CN112266201A

CN112266201A - 一种建筑垃圾免烧再生砖及其制备方法

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Publication number: CN112266201A
Application number: CN202011001814.9A
Authority: CN
Inventors: 高嵩; 侯东帅; 宫尧尧; 班顺莉; 金祖权; 张纪刚; 李绍纯; 李秋义
Original assignee: Qingdao University of Technology
Current assignee: Qingdao University of Technology
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2021-01-26
Also published as: WO2022062493A1

Abstract

本发明提供了一种建筑垃圾免烧再生砖及其制备方法，原料包括胶凝材料和骨料，骨料为建筑垃圾处理而成的再生骨料，其特点是：胶凝材料为泵送混凝土废渣，建筑垃圾免烧再生砖的原料中掺加水泥作为激发剂。制备方法包括：（1）按原料配合比称取胶凝材料和骨料，备用；（2）将胶凝材料和骨料按比例混合得到混合料；（3）将搅拌均匀的混合料装入模具，在成型机上采用适当压力与加荷速度压制成型，成型后立即拆模；（4）将拆模后的再生砖进行碳化养护或蒸汽养护一定时间后，得到免烧再生砖。达到废物资源化利用的目的，能够有效地减少环境污染，降低制造成本，且原料易得；制备方法简单、合理，减少空气污染，适用于大规模工业化生产。

Description

一种建筑垃圾免烧再生砖及其制备方法

技术领域

本发明属于土木工程、固体废弃物资源化再生利用及建筑材料领域，具体说是一种建筑垃圾免烧再生砖及其制备方法。

背景技术

近年来，中国建筑业的发展速度不断加快，商品混凝土是现代城市建设最主要的建筑材料之一，在商品混凝土生产过程中产生大量的废浆。废浆中含有如外加剂、未水化水泥和沙子等物质，通常直接排放到周围地区，对环境造成严重污染。我国大部分商品混凝土搅拌站每生产1立方米的混凝土会产生超过20kg残留废渣，2018年全国累积生产混凝土超过16亿立方米，附加产生了约3千万吨废渣。传统的处理方式是运输至山谷或开挖农田筑坝湿法堆埋，不仅占用了大量的土地资源，还会有重度污染问题。

泵送混凝土废渣的主要成分是SiO₂、CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃，还含微量有色金属等。通过分析图谱可知，废渣中含有大量C₃S、 C₂S，仍具有一定的活性。

目前常见的建筑垃圾再生砌块主要有建筑垃圾再生蒸压砖、建筑垃圾再生烧结砖、建筑垃圾水泥免烧砖、建筑垃圾免烧免蒸砖。常用的养护机制主要是采用蒸汽养护。但建筑垃圾再生砖生产过程中存在许多问题，再生砖的尺寸偏差、含水率与吸水率符合《混凝土砌块和砖试验方法GBT 4111-2013 》标准要求，但是抗冻性能、干燥收缩率等于标准要求还有一定的差距，最主要的问题还是使用同批次再生骨料的再生砖强度变化大。

现阶段我国建筑垃圾再生砖主要的短板集中在以下几个方面：

（1）生产再生骨料的建筑垃圾原料千差万别，无法有效的统一产出的建筑垃圾再生骨料的性能。这直接导致再生砖的强度等级变化浮动大，无法通过配合比进行有效控制。

（2）建筑垃圾再生砖的生产者没有足够的学术素养，无法在生产过程中对配合比和生产工艺进行优化和改进

（3）有关部门对于建筑垃圾再生产品的推广力度不够，人们一听到是建筑垃圾再生砖就会质疑其性能，建筑企业更倾向于使用其他类型的使用传统的天然骨料的免烧砖作为工程中的砖砌块。

泵送混凝土废渣的资源化利用技术一直是国内外研究的热点和难点，虽然成果多，但实际推广应用的少，废渣资源化利用的水平较低。

如何利用商品混凝土搅拌站在生产过程中产生的废渣（即泵送混凝土废渣，包括运输罐车刷罐浆料和洗砂废浆）代替现在常用的水泥作为胶凝材料，用建筑业建筑垃圾处理而成的再生骨料代替天然砂作为骨料，并采用简单、合理的养护方式制成再生砖。这是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种建筑垃圾免烧再生砖及其制备方法，达到废物资源化利用的目的，能够有效地减少环境污染，降低制造成本，且原料易得；制备方法简单、合理，减少空气污染，适用于大规模工业化生产。

为解决以上问题，本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种建筑垃圾免烧再生砖，所述建筑垃圾免烧再生砖的原料包括胶凝材料和骨料，所述的骨料为建筑垃圾处理而成的再生骨料，其特征在于，所述胶凝材料为泵送混凝土废渣，所述建筑垃圾免烧再生砖的原料中掺加水泥作为激发剂。

对上述技术方案的改进：所述泵送混凝土废渣为原料总质量的20%~25%，所述再生骨料为原料总质量的70%~ 75%，所述水泥的掺加量为原料总质量的4%~ 5%。

对上述技术方案的进一步改进：所述泵送混凝土废渣为商品混凝土搅拌站在生产过程中产生的废渣，所述的废渣包括运输罐车刷罐浆料和洗砂废浆。

本发明还提供一种上述泵送混凝土废渣免烧再生砖的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：

步骤1：按原料配合比称取胶凝材料和骨料，备用；

步骤2：将胶凝材料和骨料按比例混合、加水搅拌，得到混合均匀的混合料；

步骤3：将搅拌均匀的混合料装入模具，在成型机上找到中心位置并调整平衡，采用适当压力与加荷速度压制成型，成型后立即拆模；

步骤4：将拆模后的再生砖进行碳化养护或蒸汽养护一定时间后，得到免烧再生砖。

对上述技术方案的改进：所述步骤2中，用水量占原料总质量的10%-15%（所述用水量不计入所述原料总质量），所述步骤3中，所述压力最大值为45-55kN，所述加荷速度为0.4-0.6kN/s。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤4中，所述碳化养护的工艺条件为：二氧化碳的浓度为17%-23%，环境温度为17-23摄氏度，环境湿度为67%-73%，碳化养护时间为3-7天。

对上述技术方案的进一步改进：所述免烧再生砖抗压强度至少达到砖砌块标准MU15强度等级。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和积极效果：

1、本发明再生砖是泵送混凝土残渣作为胶凝材料，少量掺加水泥作为激发剂，骨料是用建筑业建筑垃圾处理而成的再生骨料，加水搅拌、压制后采用碳化养护制成的再生砖，符合国家关于砖的标准，可以代替黏土砖用于填充墙体，构成承重墙和非承重结构部件。本发明再生砖的制造成本低，且原料易得，并可以减少对周边环境的污染程度，减少资源浪费，具有巨大的经济价值、环保价值及社会效益。

2、本发明再生砖的制备方法简单、合理，可以减少养护期间的空气污染，适用于大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明一种建筑垃圾免烧再生砖的具体实施方式，所述建筑垃圾免烧再生砖的原料包括胶凝材料和骨料，所述的骨料为建筑垃圾处理而成的再生骨料，其特征在于，所述胶凝材料为泵送混凝土废渣，所述建筑垃圾免烧再生砖的原料中掺加水泥作为激发剂。

优选地，所述泵送混凝土废渣为原料总质量的20%~25%，所述再生骨料为原料总质量的70%~ 75%，所述水泥的掺加量为原料总质量的4%~ 5%。

进一步地，所述泵送混凝土废渣为商品混凝土搅拌站在生产过程中产生的废渣，所述的废渣包括运输罐车刷罐浆料和洗砂废浆。

本发明还提供一种上述泵送混凝土废渣免烧再生砖的制备方法的具体实施方式，制备方法包括以下步骤：

步骤1：按原料配合比称取胶凝材料和骨料，备用；

进一步地，所述步骤2中，用水量占原料总质量的10%-15%（所述用水量不计入所述原料总质量），所述步骤3中，所述压力最大值为45-55kN，所述加荷速度为0.4-0.6KN/s。

优选地，所述步骤4中，所述碳化养护的工艺条件为：二氧化碳的浓度为17%-23%，环境温度为17-23摄氏度，环境湿度为67%-73%，碳化养护时间为3-7天。

以下为本发明泵送混凝土废渣免烧再生砖的具体实施例：

试验采用的成型方式为压制成型。试验检测方法参考（GB/T 4111-2013）《混凝土砌块和砖试验方法》进行力学性能、干燥收缩、软化系数和抗冻性能检测。各项性能满足《非烧结垃圾尾矿砖》（JC/T422-2007）规定的各项指标要求。免烧再生砖抗压强度至少达到砖砌块标准MU15强度等级。

实施例1：

一种建筑垃圾免烧再生砖，其原料包括胶凝材料和建筑垃圾处理而成的再生骨料，原料中掺加水泥作为激发剂。胶凝材料为商品混凝土搅拌站在生产过程中产生的混凝土残渣滤泥浆体，混凝土残渣滤泥浆体用量为22.43%，水泥用量4.76%，再生骨料用量72.81%，原料中总用水量占原料总质量的12%（所述用水量不计入所述原料总质量）。

上述泵送混凝土废渣免烧再生砖的制备方法包括以下步骤：

步骤1：按原料配合比称取胶凝材料和再生骨料，备用；

步骤2：将胶凝材料和再生骨料按比例混合、加水搅拌，得到混合均匀的混合料；

步骤3：将搅拌均匀的混合料装入模具，在成型机上找到中心位置并调整平衡，再生砖坯成型的加压速率为0.5kN/s，最大成型压力为50kN，成型后立即拆模；

步骤4：将拆模后的再生砖进行碳化养护3-7后，得到免烧再生砖，再生砖符合外观要求，吸水率为1.58%，平均密度为2075.8kg/m³，强度为19.30 MPa，达到MU15及以上强度等级要求。

实施例2：

一种建筑垃圾免烧再生砖，其原料包括胶凝材料和建筑垃圾处理而成的再生骨料，原料中掺加水泥作为激发剂。胶凝材料为商品混凝土搅拌站在生产过程中产生的混凝土残渣滤泥浆体，混凝土残渣滤泥浆体用量为23.5%，水泥用量4%，再生骨料用量72.5%，原料中总用水量占原料总质量的13.4%（所述用水量不计入所述原料总质量）。

上述泵送混凝土废渣免烧再生砖的制备方法包括以下步骤：

步骤1：按原料配合比称取胶凝材料和再生骨料，备用；

步骤3：将搅拌均匀的混合料装入模具，在成型机上找到中心位置并调整平衡，再生砖坯成型的加压速率为0.55kN/s，最大成型压力为50kN，成型后立即拆模；

步骤4：将拆模后的再生砖进行碳化养护3-7后，得到免烧再生砖，再生砖符合外观要求，吸水率为1.75%，平均密度为2032.8kg/m³，强度为18.99 MPa，达到MU15及以上强度等级要求。

实施例3：

一种建筑垃圾免烧再生砖，其原料包括胶凝材料和建筑垃圾处理而成的再生骨料，原料中掺加水泥作为激发剂。胶凝材料为商品混凝土搅拌站在生产过程中产生的混凝土残渣滤泥浆体，混凝土残渣滤泥浆体用量为22.5%，水泥用量4.75%，再生骨料用量72.75%，原料中总用水量占原料总质量的11.5%（所述用水量不计入所述原料总质量）。

上述泵送混凝土废渣免烧再生砖的制备方法包括以下步骤：

步骤1：按原料配合比称取胶凝材料和再生骨料，备用；

步骤3：将搅拌均匀的混合料装入模具，在成型机上找到中心位置并调整平衡，再生砖坯成型的加压速率为0.45kN/s，最大成型压力为50kN，成型后立即拆模；

步骤4：将拆模后的再生砖进行碳化养护3-7后，得到免烧再生砖，再生砖符合外观要求，吸水率为1.46%，平均密度为2082.4kg/m³，强度为19.50 MPa，达到MU15及以上强度等级要求。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种建筑垃圾免烧再生砖，所述建筑垃圾免烧再生砖的原料包括胶凝材料和骨料，所述的骨料为建筑垃圾处理而成的再生骨料，其特征在于，所述胶凝材料为泵送混凝土废渣，所述建筑垃圾免烧再生砖的原料中掺加水泥作为激发剂。

2.根据权利要求1所述的建筑垃圾免烧再生砖，其特征在于，所述泵送混凝土废渣为原料总质量的20%~25%，所述再生骨料为原料总质量的70%~ 75%，所述水泥的掺加量为原料总质量的4%~ 5%。

3.根据权利要求1或2所述的建筑垃圾免烧再生砖，其特征在于，所述泵送混凝土废渣为商品混凝土搅拌站在生产过程中产生的废渣，所述的废渣包括运输罐车刷罐浆料和洗砂废浆。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的建筑垃圾免烧再生砖的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：

步骤1：按原料配合比称取胶凝材料和骨料，备用；

5.根据权利要求4所述的建筑垃圾免烧再生砖的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，用水量占原料总质量的10%-15%，所述步骤3中，所述压力最大值为45-55kN，所述加荷速度为0.4-0.6kN/s。

6.根据权利要求4或5所述的建筑垃圾免烧再生砖的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述碳化养护的工艺条件为：二氧化碳的浓度为17%-23%，环境温度为17-23摄氏度，环境湿度为67%-73%，碳化养护时间为3-7天。

7.根据权利要求4或5所述的建筑垃圾免烧再生砖的制备方法，其特征在于，所述免烧再生砖抗压强度至少达到砖砌块标准MU15强度等级。

8.根据权利要求6所述的泵送混凝土废渣免烧再生砖的制备方法，其特征在于，所述免烧再生砖抗压强度至少达到砖砌块标准MU15强度等级。