專(zhuān)利名稱(chēng)：一種由粉煤灰與石粉制造高強(qiáng)度空心砌塊的方法及制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度的砌塊，尤其是一種以粉煤灰與石粉為主要成分制成的空心砌塊。
背景技術(shù)：
我國(guó)已步入工業(yè)大國(guó)，發(fā)電量、鋼鐵、水泥等資源、能源消耗大的工業(yè)品產(chǎn)量世界第一，為當(dāng)今世界制造業(yè)的頭號(hào)大國(guó)，我國(guó)的電力主要采用煤炭發(fā)電，因此粉煤灰排放量大，石材資源儲(chǔ)存相對(duì)豐富，石材加工也是主要在我國(guó)進(jìn)行，廢石粉的排放量大。工礦企業(yè)的廢煤渣、粉煤灰與石材開(kāi)采和加工剩余的石粉末，是危害環(huán)境的余物， 傳統(tǒng)的利用方法多數(shù)用于填充土方、鋪路，少量用于水泥焙燒及加氣混凝土和砌塊使用，用途窄用量少。由于煤灰、煤渣經(jīng)燃燒之后的這些粉末粒細(xì)輕揚(yáng)，雖殘留少量的金屬氧化物， 但硬度、強(qiáng)度低，將其添加到砌塊中作為新墻材使用，已無(wú)法滿(mǎn)足不斷提高升級(jí)的墻材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，特別是承重墻砌塊，現(xiàn)代承重墻對(duì)砌塊的要求均在抗壓能力》IOMPa,而縱觀(guān)已發(fā)表的相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)，極大部分在5MPa左右，最高也不過(guò)是7. 5MPa，而且傳統(tǒng)的回用技術(shù)，當(dāng)粉煤灰在砌塊中的添加量超過(guò)20%后，免燒砌塊的強(qiáng)度及各項(xiàng)重要性能指標(biāo)即明顯下降。現(xiàn)在提倡使用的各種墻體砌塊、磚塊等建材，均要求達(dá)到節(jié)能減排與環(huán)保功能，而 “免燒”無(wú)疑是最佳生產(chǎn)途徑之一。實(shí)際上，現(xiàn)代合成技術(shù)完全可能生產(chǎn)出各種高強(qiáng)度、多功能的新墻材，但受到制造成本制約，無(wú)法大規(guī)模使用。因此，以水泥為混凝材料沙石為骨料的砌塊仍是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的低碳生產(chǎn)方法，但目前為了應(yīng)對(duì)節(jié)約能源、環(huán)境污染和廢料回收等問(wèn)題，于是有了各種人造骨料的出現(xiàn)，諸如煤渣、礦渣、陶粒、膨脹珍珠巖等，特別是以粉煤灰、煤渣為主要原料制成的陶粒被廣泛應(yīng)用于各種砌塊中，但陶粒仍存在強(qiáng)度低、吸水率大、生產(chǎn)效率低、成本高且在生產(chǎn)燒結(jié)過(guò)程中仍存在環(huán)境污染等問(wèn)題。另一方面，目前市場(chǎng)上的空心砌塊，大部分是上世紀(jì)八九十年代的產(chǎn)品，落后且過(guò)時(shí)，尤其是外墻材，存在著根本無(wú)法克服的矛盾和缺失。在規(guī)格、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、功能方面，嚴(yán)重滯后于當(dāng)代飛速發(fā)展的建筑設(shè)計(jì)要求，這就為老古董，實(shí)心粘土磚留下了“幸存”的位置和空間。例如，現(xiàn)有的390mmX190mmX 190mm規(guī)格的方孔型水泥免燒空心砌塊，23年來(lái)如故， 其缺陷一，太笨重，壁厚度太薄，難座漿，強(qiáng)度低，易破碎，難操控。其缺陷二，390mmX 190mm 的長(zhǎng)與寬不成比例，無(wú)法形成積木效應(yīng)，190mm高度在砌墻時(shí)，砌塊相互連接之間有IOmm的間隙，加上190mm高度，完全無(wú)法填滿(mǎn)砂漿，進(jìn)而導(dǎo)致滲水之弊，無(wú)法克服，其缺陷三，我國(guó)寒溫帶至亞熱帶地域廣闊，外承重墻規(guī)格大體有480mm、370mm、240mm、200mm四種厚度，無(wú)論采用哪種計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，都難為390mmX 190mmX 190mm的這種規(guī)格找到“對(duì)號(hào)入座”的位置。 現(xiàn)有產(chǎn)品規(guī)格與現(xiàn)實(shí)建筑要求如此脫節(jié)，相比之下，粘土磚卻好壞參半，這就是存在“屢禁不止”的原因。其他諸如“嚴(yán)禁自卸”，無(wú)法開(kāi)槽打孔，吸水率高，暗傷裂隙，破碎率高，抗凍抗剪切力差等等現(xiàn)實(shí)的缺陷長(zhǎng)久存在，使人難以找到哪一處高級(jí)別墅或高樓大廈將其使用為外用承重墻材，倒是在諸如簡(jiǎn)易平房、圍墻、豬圈、羊舍等砌體隨處可見(jiàn)。近幾年，又出現(xiàn)了 235mmX115mmX90mm的粘土燒制和免燒水泥多孔磚。燒制粘土多孔磚除了略微減輕一些墻體自重之外，其他性能甚至還略遜于實(shí)心粘土磚，而其損毀土地，浪費(fèi)能源和污染環(huán)境，工藝落后，尺寸與品質(zhì)多變等諸多弊端則盡數(shù)繼承，已無(wú)對(duì)比價(jià)值。新推出的免燒水泥多孔磚仍然延用燒制粘土磚235mmX 115mmX90mm的規(guī)格，由于寬度、長(zhǎng)度限制，為達(dá)到和超過(guò)25%的空心率，致使外墻材壁厚度僅為20mm左右，大大踩踏了作為外用承重墻所規(guī)定> 30mm厚度的“底線(xiàn)”，當(dāng)然，也就因此而失去了承重的條件；另外， 其長(zhǎng)寬規(guī)格也難以滿(mǎn)足全國(guó)由北到南的四種墻體厚度的要求，更無(wú)法滿(mǎn)足承重外墻體諸多嚴(yán)格要求的產(chǎn)品性能與指標(biāo)，大部分作為內(nèi)隔墻材應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種添加有高強(qiáng)度人造粗骨料的空心砌塊。為此，本發(fā)明提供的一種空心砌塊，其特征在于其成型原料中添加有重量比為 30% 45%的人造粗骨料，所述人造粗骨料的制備方法包括如下步驟(1)、將重量比為80% 90%的粉煤灰與石粉末的組合料、重量比為3% 6%的粒徑彡0. 5mm的碎石、重量比為 3%的固化劑、重量比為3. 5% 5%的硅酸鹽水泥加水混合攪拌均勻，制得含水量在18% 22%的混合料；(2)、將步驟(1)中得到的混合料在壓力裝置中以大于8. 5Mpa的壓強(qiáng)壓制成具有規(guī)則幾何形狀的顆粒，顆粒的粒徑為IOmm 25mm ；(3)、將步驟⑵中得到的顆粒在溫度為35°C 65°C、相對(duì)濕度為80% 95%的環(huán)境下固化保養(yǎng)M 72小時(shí)，制得人造粗骨料。進(jìn)一步的，所述成型原料中還添加有重量比為0. 5% 1. 5%的強(qiáng)力纖維。進(jìn)一步的，所述步驟(1)包括預(yù)先將固化劑加水配制成固化劑水溶液的步驟、以及將粉煤灰與石粉末混合攪拌均勻后，在連續(xù)攪拌下以一定時(shí)間間隔依次加入固化劑水溶液、骨料及硅酸鹽水泥的步驟。進(jìn)一步的，所述固化劑由重量比為50%的氧化鈣和重量比為50%的硅酸鈉組成。進(jìn)一步的，所述步驟(2)制得的顆粒為球體、立方體、圓柱體、鼓狀體。進(jìn)一步的，所述粉煤灰或石粉末占所述粉煤灰與石粉末組合料重量比的30% 60%。進(jìn)一步的，所述空心砌塊形成有垂直貫穿頂面和底面、中心對(duì)稱(chēng)的兩橢圓形孔，且砌塊的頂面和底面分別形成有凹入的砂漿槽。進(jìn)一步的，所述空心砌塊的尺寸為350mmX175mmX150mm或 460mmX 230mmX 150mm，且作為外墻墻材砌塊的最薄處厚度彡32mm、作為內(nèi)墻墻材最薄處厚度》20mm。進(jìn)一步的，所述空心砌塊作為外墻墻材添加有30% 35%的所述人造粗骨料、作為內(nèi)墻墻材添加有40% 45%的所述人造粗骨料。進(jìn)一步的，所述空心砌塊的尺寸為230mmX IlOmmX 110mm，作為內(nèi)墻墻材最薄處厚度》26mm。本發(fā)明具有如下有益效果(1)、采用本發(fā)明提供的空心砌塊中添加有30% 45%的人造粗骨料，而人造粗骨料是以粉煤灰和石粉末為主要原料，這樣不僅大大提高了粉煤灰、煤渣和石粉末的回收利用率，而且減少了環(huán)境污染。(2)、人造粗骨料為規(guī)則的幾何形狀、比表面積與其原料對(duì)比成千倍萬(wàn)倍的減少， 這樣可便于在后續(xù)應(yīng)用中充分發(fā)揮水泥的作用，節(jié)省水泥的用量，且完全改變了現(xiàn)有技術(shù)中難以計(jì)算粉末的比表面積，難以準(zhǔn)確穩(wěn)定控制各種物料反應(yīng)效果，進(jìn)而難以實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量的后果。(3)、人造粗骨料以大于8. 5Mpa的壓強(qiáng)壓制成型，且在溫度為35°C 65°C、相對(duì)濕度為85% 95%的環(huán)境下固化保養(yǎng)48 72小時(shí)，這樣可使人造粗骨料具有較高的硬度和密度，其抗壓強(qiáng)度可達(dá)7. 5Mpa以上，從而提高空心砌塊的整體硬度和密度，從而提高空心砌塊的抗壓強(qiáng)度。G)、石粉末大部分是未經(jīng)風(fēng)化分解的石材的碎粉末，基質(zhì)仍是硅酸鹽性質(zhì)的石英性狀，與水泥有很好的親和力，因此，人造粗骨料已是“近乎回歸”的砂石料，可大大的提高水泥的固強(qiáng)作用，而不損失制造強(qiáng)度。(5)、本發(fā)明提供的空心砌塊的空心孔為橢圓形孔，與現(xiàn)有技術(shù)的圓形孔相比，本發(fā)明可在保證砌塊最薄處厚度設(shè)計(jì)參數(shù)要求的基礎(chǔ)上大幅度增加砌塊的空心率，空心率可達(dá)40%以上，從而減輕墻體重量、節(jié)約能源。(6)、本發(fā)明提供的空心砌塊的頂面和底面分別形成有凹入的砂漿槽，可使砌塊最大限度地容納砂漿，防止砂漿流失，提高墻體的強(qiáng)度。(7)、本發(fā)明提供的空心砌塊的尺寸分為350mmX 175mmX 150mm、 460mmX230mmX 150mm 禾Π 230mmX IlOmmX 110mm,可適用于厚度為 370mm、200mm、480mm、 MOmm和120mm等標(biāo)準(zhǔn)墻體使用，并根據(jù)砌塊的應(yīng)用墻體需要設(shè)定了砌塊原料中人造粗骨料的添加量、以及砌塊的最薄處厚度，適應(yīng)使用和制作靈活多變的人性化要求。(8)、在空心砌塊的原料中添加重量比為0. 5% 1. 5%的強(qiáng)力纖維，可增加砌塊的材料內(nèi)連結(jié)力和韌性，助強(qiáng)砌塊的抗震能力。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本發(fā)明的頂面視圖。圖2為圖1的A-A向剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的空心砌塊，其成型原料中添加有人造粗骨料和強(qiáng)力纖維，具體的，成型原料包括骨料、水泥、固化劑等，其具體成分和含量為公知的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明添加的人造粗骨料是作為骨料進(jìn)行添加的，因此，成型原料中骨料的量應(yīng)相應(yīng)減少，以容納人造粗骨料，而強(qiáng)力纖維的添加量減少，不會(huì)構(gòu)成對(duì)其他成型原料在具體配比上的較大影響。強(qiáng)力纖維包括人造強(qiáng)力纖維和天然強(qiáng)力纖維，具體的人造強(qiáng)力纖維包括滌綸、錦綸、丙綸、倩綸、維尼綸等，天然強(qiáng)力纖維包括黃麻、龍舌蘭、苧麻等。參照?qǐng)D1和圖2所示，本發(fā)明提供的空心砌塊的形狀大體為長(zhǎng)方體，形成有垂直貫穿頂面和底面、且中心對(duì)稱(chēng)的兩橢圓形孔2，砌塊的頂面和底面分別形成有凹入的砂漿槽1，砂漿槽1包括位于橢圓形孔上、下側(cè)、且沿砌塊長(zhǎng)度方向延伸的兩道，其橫截面為圓弧形。空心砌塊的具體尺寸可根據(jù)不同墻體的厚度要求做成350mmX 175mmX 150mm、 460mmX230mmX 150mm和230mmX IlOmmX IlOmm等規(guī)格，橢圓形孔2的大小可根據(jù)不同墻體的承重要求設(shè)置成不同大小，以尺寸為350mmX 175mmX 150mm和460mmX 230mmX 150mm 的空心砌塊為例，作為外墻墻材砌塊的最薄處厚度> 32mm、作為內(nèi)墻墻材最薄處厚度 ^ 20mm。針對(duì)不同墻體的承重要求，空心砌塊中人造粗骨料的添加量也不同，還是以尺寸為;350mmX 175mmX 150mm和460mmX 230mmX 150mm的空心砌塊為例，作為外墻墻材，空心砌塊的人造粗骨料添加量為30%、強(qiáng)力纖維的添加量為1. 5% ；作為內(nèi)墻墻材，空心砌塊的人造粗骨料添加量為40%、強(qiáng)力纖維的添加量為1%。針對(duì)不同尺寸大小的空心砌塊，添加人造粗骨料的粒徑不同，具體的 350mmX 175mmX 150mm的空心砌塊，人造粗骨料的粒徑為2mm ；460mmX 230mmX 150mm的空心砌塊，人造粗骨料的粒徑為2. 5cm ；230mmX IlOmmX IlOmm的空心砌塊，人造粗骨料的粒徑為IOmm 15mm。上述各種規(guī)格成品后的空心砌塊的吸水率設(shè)定彡8.5，比國(guó)家指標(biāo)(GB/ T152^-2002《輕集料混凝土小型空心砌塊》)提高了近3倍；長(zhǎng)寬規(guī)格偏差均< 士 Imm比指標(biāo)提升1倍；抗壓強(qiáng)度最小平均值10. 3Mpa，最小單值9. IMpa均達(dá)標(biāo)；抗凍強(qiáng)度損失彡12， 比國(guó)家指標(biāo)提升1倍；質(zhì)量損失< 1，提升5倍；導(dǎo)熱系數(shù)僅1. 63達(dá)標(biāo)；內(nèi)照射指標(biāo)數(shù)IRa 僅0. 2，比國(guó)家指標(biāo)提高5倍；外照射指數(shù)IrO. 6，比國(guó)家指標(biāo)提高了 1倍；最小壁厚31mm 與最小肋厚27mm均達(dá)標(biāo)。此外，可在離地面高1. 5m以下的車(chē)箱上翻斗自卸，破損率未超過(guò) 5%，完全超越了空心混凝土砌塊“嚴(yán)禁自卸”的“嚴(yán)區(qū)”，極大的提高了裝卸效率和減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。人造粗骨料的制備方法實(shí)施例一人造粗骨料的原料為重量比為1. 5%的氧化鈣、1. 5%的硅酸鈉、34%的粉煤灰、 53%的石粉末、5%的粒徑< 5mm的碎石和5%的硅酸鹽水泥。通過(guò)如下步驟制備(1)預(yù)先將氧化鈣和硅酸鈉加水配制成混合水溶液，將粉煤灰和石粉末放入攪拌機(jī)中攪拌3分鐘后，在轉(zhuǎn)速為25 35轉(zhuǎn)/分鐘的連續(xù)攪拌下，依次加入氧化鈣和硅酸鈉的混合水溶液，繼續(xù)攪拌3分鐘，加入粒徑< 5mm的碎石，繼續(xù)攪拌3 5分鐘，加入硅酸鹽水泥，繼續(xù)攪拌5分鐘，制得含水量在20%的混合料，水分不足時(shí)刻適當(dāng)加水?dāng)嚢瑁? 將混合料在壓力裝置中以8. 5Mpa的壓強(qiáng)壓制成具有規(guī)則幾何形狀的顆粒，如球體、立方體、圓柱體、鼓狀體等，顆粒的最大對(duì)邊直徑為25mm，其中入料后保壓5 20秒后脫模出料；(3)將顆粒在溫度為45°C 65°C、相對(duì)濕度為85% 95%的環(huán)境下固化保養(yǎng)72小時(shí)，制得人造粗骨料，隨后移送常規(guī)保養(yǎng)場(chǎng)內(nèi)備用。實(shí)施例二人造粗骨料的原料為重量比為1. 5%的氧化鈣、1. 5%的硅酸鈉、53%的粉煤灰、 的石粉末、4%的粒徑< 5mm的碎石和6%的硅酸鹽水泥。通過(guò)如下步驟制備(1)預(yù)先將氧化鈣和硅酸鈉加水配制成混合水溶液，將粉煤灰和石粉末放入攪拌機(jī)中攪拌3分鐘后，在轉(zhuǎn)速為25 35轉(zhuǎn)/分鐘的連續(xù)攪拌下，依次加入氧化鈣和硅酸鈉的混合水溶液，這里因粉煤灰的吸水率較大，所以溶液的體積應(yīng)比實(shí)施例一多，繼續(xù)攪拌3 分鐘，加入粒徑< 0. 5cm的碎石，繼續(xù)攪拌3 5分鐘，加入硅酸鹽水泥，繼續(xù)攪拌5分鐘， 制得含水量在18%的混合料，水分不足時(shí)刻適當(dāng)加水?dāng)嚢瑁? 將混合料在壓力裝置中以 8. 5Mpa的壓強(qiáng)壓制成具有規(guī)則幾何形狀的顆粒，如球體、立方體、圓柱體、鼓狀體等，顆粒的最大對(duì)邊直徑為25mm，其中入料后保壓5 20秒后脫模出料；(3)將顆粒在溫度為50°C 65°C、相對(duì)濕度為90% 95%的環(huán)境下固化保養(yǎng)48小時(shí)，制得人造粗骨料，之后移送常規(guī)保養(yǎng)場(chǎng)內(nèi)備用。
權(quán)利要求
1.一種空心砌塊，其特征在于其成型原料中添加有重量比為30% 45%的人造粗骨料，所述人造粗骨料的制備方法包括如下步驟(1)、將重量比為80 % 90 %的粉煤灰與石粉末的組合料、重量比為3 % 6 %的粒徑彡5mm的碎石、重量比為1 % 3%的固化劑、重量比為3. 5% 5%的硅酸鹽水泥加水混合攪拌均勻，制得含水量在18% 22%的混合料；O)、將步驟(1)中得到的混合料在壓力裝置中以大于8. 5Mpa的壓強(qiáng)壓制成具有規(guī)則幾何形狀的顆粒，顆粒的粒徑為IOmm 25mm ；(3)、將步驟O)中得到的顆粒在溫度為35°C 65°C、相對(duì)濕度為80% 95%的環(huán)境下固化保養(yǎng)M 72小時(shí)，制得人造粗骨料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心砌塊，其特征在于所述成型原料中還添加有重量比為0. 5% 1. 5%的強(qiáng)力纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心砌塊，其特征在于所述步驟(1)包括預(yù)先將固化劑加水配制成固化劑水溶液的步驟、以及將粉煤灰與石粉末混合攪拌均勻后，在連續(xù)攪拌下以一定時(shí)間間隔依次加入固化劑水溶液、骨料及硅酸鹽水泥的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心砌塊，其特征在于所述固化劑由氧化鈣和硅酸鈉組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種空心砌塊，其特征在于所述固化劑由重量比為50%氧化鈣和重量比為50%硅酸鈉組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心砌塊，其特征在于所述步驟(2)制得的顆粒為球體、立方體、圓柱體、鼓狀體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心砌塊，其特征在于所述粉煤灰或石粉末占所述粉煤灰與石粉末組合料重量比的30% 60%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心砌塊，其特征在于所述空心砌塊形成有垂直貫穿頂面和底面、中心對(duì)稱(chēng)的兩橢圓形孔，且砌塊的頂面和底面分別形成有凹入的砂漿槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種空心砌塊，其特征在于所述空心砌塊的尺寸為 350mmX 175mmX 150mm或460mmX 230mmX 150mm,且作為外墻墻材砌塊的最薄處厚度 ^ 32mm ；作為內(nèi)墻墻材最薄處厚度> 20mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種空心砌塊，其特征在于所述空心砌塊作為外墻墻材添加有30 % 35 %的所述人造粗骨料；作為內(nèi)墻墻材添加有40 % 45 %的所述人造粗骨料。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種空心砌塊，其特征在于所述空心砌塊的尺寸為 230mmX IlOmmX 110mm，作為內(nèi)墻墻材最薄處厚度彡洸讓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種由大量粉煤灰與石粉為主集料制造空心砌塊的方法及制品，空心砌塊的成型原料中添加有重量比為30％～45％的人造粗骨料，所述人造粗骨料的制備方法包括如下步驟(1)將重量比為80％～90％的粉煤灰與石粉末的組合料、重量比為3％～6％的粒徑≤5mm的骨料、重量比為1％～3％的固化劑、重量比為3.5％～5％的硅酸鹽水泥加水混合攪拌均勻，制得含水量在18％～22％的混合料；(2)將步驟(1)中得到的混合料在壓力裝置中以大于8.5Mpa的壓強(qiáng)壓制成具有規(guī)則幾何形狀的顆粒，顆粒的粒徑為10mm～25mm；(3)將步驟(2)中得到的顆粒在溫度為35℃～65℃、相對(duì)濕度為80％～95％的環(huán)境下固化保養(yǎng)48～72小時(shí)，制得人造粗骨料。
文檔編號(hào)E04C1/00GK102310459SQ20101021804
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者丁榮吾, 黨金榮, 林章利, 王文彬, 陳潔 申請(qǐng)人:新疆大地生態(tài)科技有限公司, 福建大地生態(tài)科技實(shí)業(yè)有限公司