CN116143480B - 一种自燃煤矸石全轻混凝土砖及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自燃煤矸石全轻混凝土砖，原料包括水泥、粉煤灰、硅灰、自燃煤矸石粗集料、自燃煤矸砂细集料、拌合水、减水剂、早强剂、引气剂、聚丙烯混合纤维和功能材料。制备方法主要包括：原料预处理、投料搅拌、浇注振捣成型和养护，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖。所制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖表观密度为1920kg/m3～2138kg/m3，且强度等级≥C20，抗冻等级≥F50。本发明还提供了一种自燃煤矸石全轻混凝土砖的应用，可用于制备自燃煤矸石全轻混凝土徽派仿古砖，解决了传统徽派建材生产成本高、能耗高、效率低和污染环境的问题，自燃煤矸石全轻混凝土仿古砖，产品附加值高，也为仿古砖的制作提供了一个新的绿色发展方向。

Description

一种自燃煤矸石全轻混凝土砖及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于煤矸石利用技术领域，具体涉及一种自燃煤矸石全轻混凝土砖及其制备方法和应用。
背景技术
不同流派的建筑以其独有的历史与文化积淀书写着各自的故事，其中，徽派民居大多为雕镂精湛的青瓦白墙，苏派建筑以清淡雅素的砖雕门楼为主。中国最早的砖出现在公元前3500年到公元前3000年，以细泥红陶为原料经过高温烧制而成，在西汉时期出现了青砖。砖坯在氧化氛围下烧成颜色是红色的(高价氧化铁)，若焙烧完成后通过喷水、闷窑等工艺，使砖坯在还原氛围下，高价氧化铁还原成氧化亚铁后产品呈现青色。青砖质地较致密，耐磨、抗腐，耐久性高于红砖。但现代化的生产工艺很难营造还原氛围，因此我们目前看到的烧结砖大多是红色的，而青砖往往是小作坊生产的，产品质量波动大。另外，烧结产品耗能且对环境造成污染，已经不能满足建筑工业化的发展需求。随着社会的发展，科技的进步，传统的建筑材料与建造方式，逐渐被新的材料与新的建造方式所取代，本发明提出的自燃煤矸石全轻混凝土仿古砖可以说是跟随社会发展而出现的新型徽派建筑材料。
另外，随着现代旅游业的兴起，徽派建筑独特的艺术特色与历史价值得到发掘。以及随着人们生活水平的提高，仿古砖回归自然、返朴归真的特殊装饰效果迎合了现代都市人的品味。很多旅游景点、普通百姓住户已经开始采用仿古砖进行室内外装修，逐渐形成一道风景线。但目前我国大多数地砖生产企业一般采用天然砂石制作混凝土仿古砖，采用陶粒制备轻质混凝土仿古墙砖。随着资源环境约束的持续加重，天然砂石集料及黏土烧结陶粒让企业背负较大的经济和环保压力，自燃煤矸石全轻混凝土仿古砖可彻底解决上述瓶颈问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种自燃煤矸石全轻混凝土砖及其制备方法和应用，本发明自燃煤矸石全轻混凝土砖的表观密度为1920kg/m3～2100kg/m3，可用于制备徽派仿古砖，解决了传统徽派建筑材料生产成本高、能耗高、效率低和污染环境等问题，为仿古砖的制作提供了一个新的绿色发展方向。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种自燃煤矸石全轻混凝土砖，包括以下质量份的原料：水泥1份、粉煤灰0份～0.25份、硅灰0份～0.006份、自燃煤矸石粗集料1.1份～2.0份、自燃煤矸砂细集料0.35份～2.1份、拌合水0.4～0.5份、减水剂0.02份～0.031份、早强剂0份～0.03份、引气剂0份～0.0008份、聚丙烯混合纤维0份～0.005份和功能材料0份～0.111份；所述水泥为R·SAC42.5硫铝酸盐水泥或P·O42.5普通硅酸盐水泥；所述自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料均是自燃煤矸石和自燃煤矸石陶粒的混合物；所述减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂；所述功能材料为乳胶粉、消泡剂和亮光剂的混合物或乳胶粉、消泡剂、亮光剂和颜料的混合物。
优选地，所述自燃煤矸石粗集料为连续粒级的公称粒径d1，5mm＜d1≤20mm；所述自燃煤矸砂细集料为连续粒级的公称粒径d2≤5mm。
优选地，所述聚丙烯混合纤维为质量比为4:1的聚丙烯粗纤维和聚丙烯细纤维的混合物；所述聚丙烯粗纤维的长度为40mm、直径为2mm，所述聚丙烯细纤维的长度为20mm、直径为0.5mm。
优选地，所述减水剂为JJ-A型醚类聚羧酸减水剂或FDN-C型奈系减水剂；所述引气剂为改性松香热聚物引气剂；所述早强剂为FCM-10型纳米早强剂。
优选地，所述乳胶粉为VAE可再生分散乳胶粉，所述消泡剂为SJ-101型消泡剂，所述亮光剂为CP3005型亮光剂，所述颜料为金属氧化物颜料。
在自燃煤矸石全轻混凝土砖中，包含自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料，二者占混凝土总质量的68％～80％，产品节能环保。自燃煤矸石孔隙率大、吸水率高，集料具有“微泵”作用，且具有一定的活性，可以改善集料与水泥基体界面过渡区结构。自燃煤矸石集料、水泥石及界面过渡区三相之间匹配度较高，因此可利用自燃煤矸石制备中等强度等级混凝土砖。在此基础上，通过掺入引气剂、增强剂和各种功能材料，可以保证自燃煤矸石全轻混凝土砖的抗冻性等耐久性。
本发明还提供了一种制备上述自燃煤矸石全轻混凝土砖的方法，该方法为：
S1、原料预处理：
对自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料提前1h进行附加水润湿处理，然后混合均匀，得到混合物a；所述自燃煤矸石粗集料中附加水用量为自燃煤矸石粗集料1h吸水率的80％；所述自燃煤矸砂细集料中附加水用量为自燃煤矸砂细集料1h吸水率的60％；
将水泥、粉煤灰和硅灰混合均匀，得到混合物b；
将功能材料混合均匀，得到混合物c；
将减水剂、早强剂和引气剂混合后掺入拌和水中搅拌均匀，得到混合物d；
S2、投料搅拌：将S1中混合物a、混合物b，搅拌均匀，然后加入聚丙烯混合纤维，搅拌均匀，再加入混合物c，搅拌均匀，最后加入混合物d，搅拌均匀后，得到混凝土拌合物；所述混凝土拌合物搅拌总时间≥10min；
S3、浇注振捣成型：将S2中得到的混凝土拌合物浇注到硅胶模具中，经振捣成型，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品；当所述水泥为R·SAC42.5硫铝酸盐水泥时，浇注后30min内进行了覆盖和洒水；
S4、养护：将S3中得到的自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品进行养护，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖；
当所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥时，所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品的养护方式为控温控湿养护，所述控温控湿养护的方法为：将所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品放在自然环境下静停30min，以20℃/h的升温速率升温至50℃，恒温保持4h，然后自然冷却至室温并拆模，之后进行自然养护；所述控温控湿养护过程中的湿度为60％～80％；所述控温控湿养护方法全程共需16h～20h；所述自燃煤矸石全轻混凝土砖的28d抗压强度为27.7MPa～31.5MPa；
当所述水泥为R·SAC42.5硫铝酸盐水泥时，所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品的养护方式为自然养护；所述自然养护的方法为：将所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品放在自然环境下养护2h～4h，然后拆模再在自然环境下养护3d；所述自燃煤矸石全轻混凝土砖的3d抗压强度为26.8MPa～27.9MPa。
优选地，S4中所述自燃煤矸石全轻混凝土砖的表观密度为1920kg/m3～2138kg/m3。
自燃煤矸石全轻混凝土与普通混凝土不同，湿度过大对自燃煤矸石全轻混凝土强度发展不利，特别对自燃煤矸石全轻混凝土抗折强度影响更大。这主要是因为自燃煤矸石集料孔隙大、且大多为纳米级开口孔隙，湿度过大削弱了自燃煤矸石集料的强度，降低了自燃煤矸石集料的“内养护”作用。
本发明还提供了一种上述自燃煤矸石全轻混凝土砖的应用，所述自燃煤矸石全轻混凝土砖可用于建筑用徽派仿古砖，其不同于市场现有的普通混凝土砖和烧结砖，具有轻质、高强、环保、生产工艺简单和能耗低等特点，既可作围护材料又可作承重材料和细节装饰材料，产品可将徽派材质美和空间结构美有机结合。
本发明所制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖的强度等级≥C20，抗冻等级≥F50级。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明所制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖的强度等级≥C20，抗冻等级≥F50级，表观密度为1920kg/m3～2138kg/m3，不同于市场现有的普通混凝土砖和烧结砖，本发明具有轻质、高强、环保、生产工艺简单和能耗低等特点，既可作围护材料又可作承重材料，在硅胶模具的助推下还可做细节装饰材料，产品可将徽派材质美和空间结构美有机结合；制备的徽派仿古砖可应用于徽派建筑中，解决了传统徽派建筑材料生产成本高、能耗高、效率低、污染环境等问题，还充分利用了自燃煤矸石固体废弃物，符合我国节能减排的政策，而且制得产品的附加值高，具有明显的价格优势，为仿古砖的制作提供了一个新的绿色发展方向。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例1中自燃煤矸石全轻混凝土砖用于建筑用徽派仿古砖中仿古墙砖。
图2是本发明实施例5中自燃煤矸石全轻混凝土砖用于建筑用徽派仿古砖的墙地砖的应用效果图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的自燃煤矸石全轻混凝土砖，包括以下质量份的原料：R·SAC42.5硫铝酸盐水泥1份、自燃煤矸石粗集料1.1份、自燃煤矸砂细集料0.35份、拌合水0.4份、JJ-A型醚类聚羧酸减水剂0.02份、聚丙烯混合纤维0.003份和功能材料0.111份；所述JJ-A混凝土泵送型减水剂为酯型聚羧酸减水剂；所述功能材料中VAE可再生分散乳胶粉0.006份、SJ-101型消泡剂0.001份、CP3005型亮光剂0.004份和铁灰颜料0.1份；
在自燃煤矸石全轻混凝土砖中，包含自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料，产品节能环保。自燃煤矸石孔隙率大、吸水率高，集料具有“微泵”作用，且具有一定的活性，可以改善集料与水泥基体界面过渡区结构。自燃煤矸石集料、水泥石及界面过渡区三相之间匹配度较高，因此可利用自燃煤矸石制备中等强度等级混凝土砖。在此基础上，通过掺入引气剂、增强剂和各种功能材料，可以保证自燃煤矸石全轻混凝土砖的抗冻性等耐久性。
所述自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料均为自燃煤矸石和自燃煤矸石陶粒的混合物；所述自燃煤矸石粗集料为连续粒级的公称粒径d1，5mm＜d1≤15mm，级配合格；所述自燃煤矸砂细集料为连续粒级的公称粒径d2≤5mm，级配合格。
所述聚丙烯混合纤维为质量比为4:1的聚丙烯粗纤维和聚丙烯细纤维的混合物；所述聚丙烯粗纤维的长度为40mm、直径为2mm，所述聚丙烯细纤维的长度为20mm、直径为0.5mm。
本实施例还提供了制备上述自燃煤矸石全轻混凝土砖的方法，该方法为：
S1、原料预处理：
对自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料提前1h进行附加水润湿处理，然后混合均匀，得到混合物a；所述自燃煤矸石粗集料中附加水用量为自燃煤矸石粗集料1h吸水率的80％；所述自燃煤矸砂细集料中附加水用量为自燃煤矸砂细集料1h吸水率的60％；
将R·SAC42.5硫铝酸盐水泥混合均匀，得到混合物b；
将VAE可再生分散乳胶粉、SJ-101型消泡剂、CP3005型亮光剂和金属氧化物颜料混合均匀，得到混合物c；
将JJ-A型醚类聚羧酸减水剂掺入拌合水中搅拌均匀，得到混合物d；
S2、投料搅拌：将S1中混合物a、混合物b，搅拌均匀，然后加入聚丙烯混合纤维，搅拌均匀，再加入混合物c，搅拌均匀，最后加入混合物d，搅拌均匀后，得到混凝土拌合物；所述混凝土拌合物搅拌总时间为13min；
S3、浇注振捣成型：将S2中得到的混凝土拌合物浇注到硅胶模具中，振捣成型，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品，浇注后20min内进行了覆盖和洒水；
S4、养护：将S3中得到的自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品进行自然养护，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖；
所述自然养护的方法为：将所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品放在自然环境下养护2h后拆模，然后放在自然环境下养护3d。
自然养护过程中洒水和控温控湿过程中保持湿度喷水均属于养护用水，此时混凝土已硬化，养护用水只起保湿的作用。此外，根据轻集料混凝土的配制要求，为保证混凝土拌合物的和易性满足施工要求，均需提前1h掺入附加水，本实施例中自燃煤矸石粗集料按1h吸水率80％掺入附加水，自燃煤矸石细集料按1h吸水率60％掺入附加水，得到的混凝土拌合物的和易性符合要求。
依据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080-2002)和《普通混凝土力学性能实验方法标准》(GB/T50081-2016)，对本实施例成型的自燃煤矸石全轻混凝土立方体试件进行表观密度和抗压强度检测，试件尺寸为100×100×100mm的立方体试件。表观密度实测值为1920kg/m3，1d抗压和劈拉强度分别为19.2MPa和1.92MPa，3d抗压和劈拉强度分别为26.9MPa和2.07MPa，14d抗压和劈拉强度分别为27.3MPa和2.21MPa。
本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖所采用的水泥为硫铝酸盐水泥，按国家标准规定以3d抗压强度定强度等级，故本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖3d强度满足C20混凝土强度等级的设计要求。
本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖外观形貌详见图1。从图1中了可以清晰看出，该产品表面光滑饱满，产品造型棱角清晰，具有浓厚的复古主义色彩。这一是源于本实施例配合比中的浆固比高达0.68，二是因为选择用硅胶模具成型，硅胶模具具有环保、耐高温、耐腐蚀、抗撕拉性强和仿真精细度高的特点。本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖不同于市场现有的普通混凝土砖和烧结砖，具有轻质、高强、环保、生产工艺简单和能耗低等特点，即可作围护材料又可作承重材料和细节装饰材料，产品可将徽派材质美和空间结构美有机结合，解决了传统徽派建筑材料生产成本高、能耗高、效率低和污染环境等问题，为仿古砖的制作提供了一个新的绿色发展方向。
实施例2
本实施例的自燃煤矸石全轻混凝土砖，包括以下质量份的原料：R·SAC42.5硫铝酸盐水泥1份、自燃煤矸石粗集料1.4份、自燃煤矸砂细集料1.7份、拌合水0.4份、JJ-A型醚类聚羧酸减水剂0.02份、聚丙烯混合纤维0.004份和功能材料0.002份；所述功能材料中VAE可再生分散乳胶粉、SJ-101型消泡剂和CP3005型亮光剂的质量比为6：1：4；
所述自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料均为自燃煤矸石和自燃煤矸石陶粒的混合物；所述自燃煤矸石粗集料为连续粒级的公称粒径d1，5mm＜d1≤20mm，级配合格；所述自燃煤矸砂细集料为连续粒级的公称粒径d2≤5mm，级配合格。
所述聚丙烯混合纤维为质量比为4:1的聚丙烯粗纤维和聚丙烯细纤维的混合物；所述聚丙烯粗纤维的长度为40mm、直径为2mm，所述聚丙烯细纤维的长度为20mm、直径为0.5mm。
本实施例还提供了制备上述自燃煤矸石全轻混凝土砖的方法，该方法为：
S1、原料预处理：
对自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料提前1h进行附加水润湿处理，然后混合均匀，得到混合物a；所述自燃煤矸石粗集料中附加水用量为自燃煤矸石粗集料1h吸水率的80％；所述自燃煤矸砂细集料中附加水用量为自燃煤矸砂细集料1h吸水率的60％；
将R·SAC42.5硫铝酸盐水泥混合均匀，得到混合物b；
将VAE可再生分散乳胶粉、SJ-101型消泡剂和CP3005型亮光剂按质量比6：1：4混合均匀，得到混合物c；
将JJ-A混凝土泵送型减水剂掺入拌合水中搅拌均匀，得到混合物d；
S2、投料搅拌：将S1中混合物a、混合物b，搅拌均匀，然后加入聚丙烯混合纤维，搅拌均匀，再加入混合物c，搅拌均匀，最后加入混合物d，搅拌均匀后，得到混凝土拌合物；所述混凝土拌合物搅拌总时间为12min；
S3、浇注振捣成型：将S2中得到的混凝土拌合物浇注到硅胶模具中，振捣成型，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品，浇注后25min内进行了覆盖和洒水；
S4、养护：将S3中得到的自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品进行自然养护，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖；
所述自然养护的方法为：将所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品放在自然环境下养护2h后拆模，继续放在自然环境下养护3d。
依据《普通混凝土力学性能实验方法标准》(GB/T50081-2016)，对本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土立方体试件进行抗压强度检测，试件尺寸为100×100×100mm的立方体试件。1d抗压强度为19.2MPa，3d抗压强度为27.9MPa，14d抗压强度为31.5MPa。
本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖所采用的水泥为硫铝酸盐水泥，按国家标准规定以3d抗压强度定强度等级，故本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖3d强度满足C20混凝土强度等级设计要求。从实施例的配合比中可以看出：浆固比只有0.32，自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸石细集料占混凝土总质量80％，胶凝材料用量少、固废集料用量多，故产品具有明显的价格优势。
实施例3
本实施例的自燃煤矸石全轻混凝土砖，包括以下质量份的原料：P·O42.5普通硅酸盐水泥1份、粉煤灰0.1份、自燃煤矸石粗集料1.6份、自燃煤矸砂细集料1.9份、拌合水0.4份、FDN-C型萘系减水剂0.028份、FCM-10型纳米早强剂0.01份、聚丙烯混合纤维0.0045份；
所述自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料均为自燃煤矸石和自燃煤矸石陶粒的混合物；所述自燃煤矸石粗集料为连续粒级的公称粒径d1，5mm＜d1≤20mm，级配合格；所述自燃煤矸砂细集料为连续粒级的公称粒径d2≤5mm，级配合格。
所述聚丙烯混合纤维为质量比为4:1的聚丙烯粗纤维和聚丙烯细纤维的混合物；所述聚丙烯粗纤维的长度为40mm、直径为2mm，所述聚丙烯细纤维的长度为20mm、直径为0.5mm。
本实施例还提供了制备上述自燃煤矸石全轻混凝土砖的方法，该方法为：
S1、原料预处理：
对自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料提前1h进行附加水润湿处理，然后均匀混合，得到混合物a；所述自燃煤矸石粗集料中附加水用量为自燃煤矸石粗集料1h吸水率的80％；所述自燃煤矸砂细集料中附加水用量为自燃煤矸砂细集料1h吸水率的60％；
将P·O42.5普通硅酸盐水泥和粉煤灰混合均匀，得到混合物b；
将FDN-C型萘系减水剂和FCM-10型纳米早强剂混合后掺入拌合水中搅拌均匀，得到混合物d；
S2、投料搅拌：将S1中混合物a、混合物b，搅拌均匀；然后加入聚丙烯混合纤维，搅拌均匀；最后加入混合物d，搅拌均匀后，得到混凝土拌合物；所述混凝土拌合物搅拌总时间为10min；
S3、浇注振捣成型：将S2中得到的混凝土拌合物倒入硅胶模具中，经振捣成型，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品；
S4、养护：将S3中得到的自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品进行控温控湿养护，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖；
所述控温控湿养护的方法为：将所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品放在自然环境下静停30min，以20℃/h的升温速率升温至50℃，恒温保湿持续4h，然后自然冷却至室温并拆模，之后进行自然养护；所述控温控湿养护过程中的湿度为60％；所述控温控湿养护方法全程共需20h。
自燃煤矸石全轻混凝土与普通混凝土不同，湿度过大对自燃煤矸石全轻混凝土强度发展不利，特别对自燃煤矸石全轻混凝土抗折强度影响更大。这主要是因为自燃煤矸石集料孔隙大、且大多为纳米级开口孔隙，湿度过大削弱了自燃煤矸石集料的强度，降低了自燃煤矸石集料的“内养护”作用。
依据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080-2002)和《普通混凝土力学性能实验方法标准》(GB/T50081-2016)，对本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土立方体试件进行表观密度和抗压强度检测，试件尺寸为100×100×100mm的立方体试件。本实施例所制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖的表观密度为2138kg/m3，1d抗压强度为9.3MPa，7d抗压强度为25.7MPa，28d抗压强度为31.5MPa。
本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖，28d抗压强度满足C20混凝土强度等级设计要求。
由于本实施例中不仅水泥选择的是普通硅酸盐水泥，且粉煤灰取代10％的水泥，另外自燃煤矸石粗、细集料占混凝土总质量70％，故本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖具有更大的价格优势。
实施例4
本实施例的自燃煤矸石全轻混凝土砖，包括以下质量份的原料：P·O42.5普通硅酸盐水泥1份、粉煤灰0.25份、自燃煤矸石粗集料1.77份、自燃煤矸砂细集料2.1份、拌合水0.5份、FCM-10型纳米早强剂0.03份、FDN-C型萘系减水剂0.031份、聚丙烯混合纤维0.005份；
所述自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料均为自燃煤矸石和自燃煤矸石陶粒的混合物；所述自燃煤矸石粗集料为连续粒级的公称粒径d1，5mm＜d1≤20mm，级配合格；所述自燃煤矸砂细集料为连续粒级的公称粒径d2≤5mm，级配合格。
所述聚丙烯混合纤维为质量比为4:1的聚丙烯粗纤维和聚丙烯细纤维的混合物；所述聚丙烯粗纤维的长度为40mm、直径为2mm，所述聚丙烯细纤维的长度为20mm、直径为0.5mm。
本实施例还提供了制备上述自燃煤矸石全轻混凝土砖的方法，该方法为：
S1、原料预处理：
对自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料提前1h进行附加水润湿处理，然后混合均匀，得到混合物a；所述自燃煤矸石粗集料中附加水用量为自燃煤矸石粗集料1h吸水率的80％；所述自燃煤矸砂细集料中附加水用量为自燃煤矸砂细集料1h吸水率的60％；
将P·O42.5普通硅酸盐水泥和粉煤灰混合均匀，得到混合物b；
将FDN-C型萘系减水剂和FCM-10型纳米早强剂混合后掺入拌合水中搅拌均匀，得到混合物d；
S2、投料搅拌：将S1中混合物a、混合物b，搅拌均匀；然后加入聚丙烯混合纤维，搅拌均匀；最后加入混合物d，搅拌均匀后，得到混凝土拌合物；所述混凝土拌合物搅拌总时间为12min；
S3、浇注振捣成型：将S2中得到的混凝土拌合物倒入硅胶模具中，经振捣成型，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品；
S4、养护：将S3中得到的自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品进行控温控湿养护，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖；
所述控温控湿养护的方法为：将所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品放在自然环境下静停30min，以20℃/h的升温速率升温至50℃，恒温保湿持续4h，然后自然冷却至室温并拆模，之后进行自然养护；所述控温控湿养护过程中的湿度为80％；所述控温控湿养护方法全程共需16h。
依据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080-2002)和《普通混凝土力学性能实验方法标准》(GB/T50081-2016)，对本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土立方体试件进行表观密度和抗压强度检测，试件尺寸为100×100×100mm的立方体试件。本实施例所制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖的表观密度为2102kg/m3，1d抗压强度为8.6MPa，7d抗压强度为24.4MPa，28d抗压强度为27.7MPa。
本实施例制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖，28d抗压强度满足C20混凝土强度等级设计要求。
由于本实施例中不仅水泥选择的是普通硅酸盐水泥，且粉煤灰作为辅助胶凝材料与水泥的比例由实施例3的1:10提升到2:8，另外自燃煤矸石粗、细集料占混凝土总质量68％，故本实施例制备得到的自燃煤矸石全轻混凝土砖较实施例3具有更大的价格优势。
由实施例1～4可知，用两种不同的水泥R·SAC42.5硫铝酸盐水泥和R·SAC42.5硫铝酸盐水泥制备的自燃煤矸石全轻混凝土砖强度都可以达到C20强度等级的设计要求。当采用R·SAC42.5硫铝酸盐水泥时，产品生产周期短、模具周转率高，但硫铝酸盐水泥价格较高；当采用P·O42.5级普通硅酸盐水泥时，产品需要蒸汽养护，生产成本有提高，但硅酸盐水泥的价格只为硫铝酸水泥的一半，故实施例3和实施例4的产品具有更大的市场竞争力。
实施例5
本实施例的自燃煤矸石全轻混凝土砖，包括以下质量份的原料：R·SAC42.5硫铝酸盐水泥1份、粉煤灰0.25份、硅灰0.006份、自燃煤矸石粗集料2.0份、自燃煤矸砂细集料1.7份、拌合水0.43份、JJ-A型醚类聚羧酸减水剂0.025份、改性松香热聚物引气剂0.0008份；所述硅灰的堆积密度为283kg/m3。
所述自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料均为自燃煤矸石和自燃煤矸石陶粒的混合物；所述自燃煤矸石粗集料为连续粒级的公称粒径d1，5mm＜d1≤15mm，级配合格；所述自燃煤矸砂细集料为连续粒级的公称粒径d2≤5mm，级配合格。
本实施例还提供了制备上述自燃煤矸石全轻混凝土砖的方法，该方法为：
S1、原料预处理：
对自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料提前1h进行附加水润湿处理，然后混合均匀，得到混合物a；所述自燃煤矸石粗集料中附加水用量为自燃煤矸石粗集料1h吸水率的80％；所述自燃煤矸砂细集料中附加水用量为自燃煤矸砂细集料1h吸水率的60％；
将R·SAC42.5硫铝酸盐水泥、粉煤灰和硅灰混合均匀，得到混合物b；
将JJ-A型醚类聚羧酸减水剂和改性松香热聚物引气剂混合后掺入拌合水中搅拌均匀，得到混合物d；
S2、投料搅拌：将S1中混合物a、混合物b，搅拌均匀；然后加入混合物d，搅拌均匀后，得到混凝土拌合物；所述混凝土拌合物搅拌总时间为10min；
S3、浇注振捣成型：将S2中得到的混凝土拌合物注入硅胶模具中，振捣成型，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品，浇注后30min内进行了覆盖和洒水；
S4、养护：将S3中得到的自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品进行自然养护，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖；
所述自然养护的方法为：将所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品放在自然环境下养护4h后拆模，然后放在自然环境下养护3d。
依据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2016)和
《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082-2009)对混凝土试件进行抗压强度和抗冻等级检测。抗压试验试件尺寸为100
×100×100mm立方体试件，抗冻试验试件尺寸为100×100×400mm棱柱体试件。
其中抗冻试验，达到规范规定龄期后，首先检测试件初始动弹性模量和质量，每冻融循环25次后测试相对动弹性模量和质量损失，当试件的相对动弹性模量下降至60％或质量损失达到5％时，停止试验，记录试件的抗冻循环次数。本实施例试验结果详见表1所示：
表1实施例5自燃煤矸石全轻混凝土砖抗压和抗冻试验结果
由上表1可知，25次冻融循环后自燃煤矸石全轻混凝土砖的动弹性模量损失率6.7％，质量损失率1.7％；50次冻融循环后的动弹性模量损失率14.2％，质量损失率4.83％，说明自燃煤矸石全轻混凝土砖满足F50抗冻等级要求，同时，也满足C20混凝土强度等级要求。
由本实施例可知，自燃煤矸石全轻混凝土砖在复合胶凝材料粉煤灰和硅灰的共同作用下，因活性矿物掺合料吸收水分继续水化，使混凝土结构得到强化，故抗冻性得到提高；引气剂的掺入，在混凝土中引入大量微小密闭气泡，它们堵塞和隔断了混凝土中的毛细管通道，同时引气剂的掺入保水性得到提高，减少了混凝土因沉降和泌水造成的孔隙。另外，因混凝土和易性得到改善，也减少了施工的孔隙，故本实施例满足F50抗冻等级设计要求。对用于北方室外工程的自燃煤矸石全轻混凝土仿古砖，建议选择本实施例配合比。
实施例5的工程应用实例，详见图2所示。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.一种建筑用徽派仿古砖自燃煤矸石全轻混凝土砖的制备方法，其特征在于，所述自燃煤矸石全轻混凝土砖包括以下质量份的原料：水泥1份、粉煤灰0.1份～0.25份、硅灰0.006份、自燃煤矸石粗集料1.1份～2.0份、自燃煤矸砂细集料0.35份～2.1份、拌合水0.4～0.5份、减水剂0.02份～0.031份、早强剂0.01份～0.03份、引气剂0.0008份、聚丙烯混合纤维0.003份～0.005份和功能材料0.002份～0.111份；所述水泥为R·SAC42.5硫铝酸盐水泥或P·O42.5普通硅酸盐水泥；所述自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料均是自燃煤矸石和自燃煤矸石陶粒的混合物；所述减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂；所述功能材料为乳胶粉、消泡剂和亮光剂的混合物或乳胶粉、消泡剂、亮光剂和颜料的混合物；所述自燃煤矸石粗集料为连续粒级的公称粒径d1，5mm＜d1≤20mm；所述自燃煤矸砂细集料为连续粒级的公称粒径d2≤5mm；
所述聚丙烯混合纤维是质量比为4:1的聚丙烯粗纤维和聚丙烯细纤维的混合物；所述聚丙烯粗纤维的长度为40mm、直径为2mm，所述聚丙烯细纤维的长度为20mm、直径为0.5mm；
所述聚羧酸减水剂为JJ-A型醚类聚羧酸减水剂，所述萘系减水剂为FDN-C型奈系减水剂；所述引气剂为改性松香热聚物引气剂；所述早强剂为FCM-10型纳米早强剂；
所述乳胶粉为VAE可再生分散乳胶粉，所述消泡剂为SJ-101型消泡剂，所述亮光剂为CP3005型亮光剂，所述颜料为金属氧化物颜料；
所述制备方法为：
S1、原料预处理：
对自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸砂细集料提前1h进行附加水润湿处理，然后混合均匀，得到混合物a；所述自燃煤矸石粗集料中附加水用量为自燃煤矸石粗集料1h吸水率的80％；所述自燃煤矸砂细集料中附加水用量为自燃煤矸砂细集料1h吸水率的60％；
将水泥、粉煤灰和硅灰混合均匀，得到混合物b；
将功能材料混合均匀，得到混合物c；
将减水剂、早强剂和引气剂混合后掺入拌合水中搅拌均匀，得到混合物d；
S2、投料搅拌：将S1中混合物a、混合物b，搅拌均匀，然后加入聚丙烯混合纤维，搅拌均匀，再加入混合物c，搅拌均匀，最后加入混合物d，搅拌均匀后，得到混凝土拌合物；所述混凝土拌合物搅拌总时间≥10min；
S3、浇注振捣成型：将S2中得到的混凝土拌合物浇注到硅胶模具中，经振捣成型，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品；当所述水泥为R·SAC42.5硫铝酸盐水泥时，浇注后30min内进行了覆盖和洒水；
S4、养护：将S3中得到的自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品进行养护，得到自燃煤矸石全轻混凝土砖；
当所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥时，所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品的养护方式为控温控湿养护，所述控温控湿养护的方法为：将所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品放在自然环境下静停30min，以20℃/h的升温速率升温至50℃，恒温保持4h，然后自然冷却至室温并拆模，之后进行自然养护；所述控温控湿养护过程中的湿度为60％～80％；所述控温控湿养护方法全程共需16h～20h；所述自燃煤矸石全轻混凝土砖的28d抗压强度为27.7MPa～31.5MPa；
当所述水泥为R·SAC42.5硫铝酸盐水泥时，所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品的养护方式为自然养护；所述自然养护的方法为：将所述自燃煤矸石全轻混凝土砖半成品放在自然环境下养护2h～4h，然后拆模再在自然环境下养护3d；所述自燃煤矸石全轻混凝土砖的3d抗压强度为26.8MPa～27.9MPa；
S4中所述自燃煤矸石全轻混凝土砖的表观密度为1920kg/m3～2138kg/m3；强度等级≥C20，抗冻等级≥F50。
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