一种高原环保免烧生土砖及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高原环保免烧生土砖及其制备方法 (Environment-friendly raw soil brick free of burning for plateau and preparation method thereof ) 是由 王春建 杨尽 邓苗 邓建雄 邓志超 向明顺 刘燕 赵印泉 徐冠立 张苏蒙 杨文博 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高原环保免烧生土砖及其制备方法,免烧生土砖包括骨料、水泥、磷石膏、生土、河沙、水玻璃、硫酸铝、铝酸钠、铝酸钙、醇、氯化钙和乙酸钠组成,制备方法包括备料、混合、成型和振动。本发明利用固体废弃物建筑废弃混凝土替代天然石材,磷石膏不需要进行预处理,而且消耗量大,常温常压进行混合成型,工艺工序简单,利于降低能耗及环境保护,并且将生土的含量降低,减少了生土的消耗。本发明制备出的免烧生土砖可以达到建筑工程对砌块强度要求,该试块具有较强的抗冻性能,适合在高原建筑及黄土治理等工程使用；同时,材料对于该区黄土水土流失、边坡失稳、地基沉降等治理具有实际应用价值。(The invention discloses a plateau environment-friendly unburned raw soil brick and a preparation method thereof. The invention utilizes solid waste building waste concrete to replace natural stone, phosphogypsum does not need to be pretreated, the consumption is high, the mixing and molding are carried out at normal temperature and normal pressure, the process is simple, the energy consumption and the environmental protection are favorably reduced, the content of raw soil is reduced, and the consumption of the raw soil is reduced. The unfired raw soil brick prepared by the invention can meet the requirement of building block strength in building engineering, has stronger frost resistance, and is suitable for plateau construction, loess treatment and other projects; meanwhile, the material has practical application value for the treatments of loess water and soil loss, slope instability, foundation settlement and the like in the area.)
技术领域
本发明属于免烧砖生产技术领域，具体涉及一种高原环保免烧生土砖及其制备方法。
背景技术
生土建筑是指未经烧结的原装土料为主要材料的建造活动。生土自古以来就是一个全球 范围的建筑材料，因其便于就地取材，造价低廉且具有良好的热学性能，至今，世界上仍然 有超过1/4的人居住在生土民居内。在我国，仍居住在各类生土住宅中的人口至少6000万人， 且遍及各个省份。主要集中在甘肃、新疆、云南、西藏等西部欠发达地区。受民居建材获取 途径影响，生土建筑主要分布于土壤丰富，且土质坚硬、粘结度好适宜于修建房屋的地带。 传统生土建筑承重墙体系为夯土墙或土坯墙，墙体由下部至顶部，逐渐进行收分。
目前，我国大宗固体废弃物量大面广、环境影响突出、利用前景广阔，是资源综合利用 的核心领域。推进大宗固废综合利用对提高资源利用效率、改善环境质量、促进经济社会发 展全面绿色转型具有重要意义。我国磷肥工业年产磷石膏约2000多万吨，并且以每年15％的 速度增长，而国内对磷石膏的综合利用率还不到40％，大量堆积的磷石膏已成为制约我国磷 肥工业可持续发展的瓶颈。如何有效地处理磷石膏，成为我国乃至世界范围内的一个迫切需 要解决的技术难题。近年来，上海、北京等地先后都制定了建筑垃圾处置管理规定，有效提 高了这些地区建筑垃圾的资源化利用水平，但总体来看，我国的建筑垃圾资源化利用水平低， 建筑废弃混凝土资源化利用产业化发展缓慢，提议鼓励和引导建筑废弃混凝土资源化利用产 品的系列化、规范化研究和应用。
生土建筑由于墙体夯筑、砌筑施工耗时偏长，墙体的整体性不足，导致建筑外墙容易开 裂，不利于提升建筑承载力和抗震性能。外部承重构件所用黏土的整体性较差，抗震性能不 足，且受风雨侵蚀影响较大，耐腐蚀和耐久性差。川西高原属于地震多发地区，地质构造活 跃，气候严寒。因此，研究如何在低碳、环保的要求下，对该区建筑生土材料进行性能提升， 增强生土材料的绿色性和抗冻性，就成为该研究必须首先解决的问题。现有技术虽然有利用 生土、磷石膏制备砖的专利，但是生土的用量大而磷石膏的用量小，且砖的抗压性和抗冻性 都不高。
生土建筑由于墙体夯筑、砌筑施工耗时偏长，墙体的整体性不足，导致建筑外墙容易开 裂，不利于提升建筑承载力和抗震性能。外部承重构件所用黏土的整体性较差，抗震性能不 足，且受风雨侵蚀影响较大，耐腐蚀和耐久性差。川西高原属于地震多发地区，地质构造活 跃，气候严寒。因此，研究如何在低碳、环保的要求下，对该区建筑生土材料进行性能提升， 增强生土材料的绿色性和抗冻性，就成为该研究必须首先解决的问题。现有技术虽然有利用 生土、磷石膏制备砖的专利，但是生土的用量大而磷石膏的用量小，且砖的抗压性和抗冻性 都不高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种抗压性和抗冻性高的高原环保免烧生 土砖；
本发明的另一目的在于提供此种高原环保免烧生土砖的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高原环保免烧生土砖，它包括以下重量份 的原料：
其中，所述骨料为天然石材碎石或建筑废弃混凝土碎渣中的任意一种。
进一步地，作为优选方案，它包括以下重量份的原料：
进一步地，所述的粗骨料粒径为5-15mm。
进一步地，所述水泥为通用硅酸盐水泥。
进一步地，所述磷石膏的颗粒粒径为过50-100目筛。
进一步地，所述醇为甲醇、乙二醇或丙三醇中的至少一种。
一种高原环保免烧生土砖的制备方法，它包括以下步骤：
S1.备料：按配方比例称取各原料，并将骨料粉碎成5-15mm粒径的颗粒，磷石膏研磨后过 50-100目的筛；
S2.混合：将步骤S1的原料混合并加入水，搅拌均匀；其中，所述水与水泥的重量比为1:4-7；
S3.成型：将步骤S2的混合料倒入试模中，所述试模在加料之前在其内壁上均匀涂刷一层矿 物质油；
S4.振动：使用振动频率为45-55Hz的振动台将装有混合料的试模进行振动，振动的时间为 8-15min，经振动将试模内的材料成型后并自然干燥即为高原环保免烧生土砖。
进一步地，所述的试模为100mm*100mm*100mm的立方体试块。
本发明具有以下优点：
(1)本发明资源化利用磷石膏，制作新型环保免烧生土砖，能够推进大宗固废综合利用， 对提高资源利用效率、改善环境质量、促进经济社会发展全面绿色转型具有重要意义；本发 明配方中，磷石膏最高掺加量占组分总量的20％，可以有效地将固体废弃物资源化利用，减 少环境污染；本发明利用磷石膏不需要进行预处理，而且消耗量大，常温常压进行混合成型， 工艺工序简单，利于降低能耗及环境保护；
(2)本发明利用建筑废弃混凝土使用固体废弃物替代天然石材，能够实现材料循环利用， 对国家节能减排需求及实现“碳中和、碳达峰”目标具有积极作用；
(3)本发明使用天然石材和生土，川西区域广泛分布有第四纪地质风成黄土，其主要粘 土矿物为伊利石、高岭石、绿泥石，具有与水泥等胶凝材料反应生成新矿物的能力，对提高 砌块强度起到支撑作用。同时，生土及天然石材等本土化材料的使用，可以降低材料运输耗 能，节约能源。再次，回收利用固体废弃混凝土代替天然石材粗骨料，有效提高建筑垃圾的 资源化利用水平，有利于实现建筑节材与低碳环保；
(4)本发明相对于常规砌体制作的烧结(或蒸养)方法，方法工艺简单，只需将原料混 合、搅拌、浇捣、成型后，养护7天，即可使用。经过抗压试验测试及分析，制备出的生土材料可以达到建筑工程对砌块强度要求，经冻融循环实验，该试块具有较强的抗冻性能，适合在高原建筑及黄土治理等工程使用；同时，材料对于该区黄土水土流失、边坡失稳、地基沉降等治理具有实际应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
实施例1：一种高原环保免烧生土砖，它包括以下重量份的原料：
其中，所述骨料为天然石材碎石，所述的骨料粒径为5-15mm；所述水泥为通用硅酸盐水 泥；所述磷石膏的颗粒粒径为过50-100目筛；所述醇为所述醇为甲醇。
实施例2：一种高原环保免烧生土砖，它包括以下重量份的原料：
其中，所述骨料为建筑废弃混凝土碎渣，所述的骨料粒径为5-15mm；所述水泥为通用硅 酸盐水泥；所述磷石膏的颗粒粒径为过50-100目筛；所述醇为乙二醇和丙三醇的混合。
实施例3：一种高原环保免烧生土砖，它包括以下重量份的原料：
其中，所述骨料为天然石材碎石，粒径为5-15mm；所述水泥为通用硅酸盐水泥；所述磷 石膏的颗粒粒径为过50-100目筛；所述醇为甲醇、乙二醇和丙三醇的混合。
实施例4：一种高原环保免烧生土砖的制备方法，它包括以下步骤：
S1.备料：按实施例1的配方比例称取各原料，并将骨料粉碎成5-15mm粒径的颗粒，磷石膏 研磨后过50-100目的筛；
S2.混合：将步骤S1的原料混合并加入水，搅拌均匀；其中，所述水与水泥的重量比为1:4；
S3.成型：将步骤S2的混合料倒入试模中，所述试模在加料之前在其内壁上均匀涂刷一层矿 物质油；
S4.振动：使用振动频率为45Hz的振动台将装有混合料的试模进行振动，所述的试模为 100mm*100mm*100mm的立方体试块，振动的时间为8min，经振动将试模内的材料成型后并自 然干燥即为高原环保免烧生土砖。
实施例5：一种高原环保免烧生土砖的制备方法，它包括以下步骤：
S1.备料：按实施例2的配方比例称取各原料，并将骨料粉碎成5-15mm粒径的颗粒，磷石膏 研磨后过50-100目的筛；
S2.混合：将步骤S1的原料混合并加入水，搅拌均匀；其中，所述水与水泥的重量比为1:7；
S3.成型：将步骤S2的混合料倒入试模中，所述试模在加料之前在其内壁上均匀涂刷一层矿 物质油；
S4.振动：使用振动频率为55Hz的振动台将装有混合料的试模进行振动，所述的试模为 100mm*100mm*100mm的立方体试块，振动的时间为15min，经振动将试模内的材料成型后并自 然干燥即为高原环保免烧生土砖。
实施例6：一种高原环保免烧生土砖的制备方法，它包括以下步骤：
S1.备料：按实施例3的配方比例称取各原料，并将骨料粉碎成5-15mm粒径的颗粒，磷石膏 研磨后过50-100目的筛；
S2.混合：将步骤S1的原料混合并加入水，搅拌均匀；其中，所述水与水泥的重量比为1:6；
S3.成型：将步骤S2的混合料倒入试模中，所述试模在加料之前在其内壁上均匀涂刷一层矿 物质油；
S4.振动：使用振动频率为50Hz的振动台将装有混合料的试模进行振动，所述的试模为 100mm*100mm*100mm的立方体试块，振动的时间为12min，经振动将试模内的材料成型后并自 然干燥即为高原环保免烧生土砖
以下通过实验说明本发明的有益效果：
将实施例4、实施例5、实施例6和对比例1、对比例2制备的高原环保免烧生土砖在常 温条件下自然养护7天，测其冻融循环实验前，试样的质量、7d、14d和28d的抗压强度(测定过程符合《混凝土物理力学性能实验方法标准》GB/T50081-2019要求)；根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GBT 50082-2009要求，在-20±2℃—20±2℃环境下， 对试块进行冻融实验(在-20±2℃的冰柜中冻结12h，试件冻结完毕后，将试件放到温度为 20±2℃的水中融化12h，因此一次冻融循环的周期是24h)，每一次冻融后均测定试块的质量。 本次共进行了20次冻融循环实验，全部冻融循环结束后，测定试样的质量、抗压强度(测定 过程符合《混凝土物理力学性能实验方法标准》GB/T50081-2019要求)。
对比例采用以下配方：
对比例1：天然石材骨料10kg、水泥4kg、磷石膏3kg、生土1kg、河沙2kg、水2.4kg；
对比例2：建筑废弃混凝土骨料10kg、水泥4kg、磷石膏3kg、生土1kg、河沙2kg、水2.4kg。
对比例1的制备方法同实施例4，对比例2的制备方法同实施例5。
测定结果如表1所示：
表1：抗压强度和冻融实验结果
本发明中所述的建筑废弃混凝土来自水泥混凝土路面破除后，经XC-1213机械破碎所得 产物。天然石材为片岩，本发明的试验点为川西高原。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构 思加以等同替换或改变，都涵盖在本发明的保护范围之内。
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