一种基于机制砂材料的装配式混凝土砖及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种基于机制砂材料的装配式混凝土砖及其制备方法。

背景技术：

目前，我国建筑节能采用混凝土砖以替代粘土红砖，但在应用过程中，多孔砖砌成的墙体间因连接牢度不够而产生分离、空鼓，以及部分墙体上的呈踏步状裂缝等缺陷，此外现有的混凝土砖之间通过混凝土进行固定连接，但现有的混凝土砖结构较为方正，在受到较大外力时，混凝土砖砖之间容易相互脱离，造成墙面受损在一定程度上影响了建筑工程的整体质量和混凝土砖的推广应用，特别的在一些需要在横向承担冲击力的应用场合更是无法满足需要；

此外当需要将有混凝土砖设置在管道周围的位置时，通常需要在混凝土砖上加工出与管道、线缆相互适配的开关盒放置容置槽或线路管，以便于将管道、线缆卡入，避免混凝土砖本体与管道、线缆相互干涉，然而现有的混凝土砖通常是标准砖的结构，需要在施工现场采用人工切割的方式开槽，砖损耗大，产生大量的粉尘和噪音污染，且施工效率不高，增加人工费及材料费；

进一步的目前混凝土砖采用的是纯水泥加河沙类配方，该配方虽保证了混凝土砖早期强度和模板周转率，但纯水泥类配方不仅耗用水泥量较大，同时由于水化峰热集中，因此在用量较大的情况下，易出现裂缝，河沙的大量使用增加环境压力，采用机制砂成为了一定的趋势，但是现有机制砂的混凝土组分中，由于机制砂母材质的制约，以及其他现有组分配比种类不够健全，容易出现孔隙率大，砂浆密实度低以及耐久性和抗压性不够。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于机制砂材料的装配式混凝土砖及其制备方法，用以解决上述的问题。

一种基于机制砂材料的装配式混凝土砖，包括砖体，所述砖体两端分别设置有用于拼接的榫卯结构，所述砖体在其下表面中间位置间隔设置有若干插块，并在其上表面匹配设置有供插块插入的插槽，所述砖体在所述插块一侧间隔贯穿开设有若干竖通孔，另一侧开设有附加材料插入腔；

所述砖体上表面环绕插槽开设有溢料槽，所述插槽顶部还开设有与溢料槽连通的导槽；

所述砖体两端面在靠近竖通孔一侧自上而下间隔贯穿开设有若干横通孔，所述横通孔和竖通孔相互连通。

优选地，所述榫卯结构包括在砖体两端分别设置的公榫条和母榫槽，所述公榫条包括在砖体一端贯穿上下表面设置的若干滑条，所述母榫槽包括在砖体另一端贯穿上下表面与滑条匹配设置的若干滑槽。

优选地，所述附加材料插入腔中插入有保温材料、阻燃材料或者隔音材料中的一种或几种。

优选地，所述插槽为三个，所述溢料槽环绕三个插槽外围设置，所述溢料槽深度不低于所述插槽深度的四分之三。

优选地，所述插槽和插块的横截面均为直槽型。

优选地，所述插块截面小于插槽截面，所述插块侧面对称设置有若干对找准凸肋，每对所述找准凸肋间距离与所述插槽截面规格间隙配合。

优选地，所述混凝土砖按照以下方法进行制备，包括：

a、按重量份准备以下组分原料：

水泥250-350份、粉煤灰30-80份、片麻岩机制砂石粉30-80份、机制砂600-840份、机制粗骨料800-1000份、水230-270份、早强剂1-2份、改性剂6-8份、膨润土3-7份、钢纤维25-50份、聚丙烯纤维2-6份、偏高岭土30-60份、减水剂5-10份、纤维素醚0.2-0.5份；

b、将双氧水、醋酸、水按照重量比10:2:120配置成预处理液，将机制砂石放入预处理液中进行浸渍处理15-25分钟后过滤，然后将预处理后的砂石中喷洒约集料质量2-3％的偶联剂溶液，搅拌均匀后于烘箱160℃烘干2h得到改性机制砂，其中，偶联剂溶液中硅烷偶联剂的重量百分比为4-6％，并以酸调节偶联剂溶液的ph至4.5-5.5；

c、将水泥和粉煤灰、片麻岩机制砂石粉在强制式搅拌机中搅拌2-5min，得到混合物a，向混合物a中加入改性后的机制砂石、聚丙烯纤维、钢纤维、膨润土和偏高岭土，搅拌5-10min后得到混合物b，将改性剂加入水中水浴加热至所有组分熔融形成均质溶液后搅拌冷却至18-22摄氏度，依次加入混合物b、减水剂、早强剂和剩余的水，搅拌4-7min，得到机制砂混凝土备用；

d、按照混凝土砖的结构设计模具，清理模具表面、拼装模具，并在涂刷脱模剂后将搅拌好的机制砂混凝土倒入模具，振动使其密实，对密实后的机制砂混凝土表面进行收面处理，收面后使用塑料薄膜将机制砂混凝土覆盖，避免机制砂混凝土表面失水过快，临近初凝时，在混凝土表面进行压实抹面，先对压实抹面后的机制砂混凝土表面进行喷水养护，并遮盖保持机制砂混凝土表面湿润状态至混凝土终凝，得到预制件初产品，将预制件初产品与模具脱离，对脱模的预制件初产品进行养护，具体包括：送入养护房中，在20±2℃恒温养护3-4h,提供蒸汽并以22-24℃/h的速率升温1.5-2h，在60±3℃恒温8-10h，自然降温1.5-2h即可。

优选地，所述粉煤灰和片麻岩机制砂石粉的质量比为1:1；

所述膨润土含量不超过混凝土胶凝材料重量的0.8％，偏高岭土含量不超过混凝土胶凝材料重量的10％。

优选地，所述机制砂为石灰岩机制砂、花岗岩机制砂和辉绿岩机制砂按照重量比5:3:1组成的混合物，所述机制砂细度模数为2.8-3.2，粒径0.15-5.0mm，所述机制粗骨料为石灰岩矿破碎的粒径为5-10mm废石屑，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

优选地，所述早强剂包括甲酸钙，所述改性剂为聚乙烯醇、可分散乳胶粉、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物和羟丙基甲基纤维素按照1:4:2:2组成的混合物。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明首先提供了一种装配式混凝土砖，该混凝土砖实现了横向和纵向间的双向拼接，有效的提高了最终形成的墙体的耐压和耐冲击性，其横向通过榫卯结构而纵向通过插接模式既保证了横纵向稳定性又适用于现有的工人砌墙工艺，大大提高了装配的效率；

(2)本发明独创性的对混凝土砖进行了结构设计，特别的提供了在插块一侧开设的竖向通孔以及在两端面开设的横通孔，这样的设计提供了集合了两种突出的功能，一方面竖向通孔和横向通孔匹配设置形成内墙面上完整的走线或者走管通道，省去了现有的电线水管走线时人工开槽的弊端，同时不影响内墙面的平整性和结构强度，另一方面，竖向通孔和横向通孔可以提供钢筋、绳索或者其他加强或者阻挡部件的穿插，避免了现有墙体在需要钢索或者钢筋作为加强单元时破坏性的穿插，大大提高了建筑施工的速率；

(3)本发明的横纵连接结构，有效提高了装配的精度，进而保证了竖向通孔和横向通孔的连通性，同时在保证混凝土强度的前提下，降低了重量和成本，进一步的本发明设置的插入腔，可以对混凝土砖进行扩展性的使用，实现墙体的隔音或者保温，避免了现有的保温材料通过粘贴或者胶黏的形式设置在外墙面上引起的老化脱落风险。

(4)本发明提供了一种混凝土砖的制备方法，通过将石粉和粉煤灰的特殊组份配比，减少混凝土固化过程中的水化热，从而减少甚至消除了混凝土固化中产生的裂纹，同时该石粉比例的添加细化了孔径，降低了孔隙率，其颗粒粒径分布较广以及本身的晶核效应产生了较好的粘结力，提高了砂浆密实度和耐久性，同时采用的机制砂通过对于母材的特殊配比，其级控稳定，进一步的对其进行改性后通过偶联剂提高了砂石在混凝土中的流动性和分散性，通过添加的改性剂提高了各组分间的相容性，且延缓了水泥材料的水化反应和火山灰反应，具有缓凝效果，有效改善高强混凝土材料的界面结构和抗折强度，同时在形成混凝土干燥后对砂石起到保护作用，防止了混凝土中碱性物质的侵蚀，减缓了碱骨料反应，添加的钢纤维和聚丙烯纤维有效提高了混凝土砖的强度，特殊配比的膨润土提高了混凝土的耐折强度和抗压强度，也降低了混凝土渗水以及粘聚性差的可能，平衡性的加入了偏高岭土其在保证了混凝土的坍落度前提下，进一步提高了混凝土砖的强度。

本发明相对于现有技术的显著的进步和突出的有益效果在实施例部分进一步阐述。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的一种基于机制砂材料的装配式混凝土砖的立体结构俯视图；

图2为本发明一种基于机制砂材料的装配式混凝土砖的反向45度立体结构仰视图；

图3为本发明一种基于机制砂材料的装配式混凝土砖的仰视图；

图4为本发明一种基于机制砂材料的装配式混凝土砖的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参照图1-4，本实施例提供一种基于机制砂材料的装配式混凝土砖，包括：

砖体1，所述砖体1两端分别设置有用于拼接的榫卯结构，本实施例中的榫卯结构包括在砖体两端分别设置的公榫条2和母榫槽3，所述公榫条2包括在砖体一端贯穿上下表面设置的三根滑条21，母榫槽3包括在砖体另一端贯穿上下表面与滑条匹配设置的三个滑槽31，在本实施例中滑条21为矩形，当然也可以采用梯形、或者燕尾形，在这里不做赘述；

本实施例砖体1在其下表面中间位置间隔设置有若干插块4，并在其上表面匹配设置有供插块4插入的插槽5，本实施例中的插块4、插槽5均为三个，本实施例中的插槽5和插块4的横截面均为直槽型；

本实施例中的插块4截面小于插槽5截面，所述插块4侧面对称设置有若干对找准凸肋41，每对所述找准凸肋41间距离与所述插槽截面规格间隙配合，在本实施例中的找准凸肋41在每个插块4上沿左右、上下对称设置为四个，其可以有效提高混凝土砖相互间的匹配精度，使得竖通孔或横通孔有效连通；

特别的本发明创新的在砖体1上表面环绕插槽5开设有溢料槽8，所述插槽5顶部还开设有与溢料槽8连通的导槽51，此种设计配合插块4和插槽5的匹配设置，使得上下两个混凝土砖在相互装配时，预先注入在插槽5中的粘结物，例如水泥浆会随着插块4的下沉而溢出，溢出后通过导槽51进入溢料槽8，一方面保证了上下两个混凝土砖粘结的有效性，同时不会出现由于溢出料导致的上下两个混凝土砖接触表面的凹凸不平，影响最终的稳定性和装配的精确性，溢料槽8深度不低于所述插槽5深度的四分之三也是为了实现该目标而保证溢出的粘结物不会影响其他模块，例如竖通孔6；

本实施例中的砖体1在插块4一侧间隔贯穿开设有若干竖通孔6，另一侧开设有附加材料插入腔7；本实施例中的附加材料插入腔7中插入有保温材料、阻燃材料或者隔音材料中的一种或几种，根据需要的场合，用户自行选择种类插入即可，做到了墙面保温、隔音阻燃的一体化设计；

本实施例砖体两端面在靠近竖通孔6一侧自上而下间隔贯穿开设有若干横通孔9，所述横通孔9和竖通孔6相互连通。

实施例2

本实施例提供一种实施例1中的混凝土砖的配方组分，包括：水泥250-350份、粉煤灰30-80份、片麻岩机制砂石粉30-80份、机制砂600-840份、机制粗骨料800-1000份、水230-270份、早强剂1-2份、改性剂6-8份、膨润土3-7份、钢纤维25-50份、聚丙烯纤维2-6份、偏高岭土30-60份、减水剂5-10份、纤维素醚0.2-0.5份。

在本实施例的取值范围内，我们可以任意进行组分的配比，但是作为最优选的我们选定粉煤灰和片麻岩机制砂石粉的质量比为1:1，此时石粉粉煤灰的配比能够减少混凝土固化过程中的水化热，从而减少甚至消除了混凝土固化中产生的裂纹，同时该石粉比例的添加细化了孔径，降低了孔隙率，其颗粒粒径分布较广以及本身的晶核效应产生了较好的粘结力，提高了砂浆密实度和耐久性；

本实施例中的我们确定组分内容时确保膨润土含量不超过混凝土胶凝材料重量的0.8％，偏高岭土含量不超过混凝土胶凝材料重量的10％，此种配比情况下能够切实加强混凝土的耐折强度和抗压强度，而不会降低混凝土的其他工作性能。

本实施例中机制砂为石灰岩机制砂、花岗岩机制砂和辉绿岩机制砂按照重量比5:3:1组成的混合物机制砂细度模数为2.8-3.2，粒径0.15-5.0mm，所述机制粗骨料为石灰岩矿破碎的粒径为5-10mm废石屑，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

本实施例中早强剂包括甲酸钙，所述改性剂为聚乙烯醇、可分散乳胶粉、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物和羟丙基甲基纤维素按照1:4:2:2组成的混合物。

实施例3

本实施例提供一种制备如实施例1的混凝土砖的方法，包括以下步骤：

a、按照实施例2中的组分配比准备原材料；

b、将双氧水、醋酸、水按照重量比10:2:120配置成预处理液，将机制砂石放入预处理液中进行浸渍处理15-25分钟后过滤，然后将预处理后的砂石中喷洒约集料质量2-3％的偶联剂溶液，搅拌均匀后于烘箱160℃烘干2h得到改性机制砂，其中，偶联剂溶液中硅烷偶联剂的重量百分比为4-6％，并以酸调节偶联剂溶液的ph至4.5-5.5；

c、将水泥和粉煤灰、片麻岩机制砂石粉在强制式搅拌机中搅拌2-5min，得到混合物a，向混合物a中加入改性后的机制砂石、聚丙烯纤维、钢纤维、膨润土和偏高岭土，搅拌5-10min后得到混合物b，将改性剂加入水中水浴加热至所有组分熔融形成均质溶液后搅拌冷却至18-22摄氏度，依次加入混合物b、减水剂、早强剂和剩余的水，搅拌4-7min，得到机制砂混凝土备用；

d、按照混凝土砖的结构设计模具，清理模具表面、拼装模具，并在涂刷脱模剂后将搅拌好的机制砂混凝土倒入模具，振动使其密实，对密实后的机制砂混凝土表面进行收面处理，收面后使用塑料薄膜将机制砂混凝土覆盖，避免机制砂混凝土表面失水过快，临近初凝时，在混凝土表面进行压实抹面，先对压实抹面后的机制砂混凝土表面进行喷水养护，并遮盖保持机制砂混凝土表面湿润状态至混凝土终凝，得到预制件初产品，将预制件初产品与模具脱离，对脱模的预制件初产品进行养护，具体包括：送入养护房中，在20±2℃恒温养护3-4h,提供蒸汽并以22-24℃/h的速率升温1.5-2h，在60±3℃恒温8-10h，自然降温1.5-2h即可。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。