CN117285310A - 盾构渣土制建筑材料、盾构渣土制免烧砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种盾构渣土制建筑材料、盾构渣土制免烧砖及其制备方法，该盾构渣土制建筑材料按质量百分比计包括：原状盾构渣土70～90％、水泥6～20％、固化剂4～10％，其中，固化剂的组分按质量百分比计如下：高炉水渣50～85％、半水石膏5～15％、铝酸钙7～20％、明矾1～5％、生石灰2～10％和纤维1～5％。通过采用特定配比的高炉水渣、半水石膏、铝酸钙、明矾、生石灰和纤维混合物组成的固化剂与原状盾构渣土、水泥和水相互协同作用，该固化剂具有优异的力学性能，能够提高原状盾构渣土的利用率、降低原状盾构渣土在回收过程中的成本和风险。
Description
技术领域
本申请涉及盾构施工技术领域，具体而言，涉及一种盾构渣土制建筑材料、盾构渣土制免烧砖及其制备方法。
背景技术
由于在盾构掘进的过程中产生的原状盾构渣土含泥率高的同时又具有高含水率，如果不及时处理，会造成潜在的危险。首先，城市现有渣土消纳场严重不足，很多城市面临无地可堆的现状；其次，渣土消纳场附近寸草不生，已严重影响甚至破坏周边生态环境；最后，随着渣土堆存数量逐渐增大，其风险性也更高，一旦发生事故，后果不堪设想。
由于原状盾构渣土的含水率较高，采用现有技术对原状盾构渣土进行资源化回收利用的过程中，需要先对其进行脱水处理，导致回收成本较高。并且，受盾构区间水文地质条件等因素的影响，盾构施工后产生的渣土一般来自各种中风化、强风化甚至强风化的黏土层或土层，以及含有部分碎石、砂，成分上比较复杂，这就导致原状盾构渣土脱水及其困难。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种盾构渣土制建筑材料，以解决现有技术中对原状盾构渣土进行资源化回收利用的过程中回收成本高、利用率低以及风险性高的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种盾构渣土制建筑材料，按质量百分比计，该盾构渣土制建筑材料包括：原状盾构渣土70～90％、水泥6～20％、固化剂4～10％，其中，固化剂的组分按质量百分比计如下：高炉水渣50～85％、半水石膏5～15％、铝酸钙7～20％、明矾1～5％、生石灰2～10％和纤维1～5％。
进一步地，固化剂中，高炉水渣的含量为75～80wt％、半水石膏的含量为6～10wt％、铝酸钙的含量为10～14wt％、明矾的含量为1～3wt％、生石灰的含量为2～5wt％，纤维的含量为1～3wt％。
进一步地，原状盾构渣土含泥率为50～62wt％，含水率为38～50wt％；和/或，原状盾构渣土的粒径为5～7mm。
进一步地，纤维的直径为3.0～8.0μm，纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维中的至少一种。
进一步地，水泥、高炉水渣、半水石膏、铝酸钙、明矾和生石灰的粒径分别各自独立为200～260目。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种盾构渣土制免烧砖，该盾构渣土制免烧砖的材料为上述的盾构渣土制建筑材料。
根据本申请的另一方面，提供了一种盾构渣土制免烧砖的制备方法，该制备方法包括如下步骤：步骤S1：将原状盾构渣土和水泥混合，得到混合物I；步骤S2：将固化剂和混合物I混合，得到混合物II；步骤S3：将混合物II入模，养护脱模，得到盾构渣土制免烧砖。
进一步地，步骤S1，混合物I的颗粒为D90≤4.75mm。
进一步地，步骤S1，混合物I的流动度为160～165mm；和/或，步骤S2，混合物II的流动度为130～140mm。
进一步地，步骤S3，养护的时间为1～30d，养护的温度为20～21℃。
应用本申请的技术方案，本申请提供的盾构渣土制建筑材料，通过采用特定配比的高炉水渣、半水石膏、铝酸钙、明矾、生石灰和纤维混合物组成的固化剂与原状盾构渣土、水泥和水相互协同作用，该固化剂具有优异的力学性能，能够提高原状盾构渣土的利用率、降低原状盾构渣土在回收过程中的成本和风险。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请一种实施方式中盾构渣土制免烧砖的制备方法的工艺流程示意图；
图2示出了根据本申请对比例1中盾构渣土制免烧砖，养护3d、7d、28d后的应力-应变曲线图；
图3示出了根据本申请对比例2中盾构渣土制免烧砖，养护3d、7d、28d后的应力-应变曲线图；
图4示出了根据本申请对比例3中盾构渣土制免烧砖，养护3d、7d、28d后的应力-应变曲线图；
图5示出了根据本申请实施例1中盾构渣土制免烧砖，养护3d、7d、28d后的应力-应变曲线图；
图6示出了根据本申请实施例2中盾构渣土制免烧砖，养护3d、7d、28d后的应力-应变曲线图；
图7示出了根据本申请实施例3中盾构渣土制免烧砖，养护3d、7d、28d后的应力-应变曲线图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如本申请背景技术所分析的，由于现有技术中对原状盾构渣土进行资源化回收利用的过程中，需要先对其进行脱水处理，传统的脱水方式为晾晒或烘干，极大浪费人力、财力和物力，而且，受盾构区间水文地质条件等因素的影响，盾构施工后产生的渣土一般来自各种中风化、强风化甚至强风化的黏土层或土层，以及含有部分碎石、砂，成分上比较复杂，这就导致原状盾构渣土脱水及其困难，为解决上述问题，本申请提供了一种盾构渣土制建筑材料、盾构渣土制免烧砖及其制备方法。
在本申请的一种典型实施方式中，提供了一种盾构渣土制建筑材料，按质量百分比计，该盾构渣土制建筑材料包括：原状盾构渣土70～90％、水泥6～20％、固化剂4～10％，其中，固化剂的组分按质量百分比计如下：高炉水渣50～85％、半水石膏5～12％、铝酸钙7～18％、明矾1～5％、生石灰2～10％和纤维1～5％。
典型但非限制性的，在本申请提供的盾构渣土制建筑材料中，原状盾构渣土的质量含量如为70％、75％、80％、85％、90％或任意两个数值组成的范围值；水泥的质量含量如为6％、8％、10％、12％、15％、20％或任意两个数值组成的范围值；固化剂的质量含量如为4％、6％、8％、10％或任意两个数值组成的范围值；固化剂中，高炉水渣的质量含量为50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或任意两个数值组成的范围值；半水石膏的质量含量为5％、8％、10％、12％、15％或任意两个数值组成的范围值；铝酸钙的质量含量为7％、10％、12％、15％、18％、20％或任意两个数值组成的范围值；明矾的质量含量为1％、2％、3％、4％、5％或任意两个数值组成的范围值；生石灰的质量含量为2％、4％、6％、8％、10％或任意两个数值组成的范围值；纤维的质量含量为1％、2％、3％、4％、5％或任意两个数值组成的范围值。
为进一步提高固化剂的性能，在一些实施例中，优选高炉水渣的含量为75～80wt％、半水石膏的含量为6～10wt％、铝酸钙的含量为10～14wt％、明矾的含量为1～3wt％、生石灰的含量为2～5wt％，纤维的含量为1～3wt％。
应用本申请的技术方案，本申请提供的盾构渣土制建筑材料，通过采用特定配比的高炉水渣、半水石膏、铝酸钙、明矾、生石灰和纤维混合物组成的固化剂与原状盾构渣土、水泥和水相互协同作用，该固化剂具有优异的力学性能，能够提高原状盾构渣土的利用率、降低原状盾构渣土在回收过程中的成本和风险。
在本申请中，原状盾构渣土是指没有进行脱水处理的、施工场地直取的盾构渣土，原状盾构渣土类型包括微风化较硬岩、中风化-强风化硬质岩、强风化-全风化硬质岩、未风化-微风化软质岩、中风化-强风化较软岩类原状盾构渣土，砂土、粉土、粘性土类原状盾构渣土，包括中风化、强风化、全风化板岩、花岗岩、砾岩、砂岩，未风化-微风化凝灰岩以及粉质粘土类原状盾构渣土等。
上述原状盾构渣土的含泥率和含水率不作限制，优选原状盾构渣土的含泥率为50～62wt％(如50wt％、52wt％、56wt％、58wt％、62wt％)，且原状盾构渣土的含水率为5～10wt％(如5wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％)，粒径为3～5mm。可以直接将施工场地直取的原状盾构渣土用于盾构渣土制建筑材料的制备，不需要对原状盾构渣土进行脱水处理。
为了进一步提高固化剂的固化性能，优选纤维的直径为3.0～8.0μm，优选玄武岩纤、玻璃纤维、聚丙烯纤维中至少一种。通过纤维叠加效应以及加筋效应，与高炉水渣、半水石膏、铝酸钙、明矾和生石灰结合共同作用，能够增强固化剂的固化效果，在盾构渣土制建筑材料内部起到加筋强化的作用，从而提高原状盾构渣土制建筑材料的力学性能。
一些实施例中，水泥起到胶凝的作用，能够将砂、石等材料牢固地胶结在一起，优选水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的至少一种，进一步优选水泥的粒径为200～260目，更进一步优选为200～230目，粒径过大，水泥细度过细，水泥的需水量较大，从而使得盾构渣土制建筑材料因水分过多而引起孔隙率增加强度降低，粒径过小，则水泥的胶凝性能降低，原状盾构渣土不易成型，在上述范围内，能够进一步提高水泥的胶凝性能。
为了提高固化剂的固化性能，优选高炉水渣的粒径为200～260目，进一步优选为200～250目，高炉水渣在水泥、半水石膏以及生石灰的共同作用下，具有水硬胶凝性能，且其外形不规则，能够有效地与原状盾构渣土颗粒贴合，生成凝胶相，并在原状盾构渣土颗粒之间聚集，起到固化原状盾构渣土的效果，且高炉水渣的粒径在上述范围内，能够进一步提高固化剂的固化性能，提高盾构渣土的利用率。
在一些实施例中，半水石膏是主要的胶凝材料，与水混合后会形成可塑性浆体，放置一段时间后会失去塑性凝结硬化形成具有一定强度的固体，优选半水石膏的粒径为200～260目，进一步优选为200～250目。
上述铝酸钙具有硬度大、熔点高的物理性质，不仅可以提高固化剂的耐火性能，同时可以提高固化剂的固化强度，为了进一步提高固化剂的固化性能，优选铝酸钙的粒径为200～260目。
上述明矾是一种含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐，其溶于水会形成氢氧化铝胶体，其中，明矾的粒径为200～260目，明矾的粒径决定了形成的氢氧化铝胶体的胶凝性能，当明矾的粒径在上述范围内，可以提高固化剂的固化速率，加快原状盾构渣土、水泥等混合物的硬化速度，从而降低原状盾构渣土回收的时间成本。
上述生石灰可以结合水形成胶凝，一方面结合原状盾构渣土中的水分，另一方面在混合过程中能够产生大量的热，加快固化剂、盾构渣土和水泥的固化速率，为了进一步提高固化剂的固化性能，优选生石灰的粒径为200～260目。
本申请中，固化剂的各个组分除了发挥其各自物料本身的作用之外，在上述特定的配比下彼此之间相互作用，使得固化剂具有更优异的固化性能，在该固化剂与混合物I的共同作用下，能够进一步提高原状盾构渣土的利用率并且降低原状盾构渣土在回收过程中的成本和风险，提高盾构渣土制建筑材料的力学强度。
在本申请的第二种典型实施方式中，提供了一种盾构渣土制免烧砖，该盾构渣土制免烧砖的材料为第一种典型实施方式中的盾构渣土制建筑材料。
在本申请的第三种典型实施方式中，还提供了一种盾构渣土制免烧砖的制备方法，该制备方法包括：步骤S1：将原状盾构渣土和水泥混合，得到混合物I；步骤S2：将固化剂和混合物I中混合，得到混合物II；步骤S3：将混合物II入模，养护脱模，得到盾构渣土制免烧砖。上述盾构渣土制免烧砖的制备方法的工艺流程，如图1所示。
为了提高原状盾构渣土和水泥混合效率，先将水泥击打成粉末，再和原状盾构渣土混合进行充分破碎，直至混合物I中的颗粒为D90≤4.75mm，使得混合物I达到均匀流动的状态，防止颗粒粒径过大导致混合物I和固化剂不能充分接触，导致原状盾构渣土回收利用率低。
为了进一步提高原状盾构渣土和水泥混合效率，在一些实施例中，上述步骤S1中加入水，其中，加入水的质量为原状盾构渣土质量的3～5wt％，水主要起到分散原状盾构渣土的作用，使得原状盾构渣土与水泥更容易搅拌，且两者之间接触更充分，此外，水、原状盾构渣土和水泥在混合过程中，由于水泥在一定质量水中的溶解过程中，一方面产生大量微小气泡，同时加上外力不断的搅拌，产生的小气泡均匀的分散在混合物I中，另一方面释放大量的热量，使得混合过程中温度升高，提高了小气泡释放和扩散速率，形成均匀的流动状，从而使得混合物I达到均匀的状态，满足混合物I的流动度为160～165mm的要求，其中，流动度过高，会导致混合物I粘稠度低不易成型，且制得的盾构渣土制免烧砖的力学性能较差，流动度过低，原状盾构渣土与水泥混合不均匀，混合物I中小气泡分布不均匀，制得的盾构渣土制免烧砖有缺陷。
上述步骤S2中，将高炉水渣、半水石膏、铝酸钙、明矾、生石灰和纤维混合均匀得到固化剂，将固化剂与混合物I充分搅拌混合均匀，在水的作用下，固化剂之间产生各种化学反应形成胶状的凝胶相，填充在原状盾构渣土的内部以及原状盾构渣土颗粒之间，从而提高原状盾构渣土结构密实度。为了进一步提高混合物I和固化剂的混合效率，优选混合物II的流动度为130～140mm，流动度过高，会导致养护时间增长，造成原状盾构渣土回收时间成本增加，流动度过低，混合物I与固化剂混合不均匀，导致原状盾构渣土利用率较低，原状盾构渣土回收成本增加。
上述步骤S3中，养护的时间为1～30d，以及养护的温度为20～21℃，在养护过程中，混合物II中的水缓慢蒸发，提高了盾构渣土制建筑材料成型后的均质性，从而提高了盾构渣土制免烧砖的强度。养护的时间过短，混合物II中的水包括凝胶相的结合水不能完全干燥，从而导盾构渣土制免烧砖强度较低，养护的时间过长，增加了原状盾构渣土回收的时间成本，不利于规模化生产，在上述范围内，能够进一步降低原状盾构渣土回收的成本同时提高盾构渣土制免烧砖的力学强度。
下面结合实施例，进一步说明本申请提供的有益效果。
下述实施例和对比例中“％”均指的是“wt％”；实施例以及对比例所用到的上物料均为同一批次。
实施例1
本实施例提供一种盾构渣土制建筑材料，其包括原状盾构渣土70％、水泥20％、固化剂10％。其中，固化剂包括高炉水渣72％、半水石膏8％、铝酸钙12％、明矾2％、生石灰4％以及纤维2％。其中原状盾构渣土的含水率的38wt％，含泥率的55wt％，粒径为4mm；水泥、高炉水渣的粒径为230目、半水石膏的粒径为220目、铝酸钙的粒径为230目、明矾的粒径为230目、生石灰的粒径为240目和纤维的粒径为220目，纤维为聚丙烯纤维，直径为3.0μm。混合物II的流动度为133mm。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，盾构渣土制建筑材料，其包括原状盾构渣土80％、水泥10％、固化剂10％，混合物II的流动度为131mm。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于，盾构渣土制建筑材料，其包括原状盾构渣土90％、水泥6％、固化剂4％，混合物II的流动度为132mm。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于，盾构渣土制建筑材料，固化剂包括高炉水渣50％、半水石膏15％、铝酸钙20％、明矾5％、生石灰10％以及纤维5％。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于，盾构渣土制建筑材料，固化剂包括高炉水渣85％、半水石膏5％、铝酸钙7％、明矾1％、生石灰2％以及纤维1％。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于，纤维为聚丙烯纤维，纤维的直径为8μm。
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处在于，纤维为聚丙烯纤维，纤维的直径为9μm。
实施例8
本实施例与实施例1的不同之处在于，将原状盾构渣土和水泥混合后加入水，加入水的质量为原状盾构渣土质量的3％，使得混合物I的流动度为160mm。
实施例9
本实施例与实施例1的不同之处在于，将原状盾构渣土和水泥混合后加入水，加入水的质量为原状盾构渣土质量的4％，使得混合物I的流动度为165mm。
实施例10
本实施例与实施例1的不同之处在于，将原状盾构渣土和水泥混合后加入水，加入水的质量为原状盾构渣土质量的4％，混合物I的流动度为158mm。
实施例11
本实施例与实施例1的不同之处在于，将原状盾构渣土和水泥混合后加入水，加入水的质量为原状盾构渣土质量的5％，混合物I的流动度为169mm。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处在于，盾构渣土制建筑材料，其包括原状盾构渣土70％、水泥20％、固化剂10％，其中，固化剂包括高炉水渣72％、半水石膏10％、铝酸钙12％、明矾2％、生石灰4％，混合物II的流动度为132mm。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于，盾构渣土制建筑材料，其包括原状盾构渣土80％、水泥10％、固化剂10％，其中，固化剂包括高炉水渣72％、半水石膏10％、铝酸钙12％、明矾2％、生石灰4％，混合物II的流动度为131mm。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处在于，盾构渣土制建筑材料，其包括原状盾构渣土90％、水泥6％、固化剂4％，其中，固化剂包括高炉水渣72％、半水石膏10％、铝酸钙12％、明矾2％、生石灰4％，混合物II的流动度为130mm。
对比例4
本对比例与实施例1的不同之处在于，盾构渣土制建筑材料，其包括原状盾构渣土50％、水泥30％、固化剂20％。
对比例5
本对比例与实施例1的不同之处在于，盾构渣土制建筑材料，固化剂包括高炉水渣25％、半水石膏20％、铝酸钙25％、明矾5％、生石灰15％以及纤维10％。
对比例6
本对比例与实施例1的不同之处在于，盾构渣土制建筑材料，固化剂包括高炉水渣90％、半水石膏2％、铝酸钙5％、明矾1％、生石灰1％以及纤维1％。
对比例7
本对比例与实施例1的不同之处在于，其包括盾构渣土70％、水泥20％、固化剂10％。其中，固化剂包括高炉水渣72％、半水石膏8％、碳酸钠12％、明矾2％、生石灰4％以及纤维2％。
对比例8
本对比例与实施例1的不同之处在于，其包括盾构渣土70％、水泥20％、固化剂10％。其中，固化剂包括粉煤灰72％、半水石膏8％、铝酸钙12％、明矾2％、生石灰4％以及纤维2％。
对比例9
本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例与实施例1的不同之处在于，盾构渣土制建筑材料，其包括原状盾构渣土95％、水泥3％、固化剂2％。
试验例1
将上述实施例和对比例提供的盾构渣土制建筑材料分别制备成盾构渣土制免烧砖(养护时间分别3d(天)、7d(天)和28d(天))，分别测定盾构渣土制免烧砖的抗压强度，并计算1m3烧结砖的价格、绘制应力-应变曲线，结果如下表1所示。
实施例1至实施例3以及对比例1至对比例3中养护3d、7d、28d后盾构渣土制免烧砖的应力-应变曲线图，如图2～图7所示。
图2为本申请方案中对比例1浇筑制作工艺自然养护3d、7d和28d的固化试件单轴压缩应力-应变曲线。自然养护3d时的最大应力值为5.9MPa，自然养护7d时的最大应力值为6.0Mpa，自然养护28d时的最大应力达到6.2MPa，其应变达到0.01；随着养护时间的增长，应力逐渐降低，当自然养护28天时应力降低到2.1MPa时，其应变达到0.024；再随着养护时间的推移，试件水分逐渐流失，其自然养护7天时的应力为最大，应变不断增大，但变化量复合标准要求。
图3为本申请方案中对比例2浇筑制作工艺自然养护3d、7d和28d的固化试件单轴压缩应力-应变曲线图。自然养护3d时的最大应力值为5.8MPa，自然养护7d的应力达到最大值为5.2MPa，自然养护28d的应力达到最大值为5.6MPa，最大应变达到0.015；随着养护时间的不断增长，应力逐渐减小，最小达到0.2MPa，自然养护3d、7d和28d的应变逐渐趋于一致，应变不断增大，变化量复合标准要求。
图4为本申请方案中对比例3浇筑制作工艺自然养护3d、7d和28d的固化试件单轴压缩应力-应变曲线图。自然养护3d时的达到最大应力6.2MPa，自然养护7d时的达到最大应力6MPa，自然养护28d时的达到最大应力6.2MPa，最大应力下的应变为0.012；随着自然养护时间增长，其应力逐渐降低，应变逐渐增大，变化量复合标准要求。
图5为本申请方案中实施例1浇筑制作工艺自然养护3d、7d和28d的固化试件单轴压缩应力-应变曲线图。自然养护3d时的达到最大应力7.2MPa，自然养护7d时的达到最大应力7.2MPa，自然养护28d时的达到最大应力7.2MPa，最大应力下的应变为0.01；试件应力随着自然养护时间的增长先减小后逐渐小幅度增大，应变不断增大，变化量复合标准要求；
图6为本申请方案中实施例2浇筑制作工艺自然养护3d、7d和28d的固化试件单轴压缩应力-应变曲线图。自然养护3d时的达到最大应力6.2MPa，自然养护7d时的达到最大应力5.9MPa，自然养护28d时的达到最大应力6.0MPa，最大应力下的应变为0.01,；随着自然养护时间的增长应力逐渐减小，自然养护28天时的应力值为最小，自然养护7天时的应力值为最大；应变逐渐增大，变化量复合标准要求。
图7为本申请方案中实施例3浇筑制作工艺自然养护3d、7d和28d的固化试件单轴压缩应力-应变曲线图。自然养护3d时的达到最大应力6.1MPa，自然养护7d时的达到最大应力6.3MPa，自然养护28d时的达到最大应力6.4MPa，最大应力时的应变为0.014；对着自然养护时间的增长，应力值先减小后小幅度增大，应变不断增大，变化量复合标准要求。
其中，盾构渣土制免烧砖按照以下步骤制备得到：
(1)将原状盾构渣土和水泥混合，得到混合物I。
(2)将高炉水渣、半水石膏、铝酸钙、明矾、生石灰和纤维搅拌混合均匀，得到固化剂，将固化剂和混合物I搅拌5min，得到混合物II。
(3)将混合物II入模，放入恒温养护箱养护，在养护温度为20℃，分别养护3d、7d和28d，得到不同的烧结砖。
其中，1)拉伸强度测试方法为：应按GB1447-83国家标准执行；
2)抗压强度测试方法为：应按GJB-889标准0执行；
3)制作1m3盾构渣土制免烧砖价格的计算方法为：制作1m3盾构渣土制免烧砖所需要的盾构渣土制建筑材料的质量为＝(1.3×1000kg/m3)×1m3，盾构渣土制建筑材料的密度为1.3g/m3，按照实施例以及对比例中盾构渣土制建筑材料中各组分的占比以及单价计算制作1m3盾构渣土制免烧砖的价格。
表1
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：本申请提供的盾构渣土制建筑材料，通过采用特定配比的高炉水渣、半水石膏、铝酸钙、明矾、生石灰和纤维混合物组成的固化剂与原状盾构渣土、水泥和水相互协同作用，该固化剂具有优异的力学性能，提高原状盾构渣土的利用率、降低原状盾构渣土在回收过程中的成本和风险，由上述盾构渣土制建筑材料制备成盾构渣土制免烧砖能够同时满足养护时间为3d(天)的抗压强度不小于6.1MPa、养护时间为7d(天)的抗压强度不小于6.1MPa、养护时间为28d(天)的抗压强度不小于6.3MPa、制作1m3建筑材料的价格不高于450.4元。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种盾构渣土制建筑材料，其特征在于，按质量百分比计，所述盾构渣土制建筑材料包括：原状盾构渣土70～90％、水泥6～20％、固化剂4～10％，其中，所述固化剂的组分按质量百分比计如下：高炉水渣50～85％、半水石膏5～15％、铝酸钙7～20％、明矾1～5％、生石灰2～10％和纤维1～5％。
2.根据权利要求1所述的盾构渣土制建筑材料，其特征在于，所述固化剂中，所述高炉水渣的含量为75～80wt％、所述半水石膏的含量为6～10wt％、所述铝酸钙的含量为10～14wt％、所述明矾的含量为1～3wt％、所述生石灰的含量为2～5wt％，所述纤维的含量为1～3wt％。
3.根据权利要求1所述的盾构渣土制建筑材料，其特征在于，所述原状盾构渣土含泥率为50～62wt％，含水率为38～50wt％；
和/或，所述原状盾构渣土的粒径为5～7mm。
4.根据权利要求1所述的盾构渣土制建筑材料，其特征在于，所述纤维的直径为3.0～8.0μm；
所述纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的盾构渣土制建筑材料，其特征在于，所述水泥、所述高炉水渣、所述半水石膏、所述铝酸钙、所述明矾和所述生石灰的粒径分别各自独立为200～260目。
6.一种盾构渣土制免烧砖，其特征在于，所述盾构渣土制免烧砖的材料为权利要求1至5中任一项所述的盾构渣土制建筑材料。
7.一种盾构渣土制免烧砖的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
步骤S1：将原状盾构渣土和水泥混合，得到混合物I；
步骤S2：将固化剂和所述混合物I混合，得到混合物II；
步骤S3：将所述混合物II入模，养护脱模，得到所述盾构渣土制免烧砖。
8.根据权利要求7所述的盾构渣土制免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S1，所述混合物I的颗粒为D90≤4.75mm。
9.根据权利要求7所述的盾构渣土制免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S1，所述混合物I的流动度为160～165mm；
和/或，所述步骤S2，所述混合物II的流动度为130～140mm。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的盾构渣土制免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S3，所述养护的时间为1～30d，所述养护的温度为20～21℃。
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