CN113882208B - 一种利用再生材料制备的建筑用砖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用再生材料制备的建筑用砖，其包括基层以及面层；其基层为致密结构层，包括空心外砖体，空心外砖体的表面成型有容积槽，并在容积槽中成型有预应力钢架，预应力钢架将容积槽均分为两个半槽；并在半槽中填充成型有填料衬块；面层为耐磨层，成型于基层的容积槽表面，并对开口面进行封闭；进行制备时先压制空心外砖体，并在模具保持的状态下在空心外砖体的容积槽填充填料，并成型填料衬块，待整个基层成型后，再在基层表面成型面层，并在面层表面进行二次压制定型；定型后养护成型，即得成品建筑用砖。本发明能有效对建筑垃圾进行回收利用，并具有较佳强度和稳定性、并能有效抗裂的建筑用砖。

Description

一种利用再生材料制备的建筑用砖

技术领域

本发明涉及建筑材料领域中耐火砖的制备技术，具体为一种利用再生材料制备的建筑用砖。

背景技术

在现有技术中，传统的建筑用砖种类多种多样，但主要是由黏土、煤灰、水泥等材料添加辅助材料后通过制砖机压制成型，然后经过养护后即可作为建筑材料使用。

由于传统建筑材料中的砂、石资源日益紧张，原材料价格不断攀升，再加上我国加快构建绿色、低碳、循环的可持续发展经济体系的要求，其对大宗的固废处理提出了更高的要求。而建筑垃圾主要是由土质、石质无机物和铁质金属构成，目前主要采取的处理方式是转运后填埋，但是这样处理会耗费大量的土地。由于建筑垃圾中的硬质颗粒具有一定的强度，如果能将建筑垃圾中废弃混凝土、砖块等经过机械分选、破碎机破碎、分级等工序后，将其作为建筑砖的原料，则会大大提高砖的强度。另外，利用建筑垃圾制作再生骨料可以有效减少对天然砂石的开采量，有效缓解天然骨料短缺的现象，对减少能源和资源过度浪费起到了积极作用。

基于此，诞生了不少利用建筑垃圾作为再生骨料制备环保砖的相关技术工艺，而实际的工程应用也证明，再生砖与其他材料适配性好，可满足一些强度要求较低的工程需求。但是这些工艺主要是将建筑垃圾先进行人工分选，然后粉碎后混合到制砖原料中，其不仅颗粒尺寸不均匀，与制砖的其它原料混合后的颗粒度和硬度具有差异，且内部均匀度也存在差异，相较于新制的烧结砖，成型后的再生砖砖块存在强度缺陷；另外，建筑垃圾还存在原材料来源不同的问题，导致材料性能波动较大，易使其出现表面裂纹、麻面、孔洞等缺陷，且在使用过程中存在易磨损的缺陷。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种利用再生材料制备的建筑用砖，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种利用再生材料制备的建筑用砖，包括基层以及面层；

所述基层为致密结构层，包括空心外砖体，所述空心外砖体的表面成型有容积槽，所述容积槽的容积空间尺寸为空心外砖体尺寸的70～75％，并在容积槽的中间位置成型有预应力钢架，所述预应力钢架为镂空的工字型钢架，预应力钢架将容积槽均分为两个半槽；并在所述半槽中填充成型有填料衬块；所述面层为耐磨层，直接成型于基层的容积槽开口一侧表面，并对开口面进行封闭；

所述空心外砖体以及所述填料衬块以质量份计均包括100份的骨料、 20～30份的高岭土尾矿粉、30～40份的水泥砂浆以及7～15份的增强填料，所述骨料为粉碎后的建筑垃圾骨料与天然粗骨料的混合物，所述空心外砖体中建筑垃圾骨料在所述骨料中的占比为30～40wt％；而所述填料衬块中建筑垃圾骨料在所述骨料中的占比为75～80wt％；

所述面层为水泥砂浆成型，并在面层的水泥砂浆中掺有高强填料，所述高强填料为金刚砂或者石英砂，掺加量为面层中采用的水泥砂浆的7～15wt％；

所述建筑用砖为压制成型后烧结定型，其压制成型顺序为先压制空心外砖体，并在模具保持的状态下在空心外砖体的容积槽填充填料，并成型填料衬块，待整个基层成型后，再在基层表面成型面层，并在面层表面进行二次压制定型；定型后养护成型，即得成品建筑用砖。

作为进一步限定，所述建筑垃圾骨料为工业陶瓷垃圾、制陶工艺流程中的含陶废弃料或者残次品、建筑垃圾破碎后的颗粒、炉渣和碎石中的一种或者组合，且粉碎后的建筑垃圾骨料的粒径为5～8mm。

作为进一步限定，所述天然粗骨料为颗粒粒径为5～8mm的砾石或者卵石。

作为进一步限定，所述增强填料为高强度粉末与高强度纤维的组合物，其高强度粉末为氧化铝粉、氮化硅粉、碳纤粉中的一种或者组合；所述高强度纤维为不锈钢纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维中的一种或者组合。

作为进一步限定，所述空心外砖体以及所述填料衬块中采用的水泥砂浆的含砂比为30～35wt％，水灰比为0.6～0.65。

作为进一步限定，所述基层在压制成型时通过控制压制设备的压力使得空心外砖体部分的孔隙率为15～18％，填料衬块部分的孔隙率为20～25％。

作为进一步限定，所述面层的水泥砂浆层中还添加有着色剂，以获得具有不同表层颜色的建筑用砖。

有益效果：本发明的利用再生材料制备的建筑用砖能对建筑垃圾进行无害化、减量化处理，减少城市建筑废料对环境的污染和危害，其成型后的建筑用砖结构紧凑，具有强度大，密度高、抗折性能好、耐磨强度高、防滑效果好的优点，并在任意调整制品厚度以及通过面层进行改色的优势，可在市政建设中用于城市人行道、广场地面、园林景观的铺设，是提高城市品位最理想的地面铺设用材，达到节能、利废、保护环境的目的。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的结构示意图。

其中：1、空心外砖体；2、填料衬块；3、预应力钢架；4、面层。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示以及实施例，进一步阐述本发明。

在下述实施例中，本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

参见图1的一种利用再生材料制备的建筑用砖的较佳实施例，在本实施例中，建筑用砖包括基层以及面层4，其基层包括空心外砖体1以及填料衬块 2，其空心外砖体1的下表面封闭，并在上表面上成型有一个盲槽，该盲槽的容积尺寸为空心外砖体1体积的70％，盲槽为矩形盲槽，并在盲槽的中间位置成型有一个预应力钢架3，该预应力钢架3为预埋结构，整体呈工字型，预应力钢架3在对应工字型剖面的翼板位置成型于预应力钢架3的内侧侧壁中，而在预应力钢架3对应工字型剖面的腹板位置成型有镂空孔。

空心外砖体1的盲槽通过预应力钢架3分隔成体积相同的左、右两个盲槽，并在盲槽中填充成型有填料衬块2，该空心外砖体1在对应填料衬块2的位置表面成型有阶梯槽，并在阶梯槽位置的表面成型有所述面层4，该面层4 具有较佳的物理强度和耐磨性能，并能通过着色剂进行染色来保证装饰效果。

实施例一：

在本实施例一中，具有上述特征的建筑用砖通过以下方式制备：

首先制备第一浆料、第二浆料以及第三浆料。

第一浆料中以质量份计均包括100份的骨料、20份的高岭土尾矿粉、30 份的水泥砂浆以及8份的增强填料；其骨料为粉碎后的建筑垃圾骨料与天然粗骨料的质量比3:7的混合物，该建筑垃圾骨料为建筑物拆迁后的建筑垃圾经过粉碎至粒径5～8mm的废弃物颗粒物，天然粗骨料为具有相同粒径的砾石；水泥砂浆为含砂比为35wt％，水灰比为0.61的硅酸盐水泥砂浆；增强填料为玻璃纤维与芳纶纤维的质量比3:1的比例混合物。

第二浆料以质量份计均包括100份的骨料、20份的高岭土尾矿粉、30份的水泥砂浆以及8份的增强填料；其与第一浆料的差异仅在于采用的骨料为粉碎后的建筑垃圾骨料与天然粗骨料的质量比3:1的比例混合物；水泥砂浆以及增强填料与第一浆料相同。

第三浆料为水泥砂浆与高强填料的复混浆料，该水泥砂浆与第一浆料以及第二浆料中的水泥砂浆一致，并在水泥砂浆中均匀分散有占水泥砂浆质量 8wt％的金刚砂作为高强填料。

成型时，先利用模具进行空心外砖体1的压制，在阴模模具中先填充第一浆料，然后装入预应力钢架3，并利用带对应盲槽结构的第一阳模模具挤压定型，控制设备的模压压力，使得空心外砖体1部分的孔隙率为23％，然后抬升第一阳模模具进行阳模脱模，在空心外砖体1的表面盲槽中填充第二浆料，并在填充完成后利用表面带错位阶的第二阳模模具进行挤压定型，控制设备的模压压力，使得通过第二浆料填充成型的填料衬块2的孔隙率为22％，此时空心外砖体1被第二次模压，孔隙率被压紧至19％；然后抬升第一阳模模具进行阳模脱模，在空心外砖体1以及填料衬块2的表面中灌入第三浆料，并利用表面为平面的第三阳模模具进行模压，此时，空心外砖体1被第三次模压，孔隙率被压紧至17％，而填料衬块2被第二次模压孔隙率被压紧至20％，

然后对第三阳模模具以及阴模模具进行脱模，得到模压成型后的建筑用砖，将建筑用砖在烘箱中进行干燥，控制干燥温度为250℃，干燥60min，取出静压养护72h，定型后得到建筑用砖。

该建筑用砖的抗压强度为27.31MPa，抗折强度为5.23MPa，其表面具有较佳的耐磨性能；将该建筑用砖在厚度为8～10cm砂石基层上平铺出长度为 5m的路面，在该路面上以10T压路机进行连续往复滚压，记录砖面开裂率超过10％的时间，在该条件下铺装路面保持连续17h砖面开裂率低于10％。

实施例二：

在本实施例二中，具有上述特征的建筑用砖通过以下方式制备：

首先制备第一浆料、第二浆料以及第三浆料。

第一浆料中以质量份计均包括100份的骨料、30份的高岭土尾矿粉、40 份的水泥砂浆以及15份的增强填料；其骨料为粉碎后的建筑垃圾骨料与天然粗骨料的质量比4:6的混合物，该建筑垃圾骨料为建筑物拆迁后的建筑垃圾经过粉碎至粒径7～8mm的废弃物颗粒物，天然粗骨料为具有相同粒径的砾石；水泥砂浆为含砂比为30wt％，水灰比为0.64的硅酸盐水泥砂浆；增强填料为不锈钢纤维与芳纶纤维的质量比1:5的比例混合物。

第二浆料以质量份计均包括100份的骨料、30份的高岭土尾矿粉、30份的水泥砂浆以及10份的增强填料；在原料的种类方面第二浆料的高岭土尾矿粉、水泥砂浆以及增强填料与第一浆料一致，而在骨料的选择方面，第二浆料采用的骨料为粉碎后的建筑垃圾骨料与天然粗骨料的质量比4:1的比例混合物。

第三浆料为水泥砂浆与高强填料的复混浆料，该水泥砂浆与第一浆料以及第二浆料中的水泥砂浆一致，并在水泥砂浆中均匀分散有占水泥砂浆质量 12wt％的金刚砂作为高强填料。

成型时，先利用模具进行空心外砖体1的压制，在阴模模具中先填充第一浆料，然后装入预应力钢架3，并利用带对应盲槽结构的第一阳模模具挤压定型，控制设备的模压压力，使得空心外砖体1部分的孔隙率为25％，然后抬升第一阳模模具进行阳模脱模，在空心外砖体1的表面盲槽中填充第二浆料，并在填充完成后利用表面带错位阶的第二阳模模具进行挤压定型，控制设备的模压压力，使得通过第二浆料填充成型的填料衬块2的孔隙率为27％，此时空心外砖体1被第二次模压，孔隙率被压紧至20％；然后抬升第一阳模模具进行阳模脱模，在空心外砖体1以及填料衬块2的表面中灌入第三浆料，并利用表面为平面的第三阳模模具进行模压，此时，空心外砖体1被第三次模压，孔隙率被压紧至16％，而填料衬块2被第二次模压孔隙率被压紧至22％，

然后对第三阳模模具以及阴模模具进行脱模，得到模压成型后的建筑用砖，将建筑用砖在烘箱中进行干燥，控制干燥温度为230℃，干燥45min，取出静压养护72h，定型后得到建筑用砖。

该建筑用砖的抗压强度为26.31MPa，抗折强度为5.94MPa，其表面具有较佳的耐磨性能；将该建筑用砖在厚度为8～10cm砂石基层上平铺出长度为 5m的路面，在该路面上以10T压路机进行连续往复滚压，记录砖面开裂率超过10％的时间，在该条件下铺装路面保持连续19h砖面开裂率低于10％。

实施例三：

在本实施例三中，具有上述特征的建筑用砖通过以下方式制备：

首先制备第一浆料、第二浆料以及第三浆料。

第一浆料中以质量份计均包括100份的骨料、25份的高岭土尾矿粉、35 份的水泥砂浆以及11份的增强填料；其骨料为粉碎后的建筑垃圾骨料与天然粗骨料的质量比3.5:6.5的混合物，该建筑垃圾骨料为建筑物拆迁后的建筑垃圾经过粉碎至粒径7～8mm的废弃物颗粒物，天然粗骨料为具有相同粒径的卵石；水泥砂浆为含砂比为32wt％，水灰比为0.62的粉煤灰质硅酸盐水泥；增强填料为玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维的质量比7:1:2的比例混合物。

第二浆料以质量份计均包括100份的骨料、30份的高岭土尾矿粉、30份的水泥砂浆以及10份的增强填料；其骨料为粉碎后的建筑垃圾骨料与天然粗骨料的质量比4:1的比例混合物，水泥砂浆与第一浆料中采用的水泥砂浆一致，增强填料为纯玻璃纤维。

第三浆料为水泥砂浆与高强填料的复混浆料，该水泥砂浆与第一浆料以及第二浆料中的水泥砂浆一致，并在水泥砂浆中均匀分散有占水泥砂浆质量 9wt％的石英砂作为高强填料。

成型时，先利用模具进行空心外砖体1的压制，在阴模模具中先填充第一浆料，然后装入预应力钢架3，并利用带对应盲槽结构的第一阳模模具挤压定型，控制设备的模压压力，使得空心外砖体1部分的孔隙率为26％，然后抬升第一阳模模具进行阳模脱模，在空心外砖体1的表面盲槽中填充第二浆料，并在填充完成后利用表面带错位阶的第二阳模模具进行挤压定型，控制设备的模压压力，使得通过第二浆料填充成型的填料衬块2的孔隙率为29％，此时空心外砖体1被第二次模压，孔隙率被压紧至20％；然后抬升第一阳模模具进行阳模脱模，在空心外砖体1以及填料衬块2的表面中灌入第三浆料，并利用表面为平面的第三阳模模具进行模压，此时，空心外砖体1被第三次模压，孔隙率被压紧至17％，而填料衬块2被第二次模压孔隙率被压紧至24％，

然后对第三阳模模具以及阴模模具进行脱模，得到模压成型后的建筑用砖，将建筑用砖在烘箱中进行干燥，控制干燥温度为260℃，干燥50min，取出静压养护72h，定型后得到建筑用砖。

该建筑用砖的抗压强度为26.94MPa，抗折强度为5.81MPa，其表面具有较佳的耐磨性能；将该建筑用砖在厚度为8～10cm砂石基层上平铺出长度为 5m的路面，在该路面上以10T压路机进行连续往复滚压，记录砖面开裂率超过10％的时间，在该条件下铺装路面保持连续23h砖面开裂率低于10％。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种利用再生材料制备的建筑用砖，其特征在于，包括基层以及面层；

所述基层为致密结构层，包括空心外砖体，所述空心外砖体的表面成型有容积槽，所述容积槽的容积空间尺寸为空心外砖体尺寸的70～75％，并在容积槽的中间位置成型有预应力钢架，所述预应力钢架为镂空的工字型钢架，预应力钢架将容积槽均分为两个半槽；并在所述半槽中填充成型有填料衬块；所述面层为耐磨层，直接成型于基层的容积槽开口一侧表面，并对开口面进行封闭；

所述空心外砖体以及所述填料衬块以质量份计均包括100份的骨料、20～30份的高岭土尾矿粉、30～40份的水泥砂浆以及7～15份的增强填料；

所述骨料为粉碎后的建筑垃圾骨料与天然粗骨料的混合物；所述建筑垃圾骨料为工业陶瓷垃圾、制陶工艺流程中的含陶废弃料或者残次品、建筑垃圾破碎后的颗粒、炉渣和碎石中的一种或者组合，且粉碎后的建筑垃圾骨料的粒径为5～8mm；所述天然粗骨料为颗粒粒径为5～8mm的砾石或者卵石；

所述增强填料为高强度粉末与高强度纤维的组合物，其高强度粉末为氧化铝粉、氮化硅粉、碳纤粉中的一种或者组合；所述高强度纤维为不锈钢纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维中的一种或者组合；

所述空心外砖体中建筑垃圾骨料在所述骨料中的占比为30～40wt％；

所述填料衬块中建筑垃圾骨料在所述骨料中的占比为75～80wt％；

所述空心外砖体以及所述填料衬块中采用的水泥砂浆的含砂比为30～35wt％，水灰比为0.6～0.65；

所述面层为水泥砂浆成型，并在面层的水泥砂浆中掺有高强填料，所述高强填料为金刚砂或者石英砂，掺加量为面层中采用的水泥砂浆的7～15wt％；

所述建筑用砖为压制成型后烧结定型，其压制成型顺序为先压制空心外砖体，并在模具保持的状态下在空心外砖体的容积槽填充填料，并成型填料衬块，待整个基层成型后，再在基层表面成型面层，并在面层表面进行二次压制定型；定型后养护成型，即得成品建筑用砖；

所述基层在压制成型时通过控制压制设备的压力使得空心外砖体部分的孔隙率为15～18％，填料衬块部分的孔隙率为20～25％；

所述建筑用砖的抗压强度为26.31～27.31MPa，抗折强度为5.23～5.94MPa。

2.根据权利要求1所述的利用再生材料制备的建筑用砖，其特征在于，所述面层的水泥砂浆层中还添加有着色剂，以获得具有不同表层颜色的建筑用砖。

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