一種以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體，所述的混凝土磚體主要是由下述重量份的原料加入適量水混合制得：殼體集料28-32份，漁網20-25份，砂405-412份，粉煤灰120-128份，硅酸鹽水泥370-375份；所述的殼體集料為尺寸不一的天然螺殼混合集料，所述的漁網為廢棄漁網經破碎處理得到的最大寬度不大于1cm的碎塊。本發明的混凝土磚體產品強度高、自重輕，施工適應性強，由于加入了殼體集料，使其同時具有隔音、保溫等優點。部分海島遠離大陸，很難獲取優質建設材料與施工團隊。因此此種就地取材的將建設材料獲取方式，大受歡迎。并且能夠充分體現海島地方特色。
【專利說明】一種以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及建筑材料領域，確切地說是一種以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體及其制備方法。
【背景技術】
[0002]混凝土磚體是常用的建筑材料，眾所周知，水泥混凝土是由水泥、粗集料(卵石、碎石)、細集料(砂)、外加劑(可摻或不摻)、摻合料(可摻或不摻)與水等組成的。工業和生活廢棄物在水泥生產中利用途徑有:(I)作水泥混合材，如粒化高爐礦渣、鋼渣、粉煤灰、火山灰等；(2)作水泥原料，如頁巖、污泥、生活垃圾等；(3)作燃料，如煤矸石、廢棄的玻璃纖維增強塑料等。
[0003]目前，我國砂石用量已達94億t，天然砂石自然資源日漸枯竭。因此，充分利用廢棄物作為混凝土的粗、細集料有利于節省自然資源、廢物利用與資源再生。而工業廢棄物又存在二次污染、品種單一等問題。某些生活產生的自然貝殼類殼體廢棄物在沿海或海島一帶由于大規模養殖加工和食用產生了殼體廢棄物的特殊污染形式。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種強度高、保溫、隔音、節能性能好，并有利于海島廢棄物處理等優點的以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體。
[0005]本發明還提供上述以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體的制備方法。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體，所述的混凝土磚體主要是由下述重量份的原料加入適量水混合制得:殼體集料28-32份，漁網20-25份，砂405-412份，粉煤灰120-128份，硅酸鹽水泥370-375份；所述的殼體集料為尺寸不一的天然螺殼混合集料，所述的漁網為廢棄漁網經破碎處理得到的最大寬度不大于Icm的碎塊。
[0007]作為優選，所述的殼體集料主要由以下質量分數的組分拌攪均勻烘干而得:螺螄殼40%±5%，波部東風螺殼20%±2%，疣荔枝螺殼20%±2%，芝麻螺殼20%±2%。
[0008]作為優選，殼體集料的粒徑為10 mm -25 mm,砂為中砂。
[0009]一種所述以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體的制備方法，該方法包括如下步驟:
(1)配料:根據配比取殼體集料、漁網、硅酸鹽水泥和粉煤灰充分混合，然后加入砂進行攪拌，最后加適量水和外加劑攪拌均勻得漿料；
(2)成型:漿料通過模具車對模具澆注成型；
(3)靜養:澆注入模開始計時，1.5-3.0分鐘之內模具車移到靜養室停頓到位；此后在60min之內靜止不動而且避免振動；燒注入模開始計時,成型品靜養85 min?10min后開始切割； (4)硬化養護:待初步固化后，將切割好的殼體混凝土磚體坯體，合理放置自然硬化養護，既得。
[0010]新拌貝殼殼體混凝土如果制備方法不當，容易產生離析、泌水和易性差及坍損較難控制的現象，因此制備過程需要嚴格參考本發明的方法。本發明方法中使用的外加劑即混凝土外加劑，為本領域常用試劑，非本發明研究重點，因此不做詳述。外加劑的加入量不大于水泥質量的5%。
[0011]作為優選，步驟(3)中的切割速度為60mm / S。
[0012]作為優選，步驟(I)配料:根據配比取殼體集料、漁網、硅酸鹽水泥和粉煤灰在攪拌轉速為60-80r/min下混合20-30分鐘，然后加入砂在攪拌轉速為80_90r/min下混合10-20分鐘，最后加適量水在攪拌轉速為150-180r/min下混合20-30分鐘得漿料。該加料方式和速度的控制，有利于殼體集料與其他組分充分混合，不易因為殼體集料的形狀和大小不均一而產生離析、泌水和易性差等現象。成品混合度好，部分細集料可混入較大的殼體內部，增強了產品整體的穩定性，不易開裂。
[0013]本發明的有益效果為:多種殼體來源于一種淡水螺和三種海水螺，都是濱海與海島上餐飲常見螺，具有豐富的原料來源。以各種螺殼為原料的殼體集料成本低廉，來源廣泛，可以作為砂石粗集料的替代品。這些螺食用后的殼體是一種難以處理的特殊垃圾，占用海島與濱海環境。尤其是在小型海島上，此種食螺習慣與島嶼垃圾處理的矛盾更為突出。
[0014]現代漁網主要采用聚乙烯，尼龍等原料進行加工。該材料不易生物降解，每年累積的廢棄物數目巨大，是目前較難處理的廢棄材料。本發明將其變廢為寶應用到建筑領域，與殼體集料混搭制成混凝土磚體，減輕了混凝土磚體本身的自重，節約建筑物施工的成本，同時使各組分有機融合、纏結，增大了各組分互相之間的粘結性，從而使產品抗壓強度得到提高，耐久性也增大。漁網的加入量也需要精細控制，過多則影響產品各組分的凝聚力和粘結性，使結構強度降低，產生崩析；而使用量過低則抗壓強度和支撐度會降低。
[0015]本發明的混凝土磚體產品強度高、自重輕，施工適應性強，由于加入了殼體集料，使其同時具有隔音、保溫等優點。部分海島遠離大陸，很難獲取優質建設材料與施工團隊。因此此種就地取材的將建設材料獲取方式,大受歡迎。并且能夠充分體現海島地方特色。
【具體實施方式】
[0016]下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。應當理解，本發明的實施并不局限于下面的實施例，對本發明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發明保護范圍。
[0017]在本發明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所采用的設備和原料等均可從市場購得或是本領域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規方法。
[0018]實施例1
1、確定原料質量基準和控制指標:
(I)殼體集料:本發明的殼體集料本身是種混合集料，由以下質量分數的組分拌攪均勻烘干而得:方形環棱螺殼(俗稱螺螄)40%±5%，波部東風螺殼(俗稱黃螺)20%±2%，疣荔枝螺殼(俗稱辣螺、苦螺)20%±2%，單齒螺殼(俗稱芝麻螺)20%±2%。
[0019]在殼體混凝土磚體中，采用較大粒徑的殼體顆粒時會使混凝土磚體的強度降低。通過試驗表明，殼體最大粒徑應限制在25 _以下，考慮到工程設計強度等級及多種殼體混合集料的特性，盡量選擇最大粒徑16 mm的混合殼體集料最為適宜。
[0020]不同殼體集料配比多少除了符合混凝土磚體強度所需的不同粒徑大小；也符合不同螺種類的產量與價值大小一一淡水螺獅相較于其它三種海水螺更為常見、更易獲取，也正好承擔了最多的配比份。
[0021](2)砂:普通砂應符合國家現行標準《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》(JGJ52)的要求。在此，應盡量選用顆粒級配為II區的中砂，且含泥量不大于3%，泥塊含量不大于2%，另外砂中大于10 mm顆粒含量應不大于10%。
[0022](3)膠凝材料:普通硅酸鹽水泥，強度等級32.5，初凝時間I h 50 min,終凝時間 3 hlO min, 28 d 抗壓強度 55.8 MPa，密度 3100 kg/m3。
[0023](4)摻和料:磨細粉煤灰，80目篩篩余16.2 %，燒失量1.0 %，需水比99 %，SO3含量0.2 %，表觀密度2200 kg/m3。
[0024](5)水:自來水。
[0025](6)漁網:廢棄漁網經破碎處理得到的最大寬度不大于Icm的碎塊。
[0026]2、生產工藝技術參數匹配調整步驟及方法；
(I)材料配比
一種以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體，由下述配比混合制得:殼體集料28kg，漁網25 kg，砂405kg，粉煤灰125 kg，硅酸鹽水泥372 kg，水148 kg。
[0027]殼體集料本身是種混合集料，由以下質量分數的組分拌攪均勻烘干而得:方形環棱螺殼(俗稱螺螄)40%，波部東風螺殼(俗稱黃螺)20%，疣荔枝螺殼(俗稱辣螺、苦螺)20%，單齒螺殼(俗稱芝麻螺)20%。
[0028](2)下料順序
加殼體集料、漁網——加硅酸鹽水泥、粉煤灰——加砂——加水、外加劑；
(3)攪拌時間要求
根據配比取殼體集料、漁網、硅酸鹽水泥和粉煤灰在攪拌轉速為60r/min下混合30分鐘，然后加入砂在攪拌轉速為90r/min下混合15分鐘，最后加適量水和外加劑在攪拌轉速為180r/min下混合20分鐘得漿料。
[0029](4)澆注要求
通過模具車對模具澆注，模具車下料口開始澆注時距離模具底部高度200mm，以每秒澆注50_高度的速度進行澆注，一邊澆注一邊提升下料口，直到澆注完成為止；
(5)靜養
①澆注入模開始計時，1.5-3.0分鐘之內模具車移到靜養室停頓到位；
②此后在60min之內靜止不動而且避免振動；
③燒注入模開始計時，靜養85min?10min后開始切割，切割速度:60mm / s ；
(6)養護待初步固化后，將切割好的殼體混凝土磚體坯體，合理放置自然硬化養護，既得。
[0030]實施例2
具體方案同實施例1，不同之處為: 一種以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體，由下述配比混合制得:殼體集料32kg，漁網20 kg，砂412kg，粉煤灰128 kg，硅酸鹽水泥375 kg，水151 kg。殼體集料的組成:方形環棱螺殼45%，波部東風螺殼18%，疣荔枝螺殼18%，單齒螺殼19%。
[0031]根據配比取殼體集料、漁網、硅酸鹽水泥和粉煤灰在攪拌轉速為80r/min下混合20分鐘，然后加入砂在攪拌轉速為80r/min下混合10分鐘，最后加適量水在攪拌轉速為160r/min下混合30分鐘得衆料。
[0032]實施例3
具體方案同實施例1，不同之處為:
一種以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體，由下述配比混合制得:殼體集料30kg，漁網25 kg，砂410 kg，粉煤灰120 kg，硅酸鹽水泥370 kg，水146 kg。殼體集料的組成:方形環棱螺殼35%，波部東風螺殼18%，疣荔枝螺殼18%，單齒螺殼19%。
[0033]根據配比取殼體集料、漁網、硅酸鹽水泥和粉煤灰在攪拌轉速為65r/min下混合20分鐘，然后加入砂在攪拌轉速為80r/min下混合10分鐘，最后加適量水在攪拌轉速為150r/min下混合30分鐘得衆料。
[0034]上述實施例制得的殼體集料混凝土磚體產品經檢測,具有如下優點:
(1)殼體集料混凝土磚體強度高、重量輕，其抗壓強度在35— 81kg/cm2之間，容重不大于1800kg/m3,可減少基礎荷載,因而可使整個建筑物自重減輕；
(2)殼體集料混凝土磚體保溫性能好,熱損失小。殼體集料混凝土磚體導熱系數一般為0.27—0.81 W/m.K之間，比普通混凝土低一半以上，因此可減薄墻體厚度，相應地增加室內寬闊度，在等同墻厚條件下，可大大改善房間保溫隔熱性能；
(3)殼體集料混凝土磚體隔音性好。各種殼體集料表面比碎石粗糙，具有一定吸水能力，所以殼體集料與水泥砂漿之間的粘結能力較強，因而殼體集料混凝土磚體具有較高的抗滲能力和耐久性；
(4)殼體集料混凝土磚體具有施工適應性強的特點，它不僅可根據建筑物的不同用途和功能，配制出不同性質的砌塊材料，也可以根據不同的殼體原材料來源來配置不同性質的砌塊，而且施工簡便，適應于海島偏遠地區各種施工方法進行生產。
[0035](5)現代漁網主要采用聚乙烯，尼龍等原料進行加工。該材料不易生物降解，每年累積的廢棄物數目巨大，是目前較難處理的廢棄材料。本發明將其變廢為寶應用到建筑領域，與殼體集料混搭制成混凝土磚體，減輕了混凝土磚體本身的自重，節約建筑物施工的成本，同時使各組分有機融合、纏結，增大了各組分互相之間的粘結性，從而使產品抗壓強度得到提高，耐久性也增大。
[0036](6)經濟效益2013年舟山市偏遠海島鄉鎮混凝土磚體使用量為約3萬立方米。可以使用本發明砌塊的小型建設工程與景觀工程的使用量為5千立方米。加貝殼集料砌塊的生產合格率為95%以上，按照生產成本85元/m3，島內物流費用2元/m3。對比從大陸運送的加氣混凝土磚體價格300元/m3,節約成本212元/m3,該項專利貢獻系數為0.7計算。
[0037]經濟效益計算:5000m3X 0.7 X 212元/m3=74.2萬元。74.2萬元為一年下來由本發明的殼體集料混凝土磚體代替混凝土磚體節約的成本，這還不包含給當地地方建筑文化風貌的提升帶來相關的旅游業等產業增收收益及減少相應垃圾處理收益。
[0038]以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，并非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
【權利要求】
1.一種以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體，其特征在于所述的混凝土磚體主要是由下述重量份的原料加入適量水混合制得:殼體集料28-32份，漁網20-25份，砂405-412份，粉煤灰120-128份，硅酸鹽水泥370-375份；所述的殼體集料為尺寸不一的天然螺殼混合集料，所述的漁網為廢棄漁網經破碎處理得到的最大寬度不大于Icm的碎塊。
2.根據權利要求1所述的混凝土磚體，其特征在于:所述的殼體集料主要由以下質量分數的組分拌攪均勻烘干而得:螺_殼40%±5%，波部東風螺殼20%±2%，撫蒸枝螺殼20%± 2%，芝麻螺殼 20%± 2%。
3.根據權利要求1或2所述的混凝土磚體，其特征在于:殼體集料的粒徑為10mm -25mm，砂為中砂。
4.一種權利要求1所述以貝殼類動物殼體為粗集料的混凝土磚體的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟: (1)配料:根據配比取殼體集料、漁網、硅酸鹽水泥和粉煤灰充分混合，然后加入砂進行攪拌，最后加適量水和外加劑攪拌均勻得漿料； (2)成型:漿料通過模具車對模具澆注成型； (3)靜養:澆注入模開始計時，1.5-3.0分鐘之內模具車移到靜養室停頓到位；此后在60min之內靜止不動而且避免振動；燒注入模開始計時,成型品靜養85 min?10min后開始切割; (4)硬化養護:待初步固化后，將切割好的殼體混凝土磚體坯體，合理放置自然硬化養護，既得。
5.根據權利要求4所述的混凝土磚體，其特征在于:步驟(3)中的切割速度為60_/S。
6.根據權利要求4所述的混凝土磚體，其特征在于:步驟(I)配料:根據配比取殼體集料、漁網、硅酸鹽水泥和粉煤灰在攪拌轉速為60-80r/min下混合20-30分鐘，然后加入砂在攪拌轉速為80-90r/min下混合10-20分鐘，最后加適量水在攪拌轉速為150_180r/min下混合20-30分鐘得漿料。
【文檔編號】C04B18/04GK104496340SQ201410621685
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月7日 優先權日:2014年11月7日
【發明者】張 煥, 嚴湘琦, 張子琪, 魏春雨 申請人:浙江大學