一种绿色高强盾构土免烧砖及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料，具体涉及一种绿色高强盾构土免烧砖及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，全国各大城市地铁密集建设，开挖地铁过程中产生了大量的砂土，当前砂石资源紧缺且价格不断增高，故地铁开挖出的砂土往往会经过筛分处理，即将砂土中比较有价值的砂石骨料筛出利用，本发明所说的盾构土即是指砂土去除砂石后剩下的渣土。现阶段，盾构土要么简单的露天堆放或是用于制备烧结砖，盾构土露天堆放一方面占用了大量的土地资源，另一方面还存在较大安全隐患；盾构土用于制备烧结砖，虽然将其资源化利用，但烧结的过程会消耗大量能量同时也会产生大量二氧化碳。基于此，现阶段部分研究开始尝试采用静压成型的方式用盾构土来制备免烧砖，采用该方式制备的免烧砖具有绿色环保的特点，但却存在强度较低或不稳定的缺陷，这成为限制盾构土免烧砖推广应用的因素之一。

2、目前，利用盾构渣土制备免烧砖在国内外已开展了相应的研究。seco等利用混凝土和陶瓷废料对黏土进行混合配制免烧砖，且评估了制砖对环境的影响。姚清松等开展了以杭州市粉质黏土为主要原料、水泥和细砂为辅料制备免烧砖的配比试验，探究了各因素对试样耐水性和抗压强度的影响规律。王树英等使用土壤固化剂和石灰降低渣土含水量，并测试其对免烧空心砖强度的影响特征，基于均匀试验研究了成型压力、水玻璃与石灰对免烧空心砖各项性能的影响规律。目前尚未有利用废玻璃颗粒和废弃硅藻土为辅料制备免烧砖的文献记载。

技术实现思路

1、本发明提出一种绿色高强盾构土免烧砖及其制备方法。

2、为实现上述目的，按重量份记，所述一种绿色高强盾构土免烧砖包括以下材料：

3、盾构土60～80份、废玻璃颗粒5～25份、砂子10～20份、水泥10～20份、废弃硅藻土1～10份、废玻璃粉1～10份以及水5～10份，

4、所述盾构土为地铁开挖去除砂石剩余的渣土，其主要成分为sio2、al2o3和cao，有机质含量≤10％，含水率12～20％，粒径范围为0.2mm～5mm。

5、所述废玻璃颗粒是指旧建筑的拆除与翻新过程中的废玻璃或各类玻璃容器(门窗玻璃、各类汽水、啤酒玻璃瓶等)经过破碎产生，粒径在0.01mm～2mm，其化学组分中sio2≥70％(无定型sio2占比≤30％)、al2o3≥1％和cao≥10％。

6、所述砂为石英砂，其粒径范围在0.5mm～5mm。

7、所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。

8、所述废玻璃粉是指旧建筑的拆除与翻新过程中的废玻璃或各类玻璃容器(门窗玻璃、各类汽水、啤酒玻璃瓶等)经过破碎和研磨产生，研磨时间≥15min，粒径≤100μm，其化学组分中sio2≥70％(无定型sio2占比≥40％)、al2o3≥1％和cao≥10％。所述废弃硅藻土为化工业或食品业经过过滤处理后的硅藻土，含有大量排列有序的孔隙，其无定形sio2含量≥65％，目数范围为150～400目，有机质含量≤15％，重金属含量＜0.005％，含水率在5％～15％。

9、所述的水符合建工行业建设标准jgj63-2006《混凝土用水标准》的使用要求。

10、所述一种绿色高强盾构土免烧砖的制备过程包括以下步骤：

11、s1.将已经去除砂石的盾构土风干并破碎至指定规格，主要成分为sio2、al2o3和cao，有机质含量≤10％，含水率12～20％，粒径范围为0.2mm～5mm；

12、s2.按上述质量比分别计量盾构土60～80份、废玻璃颗粒5～25份、砂子10～20份、水泥10～20份、废弃硅藻土1～10份、废玻璃粉1～10份以及水5～10份待用；

13、s3.将废弃硅藻土、废玻璃粉和水泥干拌5min，获得三者混合物，该干拌目的为让水泥和废玻璃粉充分附着在硅藻土颗粒表面；

14、s4.将盾构土、废玻璃颗粒和砂子添加至废弃硅藻土、废玻璃粉和水泥混合物中，搅拌2min，获得混合干料；

15、s5.将水采用喷壶喷洒的方式添加至混合干料中，喷洒时保证水以雾状或一颗颗水滴状(水滴颗粒直径不超过<1mm)进入到搅拌锅中，采用喷洒的目的为避免混合干料成团现象(图1和图2)，保证混合料搅拌的均匀性。此外，为缩短喷洒时间，可多个喷壶同步喷洒以缩短倒水时间，总喷洒时间控制≤

16、5min，水全部倒完继续搅拌2min，制得免烧砖混合料；

17、s6.将免烧砖混合料倒入到静压制砖机模具中，控制压力机的压力为16kn，

18、采用二次静压的方式来制得盾构土免烧砖；

19、s7.将所得盾构土免烧砖放置在23±2℃，相对湿度65±15％的环境下，采用覆盖薄膜方式养护28d，获得绿色高强盾构土免烧砖成品并进行力学性能测试。

20、本发明具有如下优点：

21、1)本发明将废弃硅藻土和水泥进行预搅拌，硅藻土高比表面积的材料特性使得其吸附能力很强，在预搅拌过程中，可让水泥和废玻璃粉充分附着在废弃硅藻土表面，当掺入水到混合干料中时，废弃硅藻土高比表面积的材料特性还可使其吸收较多水分，随着反应进行盾构土免烧砖内部相对湿度下降时，废弃硅藻土可发挥内养护效应将储存在其内的水分释放出来保证水泥颗粒的充分水化，进而改善盾构土免烧砖力学性能。此外，水泥充分水化生成的氢氧化钙，还可以和水泥颗粒周围的废弃硅藻土和废玻璃粉中的无定型sio2发生火山灰反应，生成更多c-s-h凝胶，这进一步提高了盾构土免烧砖的力学性能。

22、2)本发明往混合干料中加水的方式为喷洒，该方式能提高搅拌混合料时的均匀性，进而保证盾构土免烧砖力学性能。需要进一步说明的是，由于本配比大部分混合干料为盾构土，当水直接倾倒到混合干料中时，干燥的盾构土遇到较多水或大颗粒水珠极易形成较大成团颗粒(图2)，该直接倾倒水到混合干料中的方式会导致后面搅拌过程中水泥颗粒无法进入成团颗粒当中，进而造成混合料均匀性下降，最终导致盾构土力学性能降低。

23、3)本发明的废玻璃颗粒和废玻璃粉具有硬度高的特点，它们均可在盾构土中发挥“骨架作用”，改善盾构土免烧砖的力学性能。

24、4)适量不同粒径的废玻璃颗粒、废弃硅藻土和废玻璃粉掺入到盾构土、砂和水泥体系中优化了盾构土免烧砖的颗粒级配，改善了盾构土免烧砖整体的密实度，改善盾构土免烧砖的力学性能。

25、5)废弃硅藻土和废玻璃颗粒同时使用，能一定程度上避免单独使用废玻璃颗粒可能导致发生“碱骨料反应”，这能够有效避免盾构土免烧砖的开裂，进而保证力学性能。

26、6)本发明大部分原材料即盾构土、废玻璃颗粒、废弃硅藻土和废玻璃粉均为废料，将其用于制备免烧砖，一方面具有绿色环保、低碳的优点，另一方面为各类废料的消纳开辟了新途径，这减轻了各类废料对土地资源的占用，且避免了废料对环境的二次污染，符合当下可持续发展的要求。

技术特征：

1.绿色高强盾构土免烧砖，其特征在于按重量份记，所述绿色高强盾构土免烧砖包括以下材料：盾构土60~80份、废玻璃颗粒5~25份、砂子10~20份、水泥10~20份、废弃硅藻土1~10份、废玻璃粉1~10份以及水5~10份。

2.如权利要求1所述的绿色高强盾构土免烧砖，其特征在于盾构土为地铁开挖去除砂石剩余的渣土，主要成分为sio2、al2o3和cao，有机质含量≤10%，含水率12~20%，粒径范围为0.2 mm~5mm。

3.如权利要求1所述的绿色高强盾构土免烧砖，其特征在于废玻璃颗粒是指旧建筑的拆除与翻新过程中的废玻璃或各类玻璃容器经过破碎产生，粒径在0.01mm~2mm，其化学组分中sio2≥70%、al2o3≥1%和cao≥10%。

4.如权利要求1所述的绿色高强盾构土免烧砖，其特征在于为石英砂，其粒径范围在0.5mm~5mm。

5.如权利要求1所述的绿色高强盾构土免烧砖，其特征在于水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。

6.如权利要求1所述的绿色高强盾构土免烧砖，其特征在于废弃硅藻土为化工业或食品业经过过滤处理后的硅藻土，其无定形sio2含量≥65%，目数范围为150~400目，有机质含量≤15%，重金属含量＜0.005%，含水率在5%~15%。

7.如权利要求1所述的绿色高强盾构土免烧砖，其特征在于废玻璃粉是指旧建筑的拆除与翻新过程中的废玻璃或各类玻璃容器（门窗玻璃、各类汽水、啤酒玻璃瓶等）经过破碎和研磨产生，研磨时间≥15min，粒径≤100μm，其化学组分中sio2≥70%（无定型sio2占比≥40%）、al2o3≥1%和cao≥10%。

8.如权利要求1所述的绿色高强盾构土免烧砖，其特征在于水符合建工行业建设标准jgj63-2006《混凝土用水标准》的使用要求。

9.绿色高强盾构土免烧砖的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

技术总结
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种绿色高强盾构土免烧砖及其制备方法，所述免烧砖包括盾构土60~80份、废玻璃颗粒5~25份、砂子10~20份、水泥10~20份、废弃硅藻土1~10份、废玻璃粉1~10份以及水5~10份。制备过程中，需要将废弃硅藻土、废玻璃粉和水泥预搅拌，再与其他材料混合，同时加水方式采用喷洒，最后将混合料倒入到静压制砖机模具中。该方法获得的盾构土免烧砖整体上具有高强、绿色环保且经济效益高的特点，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：张宝明,刘波,马潇涛,叶新,宋钦源,李琛,张梦缘,陈思翊,杨晓宇,陈天宇,沈湜祎
受保护的技术使用者：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16