CN113374166B - 一种高性能再生骨料砌体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能再生骨料砌体及其制备方法，属于建筑材料领域，包括核壳结构的长方体壳体和长方体内核，所述长方体内核和所述长方体壳体在水平方向的边距比例为1:2，所述长方体内核的内部设有两个长方体孔，所述长方体壳体的正面开设有通孔，所述通孔竖直排列于所述长方体内核两侧；所述高性能再生骨料砌体的材料，以重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥15‑30份，再生骨料50‑60份，纳米二氧化硅1‑3份，铝粉2‑5份，石膏6‑8份；本发明所用的骨料全部为再生骨料，成分复杂，技术性能差，本发明通过砌体结构的设计和材料成分的组合，控制砌体材料成型，具有优异的物理性能。

Description

一种高性能再生骨料砌体及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及一种高性能再生骨料砌体及其制备方法。
背景技术
混凝土骨料是指在混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料。分粗骨料和细骨料。粗骨料指卵石、碎石等，细骨料指天然砂、人工砂等。粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料，俗称石子。常用的有碎石及卵石两种。碎石是天然岩石或岩石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积而成的、粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒级的平均粒径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒(平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值)。建筑用卵石、碎石应满足国家标准GB/T 14685－2001《建筑用卵石、碎石》的技术要求。粒径4.75mm以下的骨料称为细骨料，俗称砂。砂按产源分为天然砂、人工砂两类。天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。天然砂包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。然而，现在由于某些原因，天然骨料如石子、河砂采集困难，因此需要发展可替代的再生骨料。
近年来，我国建筑行业发展迅猛，与之相对应的是产生巨大量的建筑垃圾，尤其是原有建筑拆除所造成的建筑垃圾，造成大量浪费。为解决建筑垃圾的堆置以及保护自然环境，同时环境基础建设材料供应紧张的局面，建筑垃圾的资源化和无害化综合利用迫在眉睫。
然而，再生骨料成分复杂，含有金属、塑料、沥青、玻璃等大量杂物，原建筑混凝土在解体、破碎工程中，内部会产生大量的细微裂纹，使得再生骨料的吸水率远远大于天然骨料，而表观密度和堆积密度则小于天然骨料；而且再生骨料含有原石子、砂浆包裹的砂石、砖渣等，成分复杂，压碎损失值较大，坚固程度也受一定影响。现有的再生骨料在使用过程中，大多只是部分替代天然骨料。如Poon C S等的试验结果表明，再生骨料取代率为25％～50％时，对砖和砌块的抗压强度影响不大，但较高的取代率会降低了抗压强度。Soutsos MN等在利物浦大学研究了在混凝土砌块的制造过程中使用再生骨料的可能性。试验结果表明，在一定强度要求下要保证合理的再生骨料取代率，再生粗骨料的取代率最大为60％，再生细骨料的取代率最大为20％。而且，现有技术中在使用再生骨料时，对其物理参数和骨料成分要求较为严格，需要对再生骨料进行如粒径、密度、孔隙率乃至吸水率等物理参数的考量，要求高，造成大量建筑垃圾无法被利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能再生骨料砌体及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，本发明对再生骨料包容性高，可应对各种建筑垃圾形成的再生骨料，且利用本发明方法形成的砌体材料，性能同样优异。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种高性能再生骨料砌体，包括核壳结构的长方体壳体和长方体内核，所述长方体内核和所述长方体壳体在水平方向的边距比例为1:2，所述长方体内核的内部设有两个长方体孔，所述长方体壳体的正面开设有通孔，所述通孔竖直排列于所述长方体内核两侧；
所述高性能再生骨料砌体的材料，以重量份计，包括以下组分：
硅酸盐水泥15-30份，再生骨料50-60份，纳米二氧化硅1-3份，铝粉2-5份，石膏6-8份；
以及，掺量为1-3wt％的纳米氢氧化镁和体积掺量为0.8-2.4％的钢纤维；
其中，所述高性能再生骨料砌体的材料根据再生骨料粒径分为材料A、材料B、材料C和材料D；
所述长方体内核由所述材料A和材料D制成，所述长方体外壳由所述材料B和材料C制成。
本发明的高性能再生骨料砌体，其外观尺寸：长度为40cm，宽度20cm，高度15cm，内部的两个长方体孔，尺寸为12×10×15cm；其长方体内核与长方体壳体在水平方向的边距一般一边为6cm，一边为3cm，垂直方向边距一般相同，或上面边距为下面边距的2倍；长方体壳体在正面开设的通孔，竖直排列于所述长方体内核两侧，通孔一般直径2cm，可间隔1-3cm设置若干。通孔和长方体孔的设置使得砌体材料具有空心率高、表观密度小、轻质的特点，同时，在使用时，水泥砂浆可以灌进通孔和长方体孔中，垂直设置的通孔和长方体孔更有利于水泥砂浆对于砌体材料的固定。
进一步地，所述再生骨料的粒径范围为0.2-7.5mm。
进一步地，所述材料A、材料B、材料C和材料D中再生骨料的粒径分别为0.2mm-1.5mm、1.5mm-3.5mm、3.5mm-5.0mm和5.0mm-7.5mm。
进一步地，所述再生骨料为建筑拆除垃圾破碎所得骨料。
建筑垃圾中含有大量金属、塑料、沥青、玻璃等杂物，金属会由于腐蚀导致砌体慢慢腐蚀，影响其性能，沥青会由于某些化学反应导致砌体变性，影响其性能，塑料和玻璃性质稳定，但其一般表面光滑，与其他组分粘合性能低，也会影响砌体性能，本发明针对各种建筑拆除垃圾，不需对其成分进行筛选，直接将其破碎，根据破碎粒径分类，直接加入砌体材料中，通过粒径对再生骨料进行大致分类，操作简单易行，不同粒径的再生骨料规律地分布在砌体的不同部位，平衡砌体的整体性能。
进一步地，所述硅酸盐水泥为PI 42.5硅酸盐水泥。
进一步地，所述高性能再生骨料砌体的材料还包括重量份计0.3-0.6的发泡剂和0.02-0.15的引泡剂。
进一步地，所述发泡剂为MNT-80型发泡剂，所述引泡剂为十二烷基硫酸钠。
进一步地，所述高性能再生骨料砌体的材料还包括重量份计20-40份的碱激发剂，所述碱激发剂包括质量比为5:2-3的水玻璃和氢氧化钠。
本发明还提供一种上述的高性能再生骨料砌体的制备方法，包括以下步骤：
按比例称取各原料；
将硅酸盐水泥、纳米二氧化硅、铝粉、石膏、发泡剂和水均匀混合并搅拌2-4min，得到浆料A；
在碱激发剂中加入钢纤维和引泡剂，均匀混合，加入所述浆料A和纳米氢氧化镁，搅拌1-3min,分别加入不同粒径的再生骨料，均匀混合，分别得到材料A、材料B、材料C和材料D；
将所述材料A和材料D先送入液压成型机，高频振动加压成型，得半成品，再将所述材料B和材料C送入液压成型机，使所述材料B和材料C在所述半成品四周，高频振动加压成型，静置10-20h后，再蒸压养护8-10h，即得所述高性能再生骨料砌体。
加压成型时，材料B和材料C分别送入液压成型机的模具的两端，使长方体内核两端分别为材料B或材料C，并在中部相融合，同理，材料A和材料D也采用相同的方法加压成型，采用此种成型方法，可以有效克服再生骨料成分复杂可能造成的物理性能下降，使得本发明的砌体材料具有更优异的性能。同时，本发明将发泡剂和引泡剂分别加入两种组分后，再混合，有利于发泡剂的分散均匀，使砌体材料的孔隙率更均匀。
本发明公开了以下技术效果：
本发明所用的骨料全部为再生骨料，成分复杂，技术性能差，本发明通过砌体结构的设计和材料成分的组合，控制砌体材料成型，具有优异的物理性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明高性能再生骨料砌体的俯视图；
图2为本发明高性能再生骨料砌体的正视图；
其中，1-长方体外壳，2-长方体内核，3-长方体孔，4-通孔。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
一种高性能再生骨料砌体，包括核壳结构的长方体壳体1和长方体内核2，长方体内核2和长方体壳体1在水平方向的边距比例为1:2，长方体内核2的内部设有两个长方体孔3，长方体壳体1的正面开设有通孔4，通孔4竖直排列于长方体内核2两侧。
高性能再生骨料砌体的材料，以重量份计，包括以下组分：
硅酸盐水泥30份，再生骨料50份，纳米二氧化硅3份，铝粉2份，石膏8份，发泡剂0.3份，引泡剂0.15份，碱激发剂20份；
以及，掺量为1wt％的纳米氢氧化镁和体积掺量为2.4％的钢纤维。
其中，高性能再生骨料砌体的材料根据再生骨料粒径分为材料A、材料B、材料C和材料D；碱激发剂包括质量比为5:3的水玻璃和氢氧化钠。
长方体内核2由材料A和材料D制成，长方体外壳1由材料B和材料C制成。
该高性能再生骨料砌体，其外观尺寸：长度为40cm，宽度20cm，高度15cm，内部的两个长方体孔，尺寸为12×10×15cm；其长方体内核与长方体壳体在水平方向的边距一边为6cm，一边为3cm，垂直方向边距相同；长方体壳体在正面开设的通孔，竖直排列于所述长方体内核两侧，通孔直径2cm，间隔1-3cm设置，每侧设置4个。
再生骨料为建筑拆除垃圾破碎所得骨料，材料A、材料B、材料C和材料D中再生骨料的粒径分别为0.2mm-1.5mm、1.5mm-3.5mm、3.5mm-5.0mm和5.0mm-7.5mm。
上述的高性能再生骨料砌体的制备方法，包括以下步骤：
按比例称取各原料。
将硅酸盐水泥、纳米二氧化硅、铝粉、石膏、发泡剂和水均匀混合并搅拌2min，得到浆料A。
在碱激发剂中加入钢纤维和引泡剂，均匀混合，加入浆料A和纳米氢氧化镁，搅拌3min,分别加入不同粒径的再生骨料，均匀混合，分别得到材料A、材料B、材料C和材料D。
将等质量比的材料A和材料D先送入液压成型机，不必混合均匀，直接高频振动加压成型，得半成品，再将等质量比的材料B和材料C送入液压成型机，不必混合均匀，直接使材料B和材料C在半成品四周，高频振动加压成型，静置10h后，再蒸压养护10h，即得高性能再生骨料砌体。
实施例2
一种高性能再生骨料砌体，包括核壳结构的长方体壳体1和长方体内核2，长方体内核2和长方体壳体1在水平方向的边距比例为1:2，长方体内核2的内部设有两个长方体孔3，长方体壳体1的正面开设有通孔4，通孔4竖直排列于长方体内核2两侧。
高性能再生骨料砌体材料，以重量份计，包括以下组分：
硅酸盐水泥15份，再生骨料60份，纳米二氧化硅1份，铝粉5份，石膏6份，发泡剂0.6份，引泡剂0.02份，碱激发剂40份；
以及，掺量为3wt％的纳米氢氧化镁和体积掺量为0.8％的钢纤维。
其中，高性能再生骨料砌体材料根据再生骨料粒径分为材料A、材料B、材料C和材料D；碱激发剂包括质量比为5:2的水玻璃和氢氧化钠。
长方体内核2由材料A和材料D制成，长方体外壳1由材料B和材料C制成。
该高性能再生骨料砌体，其外观尺寸：长度为40cm，宽度20cm，高度15cm，内部的两个长方体孔，尺寸为12×10×15cm；其长方体内核与长方体壳体在水平方向的边距一边为6cm，一边为3cm，垂直方向上面边距为下面边距的2倍；长方体壳体在正面开设的通孔，竖直排列于所述长方体内核两侧，通孔直径2cm，间隔1-3cm设置，每侧设置4个。
再生骨料为建筑拆除垃圾破碎所得骨料，材料A、材料B、材料C和材料D中再生骨料的粒径分别为0.2mm-1.5mm、1.5mm-3.5mm、3.5mm-5.0mm和5.0mm-7.5mm。
上述的高性能再生骨料砌体的制备方法，包括以下步骤：
按比例称取各原料。
将硅酸盐水泥、纳米二氧化硅、铝粉、石膏、发泡剂和水均匀混合并搅拌4min，得到浆料A。
在碱激发剂中加入钢纤维和引泡剂，均匀混合，加入浆料A和纳米氢氧化镁，搅拌1min,分别加入不同粒径的再生骨料，均匀混合，分别得到材料A、材料B、材料C和材料D。
将等质量比的材料A和材料D先送入液压成型机，不必混合均匀，直接高频振动加压成型，得半成品，再将等质量比的材料B和材料C送入液压成型机，使材料B和材料C在半成品四周，不必混合均匀，直接高频振动加压成型，加压成型时，材料B和材料C分别送入液压成型机的模具的两端，使长方体内核两端分别为材料B或材料C，并在中部相融合，同理，材料A和材料D也采用相同的方法加压成型，静置20h后，再蒸压养护8h，即得高性能再生骨料砌体。
实施例3
一种高性能再生骨料砌体，包括核壳结构的长方体壳体1和长方体内核2，长方体内核2和长方体壳体1在水平方向的边距比例为1:2，长方体内核2的内部设有两个长方体孔3，长方体壳体1的正面开设有通孔4，通孔4竖直排列于长方体内核2两侧。
高性能再生骨料砌体材料，以重量份计，包括以下组分：
硅酸盐水泥23份，再生骨料55份，纳米二氧化硅2份，铝粉3份，石膏7份，发泡剂0.5份，引泡剂0.1份，碱激发剂30份；
以及，掺量为2wt％的纳米氢氧化镁和体积掺量为1.8％的钢纤维。
其中，高性能再生骨料砌体材料根据再生骨料粒径分为材料A、材料B、材料C和材料D；碱激发剂包括质量比为5:2.5的水玻璃和氢氧化钠。
长方体内核2由材料A和材料D制成，长方体外壳1由材料B和材料C制成。
该高性能再生骨料砌体，其外观尺寸：长度为40cm，宽度20cm，高度15cm，内部的两个长方体孔，尺寸为12×10×15cm；其长方体内核与长方体壳体在水平方向的边距一边为6cm，一边为3cm，垂直方向边距相同；长方体壳体在正面开设的通孔，竖直排列于所述长方体内核两侧，通孔直径2cm，间隔1-3cm设置，每侧设置4个。
再生骨料为建筑拆除垃圾破碎所得骨料，材料A、材料B、材料C和材料D中再生骨料的粒径分别为0.2mm-1.5mm、1.5mm-3.5mm、3.5mm-5.0mm和5.0mm-7.5mm。
上述的高性能再生骨料砌体的制备方法，包括以下步骤：
按比例称取各原料。
将硅酸盐水泥、纳米二氧化硅、铝粉、石膏、发泡剂和水均匀混合并搅拌3min，得到浆料A。
在碱激发剂中加入钢纤维和引泡剂，均匀混合，加入浆料A和纳米氢氧化镁，搅拌2min,分别加入不同粒径的再生骨料，均匀混合，分别得到材料A、材料B、材料C和材料D。
将等质量比的材料A和材料D先送入液压成型机，不必混合均匀，直接高频振动加压成型，得半成品，再将等质量比的材料B和材料C送入液压成型机，使材料B和材料C在半成品四周，不必混合均匀，直接高频振动加压成型，加压成型时，材料B和材料C分别送入液压成型机的模具的两端，使长方体内核两端分别为材料B或材料C，并在中部相融合，同理，材料A和材料D也采用相同的方法加压成型，静置15h后，再蒸压养护9h，即得高性能再生骨料砌体。
实施例4
与实施例3的不同之处在于，长方体内核和长方体外壳在加压成型时，分别在外部四周压出若干凹槽，优选的，每面设有3个凹槽，该凹槽在使用时可以使砂浆进入，提高砌体的牢固性能。
实施例5
与实施例3的不同之处在于，长方体内核和长方体外壳在加压成型时，分别在外部四周压出若干凸纹，优选的，每面设有3个凸纹，该凸纹在使用时可以渗入砂浆材料，提高砌体的牢固性能。
对比例1
与实施例3的不同之处在于，对比例1不对再生骨料进行分类，砌体材料采用相同的材料制成。
对比例2
与实施例3的不同之处在于，对比例2将再生骨料根据粒径分为0.2-3.5mm的材料E和3.5-7.5mm的材料F，长方体外壳采用材料E，长方体内核采用材料F制成。
对比例3
与实施例3的不同之处在于，对比例3的制备方法为：
按比例称取各原料；
将硅酸盐水泥、纳米二氧化硅、铝粉、石膏、发泡剂和水均匀混合并搅拌3min，得到浆料A；在浆料A中依次加入碱激发剂、钢纤维、纳米氢氧化镁和引泡剂，搅拌2min,分别加入不同粒径的再生骨料，均匀混合，分别得到材料A、材料B、材料C和材料D。
再采用与实施例3相同的方法加压成型。
对比例4
与实施例3的不同之处在于，对比例4未加入纳米氢氧化镁。
对上述实施例1-3及对比例1-4的高性能再生骨料砌体，按照GB/T11969-2008中规定的方法进行性能检测，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003120754630000121
Figure BDA0003120754630000131
对上述实施例1-3的高性能再生骨料砌体的孔隙结构基本性能进行测试，如表2所示。
表2
孔径尺寸 实施例1 实施例2 实施例3
大于50nm 8.59％ 8.26％ 9.34％
不大于50nm 22.67％ 23.28％ 23.59％
大于200nm 1.25％ 2.21％ 1.18％
总孔隙率 35.28％ 33.25％ 35.47％
由表2可见，本发明的高性能再生骨料砌体具有优良的孔隙结构，使其具有优良的抗压强度和抗折强度，达到轻质高强的性能指标。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高性能再生骨料砌体，其特征在于，包括核壳结构的长方体壳体和长方体内核，所述长方体内核和所述长方体壳体在水平方向的边距比例为1:2，所述长方体内核的内部开设有两个长方体孔，所述长方体壳体的正面开设有通孔，所述通孔竖直排列于所述长方体内核两侧；
所述高性能再生骨料砌体的材料，以重量份计，包括以下组分：
硅酸盐水泥15-30份，再生骨料50-60份，纳米二氧化硅1-3份，铝粉2-5份，石膏6-8份；
以及，掺量为1-3wt％的纳米氢氧化镁和体积掺量为0.8-2.4％的钢纤维；
其中，所述高性能再生骨料砌体的材料根据再生骨料粒径分为材料A、材料B、材料C和材料D；
所述材料A、材料B、材料C和材料D中再生骨料的粒径分别为0.2mm-1.5mm、1.5mm-3.5mm、3.5mm-5.0mm和5.0mm-7.5mm；
所述长方体内核由所述材料A和材料D制成，所述长方体壳体由所述材料B和材料C制成。
2.根据权利要求1所述的高性能再生骨料砌体，其特征在于，所述再生骨料的粒径范围为0.2-7.5mm。
3.根据权利要求2所述的高性能再生骨料砌体，其特征在于，所述再生骨料为建筑拆除垃圾破碎所得骨料。
4.根据权利要求1所述的高性能再生骨料砌体，其特征在于，所述硅酸盐水泥为PI42.5硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的高性能再生骨料砌体，其特征在于，所述高性能再生骨料砌体的材料还包括重量份计0.3-0.6的发泡剂和0.02-0.15的引泡剂。
6.根据权利要求5所述的高性能再生骨料砌体，其特征在于，所述发泡剂为MNT-80型发泡剂，所述引泡剂为十二烷基硫酸钠。
7.根据权利要求1所述的高性能再生骨料砌体，其特征在于，所述高性能再生骨料砌体的材料还包括重量份计20-40份的碱激发剂，所述碱激发剂包括质量比为5:2-3的水玻璃和氢氧化钠。
8.一种权利要求1-7任一项所述的高性能再生骨料砌体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按比例称取各原料；
将硅酸盐水泥、纳米二氧化硅、铝粉、石膏、发泡剂和水均匀混合并搅拌2-4min，得到浆料A；
在碱激发剂中加入钢纤维和引泡剂，均匀混合，加入所述浆料A和纳米氢氧化镁，搅拌1-3min,分别加入不同粒径的再生骨料，均匀混合，分别得到材料A、材料B、材料C和材料D；
将等质量比的材料A和材料D先送入液压成型机，不必混合均匀，直接高频振动加压成型，得半成品，再将等质量比的材料B和材料C送入液压成型机，不必混合均匀，直接使材料B和材料C在半成品四周，高频振动加压成型，静置10-20h后，再蒸压养护8-10h，即得所述高性能再生骨料砌体。
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