CN115321893A - 一种工程渣土免烧砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种工程渣土免烧砖及其制备方法，工程渣土免烧砖的原料包括工程渣土、水泥和水，工程渣土和水泥的干质量比为80～95∶5～20，工程渣土的含水率为1％～9％，工程渣土的粒径为2～5mm。本发明的渣土免烧砖原料来源广，充分利用了现场施工产出的各类工程渣土，变废为宝。所采用的配方和制备工艺简单，成本低，生产出的工程渣土免烧实心标准砖符合国家规范要求。本发明还提供了一种工程渣土免烧砖的制备方法，采用该制备方法有利于现场快速生产工程渣土免烧砖，既能快速消耗渣土，又能省去外运处理渣土和购买墙材的成本。
Description
技术领域
本发明涉及免烧砖技术领域，特别涉及一种工程渣土免烧砖及其制备方法。
背景技术
随着城镇化进程的不断推进，诸如高楼大厦、地下交通设施和地下综合管廊等建设工程广泛兴起，工程产出土随之增多。据统计，每10000m2建筑施工过程中会产生500～600吨的建筑渣土，我国建筑渣土的数量占城市固体废弃物总量的30％～40％。将建筑渣土资源化利用起来已经刻不容缓。
建筑渣土外运处理成本高昂，将建筑渣土在施工现场或附近就地资源化利用起来制备成渣土免烧砖，不仅能够节省掉建筑渣土高昂的外运处理成本，还能够将制成的免烧砖应用于施工现场，实现取值于斯用之于斯的目标，将具有重大意义。
目前，国内已经有研究学者对渣土免烧砖进行了研究，但是大多数存在以下缺陷：
(1)需要掺入细砂等粗细骨料，降低了渣土在免烧砖的利用率，还提高了成本；
(2)为了提高渣土砖的抗压强度，不计成本掺入大量的水泥、外加剂，用很高的成型压力来压制成型渣土砖，脱离实际生产，使得生产成本增高和生产效率降低；
(3)未研究工程渣土中影响免烧砖强度的因素，且处理工程渣土的工艺大多较为繁琐，不利于工程渣土现场制备免烧砖，工程应用价值不高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工程渣土免烧砖，以工程渣土为原料，与水泥混合后制备得到工程渣土免烧砖，无需掺入细砂等粗细骨料，无需掺入大量的水泥和外加剂，降低成本，提高渣土的利用率。
本发明的另一目的在于，提供一种工程渣土免烧砖的制备方法。
本发明的技术方案为：一种工程渣土免烧砖，工程渣土免烧砖的原料包括工程渣土、水泥和水，工程渣土和水泥的干质量比为80～95∶5～20，工程渣土的含水率为1％～9％，工程渣土的粒径为2～5mm。
进一步，所述工程渣土为粉质粘土。
本发明的另一技术方案为：一种工程渣土免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：将工程渣土进行自然风干，接着进行烘干，控制工程渣土的含水率为1％～9％；
步骤S2：将步骤S1中烘干后的工程渣土经筛网筛分，得到粒径在2～5mm的工程渣土；
步骤S3：将水泥与水搅拌混合，再与步骤S2中筛分后的工程渣土进行混合，得到混合料，工程渣土与水泥的干质量比为80～95∶5～20，接着将混合料压制成型，最后经覆膜养护和自然养护，得到工程渣土免烧砖。
进一步，所述步骤S2还包括，将筛分后的工程渣土，再通过干筛法筛除粒径在0.15mm以下的泥土，使得工程渣土的含泥量在25％以下。
进一步，所述步骤S2还包括，将工程渣土经2mm的筛网筛分，再通过干筛法筛除粒径在0.15mm以下的泥土，使得工程渣土的含泥量为25％。
进一步，所述步骤S3中，混合料的含水率为11％～15％。
进一步，所述步骤S3中，混合料通过液压进行压制成型，成型压力为10MPa。
进一步，所述步骤S3中，覆膜养护采用0.1mm厚的塑料薄膜，覆膜养护时间为3天，然后再自然养护11天以上。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)本发明的渣土免烧砖原料来源广，充分利用了现场施工产出的各类工程渣土，变废为宝。
(2)本发明渣土利用率高，工艺和配方简单，成本低，十分有利于现场快速生产，既能快速消耗渣土，又能省去外运处理渣土和购买墙材的成本。
(3)本发明研究了工程渣土中影响渣土免烧砖强度的因素，有利于渣土免烧砖应用于实际工程。
附图说明
图1为本发明的工程渣土免烧砖的制备流程图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本实施例提供了一种工程渣土免烧砖，工程渣土免烧砖的原料包括工程渣土、水泥和水，工程渣土和水泥的干质量比为80～95∶～20，工程渣土的含水率为1％～9％，工程渣土的粒径为2～5mm。工程渣土主要为粉质黏土。本实施例中的渣土免烧砖为标准实心砖。
本发明的工程渣土免烧砖以工程渣土为原料，与水泥混合后即可制备得到，无需掺入细砂等粗细骨料，无需掺入大量的水泥和外加剂，降低成本，提高渣土的利用率。
实施例2：
如图1所示，本实施例提供了一种工程渣土免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：将工程渣土进行自然风干，接着进行烘干，控制工程渣土的含水率在1％～9％；
步骤S2：将步骤S1中烘干后的工程渣土经筛网筛分，得到粒径在2～5mm的工程渣土；
步骤S3：将水泥与水搅拌混合，再与步骤S2中筛分后的工程渣土进行混合，得到混合料，工程渣土与水泥的干质量比为80～95∶5～20，接着将混合料压制成型，最后经覆膜养护和自然养护，得到工程渣土免烧砖。
在一个实施例中，所述步骤S2还包括，将筛分后的工程渣土，再通过干筛法筛除粒径在0.15mm以下的泥土，使得工程渣土的含泥量在25％以下。优选的，将工程渣土经2mm的筛网筛分后，再通过干筛法筛除粒径在0.15mm以下的泥土，使得工程渣土的含泥量为25％。
在一个实施例中，步骤S3中，混合料的含水率为11％～15％。
在一个实施例中，步骤S3中，混合料通过液压进行压制成型，成型压力为10MPa。优选的，压制成型采用全自动液压静压砖机，依靠液压力压制成型，成型压力为10MPa。
在一个实施例中，步骤S3中，覆膜养护采用0.1mm厚的塑料薄膜，覆膜养护时间为3天，然后再自然养护11天以上。
在一个实施例中，工程渣土为粉质黏土，其主要物理力学性质指标为：w＝29.3％；e＝0.867；IL＝0.48；a1-2＝0.40MPa-1，Es1-2＝4.75MPa。化学成分如下表1所示：
表1工程渣土土样化学成分分析(％)
实施例3：
本实施例采用实施例2的制备方法制备工程渣土免烧砖。
将工程渣土先经自然风干后再经烘干机烘干，控制含水率为1％以下，然后采用筛网筛分得到2mm以下的渣土，将5份的水泥与水混合后加95份的工程渣土搅拌，得到混合物，控制混合物的含水率为15％，经全自动液压静压砖机以10MPa的压力压制成砖坯体，然后覆膜养护3天，自然养护至第14天，所得的工程渣土免烧砖强度达到MU5级别。
主要性能测试如下表1-1所示：
表1-1MU5等级免烧砖性能
| 性能指标 | 实验值 | 规范限制 |
| 14d抗压强度 | 5.58MPa | ≥5Mpa |
| 吸水率 | 3.32％ | ≤18％ |
| 软化系数 | 0.98 | ≥0.8 |
| 碳化系数 | 0.71 | ≥0.8 |
由于建材行业标准JC/T 422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》只有MU15等级以上的要求，因此MU5等级的只能参考标准对免烧砖的性能进行判断。由表1-1所示，MU5等级的免烧砖强度、吸水率和软化系数均满足要求，但碳化系数不满足要求，碳化系数是免烧砖耐久性最重要的指标之一。因此建议MU5等级的工程渣土免烧砖用于耐久性要求不高的结构当中，如临时结构砖胎模。
在本实施例中，研究了成型含水率对其免烧砖强度的影响，结果如表1-2所示。结果表明，混合物的最优成型含水率为13％。
表1-2成型含水率对免烧砖强度的影响
| 成型含水率 | 15％ | 13％ | 11％ |
| 抗压强度 | 5.58MPa | 7.83MPa | 7.38MPa |
以MU5等级的免烧砖测算制砖成本：本发明提供的工程渣土免烧砖单块制备需要的混合料质量约为3.5kg。其中，水泥用量为3.5×0.85×0.05＝0.149kg，按照水泥价格为605元/吨计算，水泥成本是0.090元；渣土用量为3.5×0.85×0.95＝2.826kg，按照渣土(烘干、筛分)处理成本为40元/吨计算，渣土成本是0.113元；混合料搅拌和免烧砖压制成型的成本均很低，折合单砖成本约为0.005元。综合上述可得出本发明提供的免烧砖的生产成本约为0.253元/块(未考虑人工和场地成本)。若考虑现场制备渣土免烧砖，以深圳为例，按照渣土外运处理成本为200元/吨计算，可节省渣土外运处理成本约为0.565元/块。
实施例4：
本实施例采用实施例2的制备方法制备工程渣土免烧砖。
将工程渣土先经自然风干后再经烘干机烘干，控制含水率为1％以下，然后采用筛网筛分得到2mm以下的工程渣土，将10份的水泥与水混合后加90份的工程渣土搅拌，得到混合物，控制混合物的含水率为15％。经全自动液压静压砖机以10MPa的压力压制成砖坯体，然后覆膜养护3天，自然养护至第14天，所得的工程渣土免烧砖强度达到MU10级别。
性能测试如下表格2-1所示：
表2-1 MU10等级免烧砖性能
| 性能指标 | 实验值 | 规范限制 |
| 14d抗压强度 | 11.86MPa | ≥10Mpa |
| 吸水率 | 4.46％ | ≤18％ |
| 软化系数 | 0.89 | ≥0.8 |
| 碳化系数 | 0.79 | ≥0.8 |
由于建材行业标准JC/T 422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》只有MU15等级以上的要求，因此MU10等级的只能参考标准对免烧砖的性能进行判断。由表2-1所示，MU10等级的免烧砖强度、吸水率和软化系数均满足要求，但碳化系数不满足要求，碳化系数是免烧砖耐久性最重要的指标之一。因此建议MU10等级的免烧砖用于耐久性要求不高的结构当中，如临时结构边坡排水沟、集水井。
在本实施例中，研究了成型含水率对其免烧砖强度的影响，结果如表2-2所示。结果表明，混合物的最优成型含水率为13％。
表2-2成型含水率对免烧砖强度的影响
| 成型含水率 | 15％ | 13％ | 11％ |
| 抗压强度 | 11.86MPa | 13.104MPa | 12.208MPa |
在本实施例中，研究了工程渣土本身含泥量(粒径＜0.075mm的颗粒占比)与粒径分布对其免烧砖强度的影响，结果如表2-3所示。结果表明，最优过筛粒径为5mm，最优渣土的含泥量为25％。其中，本专利采用干筛法的方式进行工程渣土含泥量的控制，干筛法指的是将处理得到的工程渣土再加过一道0.15mm粒径的筛网，减少渣土中粒径为0.15mm以下的泥量。
表2-3渣土粒径分布、含泥量及抗压强度
表3-3中序号3、4、5、6可知，渣土含泥量越低，其抗压强度越高，因此含泥量是渣土中影响免烧砖抗压强度的一个主要因素；由表3-3中序号1、2可知，将渣土的筛分粒径由2mm放大到5mm，不但能够提高筛分效率，还能够降低渣土的含泥量，调节渣土中的粒径分布，从而提高免烧砖的抗压强度。
在本实施例中，在过筛粒径为5mm的情况下，研究了不完全烘干渣土便直接使用的可行性，为实际生产中进一步节省烘干能耗以及节约用水量作出探索。结果如表2-4所示。结果表明，本实验渣土在搅拌过程中能够保持分散性良好的最大含水率为9％，此时强度的损失最少，与渣土完全干燥时几乎相等。
表2-4渣土中含水率对免烧砖强度的影响
| 渣土含水率 | 12.6％ | 9％ | 1％以下 |
| 抗压强度 | 11.59MPa | 13.72MPa | 13.75MPa |
MU10：生产成本约为0.180+0.107+0.005＝0.292元/块，节省渣土外运处理成本约为0.535元/块。
实施例5：
将工程渣土先经自然风干后再经烘干机烘干，控制含水率为1％以下，然后采用筛网筛分得到2mm以下的工程渣土，将15份的水泥与水混合后加85份的工程渣土搅拌，得到混合物，控制混合物的含水率为15％。经全自动液压静压砖机以10MPa的压力压制成砖坯体，然后覆膜养护3天，自然养护至第14天，所得的工程渣土免烧砖强度达到MU15级别，符合建材行业JC/T 422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》的性能要求。
性能测试如下表格3-1所示：
表3-1MU15等级免烧砖性能
| 性能指标 | 实验值 | 规范限制 |
| 14d抗压强度 | 16.46MPa | ≥15Mpa |
| 吸水率 | 4.64％ | ≤18％ |
| 软化系数 | 0.84 | ≥0.8 |
| 碳化系数 | 0.88 | ≥0.8 |
由表3-1所示，MU15等级的免烧砖强度、吸水率、软化系数和碳化系数均满足要求，碳化系数是免烧砖耐久性最重要的指标之一。因此MU15等级的免烧砖可用于耐久性要求高的结构当中。
在本实施例中，研究了成型含水率对其免烧砖强度的影响，结果如表3-2所示。结果表明，最优成型含水率为13％。
表3-2成型含水率对免烧砖强度的影响
| 成型含水率 | 15％ | 13％ | 11％ |
| 抗压强度 | 16.46MPa | 16.97MPa | 16.27MPa |
MU15：生产成本约为0.270+0.101+0.005＝0.376元/块，节省渣土外运处理成本约为0.506元/块。
实施例6：
将工程渣土先经自然风干后再经烘干机烘干，控制含水率为1％以下，然后采用筛网筛分得到2mm以下的工程渣土，将20份的水泥与水混合后加80份的工程渣土搅拌，控制整体混合物的含水率为15％。经全自动液压静压砖机以10MPa的压力压制成砖坯体，然后覆膜养护3天，自然养护至第14天，所得的工程渣土免烧砖强度达到MU20级别，符合建材行业JC/T 422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》的性能要求。
性能测试如下表格4-1：
表4-1 MU20等级免烧砖性能
由表4-1所示，MU20等级的免烧砖强度、吸水率、软化系数和碳化系数均满足要求，碳化系数是免烧砖耐久性最重要的指标之一。因此MU20等级的免烧砖可用于耐久性要求高的结构当中。
在本实施例中，研究了成型含水率对其免烧砖强度的影响，结果如表4-2所示。结果表明，最优成型含水率为13％。
表4-2成型含水率对免烧砖强度的影响
| 成型含水率 | 15％ | 13％ | 11％ |
| 抗压强度 | 20.76MPa | 22.68MPa | 20.06MPa |
MU20：生产成本约为0.360+0.095+0.005＝0.460元/块，节省渣土外运处理成本约为0.476元/块。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (8)
1.一种工程渣土免烧砖，其特征在于，工程渣土免烧砖的原料包括工程渣土、水泥和水，工程渣土和水泥的干质量比为80～95∶5～20，工程渣土的含水率为1％～9％，工程渣土的粒径为2～5mm。
2.根据权利要求1所述的工程渣土免烧砖，其特征在于，所述工程渣土为粉质粘土。
3.一种工程渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将工程渣土进行自然风干，接着进行烘干，控制工程渣土的含水率在1％～9％；
步骤S2：将步骤S1中烘干后的工程渣土经筛网筛分，得到粒径在2～5mm的工程渣土；
步骤S3：将水泥与水搅拌混合，再与步骤S2中筛分后的工程渣土进行混合，得到混合料，工程渣土与水泥的干质量比为80～95∶5～20，接着将混合料压制成型，最后经覆膜养护和自然养护，得到工程渣土免烧砖。
4.根据权利要求3所述的工程渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S2还包括，将筛分后的工程渣土，再通过干筛法筛除粒径在0.15mm以下的泥土，使得工程渣土的含泥量在25％以下。
5.根据权利要求3所述的工程渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S2还包括，将工程渣土经2mm的筛网筛分后，再通过干筛法筛除粒径在0.15mm以下的泥土，使得工程渣土的含泥量为25％。
6.根据权利要求3所述的工程渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，混合料的含水率为11％～15％。
7.根据权利要求3所述的工程渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，混合料通过液压进行压制成型，成型压力为10MPa。
8.根据权利要求3所述的工程渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，覆膜养护采用0.1mm厚的塑料薄膜，覆膜养护时间为3天，然后再自然养护11天以上。
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| CN202210950801.9A Pending CN115321893A (zh) | 2022-08-09 | 2022-08-09 | 一种工程渣土免烧砖及其制备方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116514463A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-08-01 | 中铁二局集团有限公司 | 一种全地下交通工程建设现场废弃物再生砖及其制备方法 |
| CN116535154A (zh) * | 2023-03-07 | 2023-08-04 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种高强隧道余泥渣土砖及其制备方法 |
Citations (4)
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| CN103496896A (zh) * | 2013-09-18 | 2014-01-08 | 安固环保科技有限公司 | 一种非烧结渣土墙体块材及其制备工艺 |
| CN107117892A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-09-01 | 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 | 一种大掺量利用余泥渣土制备的免烧砖及其制备工艺 |
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| CN112521096A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-03-19 | 西安市政道桥建设有限公司 | 一种渣土免烧砖及其制备方法 |
-
2022
- 2022-08-09 CN CN202210950801.9A patent/CN115321893A/zh active Pending
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