一种建筑垃圾制备的生态循环砖及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种建筑垃圾制备的生态循环砖及其制备方法。


背景技术：

2.建筑垃圾是指建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生产渣土、弃土、弃料、废土泥浆及其他废弃物。我国建筑垃圾的数量已占城市垃圾总量的30-40％。然而，绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村，露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。
3.目前我国建筑垃圾的主要处理方法是将其填埋地下。其危害在于：
①
占用大量土地。
②
造成严重的环境污染。
③
破坏土壤结构、造成地表沉降。
4.因此，提供一种建筑垃圾的利用方法具有一定的生产应用价值。


技术实现要素：

5.本发明的第一目的是提供一种建筑垃圾制备的生态循环砖，将建筑固废进行回收利用，实现生态循环。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种建筑垃圾制备的生态循环砖，按质量份数计，包括建筑垃圾40～65份、建筑废土泥渣15～40份、水泥7～10份、粉煤灰7～12份和活性固化剂1～3份。
7.优选的，所述活性固化剂包括氢氧化钙和硫酸钠，所述氢氧化钙和硫酸钠的质量比为3.5～4.5:1。
8.优选的，所述活性固化剂包括纳米二氧化硅18～30wt％、硫酸铝5～10wt％、氧化钙45～60wt％、聚乙烯醇2～5wt％、水玻璃0.5～1.5wt％、聚丙烯胺0.5～1.5wt％、氧化镁5～10wt％和氟石膏2～6wt％。
9.优选的，选用的建筑垃圾为通过分选、破碎和筛分后的颗粒状物料，建筑垃圾为分选时选用砖瓦、混凝土固体废料的物料，选用的建筑垃圾为ii类建筑垃圾再生粗集料颗粒；选用的建筑废土泥渣为通过分选、破碎和筛分后的颗粒状物料，建筑废土泥渣为分选时选用建筑废土、烘干的建筑泥浆的物料，选用的建筑废土泥渣为ii类建筑垃圾再生细集料颗粒。
10.优选的，按质量份数计，包括建筑垃圾55份、建筑废土泥渣30份、水泥8份、粉煤灰10份、氢氧化钙1.6份和硫酸钠0.4份。
11.优选的，按质量份数计，包括建筑垃圾55份、建筑废土泥渣30份、水泥8份、粉煤灰10份、氢氧化钙1.6份、硫酸钠0.4份、丙纶纤维1～3份、纳米二氧化硅0.4～0.6份、聚乙烯醇0.04～0.06份和低密度聚乙烯0.04～0.06份。
12.优选的，按质量份数计，包括建筑垃圾55份、建筑废土泥渣30份、水泥8份、粉煤灰10份、氢氧化钙1.6份、硫酸钠0.4份、细旦丙纶纤维2份、纳米二氧化硅0.5份、聚乙烯醇0.05
份和低密度聚乙烯0.05份。
13.本发明的第二目的是提供一种建筑垃圾制备的生态循环砖的制备方法。
14.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：制备所述的一种建筑垃圾制备的生态循环砖的方法，包括以下步骤：将建筑垃圾、建筑废土泥渣、水泥、粉煤灰和活性固化剂混合，搅拌均匀后加入水，搅拌均匀，控制加水量为总物料的10～20wt％；将混匀后的物料送入模具，压制密实成型后脱模，将脱模后的砖块放入温度20～30℃且相对湿度大于95％rh下静置保养7～28d，得到生态循环砖产品。
15.优选的，包括以下步骤：将活细旦丙纶纤维、纳米二氧化硅、聚乙烯醇和低密度聚乙烯加水搅拌均匀，加入混匀的建筑垃圾、建筑废土泥渣、水泥、粉煤灰和活性固化剂的混合物，搅拌均匀，控制加水量为总物料的10～20wt％；将混匀后的物料送入模具，压制密实成型后脱模，将脱模后的砖块放入温度20～30℃且相对湿度大于95％rh下静置保养7～28d，得到生态循环砖产品。
16.本发明技术效果主要体现在以下方面：1、本技术在固结制作过程是原材料中活性硅及其它氧化物，在碱性材料作用下，断裂再生骨料和泥土的分子键后再重组的反应过程，即解聚和缩聚理论，包裹了被固化对象将分子与分子构成膜结(空间网状结构)达到改性目的，获得较好强度和耐久性，本技术产品强度等级、最大吸水率、干燥收缩率、相对含水率、碳化性能、软化系性能和冻融性能均符合标准要求，测试对象可用于相应的工作环境，实现建筑垃圾的循环利用；建筑废土泥渣无法融合成为稳定的结构，存在机械性损伤的问题，本技术通过活性固化剂能够将泥土有效进行融合制成生态循环砖；2、在现有技术中，再生骨料在废弃混凝土破碎、制配骨料的过程中，机械损伤导致其内部形成微裂纹，造成内部不同程度的损伤，本技术通过合理的配比，纳米材料粒径极小，且具有表面效应、尺寸效应和界面效应，采用细旦丙纶纤维、纳米二氧化硅、聚乙烯醇和低密度聚乙烯将其加入混凝土可以改善混凝土的微观结构，提高其力学性能有效解决上述问题，提高其抗压强度，提高抗冻性以及耐腐蚀性，适用于环境更为恶劣环境，本技术的联合物质中用其他纳米物质替代纳米二氧化硅则效果大大降低。
具体实施方式
17.原料制备：选用的建筑垃圾为通过分选、破碎和筛分后的颗粒状物料，建筑垃圾为分选时选用砖瓦、混凝土固体废料的物料，选用的建筑垃圾为ii类建筑垃圾再生粗集料颗粒。参照《gb/t 25177混凝土用再生粗骨料》中的标准。
18.选用的建筑废土泥渣为通过分选、破碎和筛分后的颗粒状物料，建筑废土泥渣为分选时选用建筑废土、烘干的建筑泥浆的物料，选用的建筑废土泥渣为ii类建筑垃圾再生细集料颗粒。参照《gb/t 25176混凝土和砂浆用再生细骨料》中的标准。一般建筑垃圾和建筑废土泥渣会存在20％-30％的含水率，先进行干燥，至含水量低于10wt％再投入本技术使用。
19.实施例1-10采用的水泥为普通硅酸盐水泥42.5级。
20.选用的粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。
21.实施例1-5：一种建筑垃圾制备的生态循环砖，其通过以下方法制备：
将氢氧化钙、硫酸钠均匀，加入混匀的建筑垃圾、建筑废土泥渣、水泥和粉煤灰的混合物，搅拌均匀后加入水，搅拌均匀，控制加水量为总物料的10wt％；将混匀后的物料送入模具，压制密实成型后脱模，将脱模后的砖块放入温度20～30℃且相对湿度大于95％rh下静置保养28d，得到生态循环砖产品。
22.实施例1-5的配方信息如表1所示。
23.表1实施例1-5配方信息(单位：质量份数)实施例6-10：一种建筑垃圾制备的生态循环砖，其通过以下方法制备：将丙纶纤维、纳米二氧化硅、聚乙烯醇和低密度聚乙烯加水搅拌均匀，加入混匀的建筑垃圾、建筑废土泥渣、水泥、粉煤灰、氢氧化钙和硫酸钠的混合物，搅拌均匀，控制加水量为总物料的10wt％；将混匀后的物料送入模具，压制密实成型后脱模，将脱模后的砖块放入温度20～30℃且相对湿度大于95％rh下静置保养28d，得到生态循环砖产品。
24.实施例6-10的配方信息如表2所示。
25.表2实施例6-10配方信息(单位：质量份数)
实施例11：一种建筑垃圾制备的生态循环砖，与实施例6的区别在于，用纳米碳酸钙替代纳米二氧化硅。
26.实施例12-14：一种建筑垃圾制备的生态循环砖，与实施例6的区别在于，活性固化剂的配方如表3所示。
27.表3实施例12-14活性固化剂配方信息14活性固化剂配方信息性能测试1、基本性能测试参照《gb/t21144-2007混凝土实心砖》测试试验对象，试验对象规格为240mm
×
115mm
×
53mm，每个试验对象平行试验3个批次，每批随机取3个样品进行测试，取这些样品的平均值作为测试数据，试验内容如表4所示。
28.表4显示，实施例1-3以及6的强度等级、最大吸水率、干燥收缩率和相对含水率均符合标准要求，测试对象可用于相应的工作环境，实现建筑垃圾的循环利用。
29.表4参照gb/t21144-2007/附录b、c测试试验对象，并计算试验对象的碳化系数和软化系数，试验对象的碳化系数≥0.80且软化系数≥0.80，均符合标准要求。
30.2、快速冻融试验本次试验采用的是快速冻融法，简称快冻法，适用于冻结与融化都在水中发生的情况下测定混凝土试样的冻融性能。试验对象规格为240mm
×
115mm
×
53mm，每个试验对象平行试验3个批次，每批随机取3个样品进行测试，取这些样品的平均值作为测试数据，试验内容如表5所示。
31.取刚脱模后的试验对象，将试件放入养护箱内养护，温度设定为20
±
2℃，相对湿度始终保持于95％以上。试件养护23天后，将其浸泡于(20
±
2)℃的水中4天，使其内部充满水分，浸泡过程中，水面应没过试件，并且超过其上表面2cm～3cm。龄期达到28天后，擦拭试件表面，去除表面水分，然后测量质量并编号，记录数据，进行冻融循环试验。
32.本次冻融循环试验条件严格按照规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》要求，对前几次冻融循环进行测试观察。一次冻融循环时间约为157分钟，融化时间约为35分钟，大于总循环时间的四分之一；冻结时间约为102分钟，其中从3℃降至-16℃的时间约为51分钟，刚好是总冻结时间的一半，同时从-16℃升至3℃时间约为24分钟，大于融化时间的一半；时间内外最大温差约为18.2℃，小于规范上限28℃，冷冻与融化转换时间为10分钟，满足规范要求。
33.测试结果如表5所示。表5显示，实施例1、6、9-12在冻融25次后质量损失和抗压强度损失小，符合标准要求，实施例6和实施例12为最优其在冻融更多次后仍能保持较佳的质量和抗压强度，适用于环境更为恶劣环境。
34.表5
3、腐蚀冻融试验将测试2中的水介质修改成硫酸钠、氯化钠、氯化镁复合盐混合腐蚀液(按1:1:1的比例配制成浓度10％的混合溶液)，进行相似测试。
35.测试结果如表6所示。表6显示，实施例6和实施例12为在腐蚀冻融更多次后仍能保持较佳的质量和抗压强度，适用于环境更为恶劣环境。
36.表6
检测项目实施例1实施例6实施例9实施例10实施例11实施例12冻融25次后的质量损失，％12.21.511.712.310.12.1冻融25次后的抗压强度损失，％571754584730
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

技术特征：
1.一种建筑垃圾制备的生态循环砖，其特征是，按质量份数计，包括建筑垃圾40～65份、建筑废土泥渣15～40份、水泥7～10份、粉煤灰7～12份和活性固化剂1～3份。2.根据权利要求1所述的一种建筑垃圾制备的生态循环砖，其特征是，所述活性固化剂包括氢氧化钙和硫酸钠，所述氢氧化钙和硫酸钠的质量比为3.5～4.5:1。3.根据权利要求1所述的一种建筑垃圾制备的生态循环砖，其特征是，所述活性固化剂包括纳米二氧化硅18～30wt％、硫酸铝5～10wt％、氧化钙45～60wt％、聚乙烯醇2～5wt％、水玻璃0.5～1.5wt％、聚丙烯胺0.5～1.5wt％、氧化镁5～10wt％和氟石膏2～6wt％。4.根据权利要求2所述的一种建筑垃圾制备的生态循环砖，其特征是，选用的建筑垃圾为通过分选、破碎和筛分后的颗粒状物料，建筑垃圾为分选时选用砖瓦、混凝土固体废料的物料，选用的建筑垃圾为ii类建筑垃圾再生粗集料颗粒；选用的建筑废土泥渣为通过分选、破碎和筛分后的颗粒状物料，建筑废土泥渣为分选时选用建筑废土、烘干的建筑泥浆的物料，选用的建筑废土泥渣为ii类建筑垃圾再生细集料颗粒。5.根据权利要求4所述的一种建筑垃圾制备的生态循环砖，其特征是，按质量份数计，包括建筑垃圾55份、建筑废土泥渣30份、水泥8份、粉煤灰10份、氢氧化钙1.6份和硫酸钠0.4份。6.根据权利要求5所述的一种建筑垃圾制备的生态循环砖，其特征是，按质量份数计，包括建筑垃圾55份、建筑废土泥渣30份、水泥8份、粉煤灰10份、氢氧化钙1.6份、硫酸钠0.4份、丙纶纤维1～3份、纳米二氧化硅0.4～0.6份、聚乙烯醇0.04～0.06份和低密度聚乙烯0.04～0.06份。7.根据权利要求6所述的一种建筑垃圾制备的生态循环砖，其特征是，按质量份数计，包括建筑垃圾55份、建筑废土泥渣30份、水泥8份、粉煤灰10份、氢氧化钙1.6份、硫酸钠0.4份、细旦丙纶纤维2份、纳米二氧化硅0.5份、聚乙烯醇0.05份和低密度聚乙烯0.05份。8.制备如权利要求1-7任一项所述的一种建筑垃圾制备的生态循环砖的方法，其特征是，包括以下步骤：将建筑垃圾、建筑废土泥渣、水泥、粉煤灰和活性固化剂混合，搅拌均匀后加入水，搅拌均匀，控制加水量为总物料的10～20wt％；将混匀后的物料送入模具，压制密实成型后脱模，将脱模后的砖块放入温度20～30℃且相对湿度大于95％rh下静置保养7～28d，得到生态循环砖产品。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征是，包括以下步骤：将细旦丙纶纤维、纳米二氧化硅、聚乙烯醇和低密度聚乙烯加水搅拌均匀，加入混匀的建筑垃圾、建筑废土泥渣、水泥、粉煤灰和活性固化剂的混合物，搅拌均匀，控制加水量为总物料的10～20wt％；将混匀后的物料送入模具，压制密实成型后脱模，将脱模后的砖块放入温度20～30℃且相对湿度大于95％rh下静置保养7～28d，得到生态循环砖产品。

技术总结
本申请公开了一种建筑垃圾制备的生态循环砖及其制备方法，按质量份数计，生态循环砖包括建筑垃圾40～65份、建筑废土泥渣15～40份、水泥7～10份、粉煤灰7～12份和活性固化剂1～3份，将建筑固废进行回收利用，实现生态循环。环。


技术研发人员：徐辉 李勇 朱冰芬 吴晓楠 李嘉 朱一峰 汪剑
受保护的技术使用者：浙江台州华泽建筑固废生态循环科技有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/13