一种火山渣骨料的制备工艺及大掺量火山灰渣混凝土砌块承重基体的制作方法

本发明涉及建筑墙体保温材料领域，具体涉及一种利用火山灰渣制备混凝土砌块技术的改良。

背景技术：

火山渣是一种火山爆发岩浆喷出后，由于气体作用发生膨胀冷却后形成的多孔岩石，这种岩石在中国分布广泛，储量丰富。火山渣具有质轻、孔隙率高、导热系数小等特性，是优质的天然轻骨料。如果用其制备成混凝土砌块，不但可以在一定程度上缓解砂石供应的压力，而且对发展地区经济建设、推进墙材革新与建筑节能工作产生积极作用。

在现有技术中，已有以火山渣制备混凝土墙板或加气混凝土砌块的技术披露。如国家知识产权局于2016.09.21公布的名称为“一种轻集料混凝土”、申请号“201610265103x”的发明专利申请，其公开了一种轻集料混凝土，出于解决在水泥混凝土工程中节能减排以及降低工程成本的问题，提供了以下技术方案：包括有水泥、粉煤灰、1-3mm火山渣、5-8mm火山渣和外加剂，按重量份各种材料的含量为：水泥1000份、粉煤灰100-180份、1-3mm火山渣600-1000份、5-8mm火山渣1200-1700份、外加剂18.6-19.9份。

外加剂包括有减水剂、胶乳、发泡剂和聚丙烯短纤维，按重量份各种材料的含量为：减水剂7.5-8.8份、胶乳10份、发泡剂0.1份、聚丙烯短纤维1份。

胶乳为苯乙烯-丙烯酸酯乳液。

最终制得的产品具有轻质、保温、高强、环保、绿色、节能等特点。

该案已经考虑到了减少水泥被吸入火山渣孔造成的混凝土标号降低及材料浪费的问题。采取的措施是投料顺序为：先投入全部火山渣粗细骨料搅拌均匀，再加入约1/3水搅拌使火山渣表面湿润，然后加入粉煤灰搅拌，最后加入水泥和剩余约2/3的水继续搅拌同时加入外加剂至制成混凝土。

该案确实避免了水泥被吸入的问题，但其未考虑火山渣骨料的孔隙仍会被水、粉煤灰“侵入”的情况。最终产品固化后，内部无论是理论上还是实际上，火山渣骨料内都会含有一定的水分，这会影响其保温性能和抗压强度。

技术实现要素：

本发明针对以上问题，提供了一种在确保水泥标号不降低的前提下，有效控制产品内部含水量，进而保障制品抗压强度、保温性能的火山渣骨料的制备工艺及大掺量火山灰渣混凝土砌块承重基体。

本发明的制备工艺，采用火山渣为原料，包括以下步骤：

s1、将火山渣原料破碎，筛分出粒径为3~8mm的作为火山渣骨料备用，其余粒径小于3mm的作为火山灰备用；

s2、将s1所得火山渣骨料放入有机乳液中浸渍或使用有机乳液进行喷涂；

s3、干燥，制得火山渣骨料。

所述有机乳液为丙烯酸树脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或丁苯乳液中的一种或任意几种复配。

所述有机乳液粘度为300-1000mpa•s。

将s1制得的所述火山灰研磨1-1.5h，制得比表面积900-1100m²/kg的超细火山灰。

以制备的火山渣骨料为主料的大掺量火山灰渣混凝土砌块承重基体，包含以下重量份的组分：水泥25-35份、活性混合材5-10份、改性剂0.5-1.2份，以及水25-35份；还包括50-70份的所述火山渣骨料和5-10份的火山灰；经混合、成型、养护、干燥步骤后制得混凝土砌块。

所述成型步骤为：将火山渣骨料、火山灰、水泥、活性混合材、改性剂和水混合搅拌均匀，注入模具，制得承重基体坯块。

所述养护步骤为将承重基体坯块蒸汽养护4-12h，温度为40℃~90℃；再自然养护25-28天。

所述干燥步骤为将养护后的大掺量火山灰渣混凝土砌块承重基体放置在鼓风干燥室内干燥，干燥室温度为40℃~90℃，干燥时间为1-2h，冷却后用塑料布包装，制得承重基体。

在本发明中，使用有机乳液对火山渣骨料进行预处理，有机乳液主要涂覆在火山渣表面层的孔隙和微小缝隙口（也会轻微渗入孔隙中），能够封闭（填充）微细裂缝。同时在火山渣骨料的表面形成一层致密的薄膜，对火山渣骨料起到封孔作用，避免水泥浆进入火山渣骨料孔隙内部降低火山灰渣混凝土的保温性能、增加内部含水量。有机乳液在骨料表面固化成一层有机薄膜，还可以降低火山渣骨料的吸水性能，在混凝土搅拌时，可避免火山渣骨料快速吸水跟水泥水化“争抢”水分，可保证火山灰渣混凝土的制浆工序顺利进行。本发明在能确保抗压强度的同时，提高制品砌块的保温性能。充分利用火山灰渣、最大化优化火山渣混凝土砌块性能。

附图说明

图1是本发明技术加工的承重基体实施例一的结构示意图，

图2是图1的左视图，

图3是图1的右视图，

图4是图1的俯视图，

图5是实施例一的承重基体制作为砌块的结构示意图；

图中1是f型基体，10是立面，11是侧立面一，12是侧立面二，13是燕尾槽，14是砌筑材料容置面，15是保温体连接位a，100是保温体，101是砌筑材料。

图6是本发明技术加工的承重基体实施例二的结构示意图，

图7是实施例二的承重基体制作为砌块的结构示意图；

图中2是u型基体，21是辅助连接槽，22是侧立面，23是榫卯槽，24是砌筑材料容置槽，200是保温体，201是连接件。

图8是本发明技术加工的承重基体实施例三a的结构示意图，

图9是本发明技术加工的承重基体实施例三b的结构示意图，

图10是实施例三的承重基体制作为砌块的结构示意图；

图中3是框形基体，31是承口缝，32是插口条，33是燕尾槽，34是砌筑材料容置面容置槽，301是砌筑材料。

具体实施方式

本发明的制备工艺，采用火山渣为原料，包括以下步骤：

s1、将火山渣原料破碎，筛分出粒径为3~8mm的作为火山渣骨料备用，其余粒径小于3mm的作为火山灰备用；选择3~8mm的作为火山渣骨料，作为强化骨料，可提高混凝土砌块强度；

将s1制得的所述火山灰研磨1-1.5h，制得比较面积900-1100m²/kg的超细火山灰。制得超细火山灰，比表面积至1000m²/kg左右，提高火山灰活性。

s2、将s1所得火山渣骨料放入有机乳液中浸渍或使用有机乳液进行喷涂；有机乳液为丙烯酸树脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或丁苯乳液中的一种或任意几种复配。

丙烯酸树脂本身的流动性好，在室温下可以在较短的时间固化，将火山渣骨料浸润到丙烯酸树脂浆液0.5h，然后在室温条件下风干，固化后的膜结构厚度均匀，能和骨料紧密地结合。

醋酸乙烯-乙烯共聚乳液由于黏度过高、流动性较差，故掺入10%水稀释，加入0.1-0.5%纤维素，纤维素具有良好的粘连效果，可保持聚合物水乳液的均匀、稳定性。将火山渣骨料浸润到稀释后的乳液中浸泡0.5h，然后在室温条件下风干。醋酸乙烯-乙烯共聚乳液具有良好的成膜性，固化后的膜结构均匀良好。

丁苯乳液本身的流动性好，将火山渣骨料浸润到乳液中浸泡0.5h，然后在室温条件下风干。固化后的膜结构均匀良好。

对于以上有机乳液的用量，本领域技术人员可以根据实际应用时物料的干燥度、气候因素进行选择，此处不再赘述。

有机乳液粘度为300-1000mpa•s。这样是为封孔以及成膜。低粘度可以保证有机乳液具有较好的流动性，更好地渗透填充火山渣骨料微细裂缝和包裹在火山渣骨料的表面。高粘度流动差，但在气温高的时候，或者环境湿度大的时候，可以适用。对于控制前述粘度，本领域技术人员可以根据现有技术的测试手段，结合加减挥发性溶剂来进行调整。此处不再赘述。

s3、干燥，制得火山渣骨料。这里的干燥，在实际操作时其实是粘度的“降低”，可以是完全的干燥、固化；也可以通过观察在未完全干燥固化就进入后续程序。此外，干燥的手段可以是静置，也可以是搅拌。甚至可以增加一定温度进行。

将s1制得的所述火山灰研磨1-1.5h，制得比表面积900-1100m²/kg的超细火山灰。

以制备的火山渣骨料为主料的大掺量火山灰渣混凝土砌块承重基体，包含以下重量份的组分：水泥25-35份、活性混合材5-10份、改性剂0.5-1.2份，以及水25-35份；还包括50-70份的所述火山渣骨料和5-10份的火山灰；经混合、成型、养护、干燥步骤后制得混凝土砌块。

前述活性混合材：指具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料。一种矿物材料，磨细成粉，与石灰和石膏拌合在一起并加水后，在常温下能生成具有胶凝性的水化产物，既能在水中硬化又能在空气中硬化，此类物质，如粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰，均属于活性混合材。

所述成型步骤为：将火山渣骨料、火山灰、水泥、活性混合材、改性剂和水混合搅拌均匀，注入模具，制得承重基体坯块。

所述养护步骤为将承重基体坯块蒸汽养护4-12h，温度为40℃~90℃；再自然养护25-28天。自然养护，即将砌块置于自然环境中，无需进行温度、湿度等环境条件的设置。

所述干燥步骤为将养护后的混凝土砌块放置在鼓风干燥室内干燥，干燥室温度为40℃~90℃，干燥时间为1-2h，冷却后用塑料布包装，得到成品。干燥时间以火山灰渣混凝土砌块的相对含水率达到相应国家或行业标准为准；采用塑料布包装起到防雨防潮的作用。

下面结合附图1-10详细说明本发明的技术应用的实例：

图1-5是第一种实施例，利用本发明加工的f型基体1，其包括一个立面10，侧立面一11、侧立面二12，构成f形状。在两个侧立面的左侧面（以图为例）均设燕尾槽13，用于连接保温体101，保温体可以是诸如泡沫塑料等易于切割加工的类似物。在每个侧立面的左侧均设有保温体连接位15；在侧立面二12的右侧，还设有砌筑材料容置面14。

f型基体1成型后，两片对合，利用两块保温体101上的燕尾槽与砌块上的燕尾槽对应连接，构成具有中空的砌块单体。在砌筑时，砌筑材料容置面14用于涂设水泥灰，将砌块相互对接。

图6-7是第二种实施例，为u型基体2，型基体22的两端分别设侧立面22，u型基体2的u形底内设辅助连接槽，在两个侧立面22的端头分别设置榫卯槽23，在u型基体2的两侧面分别设有砌筑材料容置槽24。

u型基体2成型后，两片对合，利用两块保温体200以及保温体200上的榫卯槽与基体连为一体，构成具有中空的砌块单体。砌筑材料容置面24用于涂设水泥灰，将砌块相互对接。由于本实施例保温体200尺寸较小，为保证连接强度，增设了连接件201，将两片基体强化连接。

图8-10是第三种实施例，为两种结构的单体，一是框型基体3，二是一字型基体30。

框型基体3具有至少一个内部空腔。按照附图所示，框型基体3的下表面（在应用时应该是外表面或内表面）设有若干燕尾槽33，右表面中部设承口缝31，左表面的中部设插口条32。左表面或有表面上还设有砌筑材料容置槽34。

框型基体3、一字型保温体、一字型基体30按照图10的样式依次连接，构成砌块单体，砌块单体相互之间在砌筑时，利用侧面的砌筑材料容置槽34内的砌筑材料301（如水泥灰）连接，相互之间还通过承插口定位连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1)充分利用火山灰渣制备混凝土砌块的承重基体，降低了生产成本，可以在一定程度上缓解砂石供应的压力，促进了墙体材料的发展，同时，节约了能源、对环境友好。

2)在火山渣骨料表面浸涂有机乳液，进行封孔处理，充分利用火山灰渣骨料的多孔特性，避免了水泥浆进入火山渣骨料孔隙内部，从而有效保证了火山灰渣混凝土的热工性能，以及水泥的标号。对火山灰渣进行超细粉磨处理和化学激发，有效提高火山灰活性，从而提高火山灰渣混凝土砌块强度。

经检测，依照本发明技术方案制得的火山灰渣混凝土砌块基体抗压强度为15mpa~30mpa，干表观密度为1200kg/m³~1900kg/m³；复合自保温砌块抗压强度为3.5mpa~7.5mpa，干表观密度为500kg/m³~800kg/m³，砌体传热系数小于0.70w/(m·k)，强度达到标准的同时，节能要求也满足相关标准。