CN112521096A

CN112521096A - 一种渣土免烧砖及其制备方法

Info

Publication number: CN112521096A
Application number: CN202011484390.6A
Authority: CN
Inventors: 赵维; 牟正平; 杨欣; 宋月花; 张舟; 牛建荣; 田琨; 雷蓓
Original assignee: Xi'an Municipal Road & Bridge Construction Co ltd
Current assignee: Xi'an Municipal Road & Bridge Construction Co ltd
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2021-03-19

Abstract

本发明公开了一种渣土免烧砖及其制备方法，涉及免烧砖技术领域。该免烧砖是以包括渣土40‑60%、粉煤灰10‑20%、水泥10‑20%、砖混建筑垃圾10‑20%和石灰0.5‑2%作为原料压制成型，不再需要掺加土壤固化剂，而且原料组分中固废料的比重达到78%以上，尤其是该免烧砖的7天强度＞15MPa，软化系数＞0.8，达到MU15的等级要求，解决了现有技术中渣土免烧砖生产成本高、水稳定性差及固废料比重小的问题，实现了在保证免烧砖抗压强度的前提下，增加了渣土、粉煤灰和建筑垃圾等固废料的掺加量，降低了生产成本，更加经济环保。

Description

一种渣土免烧砖及其制备方法

技术领域

本申请涉及免烧砖技术领域，尤其涉及一种渣土免烧砖及其制备方法。

背景技术

免烧砖是利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣或天然砂、海涂泥等为主要原料，不经高温煅烧而压制成型的一种新型墙体材料，制作工序简单。免烧砖可利用废渣资源如渣土为原料，成本低且节能环保，市场比重持续增长。基坑施工产生的渣土被运到郊外弃渣场，既造成资源浪费，还在运输中经常发生漏撒现象，严重影响市容市貌和交通秩序，处理不当甚至造成环境污染、河道淤塞和土壤板结等严重后果，而且渣土外运成本高，也不符合环保要求。因此，利用基坑渣土生产免烧砖是实现基坑渣土资源化利用的有效方式。

目前，利用基坑渣土为原料生产免烧砖包括两种方法：一是添加土壤固化剂调整渣土的粘结性能后压制免烧砖；二是以水泥作为核心粘结剂，配合渣土做成类似于混凝土体系后压制免烧砖，能够使渣土中含有的砂、石等材质可以充分利用。

但是，添加土壤固化剂压制免烧砖，不仅生产成本高，市场竞争缺乏价格优势，而且土壤固化剂掺加量与免烧砖性能密切相关，掺加量较少容易造成免烧砖的性能不达标，掺加量较多则会进一步增加生产成本。而以水泥为核心粘结剂与渣土混合压制免烧砖时，由于混凝土体系的沙子中含泥，已经影响混凝土的流动性和增加混凝土中的水分，再在混凝土体系中掺加大量的渣土，则会加剧对原有混凝土体系的破坏，容易造成免烧砖的抗压强度不达标，而且渣土吸水容易失水难，并在干燥后还会再吸水，导致免烧砖的水稳定性差。同时，利用基坑渣土为原料生产免烧砖的两种方法中的固废料(渣土)比重较小，提高免烧砖中的固废料比重成为本领域研究重点。

发明内容

本申请实施例通过提供一种渣土免烧砖及其制备方法，解决了现有技术中渣土免烧砖生产成本高、水稳定性差及固废料比重小的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种渣土免烧砖，采用包括下述重量百分比计的组分制成：

渣土40-60％；粉煤灰10-20％；水泥10-20％；

砖混建筑垃圾10-20％；石灰0.5-2％。

作为本发明实施例的进一步改进，该渣土免烧砖由以下组分制成：

渣土40-60％；粉煤灰10-20％；水泥10-20％；

砖混建筑垃圾15-20％；石灰0.5-2％。

渣土55-60％；粉煤灰10-15％；水泥10-15％；

砖混建筑垃圾10-15％；石灰0.7-1.2％。

在本发明的一些可能的实施方案中，该渣土免烧砖由以下组分制成：

渣土60％；粉煤灰10％；水泥14％；砖混建筑垃圾15％；石灰1.0％。

第二方面，本发明实施例提供了一种渣土免烧砖的制备方法，包括步骤：

将渣土晾晒至含水率＜15％后，打散备用；

将打散渣土与粉煤灰、水泥、石灰、砖混建筑垃圾混合，得到预混干料；

将所述预混干料在搅拌下喷雾加水，得到湿混料；

对所述湿混料进行压制成型，得到渣土免烧砖胚；

对渣土免烧砖胚进行养护处理后，即得渣土免烧砖。

在上述制备方法的研究中，利用制砖机对湿混料进行压制成型的压强控制为8-10MPa。

在上述制备方法的研究中，养护处理包括：

在温度60-80℃的蒸汽条件下养护6-8小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的渣土免烧砖，通过以渣土、粉煤灰、水泥、砖混建筑垃圾和石灰为原料进行科学配比压制成型，不需要掺入土壤添加剂，即可制得7天强度≥15.50MPa，软化系数≥0.8，达到MU15等级要求的免烧砖，而且在保证免烧砖抗压强度的前提下，固废料的占比提高到78％，进一步降低了生产成本，并最大限度地实现了渣土和建筑垃圾的再利用，更加经济环保。

本发明提供的渣土免烧砖，通过渣土、粉煤灰、水泥、砖混建筑垃圾和石灰合理配比，各组分相互协同作用而实现对混料性能的改性，使得混料能在8-10MPa压强下压制成型，不再需要压强很大的制砖机，降低了对制砖机的性能要求，对实现免烧砖的工业生产具有重要意义。

本发明提供的渣土免烧砖的制备方法，不需要对渣土和砖混建筑垃圾球磨至较小粒径，简化了生产工艺并节省了球磨机的投资，而且本发明对混料进行喷雾加水，物料组分颗粒不再发生造球现象，提高了物料混合的均匀性，从而提高了免烧砖质量的稳定性，并降低了制砖成本。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的免烧砖的抗压强度和7天浸水强度随压制强度变化曲线图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种渣土免烧砖，以下重量百分比计，由以下组分制成：

渣土40-60％、粉煤灰10-20％、水泥10-20％、砖混建筑垃圾10-20％、石灰0.5-2％。

本实施例中，所述渣土为基坑施工中产出的工程渣土，工程渣土经105℃烘干至恒重后(含水率＜15％)，采用1cm筛分并测定化学成分，如表1所示。

表1-工程渣土的化学成分

所述粉煤灰为燃煤电厂排放的二级粉煤灰，购自道桥公司二灰石厂，主要由莫来石、石英(SiO₂)和赤铁矿(Fe₂O₃)组成，其化学成分如表2所示。

表2-粉煤灰的化学成分

所述水泥为普通硅酸盐水泥，购自道桥公司施工用海螺集团，其化学成分如表3所示，性能指标如表4所示。

表3-水泥的化学成分

表4-水泥的性能指标

所述砖混建筑垃圾中的红砖含量为60-70％，粒径为8-10mm。

所述石灰作为碱激发剂，可降低水胶比，提高了免烧砖的抗压强度。在本发明一些可能的实施方案中，所述石灰还可用赤泥、电石渣替代，或者可用水泥、赤泥和电石渣中的至少两种组合替代。

本发明以渣土、粉煤灰、水泥、砖混建筑垃圾和石灰为原料进行科学配比压制成型，其中各组分相互协同作用且体积稳定性好以改性混料性能，从而能减少废弃渣土免烧砖的收缩和开裂，也不需要掺入土壤添加剂，即可制得7天浸水强度≥15.50MPa，软化系数≥0.8，达到MU15等级要求的免烧砖，而且在保证免烧砖抗压强度的前提下，固废料的占比提高到78％，进一步降低了生产成本，并最大限度地实现了渣土和建筑垃圾的再利用，更加经济环保。

尤其重要的是，本发明提供的免烧砖的组分配比相比于现有技术，具有成型需求压强小的特点。具体地，该组分配比下的混料，可在8-10MPa压强下压制成型得到抗压强度较好的免烧砖，不再需要压强＞25MPa的制砖机，降低了对制砖机的性能要求。本领域周知，压强＞25MPa需要1600吨的制砖机，但目前市场常用制砖机额定压力为800吨，所以现有渣土免烧砖不能工业化生产，基本停留在实验室阶段，而本发明实施例可采用600吨的制砖机进行生产，能在满足市场条件下实现工业化生产，而且每台制砖机每次可生产42块免烧砖，生产效率高，成本低，因而本发明对实现免烧砖的工业生产具有重要意义。

渣土55-60％、粉煤灰10-15％、水泥10-15％、砖混建筑垃圾10-15％、石灰0.7-1.2％。

渣土60％、粉煤灰10％、水泥15％、砖混建筑垃圾14％、石灰1.0％。

渣土55％、粉煤灰10％、水泥14％、砖混建筑垃圾20％、石灰1.0％。

渣土60％、粉煤灰11％、水泥15％、砖混建筑垃圾12％、石灰2％。

渣土55％、粉煤灰12.5％、水泥12％、砖混建筑垃圾20％、石灰0.5％。

渣土40％、粉煤灰18％、水泥20％、砖混建筑垃圾20％、石灰2％。

渣土45％、粉煤灰15％、水泥18％、砖混建筑垃圾20％、石灰2％。

本发明还提供了一种渣土免烧砖的制备方法，包括步骤：

将渣土晾晒至含水率＜15％后，打散备用；

将所述预混干料在搅拌下喷雾加水，得到湿混料；

对所述湿混料进行压制成型，得到渣土免烧砖胚；

对渣土免烧砖胚进行养护处理后，即得渣土免烧砖。

进一步地，利用制砖机对湿混料进行压制成型的压强控制为8-10MPa。

进一步地，所述养护处理包括：

在60-80℃的蒸汽条件下养护6-8小时。

进一步地，对湿混料进行喷雾加水时，加水量为湿混料的8-10％。

为了进一步理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。

实施例1

本实施例1提供一种渣土免烧砖，其原料组分的重量配比为：渣土60％、粉煤灰10％、水泥15％、砖混建筑垃圾14％、石灰1.0％。

制备方法，包括：

S1：将渣土晾晒至含水率＜15％后，打散机打散备用；

S2：将打散渣土与粉煤灰、水泥、石灰、砖混建筑垃圾装入轮碾强制搅拌机内混合，得到预混干料；

S3：将所述预混干料在搅拌下喷雾加水，加水量为预混干料重量的9％，得到湿混料；

S4：按照免烧砖的标准尺寸为240×115×53mm，采用压强为10MPa的压砖机对所述湿混料进行压制，得到渣土免烧砖胚；

S5：对渣土免烧砖胚进行养护处理，所述养护处理包括：

在60℃的蒸汽条件下养护8小时，即得渣土免烧砖。

实施例2

本实施例2提供一种渣土免烧砖，其原料组分的重量配比为：渣土55％、粉煤灰10％、水泥14％、砖混建筑垃圾20％、石灰1.0％。

制备方法，包括：

S1：将渣土晾晒至含水率＜15％后，打散机打散备用；

S5：对渣土免烧砖胚进行养护处理，所述养护处理包括：

在70℃的蒸汽条件下养护6小时，即得渣土免烧砖。

实施例3

本实施例3提供一种渣土免烧砖，其原料组分的重量配比为：渣土60％、粉煤灰11％、水泥15％、砖混建筑垃圾12％、石灰2％。

制备方法，包括：

S1：将渣土晾晒至含水率＜15％后，打散机打散备用；

S5：对渣土免烧砖胚进行养护处理，所述养护处理包括：

在65℃的蒸汽条件下养护7小时，即得渣土免烧砖。

实施例4

本实施例4提供一种渣土免烧砖，其原料组分的重量配比为：渣土55％、粉煤灰12.5％、水泥12％、砖混建筑垃圾20％、石灰0.5％。

制备方法，包括：

S1：将渣土晾晒至含水率＜15％后，打散机打散备用；

S5：对渣土免烧砖胚进行养护处理，所述养护处理包括：

在70℃的蒸汽条件下养护6小时，即得渣土免烧砖。

实施例5

本实施例5提供一种渣土免烧砖，其原料组分的重量配比为：渣土40％、粉煤灰18％、水泥20％、砖混建筑垃圾20％、石灰2％。

制备方法，包括：

S1：将渣土晾晒至含水率＜15％后，打散机打散备用；

S5：对渣土免烧砖胚进行养护处理，所述养护处理包括：

在70℃的蒸汽条件下养护6小时，即得渣土免烧砖。

实施例6

本实施例6提供一种渣土免烧砖，其原料组分的重量配比为：渣土45％、粉煤灰15％、水泥18％、砖混建筑垃圾20％、石灰2％。

制备方法，包括：

S1：将渣土晾晒至含水率＜15％后，打散机打散备用；

S5：对渣土免烧砖胚进行养护处理，所述养护处理包括：

在70℃的蒸汽条件下养护6小时，即得渣土免烧砖。

本发明实施例制备的免烧砖样品的实验性能：

对上述实施例1-6制成的免烧砖进行性能测试，如表5所示。

表5-免烧砖样品的抗压强度及软化系数

通过表5可知，本发明提供的免烧砖，通过渣土、粉煤灰、水泥、砖混建筑垃圾和石灰的合理配比，使得固废料(渣土、粉煤灰和砖混建筑垃圾)的比重提高到78％，且在不掺加土壤固化剂的情况下，制成的免烧砖的7天抗压强度≥15.50，软化系数＞0.8，达到MU15等级要求，实现了在保证免烧砖性能指标的前提下，更多地利用了固废料，而减少了土壤固化剂的投入，从而进一步降低了生产成本。

以实施例1制备的免烧砖为例测算压砖成本：本发明提供的免烧砖的质量约为2.5kg/块。其中，水泥用量为2.5×0.15＝0.375kg，按照水泥价格为480元/吨计算，水泥成本是0.180元；粉煤灰用量为2.5×0.10＝0.25kg，按照粉煤灰价格为150元/吨计算，粉煤灰成本是0.0375元；渣土质量是2.5×0.6＝1.5kg，按照渣土价格为-90元/吨计算，渣土成本是-0.135元，砖混建筑垃圾质量2.5×0.14＝0.35kg，按照砖混建筑垃圾价格为30元/吨计算，砖混建筑垃圾的成本是0.0105，从而得出本发明提供的免烧砖的材料成本约为0.1元/块。实施例2-6制备的免烧砖的材料成本相比实施例1具有可比性，本领域技术人员应当能够理解，本实施例不作赘述。

另外，本发明实施例还研究了压强对免烧砖的抗压强度的影响。具体地，本发明以实施例1的组分配比为例，通过测定不同压强：7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa和12MPa下制备的免烧砖的抗压强度，以判断制砖机的压强对免烧砖性能的影响，测定结果如表6所示。

表6-不同压强下制备的免烧砖的性能指标

通过表6可知，当砖机压强＜8MPa时，免烧砖的抗压强度明显较小；当砖机压强为8-10MPa时，免烧砖的7天抗压强度＞15，且软化系数较稳定，满足MU15等级要求；当砖机压强≥11MPa时，免烧砖的7天抗压强度＜15。因此，本发明提供的免烧砖，通过渣土、粉煤灰、水泥、砖混建筑垃圾和石灰的合理配比，并在压强为8-10MPa下压制成型，得到7天抗压强度＞15，浸水系数＞0.8的免烧砖，可不再需要更高的压强需求，从而可通过目前市场额定压力800吨的制砖机实施工业生产，突破了规模化制砖工业生产的瓶颈，对提高免烧砖的生产效率和成品率具有重要意义。

如图1所示，本发明还提供了实施例1制备的免烧砖的7天抗压强度和7天浸水强度随压制强度变化曲线。

通过图1可以看出，当砖机压强介于7-10MPa之间时，免烧砖的7天抗压强度随着砖机强度增大而提升，7天浸水强度随着砖机强度增大而降低，且当砖机压强在8-10MPa之间时，免烧砖的软化系数较稳定；当砖机压强度＞10MPa后，免烧砖的7天抗压强度和7天浸水强度随着砖机强度增大先降低后提升，但免烧砖的7天抗压强度＜15。因此，在砖机为10MPa时，免烧砖的7天抗压强度和7天浸水强度达到最佳，也即在10MPa的强度下压制成型为最优方案。

综合以上，本发明提供的免烧砖相比现有技术具有以下优点：

1.本发明提供的免烧砖，是以渣土、粉煤灰、水泥、砖混建筑垃圾和石灰作为原料压制成型，其中渣土、粉煤灰和砖混建筑垃圾比重达到78％以上，而现有技术中的固废料比重最高为75％，因而本发明提供的免烧砖中的固废料相比现有技术提高3％以上。

2.本发明提供的免烧砖，通过渣土、粉煤灰、水泥、砖混建筑垃圾和石灰的合理配比，在没有掺加土壤固化剂的情况下，制备出7天抗压强度＞15，浸水系数＞0.8的免烧砖，达到MU15等级要求。而且土壤固化剂成本很高，约十几万元/吨。按照掺入量为千分之一左右测算，每块免烧砖的原材料成本达到1元左右，而本发明提供的免烧砖的成本仅为0.1元左右，同比成本降低80％左右。

3.本发明提供的免烧砖，是以渣土、粉煤灰、水泥、砖混建筑垃圾和石灰作为原料配比，通过压强为8-10MPa的制砖机即可压制成型，得到MU15等级要求的免烧砖，600吨制砖机即可满足生产需要。而现有技术中的制砖压强通常为25-30MPa，需要1600吨的制砖机。因此，本发明提供的免烧砖克服了制砖机的压力强度高的问题，使渣土免烧砖的规模化工业生产成本更低，降低了对制砖机设备的性能要求，对提高免烧砖的生产效率和成品率具有重要意义。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解的是。其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。

Claims

1.一种渣土免烧砖，其特征在于，采用包括下述重量百分比计的组分制成：

渣土 40-60%；粉煤灰 10-20%；水泥 10-20%；

砖混建筑垃圾 10-20%；石灰 0.5-2%。

2.根据权利要求1所述的渣土免烧砖，其特征在于，由以下组分制成：

渣土 40-60%；粉煤灰 10-20%；水泥 10-20%；

砖混建筑垃圾 10-20%；石灰 0.5-2%。

3.根据权利要求2所述的渣土免烧砖，其特征在于，由以下组分制成：

渣土 55-60%；粉煤灰 10-15%；水泥 10-15%；

砖混建筑垃圾 10-15%；石灰 0.7-1.2%。

4.根据权利要求3所述的渣土免烧砖，其特征在于，由以下组分制成：

渣土 60%；粉煤灰 10%；水泥 14%；砖混建筑垃圾 15%；石灰 1.0%。

5.根据权利要求1-4任一所述的渣土免烧砖，其特征在于，所述渣土取自基坑施工中产生的工程渣土，所述工程渣土的含水率＜15%。

6.根据权利要求1-4任一所述的渣土免烧砖，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥。

7.根据权利要求1-4任一所述的渣土免烧砖，其特征在于，所述砖混建筑垃圾的粒径为8-10mm。

8.一种根据权利要求1所述的渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，包括步骤：

将渣土晾晒至含水率＜15%后，打散备用；

将所述预混干料在搅拌下喷雾加水，得到湿混料；

对所述湿混料进行压制成型，得到渣土免烧砖坯；

对渣土免烧砖坯进行养护处理后，即得渣土免烧砖。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在对所述湿混料进行压制成型中，制砖机的压强包括8-10MPa。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，养护处理包括：

在温度60-80℃的蒸汽条件下养护6-8小时。