专利名称：一种由粉煤灰与石粉制造高强度空心砌块的方法及制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高强度的砌块，尤其是一种以粉煤灰与石粉为主要成分制成的空心砌块。
背景技术：
我国已步入工业大国，发电量、钢铁、水泥等资源、能源消耗大的工业品产量世界第一，为当今世界制造业的头号大国，我国的电力主要采用煤炭发电，因此粉煤灰排放量大，石材资源储存相对丰富，石材加工也是主要在我国进行，废石粉的排放量大。工矿企业的废煤渣、粉煤灰与石材开采和加工剩余的石粉末，是危害环境的余物， 传统的利用方法多数用于填充土方、铺路，少量用于水泥焙烧及加气混凝土和砌块使用，用途窄用量少。由于煤灰、煤渣经燃烧之后的这些粉末粒细轻扬，虽残留少量的金属氧化物， 但硬度、强度低，将其添加到砌块中作为新墙材使用，已无法满足不断提高升级的墙材技术标准，特别是承重墙砌块，现代承重墙对砌块的要求均在抗压能力》IOMPa,而纵观已发表的相关专利技术，极大部分在5MPa左右，最高也不过是7. 5MPa，而且传统的回用技术，当粉煤灰在砌块中的添加量超过20%后，免烧砌块的强度及各项重要性能指标即明显下降。现在提倡使用的各种墙体砌块、砖块等建材，均要求达到节能减排与环保功能，而 “免烧”无疑是最佳生产途径之一。实际上，现代合成技术完全可能生产出各种高强度、多功能的新墙材，但受到制造成本制约，无法大规模使用。因此，以水泥为混凝材料沙石为骨料的砌块仍是最经济实惠的低碳生产方法，但目前为了应对节约能源、环境污染和废料回收等问题，于是有了各种人造骨料的出现，诸如煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等，特别是以粉煤灰、煤渣为主要原料制成的陶粒被广泛应用于各种砌块中，但陶粒仍存在强度低、吸水率大、生产效率低、成本高且在生产烧结过程中仍存在环境污染等问题。另一方面，目前市场上的空心砌块，大部分是上世纪八九十年代的产品，落后且过时，尤其是外墙材，存在着根本无法克服的矛盾和缺失。在规格、质量、结构、功能方面，严重滞后于当代飞速发展的建筑设计要求，这就为老古董，实心粘土砖留下了“幸存”的位置和空间。例如，现有的390mmX190mmX 190mm规格的方孔型水泥免烧空心砌块，23年来如故， 其缺陷一，太笨重，壁厚度太薄，难座浆，强度低，易破碎，难操控。其缺陷二，390mmX 190mm 的长与宽不成比例，无法形成积木效应，190mm高度在砌墙时，砌块相互连接之间有IOmm的间隙，加上190mm高度，完全无法填满砂浆，进而导致渗水之弊，无法克服，其缺陷三，我国寒温带至亚热带地域广阔，外承重墙规格大体有480mm、370mm、240mm、200mm四种厚度，无论采用哪种计算标准，都难为390mmX 190mmX 190mm的这种规格找到“对号入座”的位置。 现有产品规格与现实建筑要求如此脱节，相比之下，粘土砖却好坏参半，这就是存在“屡禁不止”的原因。其他诸如“严禁自卸”，无法开槽打孔，吸水率高，暗伤裂隙，破碎率高，抗冻抗剪切力差等等现实的缺陷长久存在，使人难以找到哪一处高级别墅或高楼大厦将其使用为外用承重墙材，倒是在诸如简易平房、围墙、猪圈、羊舍等砌体随处可见。近几年，又出现了 235mmX115mmX90mm的粘土烧制和免烧水泥多孔砖。烧制粘土多孔砖除了略微减轻一些墙体自重之外，其他性能甚至还略逊于实心粘土砖，而其损毁土地，浪费能源和污染环境，工艺落后，尺寸与品质多变等诸多弊端则尽数继承，已无对比价值。新推出的免烧水泥多孔砖仍然延用烧制粘土砖235mmX 115mmX90mm的规格，由于宽度、长度限制，为达到和超过25%的空心率，致使外墙材壁厚度仅为20mm左右，大大踩踏了作为外用承重墙所规定> 30mm厚度的“底线”，当然，也就因此而失去了承重的条件；另外， 其长宽规格也难以满足全国由北到南的四种墙体厚度的要求，更无法满足承重外墙体诸多严格要求的产品性能与指标，大部分作为内隔墙材应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种添加有高强度人造粗骨料的空心砌块。为此，本发明提供的一种空心砌块，其特征在于其成型原料中添加有重量比为 30% 45%的人造粗骨料，所述人造粗骨料的制备方法包括如下步骤(1)、将重量比为80% 90%的粉煤灰与石粉末的组合料、重量比为3% 6%的粒径彡0. 5mm的碎石、重量比为 3%的固化剂、重量比为3. 5% 5%的硅酸盐水泥加水混合搅拌均勻，制得含水量在18% 22%的混合料；(2)、将步骤(1)中得到的混合料在压力装置中以大于8. 5Mpa的压强压制成具有规则几何形状的颗粒，颗粒的粒径为IOmm 25mm ；(3)、将步骤⑵中得到的颗粒在温度为35°C 65°C、相对湿度为80% 95%的环境下固化保养M 72小时，制得人造粗骨料。进一步的，所述成型原料中还添加有重量比为0. 5% 1. 5%的强力纤维。进一步的，所述步骤(1)包括预先将固化剂加水配制成固化剂水溶液的步骤、以及将粉煤灰与石粉末混合搅拌均勻后，在连续搅拌下以一定时间间隔依次加入固化剂水溶液、骨料及硅酸盐水泥的步骤。进一步的，所述固化剂由重量比为50%的氧化钙和重量比为50%的硅酸钠组成。进一步的，所述步骤(2)制得的颗粒为球体、立方体、圆柱体、鼓状体。进一步的，所述粉煤灰或石粉末占所述粉煤灰与石粉末组合料重量比的30% 60%。进一步的，所述空心砌块形成有垂直贯穿顶面和底面、中心对称的两椭圆形孔，且砌块的顶面和底面分别形成有凹入的砂浆槽。进一步的，所述空心砌块的尺寸为350mmX175mmX150mm或 460mmX 230mmX 150mm，且作为外墙墙材砌块的最薄处厚度彡32mm、作为内墙墙材最薄处厚度》20mm。进一步的，所述空心砌块作为外墙墙材添加有30% 35%的所述人造粗骨料、作为内墙墙材添加有40% 45%的所述人造粗骨料。进一步的，所述空心砌块的尺寸为230mmX IlOmmX 110mm，作为内墙墙材最薄处厚度》26mm。本发明具有如下有益效果(1)、采用本发明提供的空心砌块中添加有30% 45%的人造粗骨料，而人造粗骨料是以粉煤灰和石粉末为主要原料，这样不仅大大提高了粉煤灰、煤渣和石粉末的回收利用率，而且减少了环境污染。(2)、人造粗骨料为规则的几何形状、比表面积与其原料对比成千倍万倍的减少， 这样可便于在后续应用中充分发挥水泥的作用，节省水泥的用量，且完全改变了现有技术中难以计算粉末的比表面积，难以准确稳定控制各种物料反应效果，进而难以实现提高产品质量的后果。(3)、人造粗骨料以大于8. 5Mpa的压强压制成型，且在温度为35°C 65°C、相对湿度为85% 95%的环境下固化保养48 72小时，这样可使人造粗骨料具有较高的硬度和密度，其抗压强度可达7. 5Mpa以上，从而提高空心砌块的整体硬度和密度，从而提高空心砌块的抗压强度。G)、石粉末大部分是未经风化分解的石材的碎粉末，基质仍是硅酸盐性质的石英性状，与水泥有很好的亲和力，因此，人造粗骨料已是“近乎回归”的砂石料，可大大的提高水泥的固强作用，而不损失制造强度。(5)、本发明提供的空心砌块的空心孔为椭圆形孔，与现有技术的圆形孔相比，本发明可在保证砌块最薄处厚度设计参数要求的基础上大幅度增加砌块的空心率，空心率可达40%以上，从而减轻墙体重量、节约能源。(6)、本发明提供的空心砌块的顶面和底面分别形成有凹入的砂浆槽，可使砌块最大限度地容纳砂浆，防止砂浆流失，提高墙体的强度。(7)、本发明提供的空心砌块的尺寸分为350mmX 175mmX 150mm、 460mmX230mmX 150mm 禾Π 230mmX IlOmmX 110mm,可适用于厚度为 370mm、200mm、480mm、 MOmm和120mm等标准墙体使用，并根据砌块的应用墙体需要设定了砌块原料中人造粗骨料的添加量、以及砌块的最薄处厚度，适应使用和制作灵活多变的人性化要求。(8)、在空心砌块的原料中添加重量比为0. 5% 1. 5%的强力纤维，可增加砌块的材料内连结力和韧性，助强砌块的抗震能力。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。图1为本发明的顶面视图。图2为图1的A-A向剖视图。
具体实施例方式本发明提供的空心砌块，其成型原料中添加有人造粗骨料和强力纤维，具体的，成型原料包括骨料、水泥、固化剂等，其具体成分和含量为公知的现有技术，本发明添加的人造粗骨料是作为骨料进行添加的，因此，成型原料中骨料的量应相应减少，以容纳人造粗骨料，而强力纤维的添加量减少，不会构成对其他成型原料在具体配比上的较大影响。强力纤维包括人造强力纤维和天然强力纤维，具体的人造强力纤维包括涤纶、锦纶、丙纶、倩纶、维尼纶等，天然强力纤维包括黄麻、龙舌兰、苎麻等。参照图1和图2所示，本发明提供的空心砌块的形状大体为长方体，形成有垂直贯穿顶面和底面、且中心对称的两椭圆形孔2，砌块的顶面和底面分别形成有凹入的砂浆槽1，砂浆槽1包括位于椭圆形孔上、下侧、且沿砌块长度方向延伸的两道，其横截面为圆弧形。空心砌块的具体尺寸可根据不同墙体的厚度要求做成350mmX 175mmX 150mm、 460mmX230mmX 150mm和230mmX IlOmmX IlOmm等规格，椭圆形孔2的大小可根据不同墙体的承重要求设置成不同大小，以尺寸为350mmX 175mmX 150mm和460mmX 230mmX 150mm 的空心砌块为例，作为外墙墙材砌块的最薄处厚度> 32mm、作为内墙墙材最薄处厚度 ^ 20mm。针对不同墙体的承重要求，空心砌块中人造粗骨料的添加量也不同，还是以尺寸为;350mmX 175mmX 150mm和460mmX 230mmX 150mm的空心砌块为例，作为外墙墙材，空心砌块的人造粗骨料添加量为30%、强力纤维的添加量为1. 5% ；作为内墙墙材，空心砌块的人造粗骨料添加量为40%、强力纤维的添加量为1%。针对不同尺寸大小的空心砌块，添加人造粗骨料的粒径不同，具体的 350mmX 175mmX 150mm的空心砌块，人造粗骨料的粒径为2mm ；460mmX 230mmX 150mm的空心砌块，人造粗骨料的粒径为2. 5cm ；230mmX IlOmmX IlOmm的空心砌块，人造粗骨料的粒径为IOmm 15mm。上述各种规格成品后的空心砌块的吸水率设定彡8.5，比国家指标(GB/ T152^-2002《轻集料混凝土小型空心砌块》)提高了近3倍；长宽规格偏差均< 士 Imm比指标提升1倍；抗压强度最小平均值10. 3Mpa，最小单值9. IMpa均达标；抗冻强度损失彡12， 比国家指标提升1倍；质量损失< 1，提升5倍；导热系数仅1. 63达标；内照射指标数IRa 仅0. 2，比国家指标提高5倍；外照射指数IrO. 6，比国家指标提高了 1倍；最小壁厚31mm 与最小肋厚27mm均达标。此外，可在离地面高1. 5m以下的车箱上翻斗自卸，破损率未超过 5%，完全超越了空心混凝土砌块“严禁自卸”的“严区”，极大的提高了装卸效率和减轻了工人的劳动强度。人造粗骨料的制备方法实施例一人造粗骨料的原料为重量比为1. 5%的氧化钙、1. 5%的硅酸钠、34%的粉煤灰、 53%的石粉末、5%的粒径< 5mm的碎石和5%的硅酸盐水泥。通过如下步骤制备(1)预先将氧化钙和硅酸钠加水配制成混合水溶液，将粉煤灰和石粉末放入搅拌机中搅拌3分钟后，在转速为25 35转/分钟的连续搅拌下，依次加入氧化钙和硅酸钠的混合水溶液，继续搅拌3分钟，加入粒径< 5mm的碎石，继续搅拌3 5分钟，加入硅酸盐水泥，继续搅拌5分钟，制得含水量在20%的混合料，水分不足时刻适当加水搅拌；( 将混合料在压力装置中以8. 5Mpa的压强压制成具有规则几何形状的颗粒，如球体、立方体、圆柱体、鼓状体等，颗粒的最大对边直径为25mm，其中入料后保压5 20秒后脱模出料；(3)将颗粒在温度为45°C 65°C、相对湿度为85% 95%的环境下固化保养72小时，制得人造粗骨料，随后移送常规保养场内备用。实施例二人造粗骨料的原料为重量比为1. 5%的氧化钙、1. 5%的硅酸钠、53%的粉煤灰、 的石粉末、4%的粒径< 5mm的碎石和6%的硅酸盐水泥。通过如下步骤制备(1)预先将氧化钙和硅酸钠加水配制成混合水溶液，将粉煤灰和石粉末放入搅拌机中搅拌3分钟后，在转速为25 35转/分钟的连续搅拌下，依次加入氧化钙和硅酸钠的混合水溶液，这里因粉煤灰的吸水率较大，所以溶液的体积应比实施例一多，继续搅拌3 分钟，加入粒径< 0. 5cm的碎石，继续搅拌3 5分钟，加入硅酸盐水泥，继续搅拌5分钟， 制得含水量在18%的混合料，水分不足时刻适当加水搅拌；( 将混合料在压力装置中以 8. 5Mpa的压强压制成具有规则几何形状的颗粒，如球体、立方体、圆柱体、鼓状体等，颗粒的最大对边直径为25mm，其中入料后保压5 20秒后脱模出料；(3)将颗粒在温度为50°C 65°C、相对湿度为90% 95%的环境下固化保养48小时，制得人造粗骨料，之后移送常规保养场内备用。
权利要求
1.一种空心砌块，其特征在于其成型原料中添加有重量比为30% 45%的人造粗骨料，所述人造粗骨料的制备方法包括如下步骤(1)、将重量比为80 % 90 %的粉煤灰与石粉末的组合料、重量比为3 % 6 %的粒径彡5mm的碎石、重量比为1 % 3%的固化剂、重量比为3. 5% 5%的硅酸盐水泥加水混合搅拌均勻，制得含水量在18% 22%的混合料；O)、将步骤(1)中得到的混合料在压力装置中以大于8. 5Mpa的压强压制成具有规则几何形状的颗粒，颗粒的粒径为IOmm 25mm ；(3)、将步骤O)中得到的颗粒在温度为35°C 65°C、相对湿度为80% 95%的环境下固化保养M 72小时，制得人造粗骨料。
2.根据权利要求1所述的一种空心砌块，其特征在于所述成型原料中还添加有重量比为0. 5% 1. 5%的强力纤维。
3.根据权利要求1所述的一种空心砌块，其特征在于所述步骤(1)包括预先将固化剂加水配制成固化剂水溶液的步骤、以及将粉煤灰与石粉末混合搅拌均勻后，在连续搅拌下以一定时间间隔依次加入固化剂水溶液、骨料及硅酸盐水泥的步骤。
4.根据权利要求1所述的一种空心砌块，其特征在于所述固化剂由氧化钙和硅酸钠组成。
5.根据权利要求3所述的一种空心砌块，其特征在于所述固化剂由重量比为50%氧化钙和重量比为50%硅酸钠组成。
6.根据权利要求1所述的一种空心砌块，其特征在于所述步骤(2)制得的颗粒为球体、立方体、圆柱体、鼓状体。
7.根据权利要求1所述的一种空心砌块，其特征在于所述粉煤灰或石粉末占所述粉煤灰与石粉末组合料重量比的30% 60%。
8.根据权利要求1所述的一种空心砌块，其特征在于所述空心砌块形成有垂直贯穿顶面和底面、中心对称的两椭圆形孔，且砌块的顶面和底面分别形成有凹入的砂浆槽。
9.根据权利要求7所述的一种空心砌块，其特征在于所述空心砌块的尺寸为 350mmX 175mmX 150mm或460mmX 230mmX 150mm,且作为外墙墙材砌块的最薄处厚度 ^ 32mm ；作为内墙墙材最薄处厚度> 20mm。
10.根据权利要求8所述的一种空心砌块，其特征在于所述空心砌块作为外墙墙材添加有30 % 35 %的所述人造粗骨料；作为内墙墙材添加有40 % 45 %的所述人造粗骨料。
11.根据权利要求7所述的一种空心砌块，其特征在于所述空心砌块的尺寸为 230mmX IlOmmX 110mm，作为内墙墙材最薄处厚度彡洸讓。
全文摘要
本发明提供一种由大量粉煤灰与石粉为主集料制造空心砌块的方法及制品，空心砌块的成型原料中添加有重量比为30％～45％的人造粗骨料，所述人造粗骨料的制备方法包括如下步骤(1)将重量比为80％～90％的粉煤灰与石粉末的组合料、重量比为3％～6％的粒径≤5mm的骨料、重量比为1％～3％的固化剂、重量比为3.5％～5％的硅酸盐水泥加水混合搅拌均匀，制得含水量在18％～22％的混合料；(2)将步骤(1)中得到的混合料在压力装置中以大于8.5Mpa的压强压制成具有规则几何形状的颗粒，颗粒的粒径为10mm～25mm；(3)将步骤(2)中得到的颗粒在温度为35℃～65℃、相对湿度为80％～95％的环境下固化保养48～72小时，制得人造粗骨料。
文档编号E04C1/00GK102310459SQ20101021804
公开日2012年1月11日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者丁荣吾, 党金荣, 林章利, 王文彬, 陈洁 申请人:新疆大地生态科技有限公司, 福建大地生态科技实业有限公司