CN113564982B - 一种基于建筑垃圾再生利用的人行道及其施工方法 - Google Patents

一种基于建筑垃圾再生利用的人行道及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及人行道施工领域，尤其是涉及一种基于建筑垃圾再生利用的人行道及其施工方法，公开了一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，包括以下步骤：步骤1，制备再生骨料，破碎并形成再生粗骨料以及再生细骨料；步骤2，制备人行道砖，人行道砖由以下组分制成：水100‑120份；胶凝材料165‑200份；再生粗骨料1130‑1190份；再生细骨料640‑670份；粉煤灰25‑30份；渗透剂100‑120份；纳米磁粉20‑25份；纳米铁粉3‑5份；纳米氧化锆粉末10‑15份；碳化锰3‑10份；步骤3，按照设计将养护成型的人行道砖铺设成人行道。其具有无需添加天然骨料、有利于节约资源以及不容易对环境造成影响的优点。

Description

一种基于建筑垃圾再生利用的人行道及其施工方法
技术领域
本发明涉及人行道施工领域，尤其是涉及一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法。
背景技术
随着建筑业的蓬勃发展，建筑垃圾的数量不断增加，而且增长速度日益加快，预计到2030年我国建筑垃圾产量比现在增加将近一倍以上，每年将达到73亿吨。
当前的建筑垃圾主要采用地下填埋或露天堆放的方式处理，既浪费了土地资源又容易造成环境二次污染，且垃圾在长期堆放过程中，还有可能会导致建筑垃圾中易分解的物质因高温、日照等作用产生有害气体，容易对周边的环境产生影响。
而目前工程建设中主要还是以砂、石等原料为主，每年为了获取土、开采砂以及石，很多时候都会使得十几万亩良田遭到破坏，使得大片山林草场被毁，且水泥和混凝土等材料也是不可再生资源，不断开采资源不仅容易对环境造成影响，还有可能会造成以后的建筑材料短缺的问题。
针对上述相关技术，发明人认为，如何能将建筑垃圾再生利用是目前城市化迅速发展所面临的亟待解决的问题。
发明内容
为了使得建筑垃圾更好地再生利用，本申请提供一种基于建筑垃圾再生利用的人行道及其施工方法。
第一方面，本申请提供一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，采用如下的技术方案：
一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，包括以下步骤：
步骤1，制备再生骨料，具体如下：
步骤101，破碎建筑垃圾，并将建筑垃圾中的金属、木料、玻璃、塑料去掉，筛选得到混凝土、砖、石；
步骤102，进一步破碎筛选得到的混凝土、砖、石，并筛分出粒径不小于5mm的骨料为再生粗骨料，粒径不大于3mm的骨料为再生细骨料；
步骤2，制备人行道砖，具体如下：
步骤201，混合渗透剂以及纳米磁粉，混合均匀，形成预处理液，然后混合再生粗骨料以及再生细骨料，形成再生骨料混合物，并将预处理液倒入再生骨料混合物中，使得再生骨料混合物浸泡在预处理液中；
步骤202，混合纳米铁粉、纳米氧化锆粉末以及碳化锰粉末，形成填充料；
步骤203，待预处理液被充分吸收后，滤去多余的预处理液，并往再生骨料混合物中加入胶凝材料、填充料以及一半质量的水，搅拌混合均匀，形成初拌合料；
步骤204，向初拌合料中加入粉煤灰，搅拌混合均匀，形成中间拌合料；
步骤203，继续往中间拌合料中加入剩余一半质量的水，搅拌混合均匀，即得混凝土拌合料；
步骤204，将混凝土拌合料倒入模具中，养护成型，即得人行道砖；
其中，上述各组分及用量如下：
水100-120份；
胶凝材料165-200份；
再生粗骨料1130-1190份；
再生细骨料640-670份；
粉煤灰25-30份；
渗透剂100-120份；
纳米磁粉20-25份；
纳米铁粉3-5份；
纳米氧化锆粉末10-15份；
碳化锰3-10份；
步骤3，按照设计将养护成型的人行道砖铺设成人行道。
通过采用上述技术方案，利用破碎建筑垃圾形成再生粗骨料以及再生细骨料作为人行道砖的集料，使得人行道砖的原材料无需开采新的矿石，同时，还有利于减少建筑垃圾对环境造成的影响。
通过利用渗透剂以及纳米磁粉先预处理再生粗骨料以及再生细骨料，使得纳米磁粉可随着渗透剂渗入至再生粗骨料以及再生细骨料的缝隙中，而纳米铁粉与纳米氧化锆粉末以及碳化锰形成填充料，使得填充料在形成初拌合料的过程中更容易因磁粉对铁粉的吸引而带动填充料填补至再生粗骨料以及再生细骨料的缝隙中，从而使得再生粗骨料以及再生细骨料在破碎时产生的缝隙更加不容易对人行道砖的抗压强度产生影响，进而使得人行道砖中的集料可全部采用再生粗骨料以及再生细骨料，无需额外添加其他天然骨料，有利于更好地减少建筑垃圾对环境的同时还有利于更好地减少新建筑材料的开采对环境的破坏。
通过采用纳米级的粉料作为填充料，一方面，有利于填充料更好地渗入再生粗骨料以及再生细骨料的缝隙中，使得填充料对再生粗骨料以及再生细骨料的修补效果更好；另一方面，纳米级粉料在渗入再生粗骨料以及再生细骨料的缝隙后，还容易互相发生团聚，尤其在磁粉和铁粉具有相互吸引的作用下，更容易团聚成粒径更大的骨料，从而更好地补强再生粗骨料以及再生细骨料，使得再生粗骨料以及再生细骨料更加不容易对人行道砖的抗压强度产生影响，使得人行道砖只需要采用再生粗骨料以及再生细骨料作为集料即可满足抗压强度的要求。
优选的，所述步骤102中，筛分出的再生粗骨料的粒径为5mm-31.5mm，再生细骨料的粒径为0.25mm-3mm。
优选的，所述步骤2中，再生粗骨料的不同粒径范围的质量比例为5-10mm：10mm-20mm：16mm-31.5mm＝1：(2-3)：(3-5)，再生细骨料的不同粒径范围的质量比例为0.25mm-0.35mm：0.35mm-0.5mm：0.5mm-3mm＝1：(1-2)：(1-2)。
通过采用上述技术方案，控制再生粗骨料以及再生细骨料的粒径以及对应的比例，有利于人行道砖中的集料更好地堆积密集，从而有利于更好地提高制得的人行道砖的密实度，使得制得的人行道砖的抗压强度更高
优选的，所述步骤202中还加入有质量份数为3-5份的空心玻璃微珠。
通过采用上述技术方案，空心玻璃微珠有利于更好地提高填充料的流动性，从而有利于填充料在形成初拌合料的过程中更好地渗入至再生粗骨料以及再生细骨料的缝隙中，更好地补强再生粗骨料以及再生细骨料，使得制得的人行道砖的抗压强度更高。
优选的，所述步骤202中还加入有质量份数为1-3份的纳米氧化铝。
通过采用上述技术方案，纳米氧化铝有利于更好地促进各纳米级的组分在再生粗骨料以及再生细骨料的缝隙中团聚形成粒径更大的骨料，从而有利于填充料更好地补强再生粗骨料以及再生细骨料，使得制得的人行道砖的抗压强度更高。
优选的，所述步骤2中的胶凝材料由硅藻土和水泥组成，且硅藻土占胶凝材料的质量百分比为10％-15％。
通过采用上述技术方案，采用少量硅藻土替代水泥，有利于降低胶凝材料的成本，还有利于更好地提高制得的人行道砖的抗压强度。
优选的，所述步骤2中的硅藻土先经过煅烧，再加入至水泥中。
通过采用上述技术方案，有利于更好地提高胶凝材料的抗压强度，使得制得的人行道砖的抗压强度更高，有利于更好地满足人行道砖在使用过程中的强度需求，有利于更好地延长人行道砖的使用寿命。
优选的，所述步骤2中的硅藻土的煅烧温度为900-950℃。
通过采用上述技术方案，控制硅藻土的煅烧温度有利于硅藻土更好地补强胶凝材料的抗压强度，从而有利于更好地提高人行道砖的抗压强度，使得人行道砖在使用过程中更加不容易开裂，有利于延长人行道砖的使用寿命。
第二方面，本申请提供一种基于建筑垃圾再生利用的人行道，采用如下的技术方案：
一种基于建筑垃圾再生利用的人行道，采用上述基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法施工所得。
通过采用上述技术方案，采用上述方法施工得到人行道，只需利用再生粗骨料以及再生细骨料，无需加入其他天然骨料，即可满足人行道的强度需求，有利于更好减少建筑垃圾对环境的影响的同时还有利于减少天然骨料的开采对环境的破坏。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过破碎建筑垃圾形成再生粗骨料以及再生细骨料作为人行道砖的集料，使得建筑垃圾可循环利用，有利于减少建筑垃圾对环境造成污染的同时还有利于减少开采新建筑材料对环境造成的破坏，具有巨大的经济价值。
2、通过采用渗透剂、纳米磁粉、纳米铁粉、纳米氧化锆粉末以及碳化锰协同复配形成填充料，有利于更好地填补再生粗骨料以及再生细骨料的缝隙，从而有利于更好地补强再生粗骨料以及再生细骨料，使得制得的人行道砖的抗压强度无需额外添加天然骨料即可满足使用的强度要求，有利于更好地减少建筑垃圾对环境造成污染的同时还有利于更好地减少开采新建筑材料对环境造成的破坏。
3、通过纳米级的粉料作为填充料，有利于填充料更好地渗入再生粗骨料以及再生细骨料的缝隙中补强再生粗骨料以及再生细骨料，同时，还有利于填充料在渗入再生粗骨料以及再生细骨料的缝隙后更好地团聚成粒径更大的骨料，从而有利于更好地减少再生粗骨料以及再生细骨料在破碎时产生的裂纹对抗压强度的影响，有利于更好地补强再生粗骨料以及再生细骨料，使得制得的人行道砖的抗压强度更高。
4、通过采用上述方法施工人行道，使得人行道施工所需的集料只需来源于建筑垃圾，而无需额外添加天然骨料，使得建筑垃圾可循环利用，有利于减少建筑垃圾对环境造成污染的同时还有利于减少开采新建筑材料对环境造成的破坏，具有巨大的经济价值。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下实施例以及对比例中所采用的原料来源见表1。
表1
Figure BDA0003214968480000071
Figure BDA0003214968480000081
实施例1
本实施例公开一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，包括以下步骤：
步骤1，制备再生骨料，具体如下：
步骤101，破碎建筑垃圾，并经磁选和人工分选，将建筑垃圾中的金属、木料、玻璃、塑料等物质筛掉，筛选得到废旧混凝土、砖、石。
步骤102，筛选出粒径大于10mm的废旧混凝土、砖、石，再加入鄂式破碎机中进一步破碎，并经振动筛分，筛出粒径不小于5mm的骨料为再生粗骨料，粒径不大于3mm的骨料为再生细骨料。
步骤2，制备人行道砖，具体如下：
步骤201，混合渗透剂以及纳米磁粉，混合均匀，形成预处理液，然后在砂石搅拌机中混合再生粗骨料以及再生细骨料，形成再生骨料混合物，并将混合形成的预处理液倒入再生骨料混合物中，使得再生骨料混合物浸泡在预处理液中，然后以30r/min的转速搅拌30min，使得再生骨料混合物充分吸收预处理液。
步骤202，混合纳米铁粉、纳米氧化锆粉末以及碳化锰粉末，形成填充料。
步骤203，若预处理液已被完全吸收，则直接往混凝土搅拌机中加入再生骨料混合料、水泥、填充料以及一半质量的水；若预处理液未被完全吸收，则先滤去多余的预处理液，再往混凝土搅拌机中加入再生骨料混合料、水泥、填充料以及一半质量的水，继续以120r/min的转速搅拌混合均匀，形成初拌合料。
步骤204，继续边搅拌边往初拌合料中加入粉煤灰，搅拌混合均匀，形成中间拌合料。
步骤205，继续边搅拌边往中间拌合料中加入剩余一半质量的水，搅拌混合均匀，即得混凝土拌合料。
步骤206，将混凝土拌合料倒入预先涂有脱模剂的模具中，并将模具放上振动台振动1min，并在25℃的温度下养护成型，待混凝土拌合料初凝后，脱去模具，然后再采用喷洒淋水的方式进行养护，养护28天，即得人行道砖。
步骤3，按照设计图纸将制备所得的人行道砖铺设成人行道，即完成人行道的施工。
其中，步骤2中的各组分的用量详见表1，用量单位为kg。
实施例2-3
与实施例1的区别在于，步骤2中的各组分的用量不同，各组分的用量详见表2，用量单位为kg。
表2
实施例1 实施例2 实施例3
水 100 120 110
水泥 165 200 183
再生粗骨料 1130 1190 1150
再生细骨料 670 640 650
粉煤灰 30 25 28
渗透剂 100 120 110
纳米磁粉 20 25 23
纳米铁粉 3 5 4
纳米氧化锆粉末 10 15 13
碳化锰 3 10 8
实施例4
与实施例3的区别在于：再生粗骨料的不同粒径范围的质量比例为5-10mm：10mm-20mm：16mm-31.5mm＝1：1：2，再生细骨料的不同粒径范围的质量比例为0.25mm-0.35mm：0.35mm-0.5mm：0.5mm以上＝1：0.5：0.5。
实施例5
与实施例3的区别在于：再生粗骨料的不同粒径范围的质量比例为5-10mm：10mm-20mm：16mm-31.5mm＝1：4：6，再生细骨料的不同粒径范围的质量比例为0.25mm-0.35mm：0.35mm-0.5mm：0.5mm以上＝1：3：3。
实施例6
与实施例3的区别在于：再生粗骨料的不同粒径范围的质量比例为5-10mm：10mm-20mm：16mm-31.5mm＝1：2：3，再生细骨料的不同粒径范围的质量比例为0.25mm-0.35mm：0.35mm-0.5mm：0.5mm以上＝1：1：1。
实施例7
与实施例3的区别在于：再生粗骨料的不同粒径范围的质量比例为5-10mm：10mm-20mm：16mm-31.5mm＝1：3：5，再生细骨料的不同粒径范围的质量比例为0.25mm-0.35mm：0.35mm-0.5mm：0.5mm以上＝1：2：2。
实施例8
与实施例3的区别在于：步骤202中还加入有8kg的空心玻璃微珠。
实施例9
与实施例3的区别在于：步骤202中还加入有3kg的空心玻璃微珠。
实施例10
与实施例3的区别在于：步骤202中还加入有1kg的纳米氧化铝。
实施例11
与实施例3的区别在于：步骤202中还加入有3kg的纳米氧化铝。
实施例12
与实施例3的区别在于：以18.3kg硅藻土与164.7kg水泥均匀混合的混合物替代水泥。
实施例13
与实施例3的区别在于：以27.45kg硅藻土与155.55kg水泥均匀混合的混合物替代水泥。
实施例14
与实施例13的区别在于：硅藻土先经1050℃煅烧处理，再与水泥混合。
实施例15
与实施例13的区别在于：硅藻土先经900℃煅烧处理，再与水泥混合。
实施例16
与实施例13的区别在于：硅藻土先经950℃煅烧处理，再与水泥混合。
实施例17
与实施例3的区别在于：
再生粗骨料的不同粒径范围的质量比例为5-10mm：10mm-20mm：16mm-31.5mm＝1：2：5，再生细骨料的不同粒径范围的质量比例为0.25mm-0.35mm：0.35mm-0.5mm：0.5mm以上＝1：1：2。
步骤202中还加入有3kg空心玻璃微珠以及3kg纳米氧化铝。
步骤203中，以18.3kg硅藻土以及164.7kg水泥均匀混合形成的混合物替代水泥，且硅藻土与水泥混合前，先经930℃煅烧处理。
实施例18
与实施例3的区别在于：
再生粗骨料的不同粒径范围的质量比例为5-10mm：10mm-20mm：16mm-31.5mm＝1：3：3，再生细骨料的不同粒径范围的质量比例为0.25mm-0.35mm：0.35mm-0.5mm：0.5mm以上＝1：2：1。
步骤202中还加入有5kg空心玻璃微珠以及1kg纳米氧化铝。
步骤203中，以27.45kg硅藻土与155.55kg水泥均匀混合形成的混合物替代水泥，且硅藻土与水泥混合前，先经950℃煅烧处理。
实施例19
与实施例3的区别在于：
再生粗骨料的不同粒径范围的质量比例为5-10mm：10mm-20mm：16mm-31.5mm＝1：2：4，再生细骨料的不同粒径范围的质量比例为0.25mm-0.35mm：0.35mm-0.5mm：0.5mm以上＝1：1.5：2。
步骤202中还加入有4kg空心玻璃微珠以及2kg纳米氧化铝。
步骤203中，以21.96kg硅藻土与161.04kg水泥均匀混合形成的混合物替代水泥，且硅藻土与水泥混合前，先经950℃煅烧处理。
对比例1
与实施例3的区别在于：以等量等粒径的花岗岩替代再生粗骨料，并以等量的等粒径的河砂替代再生细骨料。
对比例2
与实施例3的区别在于：步骤201中以等量的水替代渗透剂，并以等量的粉煤灰替代纳米磁粉、纳米铁粉、纳米氧化锆以及碳化锰。
对比例3
与实施例3的区别在于：步骤201中以等量的水替代渗透剂。
对比例4
与实施例3的区别在于；步骤201中以等量的水替代渗透剂，并以等量的粉煤灰替代磁粉。
对比例5
与实施例3的区别在于：以等量的粉煤灰替代纳米氧化锆以及碳化锰。
对比例6
与实施例3的区别在于：以等量的粉煤灰替代纳米氧化锆。
对比例7
与实施例3的区别在于：以等量的粉煤灰替代碳化锰。
实验1
根据GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中的抗压强度试验检测以上实施例以及对比例制得的人行道砖的28d抗压强度(MPa)。
以上实验的检测数据见表3。
表3
Figure BDA0003214968480000141
Figure BDA0003214968480000151
根据表3中实施例1-19与对比例1的数据对比可得，通过采用本申请的技术方案制得的人行道砖，只需利用建筑垃圾作为集料，即可使得制得的人行道砖与使用天然骨料作为集料制得的人行道砖的抗压强度相近，使得人行道砖只需使用建筑垃圾作为集料即可满足使用所需的强度需求，有利于更好地减少建筑垃圾对环境的污染的同时还有利于更好地减少新材料的开发对环境造成的破坏。
根据表3中实施例3与对比例2-4的数据对比可得，若只采用建筑垃圾作为人行道砖的集料，容易对人行道砖的抗压强度造成极大的影响，使得人行道砖的抗压强度无法满足使用需求；且只有采用渗透剂、磁铁粉与填充料协同配合时，才能使得填充料更好地填补至再生粗骨料以及再生细骨料的裂缝中，从而更好地补强再生粗骨料以及再生细骨料，进而才有利于更好地提高人行道砖的抗压强度，使得人行道砖的抗压强度无需加入天然骨料也能满足使用的强度要求。
根据表3中实施例3与对比例5-7的数据对比可得，只有采用纳米氧化锆以及碳化锰协同复配作为填充料时，才有利于更好地补强再生粗骨料以及再生细骨料，使得制得的人行道砖的抗压强度无需添加天然骨料也能满足使用的强度要求。
根据表3中实施例3-7的数据对比可得，通过控制再生粗骨料以及再生细骨料的粒径以及特定粒径范围的骨料用量比例，有利于再生粗骨料以及再生细骨料更好地堆积密集，使得制得的人行道砖的密实度提高，从而有利于更好地提高人行道砖的抗压强度。
根据表3中实施例3与实施例8-11的数据对比可得，通过加入空心玻璃微珠，在一定程度上有利于更好地促进填充料进入再生粗骨料以及再生细骨料的缝隙中；通过加入纳米氧化铝，在一定程度上有利于更好地促进填充料之间的团聚以更好地补强再生粗骨料以及再生细骨料，使得制得的人行道砖的抗压强度更高。
根据表3中实施例3与实施例12-16的数据对比可得，通过采用硅藻土与水泥混合作为胶凝材料，并先对硅藻土进行煅烧处理，有利于减少水泥的用量，有利于降低成本，同时，还有利于更好地提高胶凝材料的强度，使得制得的人行道砖的抗压强度更高。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，制备再生骨料，具体如下：
步骤101，破碎建筑垃圾，并将建筑垃圾中的金属、木料、玻璃、塑料去掉，筛选得到混凝土、砖、石；
步骤102，进一步破碎筛选得到的混凝土、砖、石，并筛分出粒径不小于5mm的骨料为再生粗骨料，粒径不大于3mm的骨料为再生细骨料；
步骤2，制备人行道砖，具体如下：
步骤201，混合渗透剂以及纳米磁粉，混合均匀，形成预处理液，然后混合再生粗骨料以及再生细骨料，形成再生骨料混合物，并将预处理液倒入再生骨料混合物中，使得再生骨料混合物浸泡在预处理液中；
步骤202，混合纳米铁粉、纳米氧化锆粉末以及碳化锰粉末，形成填充料；
步骤203，待预处理液被充分吸收后，滤去多余的预处理液，并往再生骨料混合物中加入胶凝材料、填充料以及一半质量的水，搅拌混合均匀，形成初拌合料；
步骤204，向初拌合料中加入粉煤灰，搅拌混合均匀，形成中间拌合料；
步骤203，继续往中间拌合料中加入剩余一半质量的水，搅拌混合均匀，即得混凝土拌合料；
步骤204，将混凝土拌合料倒入模具中，养护成型，即得人行道砖；
其中，上述各组分及用量如下：
水100-120份；
胶凝材料165-200份；
再生粗骨料1130-1190份；
再生细骨料640-670份；
粉煤灰25-30份；
渗透剂100-120份；
纳米磁粉20-25份；
纳米铁粉3-5份；
纳米氧化锆粉末10-15份；
碳化锰3-10份；
步骤3，按照设计将养护成型的人行道砖铺设成人行道。
2.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，其特征在于：所述步骤102中，筛分出的再生粗骨料的粒径为5mm-31.5mm，再生细骨料的粒径为0.25mm-3mm。
3.根据权利要求2所述的一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，其特征在于：所述步骤2中，再生粗骨料的不同粒径范围的质量比例为5-10mm：10mm-20mm：16mm-31.5mm=1：（2-3）：（3-5），再生细骨料的不同粒径范围的质量比例为0.25mm-0.35mm：0.35mm-0.5mm：0.5mm-3mm=1：（1-2）：（1-2）。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，其特征在于：所述步骤202中还加入有质量份数为3-5份的空心玻璃微珠。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，其特征在于：所述步骤202中还加入有质量份数为1-3份的纳米氧化铝。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，其特征在于：所述步骤2中的胶凝材料由硅藻土和水泥组成，且硅藻土占胶凝材料的质量百分比为10%-15%。
7.根据权利要求6所述的一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，其特征在于：所述步骤2中的硅藻土先经过煅烧，再加入至水泥中。
8.根据权利要求7所述的一种基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法，其特征在于：所述步骤2中的硅藻土的煅烧温度为900-950℃。
9.一种基于建筑垃圾再生利用的人行道，其特征在于：采用如权利要求1-8任一所述的基于建筑垃圾再生利用的人行道施工方法施工所得。
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