CN113845350A - 一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，包括：粉煤灰80‑120份、矿渣40‑65份、水泥180‑220份、水150‑180份、煤矸石粗骨料700‑800份、煤矸石细骨料300‑400份、煤矸石砂240‑320份、水玻璃40‑60份、氢氧化钠4‑8份、减水剂3‑5份。本发明还公开了一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块的制作方法，本发明采用粉煤灰、矿渣、水泥、水、煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、煤矸石砂、水玻璃、氢氧化钠、减水剂份等进行配合，充分利用现有的粉煤灰、矿渣等物料，降低了成本，且在抗冻性能、抗压强度、抗折强度上都十分优越。

Description

一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块及其制备方法

技术领域

本发明涉及新型建筑材料技术及固废回收利用技术领域，尤其涉及一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块及其制备方法。

背景技术

煤矸石是在指煤矿建井、开拓掘进、采煤和煤炭洗选等过程中产生干基灰分大于50％的岩石。目前，煤矸石的年排放量相当于煤炭年开采量的10～15％，预计至2020年年产量可达7.3亿吨，累计堆存量50亿吨以上，是我国排放量最大的矿物固体废弃物之一。近几年，随着天然骨料资源的日渐枯竭，以及在国家环境保护相关政策的影响下，天然骨料供应量的大幅减少导致其价格不断上涨，已无法满足正常的混凝土生产需求。本发明将煤矸石破碎后用于制备煤矸石混凝土砌块，是煤矸石资源化利用的有效途径，同时也是减缓天然骨料开采的有效手段。

煤矸石岩石种类较多，力学指标差异性较大，破碎后的煤矸石集料活性低、压碎指标大、吸水率高，致使煤矸石混凝土砌块普遍存在制备工艺不科学、煤矸石集料取代率较低、脆性大、强度不高。常用改性剂主要包括水溶性无机物和有机高分子聚合物等，改性剂具有一定的粘性，对骨料表面进行强化处理后其理化性质发生变化，降低了骨料的吸水率，减小了骨料的压碎指标，采用改性后的骨料制备混凝土可以有效提高其性能，但此类改性剂成本较高。

申请号为“CN201710293324.2”的发明专利公开了一种煤矸石矿渣复合砌块及其制备方法。它由如下重量份数的原料制成：煤矸石50-90份，矿渣100-300 份，尾矿粉15-28份，碱性激发剂5-8份，发泡剂1-5份，植物纤维1-3份，水25-50份。但是该专利方案所采用的组份均是现有且比较昂贵的，而且性能并不是十分优越。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块及其制备方法，以提高煤矸石混凝土砌块的性能。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，包括以下按照重量份的原料：粉煤灰80-120份、矿渣40-65份、水泥180-220份、水150-180份、煤矸石粗骨料700-800份、煤矸石细骨料300-400份、煤矸石砂240-320份、水玻璃40-60 份、氢氧化钠4-8份、减水剂3-5份。

采用粉煤灰、矿渣、水泥、水、煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、煤矸石砂、水玻璃、氢氧化钠、减水剂份等进行配合，充分利用现有的粉煤灰、矿渣等物料，降低了成本，且在抗冻性能、抗压强度、抗折强度上都十分优越。

作为本发明进一步的方案：所述粉煤灰采用电厂优质I级粉煤灰，比表面积大于400㎡/kg。

作为本发明进一步的方案：所述矿渣粉为S95级，比表面积大于400㎡/kg。

作为本发明进一步的方案：所述煤矸石粗骨料为经筛分后粒径为5～10mm、 10～16mm的连续级配煤矸石颗粒进行混合得到。

作为本发明进一步的方案：所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。

作为本发明进一步的方案：所述煤矸石细骨料为筛分后粒径为1.5～5mm的连续级配煤矸石颗粒。

作为本发明进一步的方案：所述煤矸石砂包括粒径为0.5mm～1.5mm的煤矸石颗粒和细度模数为2.3～3.0的河砂。

一种基于所述的粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块的其制备方法，包括以下步骤；

1)将NaOH溶入水玻璃溶液中，制备粉煤灰基地聚物改性浆体的激发剂；将重量份数为44-68份激发剂融入总水量中第一部分含的水中，得到水溶液A；将减水剂加入到总水量中第二部分含量的的水中，得到水溶液B；

2)称取煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料加入到搅拌机中，均匀搅拌；将步骤 1)中配置的水溶液A加入到搅拌机中，均匀搅拌，对煤矸石粗、细骨料进行预湿润处理；

3)将粉煤灰和矿渣粉加入到搅拌机中，均匀搅拌，静置若干分钟，对煤矸石粗、细骨料进行改性处理；

4)随后向搅拌机加入水泥和煤矸石砂，再将步骤1)中配置的水溶液B加入到搅拌机中，均匀搅拌；

5)最后观察拌合物的流动性，继续加入总水量中第三部分含量的水，均匀搅拌，出料，得到制备砌块的混凝土拌合料；再利用小型自动制砖机制作混凝土空心砌块，即可获得粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块。

作为本发明进一步的方案：步骤1)中，将NaOH溶入水玻璃溶液中后，调至水玻璃溶液的模数为1.2～1.5。

作为本发明进一步的方案：所述总水量中第一部分含量、总水量中第二部分含量总水量中第三部分含量分别为总水量的40％、40％、20％。

本发明的优点在于：

1、本发明，采用粉煤灰、矿渣、水泥、水、煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、煤矸石砂、水玻璃、氢氧化钠、减水剂份等进行配合，充分利用现有的粉煤灰、矿渣等物料，降低了成本，且在抗冻性能、抗压强度、抗折强度上都十分优越。

2、本发明使用的煤矸石不需要进行筛选分离，而是直接破碎用于制备混凝土砌块，经过改性剂改性后，煤矸石骨料的压碎值、吸水率均得到了有效改善，可以充分替换天然骨料，因此，制备混凝土砌块可以消耗大量煤矸石而不产生二次污染。

3、本发明的创新性系在混凝土搅拌过程中采用粉煤灰地聚物浆体对煤矸石骨料进行改性处理，在修复煤矸石骨料表面的同时与其它胶凝材料反应在骨料与砂浆界面处形成立体网状结构，最终制备出具有高取代率、低成本、较高强度、高抗冻性能的煤矸石混凝土砌块。

4、本发明中改性煤矸石骨料的改性剂使用碱激发粉煤灰基地聚物浆体，制备工艺简单，易于操作，成本低廉，改性效果良好，粉煤灰基地聚物浆体不仅可以修复煤矸石骨料表面缺陷，还可以促进水化反应，与其它胶凝材料反应生成立体网状结构，进一步改善煤矸石混凝土砌块性能，使其具有较高的强度以及良好的抗冻性能，而且充分利用了粉煤灰和矿渣等固体废物。

5、本发明采用煤矸石、粉煤灰等固体废弃物制备出的混凝土砌块具有良好的力学性能和耐久性能，有效处理了工业固体废弃物，减轻了环境污染，具有很好的社会和经济效益，符合现代绿色建筑材料应用及推广的要求，是一种绿色环保的新型墙体材料。

6、本发明提供一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，混凝土砌块有较好的力学性能和抗冻性能，且制作成本低廉，方法简单，适用于煤矿所在地工业建筑、构筑物、民用建筑等建设中。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，包括下述重量份数的原料：

粉煤灰80份、矿渣40份、水泥180份、水150份、煤矸石粗骨料700份、煤矸石细骨料300份、煤矸石砂240份、水玻璃40份、氢氧化钠4份、减水剂 3份。

其中，所述煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料的获得方法为：将煤矸石经颚式破碎机破碎筛分后备用作砌块粗、细骨料。

需要注意的是，本公开实施例中的煤矸石采集于陕北张家峁煤矿。

本公开实施例的方案中，所述粉煤灰采用电厂优质I级粉煤灰，比表面积应大于400㎡/kg；

所述矿渣粉为S95级，比表面积大于400㎡/kg；粉煤灰和矿渣粉均作为地聚物改性浆体原材料；

所述水泥为P·C32.5复合硅酸盐水泥，主要用于混凝土砌块的胶凝材料；

所述煤矸石粗骨料选择经筛分后粒径为5mm、10mm的连续级配煤矸石颗粒按照8:2的质量比混合使用；

所述煤矸石细骨料选择经筛分后粒径为1.5mm的连续级配煤矸石颗粒；

所述煤矸石砂采用质量比为6:4的粒径为0.5mmmm煤矸石颗粒和细度模数为2.3的河砂；

所述水玻璃为液态硅酸钠水玻璃，含水率为57.6％，模数为3.2；

所述氢氧化钠为颗粒状分析纯NaOH，其NaOH含量大于等于96.0％；

所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，固含量为20％，PH值为7，减水率在30％以上。

本公开实施例的内容还包括该粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块制备方法，步骤如下：

1)将NaOH溶入水玻璃溶液中，调至水玻璃溶液的模数为1.4，制备粉煤灰基地聚物改性浆体的激发剂；将重量份数为44的激发剂融入总水量40％的水中得到水溶液A；将减水剂加入到总水量40％的水中，得到水溶液B；

2)称取煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料加入到搅拌机中，均匀搅拌2min；将步骤1)中配置的水溶液A加入到搅拌机中，均匀搅拌3min，对煤矸石粗、细骨料进行预湿润处理；

3)将粉煤灰和矿渣粉加入到搅拌机中，均匀搅拌8min，使碱激发剂与粉煤灰和矿渣充分反应，激发地聚物混合物的火山灰活性，形成粉煤灰基地聚物改性浆体；静置30min，使改性浆体不断填充煤矸石粗、细骨料表面及内部的裂陷，多余浆体后期可与胶凝材料发生反应形成立体网状结构，进一步改善混凝土性能；本发明煤矸石粗、细骨料改性方法与传统的浸泡法相比，操作简单快速，节约改性材料，改性成本低廉。

4)随后向搅拌机加入水泥和煤矸石砂，再将步骤1)中配置的水溶液B加入到搅拌机中，均匀搅拌3min；

5)最后观察拌合物的流动性，继续加入总水量剩余的20％的水，均匀搅拌 3-4min，出料，即得到制备砌块的混凝土拌合料。

参照《普通混凝土小型砌块》(GB/T8239-2014)使用小型自动制砖机制作混凝土空心砌块，混凝土空心砌块尺寸为390mm×190mm×190mm，空心率为 45％～50％。

需要强调的是，使用小型自动制砖机的步骤包括：填料、加压振捣、成型，养护和码垛，该部分制作工艺属于现有技术，并不在本发明的保护范围之内，所以此处不再详细进行说明。

实施例2

一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，包括下述质量/重量份数的原料：

粉煤灰105份、矿渣粉45份、水泥205份、水175份、煤矸石粗骨料785 份、煤矸石细骨料360份、煤矸石砂296份、水玻璃47份、氢氧化钠4.2份、减水剂3.8份。

其中，所述煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料的获得方法为：将煤矸石经颚式破碎机破碎筛分后备用作砌块粗、细骨料。

需要注意的是，本公开实施例中的煤矸石采集于陕北张家峁煤矿。

本公开实施例的方案中，所述粉煤灰采用电厂优质I级粉煤灰，比表面积应大于400㎡/kg；

所述矿渣粉为S95级，比表面积大于400㎡/kg；粉煤灰和矿渣粉均作为地聚物改性浆体原材料；

所述水泥为P·C32.5复合硅酸盐水泥，主要用于混凝土砌块的胶凝材料；

所述煤矸石粗骨料选择经筛分后粒径为6mm、11mm的连续级配煤矸石颗粒按照8:2的质量比混合使用；

所述煤矸石细骨料选择经筛分后粒径为2.5mm的连续级配煤矸石颗粒；

所述煤矸石砂采用质量比为6:4的粒径为0.8mm煤矸石颗粒和细度模数为 2.5的河砂；

所述水玻璃为液态硅酸钠水玻璃，含水率为57.6％，模数为3.2；

所述氢氧化钠为颗粒状分析纯NaOH，其NaOH含量大于等于96.0％；

所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，固含量为20％，PH值为7.3，减水率在30％以上。

本公开实施例的内容还包括该粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块制备方法，步骤如下：

1)将NaOH溶入水玻璃溶液中，调至水玻璃溶液的模数为1.5，制备粉煤灰基地聚物改性浆体的激发剂；将重量份数为50的激发剂融入总水量40％的水中得到水溶液A；将减水剂加入到总水量40％的水中，得到水溶液B；

2)称取煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料加入到搅拌机中，均匀搅拌2.5min；将步骤1)中配置的水溶液A加入到搅拌机中，均匀搅拌3.5min，对煤矸石粗、细骨料进行预湿润处理；

3)将粉煤灰和矿渣粉加入到搅拌机中，均匀搅拌9min，静置30min，对煤矸石粗、细骨料进行改性处理，改性方法见实例1；

4)随后向搅拌机加入水泥和煤矸石砂，再将步骤1)中配置的水溶液B加入到搅拌机中，均匀搅拌3.5min；

5)最后观察拌合物的流动性，继续加入总水量剩余的20％的水，均匀搅拌3.5min，出料，即得到制备砌块的混凝土拌合料。

参照《普通混凝土小型砌块》(GB/T8239-2014)使用小型自动制砖机制作混凝土空心砌块，混凝土空心砌块尺寸为390mm×190mm×190mm，空心率为 45％～50％。

需要强调的是，使用小型自动制砖机的步骤包括：填料、加压振捣、成型，养护和码垛，该部分制作工艺属于现有技术，并不在本发明的保护范围之内，所以此处不再详细进行说明。

实施例3

一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，包括下述质量/重量份数的原料：

粉煤灰115份、矿渣粉49份、水泥213份、水167份、煤矸石粗骨料755 份、煤矸石细骨料349份、煤矸石砂289份、水玻璃46份、氢氧化钠5.2份、减水剂3.4份。

其中，所述煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料的获得方法为：将煤矸石经颚式破碎机破碎筛分后备用作砌块粗、细骨料。

需要注意的是，本公开实施例中的煤矸石采集于陕北张家峁煤矿。

本公开实施例的方案中，所述粉煤灰采用电厂优质I级粉煤灰，比表面积应大于400㎡/kg；

所述矿渣粉为S95级，比表面积大于400㎡/kg；粉煤灰和矿渣粉均作为地聚物改性浆体原材料；

所述水泥为P·C32.5复合硅酸盐水泥，主要用于混凝土砌块的胶凝材料；

所述煤矸石粗骨料选择经筛分后粒径为8mm、14mm的连续级配煤矸石颗粒按照8:2的质量比混合使用；

所述煤矸石细骨料选择经筛分后粒径为3.8mm的连续级配煤矸石颗粒；

所述煤矸石砂采用质量比为6:4的粒径为1.2mm煤矸石颗粒和细度模数为 2.8的河砂；

所述水玻璃为液态硅酸钠水玻璃，含水率为57.6％，模数为3.2；

所述氢氧化钠为颗粒状分析纯NaOH，其NaOH含量大于等于96.0％；

所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，固含量为20％，PH值为7.8，减水率在30％以上。

本公开实施例的内容还包括该粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块制备方法，步骤如下：

1)将NaOH溶入水玻璃溶液中，调至水玻璃溶液的模数为1.3，制备粉煤灰基地聚物改性浆体的激发剂；将重量份数为60的激发剂融入总水量40％的水中得到水溶液A；将减水剂加入到总水量40％的水中，得到水溶液B；

2)称取煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料加入到搅拌机中，均匀搅拌2.8min；将步骤1)中配置的水溶液A加入到搅拌机中，均匀搅拌3.8min，对煤矸石粗、细骨料进行预湿润处理；

3)将粉煤灰和矿渣粉加入到搅拌机中，均匀搅拌8min，静置30min，对煤矸石粗、细骨料进行改性处理，改性方法见实例1；

4)随后向搅拌机加入水泥和煤矸石砂，再将步骤1)中配置的水溶液B加入到搅拌机中，均匀搅拌3.8min；

5)最后观察拌合物的流动性，继续加入总水量剩余的20％的水，均匀搅拌3.8min，出料，即得到制备砌块的混凝土拌合料。

参照《普通混凝土小型砌块》(GB/T8239-2014)使用小型自动制砖机制作混凝土空心砌块，混凝土空心砌块尺寸为390mm×190mm×190mm，空心率为 45％～50％。

需要强调的是，使用小型自动制砖机的步骤包括：填料、加压振捣、成型，养护和码垛，该部分制作工艺属于现有技术，并不在本发明的保护范围之内，所以此处不再详细进行说明。

实施例4

一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，包括下述质量/重量份数的原料：

粉煤灰120份、矿渣65份、水泥220份、水180份、煤矸石粗骨料800份、煤矸石细骨料400份、煤矸石砂320份、水玻璃60份、氢氧化钠8份、减水剂 5份。

其中，所述煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料的获得方法为：将煤矸石经颚式破碎机破碎筛分后备用作砌块粗、细骨料。

需要注意的是，本公开实施例中的煤矸石采集于陕北张家峁煤矿。

本公开实施例的方案中，所述粉煤灰采用电厂优质I级粉煤灰，比表面积应大于400㎡/kg；

所述矿渣粉为S95级，比表面积大于400㎡/kg；粉煤灰和矿渣粉均作为地聚物改性浆体原材料；

所述水泥为P·C32.5复合硅酸盐水泥，主要用于混凝土砌块的胶凝材料；

所述煤矸石粗骨料选择经筛分后粒径为10mm、16mm的连续级配煤矸石颗粒按照8:2的质量比混合使用；

所述煤矸石细骨料选择经筛分后粒径为5mm的连续级配煤矸石颗粒；

所述煤矸石砂采用质量比为6:4的粒径为1.5mm煤矸石颗粒和细度模数为 3.0的河砂；

所述水玻璃为液态硅酸钠水玻璃，含水率为57.6％，模数为3.2；

所述氢氧化钠为颗粒状分析纯NaOH，其NaOH含量大于等于96.0％；

所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，固含量为20％，PH值为8，减水率在30％以上。

本公开实施例的内容还包括该粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块制备方法，步骤如下：

1)将NaOH溶入水玻璃溶液中，调至水玻璃溶液的模数为1.5，制备粉煤灰基地聚物改性浆体的激发剂；将重量份数为68的激发剂融入总水量40％的水中得到水溶液A；将减水剂加入到总水量40％的水中，得到水溶液B；

2)称取煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料加入到搅拌机中，均匀搅拌3min；将步骤1)中配置的水溶液A加入到搅拌机中，均匀搅拌4min，对煤矸石粗、细骨料进行预湿润处理；

3)将粉煤灰和矿渣粉加入到搅拌机中，均匀搅拌8min，静置30min，对煤矸石粗、细骨料进行改性处理，改性方法见实例1；

4)随后向搅拌机加入水泥和煤矸石砂，再将步骤1)中配置的水溶液B加入到搅拌机中，均匀搅拌4in；

5)最后观察拌合物的流动性，继续加入总水量剩余的20％的水，均匀搅拌 4min，出料，即得到制备砌块的混凝土拌合料。

参照《普通混凝土小型砌块》(GB/T8239-2014)使用小型自动制砖机制作混凝土空心砌块，混凝土空心砌块尺寸为390mm×190mm×190mm，空心率为 45％～50％。

需要强调的是，使用小型自动制砖机的步骤包括：填料、加压振捣、成型，养护和码垛，该部分制作工艺属于现有技术，并不在本发明的保护范围之内，所以此处不再详细进行说明。

对比例1：

本对比例中使用的煤矸石采集于陕北张家峁煤矿，经颚式破碎机破碎筛分后备用作砌块粗、细骨料，其化学成分如表1所示：

表1陕北张家峁煤矿煤矸石化学成分(％)

C	Na<sub>2</sub>O	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	SiO<sub>2</sub>	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	SO<sub>3</sub>	K<sub>2</sub>O	CaO	TiO<sub>2</sub>	MnO	Fe2O3
												2.06	0.898	1.37	16.0	45.9	0.101	0.231	3.36	0.743	0.780	0.0447	4.71

并按照下述配方进行实验：粉煤灰115份、矿渣粉49份、水泥213份、水167份、煤矸石粗骨料755份、煤矸石细骨料349份、煤矸石砂289份、减水剂3.4份。

在本对比例中，未经改性煤矸石混凝土砌块制备方法：按照配比准确称取煤矸石粗、细骨料、煤矸石砂、粉煤灰、矿渣、水泥，置于搅拌机中混合均匀；然后，将减水剂溶入80％总水量的水溶液中并加入搅拌机，常温搅拌10min并观察拌合物的流动性，继续加入总水量剩余的20％的水，继续搅拌使其混合均匀，即得到制备砌块的混凝土拌合料。

制作单排孔混凝土空心砌块(尺寸为390mm×190mm×190mm)的钢模具，然后，拉开小型自动制砖机的上模，将混凝土拌合料平整、严实地铺入模具中，拉上回模，启动震动电机，震动不小于40秒后加压成型，脱模后的砌块置于20℃室内自然洒水养护至规定龄期。参照《混凝土砌块和砖试验方法》 (GB/T4111-2013)相关规定，分别测试砌块的空心率、含水率、吸水率、软化系数、抗冻性、抗压强度和抗折强度等物理力学性能，其中，空心率、含水率和吸水率均利用干燥箱、水箱等称取质量方法计算，抗压强度和抗折强度均采用材料试验机加载测量，软化系数则通过水箱浸泡试件与气干状态试件抗压强度比值计算，抗冻性测试主要通过冻融循环若干次后质量损失率不高于5％、抗压强度损失率不高于20％综合评定。测试结果见表2：

表2未改性煤矸石混凝土砌块性能

基于本发明实施例2所制取的产品，制作单排孔混凝土空心砌块(尺寸为 390mm×190mm×190mm)的钢模具，然后，拉开小型自动制砖机的上模，将混凝土拌合料平整、严实地铺入模具中，拉上回模，启动震动电机，震动不小于40秒后加压成型，脱模后的砌块置于20℃室内自然洒水养护至规定龄期。参照《混凝土砌块和砖试验方法》(GB/T4111-2013)相关规定，分别测试砌块的空心率、含水率、吸水率、软化系数、抗冻性、抗压强度和抗折强度等物理力学性能，其中，空心率、含水率和吸水率均利用干燥箱、水箱等称取质量方法计算，抗压强度和抗折强度均采用材料试验机加载测量，软化系数则通过水箱浸泡试件与气干状态试件抗压强度比值计算，抗冻性测试主要通过冻融循环若干次后质量损失率不高于5％、抗压强度损失率不高于20％综合评定。测试结果见表2。

表3粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块性能

从上述表2和表3测试结果可以看出，本发明粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块性能良好，粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块相对于未改性的产品，无论是在抗压强度和抗折强度均有大幅度提高，满足《普通混凝土小型砌块》(GB/T8239-2014)和《墙体材料应用统一技术规范》(GB50574-2010)规范要求，可以作为新型承重墙体材料应用。

对比例2

本实施例中使用的煤矸石采集于内蒙古山不拉煤矿，经颚式破碎机破碎筛分后备用作砌块粗、细骨料，其化学成分如表4所示：

表4内蒙古山不拉煤矿煤矸石化学成分(％)

按照下述配方进行实验：粉煤灰105份、矿渣粉45份、水泥205份、水175 份、煤矸石粗骨料785份、煤矸石细骨料360份、煤矸石砂296份、减水剂3.8 份。

未经改性煤矸石混凝土砌块制备方法：按照配比准确称取煤矸石粗、细骨料、煤矸石砂、粉煤灰、矿渣、水泥，置于搅拌机中混合均匀；然后，将减水剂溶入80％总水量的水溶液中并加入搅拌机，常温搅拌10min并观察拌合物的流动性，继续加入总水量剩余的20％的水，继续搅拌使其混合均匀，即得到制备砌块的混凝土拌合料。

制作单排孔混凝土空心砌块(尺寸为390mm×190mm×190mm)的钢模具，然后，拉开小型自动制砖机的上模，将混凝土拌合料平整、严实地铺入模具中，拉上回模，启动震动电机，震动不小于40秒后加压成型，脱模后的砌块置于20℃室内自然洒水养护至规定龄期。参照《混凝土砌块和砖试验方法》 (GB/T4111-2013)相关规定，分别测试砌块的空心率、含水率、吸水率、软化系数、抗冻性、抗压强度和抗折强度等物理力学性能，其中，空心率、含水率和吸水率均利用干燥箱、水箱等称取质量方法计算，抗压强度和抗折强度均采用材料试验机加载测量，软化系数则通过水箱浸泡试件与气干状态试件抗压强度比值计算，抗冻性测试主要通过冻融循环若干次后质量损失率不高于5％、抗压强度损失率不高于20％综合评定。测试结果见表5。

表5未改性煤矸石混凝土砌块性能

基于实施例3所制取的产品，制作单排孔混凝土空心砌块(尺寸为 390mm×190mm×190mm)的钢模具，然后，拉开小型自动制砖机的上模，将混凝土拌合料平整、严实地铺入模具中，拉上回模，启动震动电机，震动不小于 40秒后加压成型，脱模后的砌块置于20℃室内自然洒水养护至规定龄期。参照《混凝土砌块和砖试验方法》(GB/T4111-2013)相关规定，分别测试砌块的空心率、含水率、吸水率、软化系数、抗冻性、抗压强度和抗折强度等物理力学性能，其中，空心率、含水率和吸水率均利用干燥箱、水箱等称取质量方法计算，抗压强度和抗折强度均采用材料试验机加载测量，软化系数则通过水箱浸泡试件与气干状态试件抗压强度比值计算，抗冻性测试主要通过冻融循环若干次后质量损失率不高于5％、抗压强度损失率不高于20％综合评定。测试结果见表6。

表6粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块性能

从上述表5和表6测试结果可以看出，本发明粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块性能良好，粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块相对于未改性的产品，无论是在抗压强度和抗折强度均有大幅度提高，而且完全满足《普通混凝土小型砌块》(GB/T8239-2014)和《墙体材料应用统一技术规范》 (GB50574-2010)规范要求，可以作为新型承重墙体材料应用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，其特征在于，包括以下按照重量份数的原料：

粉煤灰80-120份、矿渣40-65份、水泥180-220份、水150-180份、煤矸石粗骨料700-800份、煤矸石细骨料300-400份、煤矸石砂240-320份、水玻璃40-60份、氢氧化钠4-8份、减水剂3-5份。

2.根据权利要求1所述的粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，其特征在于，所述粉煤灰采用电厂优质I级粉煤灰，比表面积大于400㎡/kg。

3.根据权利要求1所述的粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，其特征在于，所述矿渣粉为S95级，比表面积大于400㎡/kg。

4.根据权利要求1所述的粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块及其制备方法，其特征在于，所述煤矸石粗骨料为经筛分后粒径为5～10mm、10～16mm的连续级配煤矸石颗粒进行混合得到。

5.根据权利要求1所述的粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。

6.根据权利要求1所述的粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，其特征在于，所述煤矸石细骨料为筛分后粒径为1.5～5mm的连续级配煤矸石颗粒。

7.根据权利要求1所述的粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块，其特征在于，所述煤矸石砂包括粒径为0.5mm～1.5mm的煤矸石颗粒和细度模数为2.3～3.0的河砂。

8.一种基于权利要求1-7任一所述的粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块的其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将NaOH溶入水玻璃溶液中，制备粉煤灰基地聚物改性浆体的激发剂；将重量份数为44-68份激发剂融入总水量中第一部分含的水中，得到水溶液A；将减水剂加入到总水量中第二部分含量的的水中，得到水溶液B；

2)称取煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料加入到搅拌机中，均匀搅拌；将步骤1)中配置的水溶液A加入到搅拌机中，均匀搅拌，对煤矸石粗、细骨料进行预湿润处理；

3)将粉煤灰和矿渣粉加入到搅拌机中，均匀搅拌，静置若干分钟，对煤矸石粗、细骨料进行改性处理；

4)随后向搅拌机加入水泥和煤矸石砂，再将步骤1)中配置的水溶液B加入到搅拌机中，均匀搅拌；

5)最后观察拌合物的流动性，继续加入总水量中第三部分含量的水，均匀搅拌，出料，得到制备砌块的混凝土拌合料；再利用小型自动制砖机制作混凝土空心砌块，即可获得粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块。

9.根据权利要求8所述的粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块制备方法，其特征在于，步骤1)中，将NaOH溶入水玻璃溶液中后，调至水玻璃溶液的模数为1.2～1.5。

10.根据权利要求8所述的粉煤灰基地聚物改性煤矸石混凝土砌块制备方法，其特征在于，所述总水量中第一部分含量、总水量中第二部分含量总水量中第三部分含量分别为总水量的40％、40％、20％。