CN112479667A - 一种多元固废混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多元固废混凝土砌块及其制备方法，属于建筑材料领域。是由磷石膏基水泥、再生粗骨料、再生细骨料、水、植物纤维、减水剂按重量百分比组成。所述的磷石膏基水泥由磷石膏、矿渣、钢渣、石灰石和少量硅酸盐水泥熟料组成。将制备的石膏混凝土振捣搅拌均匀后放到压力成型机中，经挤压振动成型、脱模养护后制备成混凝土小型空心砌块。制备出来的砌块抗压强度及其综合性能得到保证并符合国家废弃物资源综合利用产业政策，解决了建筑废弃物、工业废渣处置困难的问题，具有重要的现实意义和显著的应用价值。

Description

一种多元固废混凝土砌块及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种多元固废混凝土砌块及其制备方法。
背景技术
2019年我国水泥产量23.3亿吨，大规模基础设施建设还将持续多年，对水泥的需求量仍然很大。但是传统意义的水泥在其生产过程中不仅大量消耗石灰石、粘土、煤等，而且向环境排放数以亿吨计的CO2、SO2和NOX等废气以及粉尘,对环境造成严重的污染。因此未来水泥工业必须严格限制硅酸盐水泥熟料的掺量，少用或不用硅酸盐水泥熟料来生产水硬性胶凝材料来替代普通水泥。
磷石膏是磷化工业湿法生产磷酸过程中的工业副产品,每生产1吨磷酸将产生5吨磷石膏,是化学工业中排放量最大的固体废弃物之一。目前大部分磷石膏采用露天堆放和倾入大海两种方式处理。我国国内堆存的磷石膏已经超过4亿吨，磷石膏资源化利用率仅为8％，与世界平均水平尚有很大差距。因此磷石膏的无害化处理及综合利用成为固体废物处理与资源化领域的研究热点。
以磷石膏为主要原料通过与矿渣和少量硅酸盐水泥熟料复合，可以制备具有较高强度的绿色水泥—磷石膏基水泥。该水泥突破了以往石膏材料只能作为气硬性胶凝材料的限制而具有水硬性，不但大量消耗工业废渣磷石膏，而且具有较好的性能，这对于加快我国磷石膏的资源化利用和实现水泥的生态化生产具有十分重要的现实意义。
随着城市化进程的加快，建筑垃圾日益增多，多地陷于建筑垃圾的围城困境，建筑垃圾的资源化利用成为研究热点。目前我国建筑垃圾的处理方式较为单一，多用于路基回填或非承重构件，绝大多数被填埋或堆放郊外，资源利用率不足10％。研究表明，将建筑垃圾制成再生骨料重新用于混凝土的生产是其主要的利用途径之一，首先可以减少建筑垃圾对土壤、大气、水体等的影响，其次可以缓解砂石料供不应求的现状。
天然植物纤维是自然界最丰富的天然高分子材料，其韧性较高，比表面积大，孔隙率也极高，对室内环境中有害气体的吸附具有良好的性能。同时我国作为农业大国，农作物秸秆、园林垃圾、废旧稻草等数量较多，容易就地取材。
以磷石膏基水泥、再生粗骨料、再生细骨料、植物纤维等为原材料制备出来的多元固废混凝土砌块抗压强度及其综合性能够得到保证，并符合国家废弃物资源综合利用产业政策，解决了建筑废弃物、工业废渣、农业废弃物处置困难的问题，具有重要的现实意义和显著的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多元固废混凝土砌块及其制备方法，为磷石膏、矿渣等工业废弃物、建筑垃圾及农业废弃物的再生化利用提供应用途径，同时制备的多元固废混凝土砌块综合性能优良，具有良好的环境效益和经济效益，。
为实现上述发明目的,本发明采用以下技术方案予以实现。
该多元固废混凝土砌块的原料包括重量百分比如下：
磷石膏基水泥：15％-20％
再生粗骨料：39％-43％
再生细骨料：33％-36％
水：6％-8％
植物纤维：0.4％-0.7％
减水剂：0.2％-0.5％
所述的再生粗骨料为建筑物中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等一种或多种加工而成的，粗骨料的粒径4.75mm-31.5mm。
所述的再生细骨料为建筑物中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等一种或多种加工而成的，细骨料的粒径小于4.75mm。
所述的植物纤维为植物经过除尘、切割、破碎而成，加工后的纤维长度控制在0.1～3.0mm所述的减水剂为聚羧酸类减水剂、脂肪类减水剂、蒽系减水剂等。
所述的磷石膏基水泥原料组分的重量百分比为：磷石膏为45，矿渣为45，钢渣为2，石灰石4，硅酸盐水泥熟料4。所述的硅酸盐水泥熟料为P.O52.5级。
所述的水和水泥的比例为0.4
所述的多元固废混凝土砌块的制备方法使用了自动配料系统、搅拌机、砌块成型系统及砌块模具,其特征在于该方法包括如下步骤
(1)制备骨料：对建筑废弃物进行去除杂物、破碎、筛分,制得粒径4.75mm-31.5mm再生粗骨料和粒径为小于4.75mm的再生细骨料。
(2)制备纤维：对植物经过除尘、切割等加工后制成纤维长度为0.1～3.0mm的植物纤维。
(3)制备磷石膏基水泥：对各组成材料按照质量百分比配置磷石膏基水泥。
(4)制作多元固废混凝土砌块：原材料准备完毕后，自动配料系统根据重量百分比将磷石膏基水泥,再生粗骨料,再生细骨料,植物纤维等自动配料,随后被送至搅拌机中,同时加入水和减水剂搅拌,搅拌速度为100-120r/min,搅拌时间为3-5min。搅拌均匀后的多元固废混凝土被送入砌块成型机中,成型机中装有优化块型结构的砌块模具,物料在成型机中压制成型,振动压力控制在4.0kg/m2,成型后对砌块进行脱模并进行养护，最终根据质量检验出场。
所述的养护在标准养护室内养护，室温在20±2℃，湿度不小于95％,时间至少为28天。
本发明具有以下有益效果:
由于再生粗骨料、再生混凝土、植物纤维吸水率相对较大，在配置混凝土过程中的会影响混凝土的工作性和后期强度。而用与混凝土砌块中，因其混凝土砌块本身为干硬性混凝土，含水率较少，且通过加压振动等成型工艺可以改善再生粗骨料、再生细骨料、植物纤维等吸水率大带来的问题。
将植物纤维惨入到混凝土中，可以改善混凝土内部的缺陷，进而提高混凝土的抗拉、抗折强度，对混凝土的收缩也起到抑制的作用。此外也可以促进农业废弃物的资源化利用。
在磷石膏一矿渣一熟料胶凝为体系的磷石膏基水泥中，矿渣作为胶凝材料被引入，在熟料与石膏的碱性激发和硫酸盐激发双重激发下进行水化，硅酸盐水泥熟料作碱激发剂，可以促进熟料的水化速度加快，同时也促进了矿渣的水化。钢渣中的碱性物质有效固结或固化了磷石膏中的可溶性磷和可溶性氟。其制备的磷石膏基水泥大量消耗工业废渣磷石膏、矿渣等，而且具有较好的性能。这对于加快我国磷石膏的资源化利用和实现水泥的生态化生产具有十分重要的现实意义。。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步详细介绍
图1为本发明的生产工艺流程图
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例对本发明作具体阐述。
实施例1
制备再生粗骨料：通过对建筑废弃物进行去除杂物、破碎、筛分,制得粒径4.75mm-31.5mm再生粗骨料。
制备再生细骨料：通过对建筑废弃物进行去除杂物、破碎、筛分,制得粒径小于4.75mm再生细骨料。
制备纤维：稻草经过除尘、切割等加工后制成纤维长度为0.1～3.0mm的植物纤维。
制备磷石膏基水泥：对各组成材料按照质量百分比配置磷石膏基水泥，磷石膏为45，矿渣为45，钢渣为2，石灰石4，硅酸盐水泥熟料4。采用硅酸盐水泥熟料为P.O52.5级。
制作多元固废混凝土砌块：原材料准备完毕后，自动配料系统根据重量百分比将磷石膏基水泥,再生粗骨料,再生细骨料,植物纤维等自动配料,随后被送至搅拌机中,同时加入水和减水剂搅拌,搅拌速度为100-120r/min,搅拌时间为3-5min。其中磷石膏基水泥15％，再生粗骨料43％，再生细骨料36％，水6％，植物纤0.4％，减水剂0.4％。搅拌均匀后的多元固废混凝土被送入砌块成型机中,成型机中装有优化块型结构的砌块模具,物料在成型机中压制成型,振动压力控制在4.0kg/m2,成型后对砌块进行脱模并进行养护，最终根据质量检验出场。
实施例2
制备再生粗骨料：通过对建筑废弃物进行去除杂物、破碎、筛分,制得粒径4.75mm-31.5mm再生粗骨料。
制备再生细骨料：通过对建筑废弃物进行去除杂物、破碎、筛分,制得粒径小于4.75mm再生细骨料。
制备纤维：麦秸秆经过除尘、切割等加工后制成纤维长度为0.1～3.0mm的植物纤维。
制备磷石膏基水泥：对各组成材料按照质量百分比配置磷石膏基水泥，磷石膏为45，矿渣为45，钢渣为2，石灰石4，硅酸盐水泥熟料4。采用硅酸盐水泥熟料为P.O52.5级。
制作多元固废混凝土砌块：原材料准备完毕后，自动配料系统根据重量百分比将磷石膏基水泥,粗骨料,细骨料,植物纤维等自动配料,随后被送至搅拌机中,同时加入水和减水剂搅拌,搅拌速度为100-120r/min,搅拌时间为3-5min。其中磷石膏基水泥20％，粗骨料39％，细骨料33％，水8％，植物纤维0.4％，减水剂0.5％。搅拌均匀后的多元固废混凝土被送入砌块成型机中,成型机中装有优化块型结构的砌块模具,物料在成型机中压制成型,振动压力控制在4.0kg/m2,成型后对砌块进行脱模并进行养护，最终根据质量检验出场。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。

Claims (5)

1.一种多元固废混凝土砌块，其特征在于：该多元固废混凝土砌块的原料包括重量百分比如下：
磷石膏基水泥：15％-20％
再生粗骨料：39％-43％
再生细骨料：33％-36％
水：6％-8％
植物纤维：0.4％-0.7％
减水剂：0.2％-0.5％
所述的再生粗骨料为建筑物中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等一种或多种加工而成的，粗骨料的粒径4.75mm-31.5mm。
所述的再生细骨料为建筑物中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等一种或多种加工而成的，细骨料的粒径小于4.75mm。
所述的植物纤维为植物经过除尘、切割、破碎而成，加工后的纤维长度控制在0.1～3.0mm。
所述的减水剂为聚羧酸类减水剂、脂肪类减水剂、蒽系减水剂等。
2.根据权利要求1所述的一种多元固废混凝土砌块，其特征在于：所述的磷石膏基水泥原料组分的重量百分比为：磷石膏为45，矿渣为45，钢渣为2，石灰石4，硅酸盐水泥熟料4。所述的硅酸盐水泥熟料为P.O52.5级。
3.根据权利要求1所述的一种多元固废混凝土砌块，其特征在于：所述的水和水泥的比例为0.4 。
4.如权利要求1所述的一种多元固废混凝土砌块的制备方法,其特征在于：该制备方法使用了自动配料系统、搅拌机、砌块成型系统及砌块模具,其特征在于该方法包括如下步骤
(1)制备骨料：对建筑废弃物进行去除杂物、破碎、筛分,制得粒径4.75mm-31.5mm再生粗骨料和粒径为小于4.75mm的再生细骨料。
(2)制备纤维：对植物经过除尘、切割等加工后制成纤维长度为0.1～3.0mm的植物纤维。
(3)制备磷石膏基水泥：对各组成材料按照质量百分比配置磷石膏基水泥。
(4)制作多元固废混凝土砌块：原材料准备完毕后，自动配料系统根据重量百分比将磷石膏基水泥,再生粗骨料,再生细骨料,植物纤维等自动配料,随后被送至搅拌机中,同时加入水和减水剂搅拌,搅拌速度为100-120r/min,搅拌时间为3-5min。搅拌均匀后的多元固废混凝土被送入砌块成型机中,成型机中装有优化块型结构的砌块模具,物料在成型机中压制成型,振动压力控制在4.0kg/m2,成型后对砌块进行脱模并进行养护，最终根据质量检验出场。
5.根据权利要求4所述的一种多元固废混凝土砌块的制备方法，其特征在于：所述的养护在标准养护室内养护，室温在20±2℃，湿度不小于95％,时间至少为28天。
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