免烧砖制备方法、免烧砖及免烧砖原料与流程

本发明涉及建材领域，特别是涉及一种免烧砖制备方法、免烧砖及免烧砖原料。

背景技术：

自秦汉改革烧粘土制砖以来，我国的墙体材料没有本质的改变。几千年以来，粘土砖作为用量最大、应用最广的建筑材料在人类生活和生产中发挥了无法估量的作用。粘土砖是由粘土等为主要原料、通过烧制而成的耐火材料或强度材料，其生产原料广泛、能就地取材。虽然近年来各种新型建筑材料不断涌现，但粘土砖目前仍在我国不少地区大量使用，仍是我国主要的墙体材料，占墙体材料总量的90％以上。粘土砖具有强大的生命力，几千年来经久不衰的原因主要有以下几方面：

第一，原料丰富易得，水和土是大自然的赐予，凡是人类居住的地方就有水和土；

第二，工艺简单，烧制砖的技术要求较低，烧制不需要特别高温；

第三，性能好，粘土砖经久耐用，美观大方，物理性能可靠；

此外，由于原料要求低、价格低廉、生产技术简单，所以砖制品价格便宜。但是，烧结粘土砖的生产不仅毁坏耕地、污染环境、浪费能源，而且粘土砖本身块体小，质量重，施工效率低，不满足建筑高层化、施工现场化和建筑材料的多功能的要求。

随着我国对环境及资源的越来越重视，免烧砖将会替代烧结砖而成为墙体材料的主流，这是不可逆转的大趋势，与烧结砖相比免烧砖具有以下优势：

一、节约土地资源、利用工业废渣。据统计，每年烧砖耗用约100万亩土地，其中毁田造砖的有2万亩，减少粮食生产近8000万吨，全国有砖瓦企业约11万个，占地600多万亩。

二、节约生产耗能，保护环境。生产烧结粘土砖需要消耗大量煤等燃料，我国现在能源比较缺乏，每年我国有很大一部分能源用于生产烧结黏土砖，生产10亿块实心黏土砖要消耗一万吨标准煤。由于煤的燃烧同时产生大量的废渣和有害气体，有很多砖瓦企业就在城市的郊区附近，砖瓦厂林立的烟窗产生大量的有害气体，严重污染了城市的空气，影响人们的身心健康。

三、免烧砖生产工艺简单，经济成本较低。

免烧砖与烧结砖相比，前者利用工业废渣的原料，又不需烧结和蒸养，生产成本比烧结砖低；“吃”渣量大，社会、环境效益突出；棱角整齐、尺寸标准、抗压强度高于7.5MPa；密实度大，吸水性小、耐久性能好。总体来看，其产品质量和综合性能并不比烧结砖逊色。

但是，免烧砖成型压力高、密实，故容重比烧结砖大，而且表面太光滑；其次若生产工艺控制不好，会造成免烧砖对水的稳定性及对大气的稳定性能差。

黑棉土是一类热带常见的水化高膨胀性粘土，在世界各地多有分布，如：印度国土的26％都是此类粘土；中、南部非洲地区大部分都是这类膨胀性土壤，我国云南、四川、安徽、河南、广西、贵州省等地也多有分布。黑棉土作为工程材料，如：路基、地基、坝梯、以及其他市政建设，则是缺点。原因是这类土壤的水化高膨胀性，即：这类土遇水，体积能膨胀至1.5～3倍，强度也降低至原来的10％。以路基为例，其自由膨胀率在150～300％之间，加州承载比降低至原土的10％～15％。因此，该土壤不能作为路基填料而直接使用。目前，工程上采用最有效的处理方法是挖掘出此类粘土，通过加固地基，方能获取高强度的路基。地基挖掘法固然能实现建筑施工的需求，但被挖出的黑棉土量大，若不得到处理，存储成本亦升高。

技术实现要素：

本发明提供了一种免烧砖制备方法以克服上述问题或者部分地解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种免烧砖制备方法，包括：

粉碎黑棉土和火山灰；

将粉碎后的所述黑棉土和所述火山灰以及水泥、氢氧化钙按配比组成配料，研磨均匀；

将水加入到所述配料中并搅拌均匀，得到混料；

将所述混料压制成型，室温陈化后得到初坯；

将所述初坯放在蒸养釜中进行养护；

将所述初坯冷却至室温，得到所述免烧砖。

可选地，所述黑棉土和所述火山灰的粒径≤400目。

可选地，所述配比为：所述黑棉土60～75质量份、所述火山灰10～18质量份、所述水泥5～15质量份、所述氢氧化钙2～10质量份。

可选地，所述水的质量为所述配料质量的5％～10％。

可选地，所述将所述混料压制成型的压力为10MPa～15MPa、保压时间≥10秒。

可选地，所述陈化的时间为不小于12小时。

可选地，所述初坯在蒸养釜中的养护时间为8～24小时，养护温度为90℃～220℃，养护湿度≥90％。

根据本发明的另一个方面，提供了一种免烧砖，按照上述任一免烧砖制备方法制备而成。

根据本发明的再一个方面，提供了一种免烧砖原料，所述免烧砖原料的成分包括：黑棉土60～75质量份、火山灰10～18质量份、水泥5～15质量份、氢氧化钙2～10质量份。

本发明提供了一种以黑棉土为主料，火山灰、水泥、氢氧化钙为辅料的免烧砖制备方法，通过该方法制备出的免烧砖强度高、吸水率低，符合国家标准，是一种可广泛应用的工程建筑材料。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式，并不能认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是根据本发明实施例的免烧砖制备方法流程图；

图2是根据本发明一个实施例的免烧砖实物示意图；

图3是根据本发明一个实施例的免烧砖SEM图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

通对黑棉土及火山灰的化学成分、示性矿物、结构等进行分析，本发明还提供了一种免烧砖制备方法，如图1所示，本发明提供的免烧砖制备方法包括：

步骤S102，粉碎黑棉土和火山灰；

步骤S104，将粉碎后的黑棉土和火山灰以及水泥、氢氧化钙按配比组成配料，研磨均匀；

步骤S106，将水加入到所述配料中并搅拌均匀，得到混料；

步骤S108，将混料压制成型，室温陈化后得到初坯；

步骤S110，将初坯放在蒸养釜中进行养护；

步骤S112，将初坯冷却至室温，得到免烧砖。

本发明提供的免烧砖制备工艺简单，所获得的免烧砖强度高、吸水率低，符合国家标准，是一种可广泛应用的工程建筑材料。通过测试，免烧砖的抗压强度达到15Mpa、吸水率不大于20％，产品性能达到中华人民共和国建材行业标准(JC 422-91)的MU15级要求。而且黑棉土作为本发明免烧砖原料的主料分布广泛，可就地取材，不仅可以减少原料运输带来的困难，也降低了产品的生产成本，提高经济效益。

在本发明的一个优选实施例中，上述配比可以为：黑棉土60～75质量份、火山灰10～18质量份、水泥5～15质量份、氢氧化钙2～10质量份。

上述配比是发明人通过实验发现的较佳的配比，只要在可选范围内，调整黑棉土、火山灰水泥及氢氧化钙的配比，都可以制备出符合国家标准的免烧砖。但是需要说明的是，由于发明的人的试验次数是有限的，因此不排除还有其他的不属于上述可选范围的可行的配比。

优选地，粉碎后黑棉土和火山灰的粒径≤400目；配料中加入的水的质量为所述配料质量的5％～10％；将混料压制成型的压力为10MPa～15MPa、保压时间≥10秒；陈化的时间为不小于12小时；初坯在蒸养釜中的养护时间为8～24小时，养护温度为90℃～220℃，养护湿度≥90％。

上述条件是同样是发明人通过实验发现的粉碎、压制、陈化、养护等步骤的较佳的执行条件，随着原料配比的改变、设备状态的不同等因素的变化上述条件可以进行灵活地调整。

对应于上述免烧砖制备方法，本发明实施例还提供了一种采用上述制备方法制备的免烧砖，就成分构成来说，这种免烧砖的成分为：黑棉土60～75质量份、火山灰10～18质量份、水泥5～15质量份、氢氧化钙2～10质量份。

进一步的，本发明实施例还提供了一种免烧砖原料，上述免烧砖原料的成分包括：黑棉土60～75质量份、火山灰10～18质量份、水泥5～15质量份、氢氧化钙2～10质量份。

针对上述实施例提供的技术方案，发明人选取了的多组不同配比的免烧砖原料来制备了免烧砖，并对所制备出的免烧砖的性能进行了测试。

实施例1

本实施例的免烧砖，其各原料按质量份的构成为：黑棉土65质量份；火山灰10质量份；水泥15质量份；氢氧化钙10质量份。各成分具体质量为：黑棉土390g；火山灰60g；水泥90g；氢氧化钙60g。优选地，本实施例所用黑棉土土样取自肯尼亚内罗毕路基土，取样深度2.0m。

实施例2

本实施例的免烧砖，其各原料按质量份的构成为：黑棉土65质量份；火山灰15质量份；水泥10质量份；氢氧化钙5质量份。各成分具体的质量为：黑棉土390g；火山灰90g；水泥60g；氢氧化钙30g。

实施例3

本实施例的免烧砖，其各原料按质量份的构成为：黑棉土质量65份；火山灰18质量份；水泥5质量份；氢氧化钙2质量份。各成分具体的质量为：黑棉土390g；火山灰108g；水泥30g；氢氧化钙12g。

实施例4

本实施例的免烧砖，其各原料按质量份的构成为：黑棉土70质量份；火山灰10质量份；水泥10质量份；氢氧化钙2质量份。各成分具体质量为：黑棉土420g；火山灰60g；水泥60g；氢氧化钙12g。

实施例5

本实施例的免烧砖，其各原料按质量份的构成为：黑棉土70质量份；火山灰15质量份；水泥5质量份；氢氧化钙10质量份。各成分具体质量为：黑棉土420g；火山灰90g；水泥30g；氢氧化钙60g。

实施例6

本实施例的免烧砖，其各原料按质量份的构成为：黑棉土70质量份；火山灰18质量份；水泥15质量份；氢氧化钙5质量份。各成分具体质量为：黑棉土420g；火山灰108g；水泥90g；氢氧化钙30g。

实施例7

本实施例的免烧砖，其各原料按质量份的构成为：黑棉土75质量份；火山灰10质量份；水泥5质量份；氢氧化钙5质量份。各成分具体质量为：黑棉土450g；火山灰60g；水泥30g；氢氧化钙30g。

实施例8

本实施例的免烧砖，其各原料按质量份的构成为：黑棉土75质量份；火山灰15质量份；水泥15质量份；氢氧化钙2质量份。各成分具体质量为：黑棉土450g；火山灰90g；水泥90g；氢氧化钙12g。

实施例9

本实施例的免烧砖，其各原料按质量份的构成为：黑棉土75质量份；火山灰18质量份；水泥10质量份；氢氧化钙10质量份。各成分具体质量为：黑棉土450g；火山灰108g；水泥60g；氢氧化钙60g。

基于上述实施例1，本发明提供的免烧砖制备方法如下：

1.用盘式破碎机对黑棉土和火山灰进行粉碎，使黑棉土和火山灰的粒径≤400目；

2.将黑棉土、火山灰、水泥及氢氧化钙组成配料，研磨均匀；

3.将与上述配料质量的5％～10％等质量的水加入到所述配料中搅拌混合均匀，得到混料；

4.将混料在10MPa～15MPa压力下压制成型，保压时间不少于10秒，室温陈化12小时后得到初坯；

5.将初坯在蒸养釜中养护8小时，养护温度220℃，养护湿度90％；

6.冷却至室温，即获得黑棉土免烧砖成品，该免烧砖长12cm、宽6cm、高3cm，实物图如图2所示，SEM(Scanning Electron Microscope，扫描电子显微镜)图如图3所示。

基于实施例2至实施例8提供的免烧砖原料制备免烧砖的方法与上述的基于实施例1的免烧砖制备方法类似，此处不再赘述。

根据实施例1至实施例9所获得的免烧砖性能如表1所示，JC 422-91中的性能如表2所示。

表1

表2

通过对上述各实施例中所获得的免烧砖的性能进行测试，并将测试结果与JC 422-91中的性能进行对比，可以发现，以上各实施例的免烧砖配料通过本发明提供的免烧砖制备方法制备而成的免烧砖的抗压强度和吸水率都达到JC422-91中的标准。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。