制起翘以及结构破坏的路面砖结构，使得该噶搜强度再生仿石路面砖能够应用到大型车辆很多的工业厂区、高流量交通枢纽等区域，解决上述区域混凝土地面砖不适用问题。

所述基础底料包括：河沙、天然粗骨料、水泥、粉煤灰；所述可再生底料包括：冶金矿渣、再生粗骨料；

所述河沙用筛网筛出，筛网孔径0.35～1.25mm；自然堆积密度为1～1.5×103kg/m³，细度模数3.5～1.5；所述天然粗骨料是指碎石、卵石或者经过破碎处理的矿石，所述天然粗骨料由筛网筛出，粒径8～25mm；所述河沙和天然粗骨料经过冲洗处理，以保证其含泥量不超过1.5％；所述水泥强度标号等级不低于42.5；所述粉煤灰由天然火山灰或者矿物燃烧废料收集后得到，所述粉煤灰经过物理或者化学处理，以保证其硫化物含量不超过2％，碱性化合物含量不超过1.5％；

所述冶金矿渣由冶金废料经过分类破碎、筛网筛选、去磁去硫和钝化处理后制成；所述建筑废弃物由废气建筑物中混凝土块、砖块、砂浆、瓦片经过破碎处理、筛网筛选、去硫、除尘后制得；

所述基础底料和可再生底料采用如下配比和步骤混合加工：

步骤S1：天然粗骨料400～700份、再生粗骨料300～400、河沙600～800份、冶金矿渣150～200份；充分搅拌时间不低于5min；

步骤S2：水150～250份，水泥200～300，加水量不低于步骤S1中所有材料总质量的10％；粉煤灰90～150份；

前述步骤中，一般天然粗骨料和冶金矿渣的质量分数比为3～5：1；河沙与冶金矿渣的质量分数比为3～6：1，同时，由于本申请中地面砖内部金属元素含量较多，为避免淋雨后产生不利的化学反应，所述粉煤灰经过物理或者化学除硫处理以避免过多的酸性物质产生。

步骤S3：水150～250份，加水量根据步骤S2后获取的混合物水分含量而定，其标准为，补水后充分混合的混凝土被铁锨铲起并倾覆在地面时可成团且无水流流淌，或者仅有少量流体但蔓延距离不超过0.8m；

步骤S4：混凝土入模测试，在选择好模具并在模具内做好脱模处理(指通过模具结构设计或者通过设置脱模剂或者安装脱模工具)，将前述步骤S3中制得的混凝土加入模具中，保证混凝土表面与模具边框齐平，测量得到混凝土原始体积，启动振动机15～20s直至混凝土体积不变，测量得到经过振动后的混凝土实际体积，保证振动后混凝土体积减少量不超过混凝土原始体积的10％；

由于混凝土中的底料等材料不可避免的含有棱角以及空穴，在搅拌过程中，部分泥浆等材料会进入孔隙和空穴中导致体积减少属于正产现象，但由于本申请中新掺入的金属矿渣基料以及部分建筑物废弃物含有较多棱角和孔洞，且材料硬度偏高因此在破碎等程序中无法自行融洽封闭；可能导致混凝土体积减少量偏高，在此情况下可能导致混凝土干燥过程中内不出现过多孔隙或剥离面，影响地面砖各项性能参数以及外观品质；因此应该对其进行测量测试，并进行相应的优化处理；

具体而言，若经过步骤S4测试，振动后混凝土体积减少量超过混凝土原始体积的10％；则应当采取如下处理之一或者同时采取：

处理方案一：增加步骤S1中河沙的占比；

处理方案二：减少金属矿渣或者建筑废弃物的占比；

处理方案一能够使得地面砖的强度进一步增强，当河沙材料充足时优先采用，处理方案二用于在河沙材料有限时使用，但会降低回收资源的利用量。

步骤S5：调整步骤S1～S4，直至初次振动后混凝土体积减少量不超过混凝土原始体积的10％；此后继续振动并补充混凝土，直至振动后混凝土与模具边框齐平；

步骤S6：进行适当挤压和表面纹路处理，将加工完成后的混凝土带模具静置20～30h；

进一步地，为保证品质，减少静置时间，应当使用防潮绒布或干草等防水透气性遮蔽物进行防风防水保护；

步骤S7：待步骤S6中混凝土完全固化后，拆除模具取出地面砖并静置后制得所需地面砖，具体而言，应当在15℃～18℃，相对湿度80％～90％环境中静置20～25天；

在实际使用过程中，路面砖的形状和结构根据需要进行优化设计，一般情况下，地面砖表面孔洞占比越小则强度越高，其各项标准均能够从GB28635、JC446-2000等行业或国家标准中找到，本实施例中以通用的方形无孔地面砖进行各项标准测试验证，本实施例中，该测试用地面砖配比方案如表1所示：

表1地面砖配比方案(质量比)

前述方案的高强度再生仿石路面砖的主要测试指标如表2所示

表2地面砖测试指标值

由表2可知，基于前述配比及制造工艺获得的高强度再生仿石路面砖其各项性能指标均能够达到标准要求，其中最重要的抗压强度达到了现有标准的130％～209％，且有孔面积占比35％的地面砖的抗折强度损失仅为13％，由于现有的常规混凝土路面砖，同时随着厚度增加其强度能够进一步以增强，能够有效提高路面砖的物理性能，在冻融试验中，本申请的高强度再生仿石路面砖结构更加稳定，其强度损失率均低于常规路面砖，但同时，由于含有金属矿渣等材料，本申请中的路面砖并不适用于长期涉水或者浸泡的位置，例如水库堤坝、引水通道等。

本申请的高强度再生仿石路面砖适用于工业区以及高流量交通路面，用于替换现有的混凝土板块路面或者其他硬化路面，以改善路面的温差变化适应能力，透水导水能力，同时维持较高的路面强度。

如图1所示，在实际使用过程中，上述区域面临的主要问题是由于大量车辆长期沿固定路线的频繁的碾压，会导致路面特定位置出现沟渠状凹陷条，主要是由车辆轮胎的长期滚压导致路面结构以及路基下侧基层材料挤压流失，随着材料流失以及挤压，实际上上述凹陷会逐渐稳定且深度一般不会超过200mm，并不会影响主要交通功能，但由于凹陷区会形成较大的坡面或者火山形结构，因此铺设常规的路面砖结构的话会发生挤压卷翘，路面砖边缘相互冲击，路面砖容易凸出，导致车辆行驶安全的隐患，同时加快路面破坏速度，因此一般都是采用整块的预制混凝土或者其他柔性路面结构，这些路面结构能够有效应对凹陷问题，相对而言，其强度等性能指标则相对偏低。

为了使得本申请的高强度再生仿石路面砖能够应用到前述路面结构中，提供一种优化的高强度再生仿石路面砖结构方案，具体而言：

所述高强度再生仿石路面砖与车流方向垂直的截面呈倒梯形结构，所述梯形为等腰梯形；所述等腰梯形顶部横边的宽度

为保证整体结构的稳定性，减小对折断强度的需求，其中a为不小于5的整数，表示用于可铺满整个碾压凹槽所需路面砖的数量；

其中，L为设计预期中车轮碾压凹槽的最大允许宽度，d为设计预期中车轮碾压凹槽的最大允许深度；R为凹槽截面的最大半径；在已知路面基层构成以及预计路面最大承载车辆的信息时，通过环道测试(又称环道试验、环道轴载测试)测量或者有限元模拟计算等方式得到L、d和R；其中环道测试由于构建了环形实体道路，使用环形运动加载设备直接模拟现实车辆的反复碾压，能够获得更接近于实际情形的数据。

选择合适的路面砖宽度S和参数a即可在路面站规划设计时提前进行计算安装，在安装以后，假设凹槽边缘靠近两个路面砖的连接面13会相互靠近，为保证变形后内外侧表面能够再次形成稳定挤压面，将两侧斜面挤压力发散至底部和两侧路基材料，不至于形成角对角棱对棱拱起的的情形，避免翘起，应当优选保证最终稳定后，两个面能够基本贴合但不会冲突，即顶部棱边接触而底部棱边不接触，因此等腰梯形两侧腰的倾斜角β应满足2β≥α；其中

即

如图2所示，为使本申请的能够适应斜坡面或者宽度变化道路的铺设，或者用于配合不同碾压凹槽的尺寸，本申请中的高强度再生仿石路面砖在车流方向上呈非对称放养结构，即沿垂直于车流方向上的截面形状为多个尺寸比例一致但持续变大或变小的等腰梯形组成

如图2所示，进一步地，在实际使用过程中，碾压凹槽尺寸并不一致，其实际路面会包含有多个不同尺寸的碾压凹槽，为保证在平面安装时，正常水平铺设的路面砖能够自洽连接，本申请的高强度再生仿石路面砖在铺设时，应当保留较多的余量，

为此，本申请高强度再生仿石路面砖设置有斜面的两侧设置有嵌套部，所述嵌套部为设置在斜面上侧，包括多个相间设置的凸出部10和凹槽11，相邻的高强度再生仿石路面砖通过凸出部10和凹槽11相互嵌套设置，特别的，为防止凸出部10与凹槽11的相互挤压，凹槽的下缘设置有倒角12。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种高强度再生仿石路面砖，其特征在于，由基础底料和可再生底料混合制成；

所述基础底料包括：河沙、天然粗骨料、水泥、粉煤灰；所述可再生底料包括：冶金矿渣、再生粗骨料；

所述河沙用筛网筛出，筛网孔径0.35～1.25mm；自然堆积密度为1～1.5×10³kg/m³，细度模数3.5～1.5；所述天然粗骨料是指碎石、卵石或者经过破碎处理的矿石，所述天然粗骨料由筛网筛出，粒径8～25mm；所述河沙和天然粗骨料经过冲洗处理，以保证其含泥量不超过1.5％；所述水泥强度标号等级不低于42.5；所述粉煤灰由天然火山灰或者矿物燃烧废料收集后得到，所述粉煤灰经过物理或者化学处理，以保证其硫化物含量不超过2％，碱性化合物含量不超过1.5％；

所述冶金矿渣由冶金废料经过分类破碎、筛网筛选、去磁去硫和钝化处理后制成；所述建筑废弃物由废气建筑物中混凝土块、砖块、砂浆、瓦片经过破碎处理、筛网筛选、去硫、除尘后制得；

所述基础底料和可再生底料采用如下配比和步骤混合加工：

步骤S1：天然粗骨料400～700份、再生粗骨料300～400、河沙600～800份、冶金矿渣150～200份；充分搅拌时间不低于5min；

步骤S2：水150～250份，水泥200～300，加水量不低于步骤S1中所有材料总质量的10％；粉煤灰90～150份；

步骤S3：水150～250份，加水量根据步骤S2后获取的混合物水分含量而定，其标准为，补水后充分混合的混凝土被铁锨铲起并倾覆在地面时可成团且无水流流淌，或者仅有少量流体但蔓延距离不超过0.8m；

步骤S4：混凝土入模测试，在选择好模具并在模具内做好脱模处理(指通过模具结构设计或者通过设置脱模剂或者安装脱模工具)，将前述步骤S3中制得的混凝土加入模具中，抹平保证混凝土表面与模具边框齐平，测量所加混凝土原始体积，启动振动机15～20s直至模具内混凝土体积不变，测量得到经过振动后的混凝土实际体积，保证振动后混凝土体积减少量不超过混凝土原始体积的10％；若经过测试，振动后混凝土体积减少量超过混凝土原始体积的10％；则应当采取如下处理之一或者同时采取：

处理方案一：增加步骤S1中河沙的占比；

处理方案二：减少金属矿渣或者建筑废弃物的占比；

步骤S5：调整步骤S1～S4，直至初次振动后混凝土体积减少量不超过混凝土原始体积的10％；此后继续振动并补充混凝土，直至振动后混凝土与模具边框齐平；

步骤S6：进行适当挤压和表面纹路处理，将加工完成后的混凝土带模具静置20～30h；

步骤S7：待步骤S6中混凝土完全固化后，拆除模具取出地面砖并静置后制得所需地面砖。

2.根据权利要求1所述一种高强度再生仿石路面砖，其特征在于，所述粉煤灰经过物理或者化学除硫处理。

3.根据权利要求1所述一种高强度再生仿石路面砖，其特征在于，所述步骤S6中进行静置处理时，应当使用防水性透气遮蔽物进行防风防水保护；

所述步骤S7中的混凝土完全固化后，应当在15℃～18℃，相对湿度80％～90％环境中静置20～25天。

4.根据权利要求1所述一种高强度再生仿石路面砖，其特征在于，高强度再生仿石路面砖与车流方向垂直的截面呈倒梯形结构，所述梯形为等腰梯形；所述等腰梯形顶部横边的宽度

其中a为不小于5的整数，表示用于可铺满整个碾压凹槽所需路面砖的数量；

其中，L为设计预期中车轮碾压凹槽的最大允许宽度，d为设计预期中车轮碾压凹槽的最大允许深度；R为凹槽截面的最大半径；在已知路面基层构成以及预计路面最大承载车辆的信息时，通过环道测试测量或者有限元模拟计算等方式得到L、d和R。

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