CN116120012B - 再生废砖高温改性吸声砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及绿色环保与固废资源化、建筑材料吸声性能技术领域，尤其涉及一种再生废砖高温改性吸声砂浆及其制备方法。按照质量份数计，包括：水泥42‑48份，石英砂50‑55份，高强短切纤维0.3‑0.6份，高温改性再生红砖细骨料38.5‑55份，聚苯乙烯泡沫细颗粒0.5‑1份，高分子吸水树脂2‑3份，高效减水剂0.3‑0.5份，水25‑30份。本发明所用再生红砖细骨料来自废弃建筑垃圾，降低了制造成本，缓解了建筑垃圾对环境的污染，本发明利用并放大再生红砖骨料多孔的特性，将疏松多孔的缺陷转化为优势，制成再生废砖高温改性吸声砂浆与常规吸声砂浆相比，吸声效果更强、质量更稳定、使用寿命更长久。

Description

再生废砖高温改性吸声砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及绿色环保与固废资源化、建筑材料吸声性能技术领域，尤其涉及一种再生废砖高温改性吸声砂浆及其制备方法。

背景技术

近几十年来，随着现代社会快速发展，交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声充斥在人们耳边，尤其是生活在道路两侧和工业工厂附近的人们，长期暴露在噪声污染的环境下，严重影响人们生活质量和身体健康。研究表明，40-50分贝的噪声干扰会使人们从熟睡状态转为半熟睡状态；70-100分贝的噪声会让人心烦意乱、注意力不集中；120分贝以上，则容易对听力造成不可逆的损伤，甚至丧失听力。世界卫生组织公布的数据表明，高水平噪音会对大脑造成影响，导致出现轻度认知障碍的几率增加36％。对老年人而言，噪音每增长10分贝，患阿尔茨海默病的几率上升33％，除此之外，噪音的大小与高血压存在联系，噪声每增加10分贝，人们患高血压的风险会增加6％。特别是睡眠中，暴露于噪声环境下会显著增加患高血压和心血管疾病的风险。

为了减轻噪音污染，提高人们生活质量，需要控制居民住宅、医院、学校、行政办公等区域的环境噪声昼间不大于55dB(A)，夜间不大于45dB(A)。但目前的施工工艺和传统的建筑材料不具备高效的降噪性能，只能通过增加墙体厚度等方式减少外界噪音对建筑物内人们的影响。道路两侧的隔音屏虽然能在一定程度上降低噪声的传播，但由于隔音屏造价较高，只能在重点路段搭建，无法大面积使用。吸声砂浆是新兴的较为有效的降噪建筑材料，可用于建筑外墙、楼面板等，有效降低噪声的声压级和传播距离。但吸声砂浆的使用成本较高，比普通建筑砂浆的使用成本高出42％-60％，而且目前市面上的吸声砂浆大多耐水性较差，长期在潮湿环境下易空鼓开裂。市面常见吸声砂浆多采用发泡剂、膨胀剂等使砂浆内部产生孔洞的方式实现吸声效果，但该种方法效果不稳定，在施工过程中对水分、温度的要求较为严格，且发泡效果不易控制，容易形成砂浆内部形成大量贯通空洞或出现表面麻面的情况，影响施工质量和美观性。

随着社会的发展进步，大量老旧建筑被拆除重建，产生了大量的建筑垃圾。在这些建筑垃圾中，废弃红砖约占建筑垃圾总量的30％-50％，在老旧建筑中废弃红砖的比例更是达到了50％-70％。废弃红砖具有多孔的特点，如何将其应用于噪音吸附领域是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种再生废砖高温改性吸声砂浆，结合废弃红砖多孔的特点，经过高温改性，结合其他组分的协同效果制备出具有较好吸声降噪效果、同时兼具一定保温性能的吸声砂浆，既有利于降低吸声砂浆的使用成本，同时也实现了建筑垃圾固废资源化，一定程度上缓解建筑垃圾对环境的污染。

本发明还提供其制备方法，简单易行、科学有效、适合大规模生产。

本发明所述的再生废砖高温改性吸声砂浆，按质量份数计，包括以下组分：

所述水泥为28天抗压强度不小于42.5MPa的硅酸盐水泥。

所述石英砂为河砂或机制石英砂，含泥量≤3％，含水率≤0.05％；所述石英砂的粒径为20-120目。

所述高强短切纤维为分子量介于100-500万的聚乙烯纤维、分子量介于10-20万的聚丙烯纤维和分子量介于10-30万的聚乙烯醇纤维中的任意一种或多种组合。

所述高强短切纤维长度为6-9mm，直径介于20-100μm。

所述高温改性再生红砖细骨料是由废弃建筑红砖经破碎、筛分、水浸泡后，经高温改性制得。

所述聚苯乙烯泡沫细颗粒为型内发泡法生产，粒径在30-80目。

所述高分子吸水树脂为水溶液聚合法生产的不规则细颗粒，粒径在80-120目。

所述减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂，减水率≥15％。

本发明所述的再生废砖高温改性吸声砂浆的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将从已拆除建筑中获得的废弃红砖进行破碎，破碎后的再生红砖细骨料粒径不大于10目；

步骤二：将步骤一获得的再生红砖细骨料进一步筛分，得到粒径介于10-30目的再生红砖细骨料；

步骤三：将步骤二中的10-30目粒径的再生红砖细骨料浸入水中，水面高出再生红砖细骨料顶面1-2厘米，吸水10分钟；

步骤四：完成步骤三后，用网兜将步骤三中的再生红砖细骨料捞出，静置3min；

步骤五：将吸水后的10-30目粒径的再生红砖细骨料送入500℃的高温炉中，高温处理15min后取出，待再生红砖细骨料温度恢复室温；

步骤六：将高强短切纤维分散，减少纤维聚团现象；

步骤七：将所述再生废砖高温改性吸声砂浆所有组分搅拌均匀，搅拌时间≥3min。

优选的，将减水剂溶于水中，随后把所需组分放入容器内进行搅拌，并在搅拌过程中分次加入含有聚羧酸减水剂的水。待搅拌均匀后，制成再生废砖高温改性吸声砂浆。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

(1)本发明所述高温改性再生红砖细骨料为废弃资源高效节能利用，原料易获取、制备成本低，同时有助于缓解建筑垃圾堆放所引起的环境污染问题。

(2)本发明所述的再生红砖细骨料经过水蒸气高温扩孔改性后，进一步放大其多孔和孔形不规则的特性，具有更优异的吸声降噪效果。高温下再生红砖细骨料迅速碳化，硬度得到大幅度提高，使得本发明所述一种再生废砖高温改性吸声砂浆同时具有优异的吸声效果和力学性能。除此之外，经过水蒸气高温扩孔改性后的再生红砖细骨料由于具有更大的孔隙，在寒冷地区可以减轻因水分冻胀而引起的砂浆脱落，即具有更优异的抗冻性，进而保证所述一种再生废砖高温改性吸声砂浆的使用寿命。

(3)本发明所述的高强短切纤维可保证所述再生废砖高温改性吸声砂浆在使用过程中不易开裂，具有更长的使用寿命和吸声效果。

(4)本发明所述的聚苯乙烯泡沫细颗粒可以有效降低噪声传播距离，并且聚苯乙烯泡沫细颗粒导热性差、不易燃，与其他吸声砂浆相比，本发明所述的再生废砖高温改性吸声砂浆在具有良好的吸声降噪能力的前提下，具有更好的保温能力。

(5)本发明利用并放大再生红砖细骨料多孔特性来实现吸声效果，吸声性能更加稳定，对施工条件要求极低，并且不会出现砂浆成型后内部出现大范围连通空洞和麻面的情况，从而保证了施工质量和美观性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明，提供附图1-附图7作为说明书的一部分，进一步介绍所述一种述再生废砖高温改性吸声砂浆的各项性能，与本发明的实施例、对比例一起用于解释本发明。

图1是本发明实施例1的一种述再生废砖高温改性吸声砂浆制备方法的流程图；

图2是对比例1、2、3、4和实施例1、2、3的抗压性能对比图；

图3是对比例1、2、3、4和实施例1、2、3的抗折性能对比图；

图4是对比例1、2、3、4和实施例1、2、3的吸声降噪效果对比图；

图5是对比例1、2、3、4和实施例1、2、3的抗冻性对比图；

图6是对比例1、2、3、4和实施例1、2、3的收缩率对比图；

图7是高温改性前再生红砖细骨料和高温改性后再生红砖细骨料孔隙率和孔径大小对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于此。

实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。

实施例1

一种再生废砖高温改性吸声砂浆，按质量份数计，包括以下组分：

28天抗压强度不小于42.5MPa的硅酸盐水泥：42份；

含泥量≤3％、含水率≤0.05％且粒径介于20-120目的河砂：50份；

长度为6mm、直径介于25-50μm的分子量为450-500万的聚乙烯纤维：0.5份；

粒径介于10-30目的高温改性再生红砖细骨料：45份；

东莞市嘉亿新材料有限公司生产的粒径介于30-80目型内发泡法制备的聚苯乙烯泡沫细颗粒：0.7份；

山东高益新材料科技有限公司生产的粒径介于80-120目水溶液聚合法制备的高分子吸水树脂：2.5份；

减水率≥15％的聚羧酸减水剂：0.5份；

水：28份。

制备方法如下：

将从建筑垃圾中收集来废弃红砖用破碎机破碎，破碎后的再生红砖细骨料粒径不大于10目；筛分出粒径介于10-30目的再生红砖细骨料。将10-30目的再生红砖细骨料浸入水中，水平面高出骨料顶部1-2cm，使再生红砖细骨料吸水10min。10min后利用细网兜捞出，静置3min，使无法被再生红砖细骨料吸收的多余水分流出。随后将潮湿的再生红砖细骨料立即放入已加热至500℃的马弗炉中高温处理15min。高温处理后，将再生红砖细骨料移置托盘中至骨料恢复室温。按照所述配比称量相应质量的水泥、石英砂、聚乙烯纤维、高温改性再生红砖细骨料、聚苯乙烯泡沫细颗粒、高分子吸水树脂、聚羧酸减水剂和水，并将所需的聚乙烯纤维加以分散，以减少纤维结团率。将聚羧酸减水剂溶于水中，随后把所需材料放入搅拌锅内进行搅拌，并在搅拌过程中分次加入含有聚羧酸减水剂的水。待搅拌均匀后，制成再生废砖高温改性吸声砂浆。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，第一，本实施例所掺加的高温改性再生红砖细骨料、聚苯乙烯泡沫细颗粒和高分子吸水树脂的质量组份不同，均为上述制备方法中所需质量组份的最低阈值。第二，本实施例所使用的高强短切纤维为聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维的组合纤维。其他制备步骤与实施例1保持一致。本实施例中吸声砂浆的配比为：

28天抗压强度不小于42.5MPa的硅酸盐水泥：42份；

含泥量≤3％、含水率≤0.05％且粒径介于20-120目的河砂：50份；

长度为6mm、直径介于80-100μm的分子量为10-20万的聚丙烯纤维：0.2份；

长度为6mm、直径介于30-40μm的分子量为10-30万的聚乙烯醇纤维：0.3份；

粒径介于10-30目的高温改性再生红砖细骨料：38.5份；

东莞市嘉亿新材料有限公司生产的粒径介于30-80目型内发泡法制备的的聚苯乙烯泡沫细颗粒：0.5份；

山东高益新材料科技有限公司生产的粒径介于80-120目水溶液聚合法制备的高分子吸水树脂：2份；

减水率≥15％的聚羧酸减水剂：0.5份；

水：28份。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，第一，本实施例所掺加的高温改性再生红砖细骨料、聚苯乙烯泡沫细颗粒和高分子吸水树脂的质量组份不同，均为上述制备方法中所需质量组份的最高阈值。第二，本实施例所使用的纤维为聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维的组合纤维。其他制备步骤与实施例1保持一致。本实施例中吸声砂浆的配比为：

28天抗压强度不小于42.5MPa的硅酸盐水泥：42份；

含泥量≤3％、含水率≤0.05％且粒径介于20-120目的河砂：50份；

长度为6mm、直径介于25-50μm的分子量为450-500万的聚乙烯纤维：0.2份；

长度为6mm、直径介于80-100μm的分子量为10-20万的聚丙烯纤维：0.1份；

长度为6mm、直径介于30-40μm的分子量为10-30万的聚乙烯醇纤维：0.2份；

粒径介于10-30目的高温改性再生红砖细骨料：55份；

东莞市嘉亿新材料有限公司生产的粒径介于30-80目型内发泡法制备的的聚苯乙烯泡沫细颗粒：1份；

山东高益新材料科技有限公司生产的粒径介于80-120目水溶液聚合法制备的高分子吸水树脂：3份；

减水率≥15％的聚羧酸减水剂：0.5份；

水：28份。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于本对比例所采用的再生红砖细骨料在高温处理前未经过10min浸水处理，即废砖破碎、筛分后直接放入500℃的马弗炉中。随后按照实施例1的制备方法与其他材料混合搅拌形成吸声砂浆，即本对比例中吸声砂浆的配比：

28天抗压强度不小于42.5MPa的硅酸盐水泥：42份；

含泥量≤3％、含水率≤0.05％且粒径介于20-120目的河砂：50份；

长度为6mm、直径介于25-50μm的超高分子量聚乙烯纤维：0.5份；

粒径介于10-30目的未经水浸泡处理直接高温处理的再生红砖细骨料：45份；

粒径介于30-80目的型内发泡法生产的聚苯乙烯泡沫细颗粒：0.7份；

粒径介于80-120目的水溶液聚合法生产的高分子吸水树脂：2.5份；

减水率≥15％的聚羧酸减水剂：0.5份；

水：28份。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于本对比例所采用的再生红砖细骨料未经过水蒸气高温扩孔改性，其他条件不变，按照实施例1的制备方法与其他材料混合搅拌形成吸声砂浆，即本对比例中吸声砂浆的配比：

28天抗压强度不小于42.5MPa的硅酸盐水泥：42份；

含泥量≤3％、含水率≤0.05％且粒径介于20-120目的河砂：50份；

长度为6mm、直径介于25-50μm的分子量为450-500万的聚乙烯纤维：0.5份；

粒径介于10-30目的普通再生红砖细骨料：45份；

粒径介于30-80目的型内发泡法生产的聚苯乙烯泡沫细颗粒：0.7份；

粒径介于80-120目的水溶液聚合法生产的高分子吸水树脂：2.5份；

减水率≥15％的聚羧酸减水剂：0.5份；

水：28份。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于本对比例中高温改性再生红砖细骨料掺量远高于实施例1，其他条件不变，按照实施例1的制备方法与其他材料混合搅拌形成吸声砂浆，即本对比例中吸声砂浆的配比：

28天抗压强度不小于42.5MPa的硅酸盐水泥：42份；

含泥量≤3％、含水率≤0.05％且粒径介于20-120目的河砂：50份；

长度为6mm、直径介于25-50μm的分子量为450-500万的聚乙烯纤维：0.5份；

粒径介于10-30目的普通再生红砖细骨料：67.5份；

粒径介于30-80目的型内发泡法生产的聚苯乙烯泡沫细颗粒：0.7份；

粒径介于80-120目的水溶液聚合法生产的高分子吸水树脂：2.5份；

减水率≥15％的聚羧酸减水剂：0.5份；

水：28份。

对比例4

本对比例为普通常用砂浆，包括以下质量组份比：

28天抗压强度不小于42.5MPa的硅酸盐水泥：55份；

含泥量≤3％、含水率≤0.05％且粒径介于20-120目的河砂：112份；

减水率≥15％的聚羧酸减水剂：0.2份；

水：28份。

制备方案如下：按照所述配比称量相应质量的水泥、石英砂、聚羧酸减水剂和水，并将聚羧酸高效减水剂溶于水中，随后把所需材料放入搅拌锅内进行搅拌，并在搅拌过程中分次加入含有聚羧酸高效减水剂的水。待搅拌均匀后，制成普通常用砂浆。

按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)和《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2019)，测试对比例1、对比例2、对比例3、对比例4和实施例1的抗压性能、抗折性能、吸声降噪性能、抗冻性能和收缩率。测试结果见附图2-6。

在此说明，上述实施例仅为本发明专利所包含的众多实施例的一种，并不对本专利造成限制条件，在所述领域普通技术人员可以对上述实施例做出调整或对本发明专利部分技术进行同等意义的更替。凡在不脱离本发明原理的前提下所作的替换，均应属于本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种再生废砖高温改性吸声砂浆，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：

所述高温改性再生红砖细骨料制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将从已拆除建筑中获得的废弃红砖进行破碎，破碎后的再生红砖细骨料粒径不大于10目；

步骤二：将步骤一获得的再生红砖细骨料进一步筛分，得到粒径介于10-30目的再生红砖细骨料；

步骤三：将步骤二中的10-30目粒径的再生红砖细骨料浸入水中，水面高出再生红砖细骨料顶面1-2厘米；

步骤四：完成步骤三后，用网兜将步骤三中的再生红砖细骨料捞出，静置；

步骤五：将吸水后的10-30目粒径的再生红砖细骨料送入500℃高温炉中，高温处理后取出，待再生红砖细骨料温度恢复室温，即得高温改性再生红砖细骨料。

2.根据权利要求1所述的再生废砖高温改性吸声砂浆，其特征在于，所述水泥为28天抗压强度不小于42.5MPa的硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的再生废砖高温改性吸声砂浆，其特征在于，所述石英砂为河砂或机制石英砂，含泥量≤3％，含水率≤0.05％；所述石英砂的粒径为20-120目。

4.根据权利要求1所述的再生废砖高温改性吸声砂浆，其特征在于，所述高强短切纤维为分子量介于100-500万的聚乙烯纤维、分子量介于10-20万的聚丙烯纤维和分子量介于10-30万的聚乙烯醇纤维中的任意一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的再生废砖高温改性吸声砂浆，其特征在于，所述高强短切纤维长度为6-9mm，直径介于20-100μm。

6.根据权利要求1所述的再生废砖高温改性吸声砂浆，其特征在于，所述聚苯乙烯泡沫细颗粒为型内发泡法生产，粒径在30-80目。

7.根据权利要求1所述的再生废砖高温改性吸声砂浆，其特征在于，所述高分子吸水树脂为水溶液聚合法生产的不规则细颗粒，粒径在80-120目。

8.根据权利要求1所述的再生废砖高温改性吸声砂浆，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂，减水率≥15％。

9.一种权利要求1-8任一所述的再生废砖高温改性吸声砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将从已拆除建筑中获得的废弃红砖进行破碎，破碎后的再生红砖细骨料粒径不大于10目；

步骤二：将步骤一获得的再生红砖细骨料进一步筛分，得到粒径介于10-30目的再生红砖细骨料；

步骤三：将步骤二中的10-30目粒径的再生红砖细骨料浸入水中，水面高出再生红砖细骨料顶面1-2厘米；

步骤四：完成步骤三后，用网兜将步骤三中的再生红砖细骨料捞出，静置；

步骤五：将吸水后的10-30目粒径的再生红砖细骨料送入500℃高温炉中，高温处理后取出，待再生红砖细骨料温度恢复室温，即得高温改性再生红砖细骨料；

步骤六：将高强短切纤维分散；

步骤七：将所述再生废砖高温改性吸声砂浆所有组分搅拌均匀，搅拌时间≥3min。