CN108585945A - 一种基于贝壳的混凝土砖及其制备方法 - Google Patents

一种基于贝壳的混凝土砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于贝壳的混凝土砖及其制备方法，以重量份计，该混凝土砖包括以下重量混合的原料，水泥200‑500份，石子200‑700份，贝壳100‑300份，砂500‑700份，发泡剂0.5‑5份，水150‑300份，高效能减水剂0.5‑3份，在贝壳内填充泡沫，以此来代替部分石子用作混凝土砖中的粗骨料。本发明的混凝土砖质轻、强度高，还具有良好的保温隔热性能，制备方法简单，可以实现废弃贝壳的建材化再生利用，减少天然石材的开采，可广泛应用于节能建筑。

Description

一种基于贝壳的混凝土砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种基于贝壳的混凝土砖及其制备方法。。
背景技术
我国建筑中应用于结构的主要建筑材料是混凝土，碎石是其主要的粗骨料，碎石开采需要耗费大量的人力、物力，且开采碎石存在安全隐患，因开采碎石带来的安全事故也很多，另外随着建筑量的增加，碎石资源日渐消耗。
随着我国贝类养殖和加工业的快速发展，每年产生了大量废弃贝壳。农业部渔业局统计数据显示，2016年我国贝类产量为1447.36万吨。贝壳长期以来被视为难以处理的废弃物，绝大部分被丢弃在海滩或路边等。贝壳上的残肉容易孳生蚊蝇，高温日照下产生难闻的恶臭味，对周围环境和居民健康造成了严重威胁，已成为沿海地区亟待解决的环境问题。
目前国内外废弃贝壳的资源化利用技术主要包括用作土壤改良剂、吸附剂、催化剂、生物填料等，然而这些对贝壳的使用技术费用较高，大规模推广应用不易，无法大量消耗废弃贝壳。因此将废弃贝壳替代部分碎石，用作混凝土的粗骨料，变废为宝，节省有限的自然资源显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种质轻、强度高、保温隔热性能良好，并能够有效利用废弃贝壳的混凝土砖及其制备方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种基于贝壳的混凝土砖，以重量份计，所述混凝土砖包括以下重量混合的原料：水泥 200-500份，石子 200-700份，贝壳100-300份，砂 500-700份，发泡剂 0.5-5份，水 150-300份，高效能减水剂 0.5-3份，所述混凝土砖的粗骨料由体积分数50%的石子和体积分数50%的内部填充泡沫的贝壳组成。
优选的，所述贝壳为螺蛳壳，螺蛳壳的粒径为10-25mm。
优选的，所述水泥为GB175-2007标准中所规定的普通硅酸盐水泥。
优选的，所述高性能减水剂为聚羧酸盐减水剂。
优选的，所述砂的饱和面干含水率为0.8%，满足JGJ52标准要求。
一种基于贝壳的混凝土砖的制备方法，该方法包括以下制备步骤：
S1、通过高压将0.5-5份发泡剂进行发泡，并通过压力灌注，将发泡剂产生的泡沫填充入100-300份贝壳内；
S2、将100-300份的内部填充泡沫的贝壳、200-700份的石子、500-700份的砂和200-500份的水泥依次加入搅拌机中，干混60s使各物料混合均匀；称取0.5-3份的高效能减水剂溶解于150-300份的水中，倒入混合物料中，搅拌3min；
S3、成型：浆料倒入标准模具中，轻微振动密实，用抹刀将模具表面多余的浆料削去并抹平；
S4、硬化养护：将成型好的试件置于恒温室中，养护24h脱模，既得标准尺寸的混凝土砖。
本发明的有益之处在于：将填充了泡沫的废弃贝壳代替部分碎石，用作混凝土的粗骨料，本发明基于贝壳的混凝土砖质轻、强度高，还具有良好的保温隔热性能，在变废为宝的同时也大大节省了天然碎石的资源消耗，可广泛应用于节能建筑。
具体实施方式
实施例1
1、本实施例中所用原料的要求：
（1）粗骨料：50%（体积分数）自然连续级配的石子和50%（体积分数）内部填充泡沫的贝壳。
考虑到建筑工程设计强度等级以及泡沫填充效果，选择粒径为10-25mm、具有完整壳体的螺蛳壳作为部分替代粗骨料。
（2）砂：作为混凝土砖的细骨料，所用的砂符合国家现行标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》的要求，砂的饱和面干含水率为0.8%。
（3）水泥：海螺42.5普通硅酸盐水泥，水泥各项指标均满足《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）要求，强度等级42.5，初凝时间230min，终凝时间310min，28天的抗压强度46.4MPa。
（4）水：自来水。
2、材料配比及混凝土砖的制备：
（1）制备内部填充泡沫的螺蛳壳：通过0.1MPa压力将3份发泡剂发泡，并通过0.1MPa压力灌注，将发泡剂产生的泡沫填充入192份螺蛳壳内；（2）分别称取内部填充泡沫的螺蛳壳192份、石子243份、砂673份和海螺42.5普通硅酸盐水泥458份，依次加入搅拌机中，干混60s使各物料混合均匀；称取0.7份的高效能减水剂溶解于215份的水中，充分溶解后倒入混合物料中，搅拌3min得到搅拌均匀的浆料；（3）成型：将已搅拌好的浆料倒入标准模具中，模具规格为240mm×115mm×53mm，轻微振动密实，用抹刀将模具表面多余的浆料削去并抹平；（4）养护：混凝土浇筑成型后，在模具上方覆盖一层保鲜膜或者麻布，以防初凝前表面水分蒸发过快，然后置于20℃恒温室中密封养护24h脱模，脱模后试件在20℃，95%湿度的标准条件下养护至规定龄期。
经测试，混凝土砖体干密度为1600kg/m3，比普通混凝土（2400kg/m3）和烧结空心砖（1800kg/m3）轻；导热系数为0.24W/（m•K），比普通混凝土的1.6W/（m•K）小85%左右，与普通烧结空心砖相当；根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081）的力学性能测试方法，所制备的混凝土砖强度等级可达MU10；根据《建筑材料不燃性试验方法》（GB/T 5464-201）进行测试，所述混凝土砖为安全不燃材料，耐火级大于2小时，可达A级防火标准。
实施例2
所用原料同实施例1，不同之处为：
（1）制备内部填充泡沫的螺蛳壳：通过0.1MPa压力将4份发泡剂发泡，并通过0.1MPa压力灌注，将发泡剂产生的泡沫填充入170份螺蛳壳；（2）分别称取内部填充泡沫的螺蛳壳170份、石子260份、砂690份和海螺42.5普通硅酸盐水泥450份，依次加入搅拌机中，干混60s使各物料混合均匀；称取0.7份的高效能减水剂溶解于220份的水中，充分溶解后倒入混合物料中，搅拌3min得到搅拌均匀的浆料；（3）成型：将已搅拌好的浆料倒入标准模具中，模具规格为240mm×115mm×53mm，轻微振动密实，用抹刀将模具表面多余的浆料削去并抹平；（4）养护：混凝土浇筑成型后，在模具上方覆盖一层保鲜膜或者麻布，以防初凝前表面水分蒸发过快，然后置于20℃恒温室中密封养护24h脱模，脱模后试件在20℃、95%的湿度标准条件下养护至规定龄期。
经测试，混凝土砖体干密度为1710kg/m3，导热系数为0.31W/（m•K），所制备的混凝土砖强度等级可达MU10，混凝土砖为安全不燃材料，耐火级大于2小时，可达A级防火标准。
实施例3
所用原料同实施例1，不同之处为：
（1）制备内部填充泡沫的螺蛳壳：通过0.1MPa压力将5份发泡剂发泡，并通过0.1MPa压力灌注，将发泡剂产生的泡沫填充入250份螺蛳壳；（2）分别称取内部填充泡沫的螺蛳壳250份、石子220份、砂620份和海螺42.5普通硅酸盐水泥470份，依次加入搅拌机中，干混60s使各物料混合均匀；称取1份的高效能减水剂溶解于200份的水中，充分溶解后倒入混合物料中，搅拌3min得到搅拌均匀的浆料；（3）成型：将已搅拌好的浆料倒入标准模具中，模具规格为240mm×115mm×53mm，轻微振动密实，用抹刀将模具表面多余的浆料削去并抹平；（4）养护：混凝土浇筑成型后，在模具上方覆盖一层保鲜膜或者麻布，以防初凝前表面水分蒸发过快，然后置于20℃恒温室中密封养护24h脱模，脱模后试件在20℃、95%的湿度标准条件下养护至规定龄期。
经测试，混凝土砖体干密度为1520kg/m3，导热系数为0.21W/（m•K），所制备的混凝土砖强度等级可达MU10，混凝土砖为安全不燃材料，耐火级大于2小时，可达A级防火标准。
实施例4
所用原料同实施例1，不同之处为：
（1）制备内部填充泡沫的螺蛳壳：通过0.1MPa压力将5份发泡剂发泡，并通过0.1MPa压力灌注，将发泡剂产生的泡沫填充入100份螺蛳壳；（2）分别称取内部填充泡沫的螺蛳壳100份、石子620份、砂500份和海螺42.5普通硅酸盐水泥200份，依次加入搅拌机中，干混60s使各物料混合均匀；称取2份的高效能减水剂溶解于290份的水中，充分溶解后倒入混合物料中，搅拌3min得到搅拌均匀的浆料；（3）成型：将已搅拌好的浆料倒入标准模具中，模具规格为240mm×115mm×53mm，轻微振动密实，用抹刀将模具表面多余的浆料削去并抹平；（4）养护：混凝土浇筑成型后，在模具上方覆盖一层保鲜膜或者麻布，以防初凝前表面水分蒸发过快，然后置于20℃恒温室中密封养护24h脱模，脱模后试件在20℃、95%的湿度标准条件下养护至规定龄期。
经测试，混凝土砖体干密度为1650kg/m3，导热系数为0.32W/（m•K），所制备的混凝土砖强度等级可达MU15，混凝土砖为安全不燃材料，耐火级大于2小时，可达A级防火标准。
实施例5
所用原料同实施例1，不同之处为：
（1）制备内部填充泡沫的螺蛳壳：通过0.1MPa压力将5份发泡剂发泡，并通过0.1MPa压力灌注，将发泡剂产生的泡沫填充入120份螺蛳壳；（2）分别称取内部填充泡沫的螺蛳壳120份、石子700份、砂700份和海螺42.5普通硅酸盐水泥500份，依次加入搅拌机中，干混60s使各物料混合均匀；称取0.5份的高效能减水剂溶解于300份的水中，充分溶解后倒入混合物料中，搅拌3min得到搅拌均匀的浆料；（3）成型：将已搅拌好的浆料倒入标准模具中，模具规格为240mm×115mm×53mm，轻微振动密实，用抹刀将模具表面多余的浆料削去并抹平；（4）养护：混凝土浇筑成型后，在模具上方覆盖一层保鲜膜或者麻布，以防初凝前表面水分蒸发过快，然后置于20℃恒温室中密封养护24h脱模，脱模后试件在20℃、95%的湿度标准条件下养护至规定龄期。
经测试，混凝土砖体干密度为2700kg/m3，导热系数为0.53W/（m•K），所制备的混凝土砖强度等级可达MU25，混凝土砖为安全不燃材料，耐火级大于2小时，可达A级防火标准。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于贝壳的混凝土砖，其特征在于，以重量份计，所述混凝土砖包括以下重量混合的原料：水泥200-500份，石子200-700份，贝壳100-300份，砂500-700份，发泡剂0.5-5份，水150-300份，高效能减水剂0.5-3份，所述混凝土砖的粗骨料由体积分数50%的石子和体积分数50%的内部填充泡沫的贝壳组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于贝壳的混凝土砖，其特征在于，所述贝壳为螺蛳壳，所述螺蛳壳的粒径为10-25mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于贝壳的混凝土砖，其特征在于，所述水泥为GB175-2007标准中所规定的普通硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的一种基于贝壳的混凝土砖，其特征在于，所述高性能减水剂为聚羧酸盐减水剂。
5.根据权利要求1所述的一种基于贝壳的混凝土砖，其特征在于，所述砂的饱和面干含水率为0.8%，满足JGJ52标准要求。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的基于贝壳的混凝土砖的制备方法，其特征在于，该方法包括以下制备步骤：
S1、通过高压将0.5-5份发泡剂进行发泡，并通过压力灌注，将发泡剂产生的泡沫填充入100-300份贝壳内；
S2、将100-300份的内部填充泡沫的贝壳、200-700份的石子、500-700份的砂和200-500份的水泥依次加入搅拌机中，干混60s使各物料混合均匀；称取0.5-3份的高效能减水剂溶解于150-300份的水中，倒入混合物料中，搅拌3min；
S3、成型：浆料倒入标准模具中，轻微振动密实，用抹刀将模具表面多余的浆料削去并抹平；
S4、硬化养护：将成型好的试件置于恒温室中，养护24h脱模，既得标准尺寸的混凝土砖。
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