免燒磚製備方法、免燒磚及免燒磚原料與流程

2023-05-22 02:22:22 2

本發明涉及建材領域，特別是涉及一種免燒磚製備方法、免燒磚及免燒磚原料。

背景技術：

自秦漢改革燒粘土製磚以來，我國的牆體材料沒有本質的改變。幾千年以來，粘土磚作為用量最大、應用最廣的建築材料在人類生活和生產中發揮了無法估量的作用。粘土磚是由粘土等為主要原料、通過燒制而成的耐火材料或強度材料，其生產原料廣泛、能就地取材。雖然近年來各種新型建築材料不斷湧現，但粘土磚目前仍在我國不少地區大量使用，仍是我國主要的牆體材料，佔牆體材料總量的90％以上。粘土磚具有強大的生命力，幾千年來經久不衰的原因主要有以下幾方面：

第一，原料豐富易得，水和土是大自然的賜予，凡是人類居住的地方就有水和土；

第二，工藝簡單，燒制磚的技術要求較低，燒制不需要特別高溫；

第三，性能好，粘土磚經久耐用，美觀大方，物理性能可靠；

此外，由於原料要求低、價格低廉、生產技術簡單，所以磚製品價格便宜。但是，燒結粘土磚的生產不僅毀壞耕地、汙染環境、浪費能源，而且粘土磚本身塊體小，質量重，施工效率低，不滿足建築高層化、施工現場化和建築材料的多功能的要求。

隨著我國對環境及資源的越來越重視，免燒磚將會替代燒結磚而成為牆體材料的主流，這是不可逆轉的大趨勢，與燒結磚相比免燒磚具有以下優勢：

一、節約土地資源、利用工業廢渣。據統計，每年燒磚耗用約100萬畝土地，其中毀田造磚的有2萬畝，減少糧食生產近8000萬噸，全國有磚瓦企業約11萬個，佔地600多萬畝。

二、節約生產耗能，保護環境。生產燒結粘土磚需要消耗大量煤等燃料，我國現在能源比較缺乏，每年我國有很大一部分能源用於生產燒結黏土磚，生產10億塊實心黏土磚要消耗一萬噸標準煤。由於煤的燃燒同時產生大量的廢渣和有害氣體，有很多磚瓦企業就在城市的郊區附近，磚瓦廠林立的煙窗產生大量的有害氣體，嚴重汙染了城市的空氣，影響人們的身心健康。

三、免燒磚生產工藝簡單，經濟成本較低。

免燒磚與燒結磚相比，前者利用工業廢渣的原料，又不需燒結和蒸養，生產成本比燒結磚低；「吃」渣量大，社會、環境效益突出；稜角整齊、尺寸標準、抗壓強度高於7.5MPa；密實度大，吸水性小、耐久性能好。總體來看，其產品質量和綜合性能並不比燒結磚遜色。

但是，免燒磚成型壓力高、密實，故容重比燒結磚大，而且表面太光滑；其次若生產工藝控制不好，會造成免燒磚對水的穩定性及對大氣的穩定性能差。

黑棉土是一類熱帶常見的水化高膨脹性粘土，在世界各地多有分布，如：印度國土的26％都是此類粘土；中、南部非洲地區大部分都是這類膨脹性土壤，我國雲南、四川、安徽、河南、廣西、貴州省等地也多有分布。黑棉土作為工程材料，如：路基、地基、壩梯、以及其他市政建設，則是缺點。原因是這類土壤的水化高膨脹性，即：這類土遇水，體積能膨脹至1.5～3倍，強度也降低至原來的10％。以路基為例，其自由膨脹率在150～300％之間，加州承載比降低至原土的10％～15％。因此，該土壤不能作為路基填料而直接使用。目前，工程上採用最有效的處理方法是挖掘出此類粘土，通過加固地基，方能獲取高強度的路基。地基挖掘法固然能實現建築施工的需求，但被挖出的黑棉土量大，若不得到處理，存儲成本亦升高。

技術實現要素：

本發明提供了一種免燒磚製備方法以克服上述問題或者部分地解決上述問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種免燒磚製備方法，包括：

粉碎黑棉土和火山灰；

將粉碎後的所述黑棉土和所述火山灰以及水泥、氫氧化鈣按配比組成配料，研磨均勻；

將水加入到所述配料中並攪拌均勻，得到混料；

將所述混料壓製成型，室溫陳化後得到初坯；

將所述初坯放在蒸養釜中進行養護；

將所述初坯冷卻至室溫，得到所述免燒磚。

可選地，所述黑棉土和所述火山灰的粒徑≤400目。

可選地，所述配比為：所述黑棉土60～75質量份、所述火山灰10～18質量份、所述水泥5～15質量份、所述氫氧化鈣2～10質量份。

可選地，所述水的質量為所述配料質量的5％～10％。

可選地，所述將所述混料壓製成型的壓力為10MPa～15MPa、保壓時間≥10秒。

可選地，所述陳化的時間為不小於12小時。

可選地，所述初坯在蒸養釜中的養護時間為8～24小時，養護溫度為90℃～220℃，養護溼度≥90％。

根據本發明的另一個方面，提供了一種免燒磚，按照上述任一免燒磚製備方法製備而成。

根據本發明的再一個方面，提供了一種免燒磚原料，所述免燒磚原料的成分包括：黑棉土60～75質量份、火山灰10～18質量份、水泥5～15質量份、氫氧化鈣2～10質量份。

本發明提供了一種以黑棉土為主料，火山灰、水泥、氫氧化鈣為輔料的免燒磚製備方法，通過該方法製備出的免燒磚強度高、吸水率低，符合國家標準，是一種可廣泛應用的工程建築材料。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其它目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本發明的具體實施方式。

根據下文結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特徵。

附圖說明

通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點對於本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用於示出優選實施方式，並不能認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1是根據本發明實施例的免燒磚製備方法流程圖；

圖2是根據本發明一個實施例的免燒磚實物示意圖；

圖3是根據本發明一個實施例的免燒磚SEM圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這裡闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，並且能夠將本公開的範圍完整的傳達給本領域的技術人員。

通對黑棉土及火山灰的化學成分、示性礦物、結構等進行分析，本發明還提供了一種免燒磚製備方法，如圖1所示，本發明提供的免燒磚製備方法包括：

步驟S102，粉碎黑棉土和火山灰；

步驟S104，將粉碎後的黑棉土和火山灰以及水泥、氫氧化鈣按配比組成配料，研磨均勻；

步驟S106，將水加入到所述配料中並攪拌均勻，得到混料；

步驟S108，將混料壓製成型，室溫陳化後得到初坯；

步驟S110，將初坯放在蒸養釜中進行養護；

步驟S112，將初坯冷卻至室溫，得到免燒磚。

本發明提供的免燒磚製備工藝簡單，所獲得的免燒磚強度高、吸水率低，符合國家標準，是一種可廣泛應用的工程建築材料。通過測試，免燒磚的抗壓強度達到15Mpa、吸水率不大於20％，產品性能達到中華人民共和國建材行業標準(JC 422-91)的MU15級要求。而且黑棉土作為本發明免燒磚原料的主料分布廣泛，可就地取材，不僅可以減少原料運輸帶來的困難，也降低了產品的生產成本，提高經濟效益。

在本發明的一個優選實施例中，上述配比可以為：黑棉土60～75質量份、火山灰10～18質量份、水泥5～15質量份、氫氧化鈣2～10質量份。

上述配比是發明人通過實驗發現的較佳的配比，只要在可選範圍內，調整黑棉土、火山灰水泥及氫氧化鈣的配比，都可以製備出符合國家標準的免燒磚。但是需要說明的是，由於發明的人的試驗次數是有限的，因此不排除還有其他的不屬於上述可選範圍的可行的配比。

優選地，粉碎後黑棉土和火山灰的粒徑≤400目；配料中加入的水的質量為所述配料質量的5％～10％；將混料壓製成型的壓力為10MPa～15MPa、保壓時間≥10秒；陳化的時間為不小於12小時；初坯在蒸養釜中的養護時間為8～24小時，養護溫度為90℃～220℃，養護溼度≥90％。

上述條件是同樣是發明人通過實驗發現的粉碎、壓制、陳化、養護等步驟的較佳的執行條件，隨著原料配比的改變、設備狀態的不同等因素的變化上述條件可以進行靈活地調整。

對應於上述免燒磚製備方法，本發明實施例還提供了一種採用上述製備方法製備的免燒磚，就成分構成來說，這種免燒磚的成分為：黑棉土60～75質量份、火山灰10～18質量份、水泥5～15質量份、氫氧化鈣2～10質量份。

進一步的，本發明實施例還提供了一種免燒磚原料，上述免燒磚原料的成分包括：黑棉土60～75質量份、火山灰10～18質量份、水泥5～15質量份、氫氧化鈣2～10質量份。

針對上述實施例提供的技術方案，發明人選取了的多組不同配比的免燒磚原料來製備了免燒磚，並對所製備出的免燒磚的性能進行了測試。

實施例1

本實施例的免燒磚，其各原料按質量份的構成為：黑棉土65質量份；火山灰10質量份；水泥15質量份；氫氧化鈣10質量份。各成分具體質量為：黑棉土390g；火山灰60g；水泥90g；氫氧化鈣60g。優選地，本實施例所用黑棉土土樣取自肯亞奈洛比路基土，取樣深度2.0m。

實施例2

本實施例的免燒磚，其各原料按質量份的構成為：黑棉土65質量份；火山灰15質量份；水泥10質量份；氫氧化鈣5質量份。各成分具體的質量為：黑棉土390g；火山灰90g；水泥60g；氫氧化鈣30g。

實施例3

本實施例的免燒磚，其各原料按質量份的構成為：黑棉土質量65份；火山灰18質量份；水泥5質量份；氫氧化鈣2質量份。各成分具體的質量為：黑棉土390g；火山灰108g；水泥30g；氫氧化鈣12g。

實施例4

本實施例的免燒磚，其各原料按質量份的構成為：黑棉土70質量份；火山灰10質量份；水泥10質量份；氫氧化鈣2質量份。各成分具體質量為：黑棉土420g；火山灰60g；水泥60g；氫氧化鈣12g。

實施例5

本實施例的免燒磚，其各原料按質量份的構成為：黑棉土70質量份；火山灰15質量份；水泥5質量份；氫氧化鈣10質量份。各成分具體質量為：黑棉土420g；火山灰90g；水泥30g；氫氧化鈣60g。

實施例6

本實施例的免燒磚，其各原料按質量份的構成為：黑棉土70質量份；火山灰18質量份；水泥15質量份；氫氧化鈣5質量份。各成分具體質量為：黑棉土420g；火山灰108g；水泥90g；氫氧化鈣30g。

實施例7

本實施例的免燒磚，其各原料按質量份的構成為：黑棉土75質量份；火山灰10質量份；水泥5質量份；氫氧化鈣5質量份。各成分具體質量為：黑棉土450g；火山灰60g；水泥30g；氫氧化鈣30g。

實施例8

本實施例的免燒磚，其各原料按質量份的構成為：黑棉土75質量份；火山灰15質量份；水泥15質量份；氫氧化鈣2質量份。各成分具體質量為：黑棉土450g；火山灰90g；水泥90g；氫氧化鈣12g。

實施例9

本實施例的免燒磚，其各原料按質量份的構成為：黑棉土75質量份；火山灰18質量份；水泥10質量份；氫氧化鈣10質量份。各成分具體質量為：黑棉土450g；火山灰108g；水泥60g；氫氧化鈣60g。

基於上述實施例1，本發明提供的免燒磚製備方法如下：

1.用盤式破碎機對黑棉土和火山灰進行粉碎，使黑棉土和火山灰的粒徑≤400目；

2.將黑棉土、火山灰、水泥及氫氧化鈣組成配料，研磨均勻；

3.將與上述配料質量的5％～10％等質量的水加入到所述配料中攪拌混合均勻，得到混料；

4.將混料在10MPa～15MPa壓力下壓製成型，保壓時間不少於10秒，室溫陳化12小時後得到初坯；

5.將初坯在蒸養釜中養護8小時，養護溫度220℃，養護溼度90％；

6.冷卻至室溫，即獲得黑棉土免燒磚成品，該免燒磚長12cm、寬6cm、高3cm，實物圖如圖2所示，SEM(Scanning Electron Microscope，掃描電子顯微鏡)圖如圖3所示。

基於實施例2至實施例8提供的免燒磚原料製備免燒磚的方法與上述的基於實施例1的免燒磚製備方法類似，此處不再贅述。

根據實施例1至實施例9所獲得的免燒磚性能如表1所示，JC 422-91中的性能如表2所示。

表1

表2

通過對上述各實施例中所獲得的免燒磚的性能進行測試，並將測試結果與JC 422-91中的性能進行對比，可以發現，以上各實施例的免燒磚配料通過本發明提供的免燒磚製備方法製備而成的免燒磚的抗壓強度和吸水率都達到JC422-91中的標準。

在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細節。然而，能夠理解，本發明的實施例可以在沒有這些具體細節的情況下實踐。在一些實例中，並未詳細示出公知的方法、結構和技術，以便不模糊對本說明書的理解。

類似地，應當理解，為了精簡本公開並幫助理解各個發明方面中的一個或多個，在上面對本發明的示例性實施例的描述中，本發明的各個特徵有時被一起分組到單個實施例、圖、或者對其的描述中。然而，並不應將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護的本發明要求比在每個權利要求中所明確記載的特徵更多的特徵。更確切地說，如下面的權利要求書所反映的那樣，發明方面在於少於前面公開的單個實施例的所有特徵。因此，遵循具體實施方式的權利要求書由此明確地併入該具體實施方式，其中每個權利要求本身都作為本發明的單獨實施例。

此外，本領域的技術人員能夠理解，儘管在此所述的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特徵而不是其它特徵，但是不同實施例的特徵的組合意味著處於本發明的範圍之內並且形成不同的實施例。例如，在權利要求書中，所要求保護的實施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。

應該注意的是上述實施例對本發明進行說明而不是對本發明進行限制，並且本領域技術人員在不脫離所附權利要求的範圍的情況下可設計出替換實施例。在權利要求中，不應將位於括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞「包含」不排除存在未列在權利要求中的元件或步驟。位於元件之前的單詞「一」或「一個」不排除存在多個這樣的元件。本發明可以藉助於包括有若干不同元件的硬體以及藉助於適當編程的計算機來實現。在列舉了若干裝置的單元權利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬體項來具體體現。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序。可將這些單詞解釋為名稱。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的範圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。