专利名称：标准砖成型模具及成型方法
技术领域：
本发明属于利用废渣研发新型墙体材料资源化技术领域，尤其涉及一种标准砖成型模具及成型方法。
背景技术：
我国房屋建筑材料70%采用墙体材料，其中粘土砖占据主导地位，由于实心粘土砖的生产要挖地取土，因此，对土地特别是耕地造成了很大地破坏。建材工业“十五”规划中曾指出，我国每年生产实心粘土砖近6000亿块，耗用土地约66万亩。据不完全统计，每年我国生产粘土砖要消耗7000多万吨标准煤。20世纪90年代末，政府对部分城市下发禁止使用实心粘土砖的文件，2005年国务院办公厅下发《关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》中规定2010年底， 中国境内的所有城市都要禁止使用实心粘土砖。在环保要求和政策规定的双重压力下，实心粘土砖已逐步退出市场，因此利用其他废渣原料生产新型墙体材料具有广阔的发展空间。墙体材料是长线产品，要保障墙体材料有源源不断的原材料供给，必须注意对自然资源的节约使用，对固体废弃物的综合利用，实现资源的重复循环。新型墙体材料具有轻质、高强度、保温、节能、节土、装饰等优良特性，使用新型墙体材料，可以有效减少环境污染，节省大量的生产成本，增加房屋使用面积等许多优点。从建筑结构来讲，墙体材料是建筑的最重要组成部分，也是关系建筑物性能和使用寿命的关键因素，而新型墙体建筑材料的使用在很大程度上促进建筑节能，减轻建筑物自重，对于房屋结构设计以及提高建筑经济性具有重要的意义。将新型的墙体材料推向市场是大势所趋，工业生产墙体材料的模具往往重量太大、结构复杂、不便于人工操作，因此，设计一种利用不同废渣原料制备标准砖的模具及砖坯成型方法显得极为重要。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种利用废渣生产标准砖的成型模具，旨在解决现有技术中成型标准砖的模具存在的重量太大、结构复杂、不便于人工操作的问题。本发明实施例是这样实现的，一种标准砖成型模具，其包括上下开口、中空筒状的砖模框、于成型砖坯时盖设于砖模框的下开口及于砖坯脱模时与砖模框分离的承载板、于成型砖坯时及砖坯脱模时由上至下伸入所述砖模框内的中空压头及于脱模时置于所述承载板上并与所述砖模框的下开口相对的脱模框，所述压头伸入所述承载板与所述砖模框共同形成的凹槽内来压实砖模框内的砖坯原料的过程为成型砖坯的过程，所述压头伸入所述砖模框内将成型砖坯推出至脱模框与所述承载板共同形成的容置槽内的过程为砖坯脱模的过程。本发明实施例的另一目的在于提供一种使用上述标准砖成型模具的标准砖成型方法。其包括如下步骤1)将所述砖模框座于所述承载板上，填充砖坯原料于所述砖模框与承载板共同形成的凹槽内；2)所述压头由上至下压入所述砖模框内以压实砖坯原料于凹槽内；3)提起所述压头及砖模框，成型砖坯在砖模框内与所述承载板分离；4)所述脱模框置于所述承载板上并与所述砖模框的下开口相对，所述脱模框与所述承载板共同形成容置槽，所述压头推出成型砖坯至容置槽内。本发明实施例提供的标准砖成型模具包括砖模框、承载板、中空压头及脱模框四个部件，部件数少，结构简单，采用中空压头大大减轻了现有的实体压头存在的重量太大、 不便于人工操作的问题。本发明实施例提供的标准砖成型方法的步骤简单，易于人工操作。本发明实施例提供的标准砖成型模具及标准砖成型方法适合于各种类型的标准砖的成型，例如，磷石膏砖、赤泥砖、建筑垃圾蒸压砖及粉煤灰砖，有利于实验室操作及日后的工业化生产。
图1是本发明实施例提供的标准砖成型模具的立体分解图。图2是图1的标准砖成型模具的压头的沿线A-A的剖视图。图3是图2的标准砖成型模具的压头的沿线B-B的剖视图。图4是使用图1所示的标准砖成型模具的标准砖成型方法的框图。图5是图4的标准砖成型方法中的填料步骤的示意图。图6是图4的标准砖成型方法中的压实成型步骤的示意图。图7是图4的标准砖成型方法中的砖坯脱模步骤的示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请参阅图1，本发明实施例提供的标准砖模具包括上下开口、中空筒状的砖模框 10、于成型砖坯时盖设于砖模框10的下开口及于砖坯脱模时与砖模框10分离的承载板20、 于成型砖坯时及砖坯脱模时由上至下伸入所述砖模框10内的中空压头30及于脱模时置于所述承载板20上并与所述砖模框10的下开口相对的脱模框40。所述压头30伸入所述承载板20与所述砖模框10共同形成的凹槽50内来压实砖模框10内的砖坯原料的过程为成型砖坯的过程。所述压头30伸入所述砖模框10内将成型砖坯推出至脱模框40与所述承载板20共同形成的容置槽60内的过程为砖坯脱模的过程。本发明实施例提供的标准砖成型模具包括砖模框10、承载板20、中空压头30及脱模框40四个部件，部件数少，结构简单，采用中空压头30大大减轻了现有的实体压头30存在的重量太大、不便于人工操作的问题。所述砖模框10选用耐磨钢制成。所述砖模框10大致呈长方状的框体结构。所述砖模框10的内腔长度和宽度分别为240mm和115mm。所述砖模框10的内表面光滑，便于成型和脱模。所述砖模框10的内腔高度为110mm，为砖坯原料的最大填料高度。所述砖模框10的外围围设有二法兰外框11。所述二法兰外框11分别套于所述砖模框10上下两侧。 所述二法兰外框11之间连接有若干筋板12。每一法兰外框11为中间开孔的板状结构。所述砖模框10的上下两侧分别置于二法兰外框11的开孔内。在本实施例中，于所述砖模框 10的长度方向的相对两侧上分别设置二个筋板12 ；于所述砖模框10的宽度方向的相对两侧上分别设置一个筋板12。在其他实施例中，可根据实际需要设置加强筋的数量。所述砖模框10在实验操作中将重复经受砖坯原料承压过程中向外膨胀施压的过程，所述法兰外框11及筋板12增强砖模框10的强度，以防砖模框10变形损坏。同时，采用上下法兰外框11和筋板12的加固方法，可以大大减轻重量，同时法兰边可便于手工操作。请同时参阅图2和图3，所述压头30大致呈长方体结构。所述压头30包括本体 31、由所述本体31朝向所述砖模框10的方向延伸的压体32及连接于所述本体31相对两端侧的二把手33。所述压体32与所述砖模框10的内腔相适应。所述压体32包括连接至所述本体31的围壁34及连接于所述围壁34的底端且用以抵压所述砖模框10内的砖坯原料的压板35。所述围壁34及压板35共同围成一空间36。于该容间36内设置有二交叉的筋板37，以加强所述压体32的强度。所述压体32的长度与宽度分别为MOmm和115mm。所述压体32的高度与所述砖模框10的内腔高度相同，以便于砖坯的脱模操作。在本实施例中，所述压体32的高度为110mm，也就是砖坯原料的最大填料高度。在本实施例中，所述压体32与所述砖模框10的内表面采用间隙配合，接触面的表面粗糙度为Ra 6. 3，其它面的表面粗糙度为Ra 12. 5。所述把手33安装于所述本体31的长度方向上，以便于操作。所述压体32采用中空结构，内焊十字筋板37加固。如果将所述压体32加工成外形尺寸为MOmmX 115mmX IlOmm的实体结构，整个压头30重量大约32kg。压头30采用本发明的中空结构加十字筋板37，则整个压头30的重量大约为16.5kg。因此，在满足强度要求的基础上，重量减轻了近50%。所述压头30在砖坯成型过程中液压产生的压力先直接施加在压头30上，再通过压头30施加到砖坯原料上，而且在实验操作中需要不断重复加压操作，对压头30的强度和稳定性有较高的要求。所述脱模框40呈长方状的框体结构。所述脱模框40的高度大于标准砖的厚度， 同时脱模框40内腔的长度和宽度尺寸略大于标准砖长度和宽度尺寸，以使成型砖坯脱模并顺利落到脱模框40中。在本实施例中，所述脱模框40的高度为57mm。所述承载板20起到承接砖坯原料与成型砖坯的作用，其尺寸大于所述砖模框10 外形尺寸。所述压头30、脱模框40和承载板20选用45#钢或者其他类似的钢材。请同时参阅图4，本发明实施例提供一种使用上述标准砖成型模具的成型标准砖的方法，其包括如下步骤1)将所述砖模框10座于所述承载板20上，填充砖坯原料70于所述砖模框10与承载板20共同形成的凹槽50内，如图5所示，优选地，所述砖模框10座于所述承载板20 的中心；2)所述压头30的压体32由上至下压入所述砖模框10内以压实砖坯原料70于凹槽50内，如图6所示；
3)提起所述压头30及砖模框10，成型砖坯80在砖模框10内与所述承载板20分离，如图7所示；4)所述脱模框40置于所述承载板20上并与所述砖模框10的下开口相对，所述脱模框40与所述承载板20共同形成容置槽60，所述压头30推出成型砖坯80至容置槽60 内，如图7所示。在步骤2、中，将压头30的压体32对准砖模框10，通过砖模框10对压体32的垂直导向作用，控制成型压力，通过压头30在砖模框10中垂直向下运动逐步加压，当压力达到设定值时，压实成型步骤停止。在步骤3)中，由于成型砖坯80与砖模框10内表面的结合力大于成型砖坯80与承载板20之间的结合力，因此，提起砖模框10时，成型砖坯80会随着砖模框10 —同被提起。在步骤4)中，脱模框40垫于砖模框10的正下方，使脱模框40的外框尺寸与砖模框10的外框尺寸保持对齐状态，下压压头30，使成型砖坯80在不承压的状态下自由落入脱模框40。此外，在将成型砖坯80推入脱模框40内时，所述脱模框40起到支撑砖模框10 的作用。在步骤4)后，依次移开压头30、砖模框10和脱模框40，即可获得尺寸为 240mm X 115mm X 53mm的标准砖成型砖坯80。成型砖坯80可以进入下一步的养护工艺环节。 经过合适的养护工艺，亦可以获得由废渣生产的新型墙材标砖的成品。上述步骤中的砖坯原料70由各种废渣原料按配方均勻混合而成的。混料的设备一般选用轮碾式混料机或者双轴搅拌机，根据需要可加入适量水来调节混合料的含水率， 以满足砖坯在半干状态成型的要求。更确切地说，所述砖坯原料70为由各种废渣原料按配方均勻混合而成的湿基混合物。在本实施例中，所述湿基混合物的含水率控制在15% 20%范围内。在成型过程中，可以根据原料的密度、含水率、粒径分布等特性，添加适量水调整含水率，并设计不同的成型参数，成型各种类型的标准砖。本发明以磷石膏砖、赤泥砖、建筑垃圾蒸压砖及粉煤灰砖四种砖为例进行具体说明。实施例1 磷石膏砖的原料配比为磷石膏55份；骨料5份；粉煤灰27份；消石灰10份； 复合外加剂3份。磷石膏砖的成型方法为1)预处理后的磷石膏、骨料、粉煤灰、消石灰和复合外加剂按照配比称料后混合均勻，混合过程中加入适量水分形成湿基混合物，湿基混合物的含水率控制在20%，并混碾均勻；2)砖模框10置于承载板20中心，将混好的物料称重2750g填入砖模框10内并摊平；3)压头30对准砖模框10，下压并放稳；4)向压头30逐步加压，当压力达到20MPa时结束；5)将脱模框40垫在承载板20和砖模框10之间，再次下压压头30，使成型好的砖坯落入脱模框40中，得到磷石膏砖。
本实例中所生产的磷石膏砖规格为240 X 115 X 53 (mm)，在对生产的50块磷石膏砖进行抽样检查，物理尺寸全部合格，砖块棱角完好，外观指标(尺寸偏差、缺棱掉角、裂纹)均达到了 GBl 1945-1999标准中MU15优等品的要求。实施例2 赤泥砖的原料配比为赤泥25粉；骨料53份；消石灰10份；水泥10份；早强剂2份。成赤泥砖的型方法为1.预处理后的赤泥、骨料、消石灰、水泥和早强剂按照配比称料后混合均勻，混合过程中加入适量水分形成湿基混合物，湿基混合物的含水率控制在16%，并混碾均勻；2.砖模框10置于承载板20中心，将混好的物料称重2750g填入砖模框10内并摊平；3.压头30对准砖模框10，下压并放稳；4.向压头30逐步加压，当压力达到20MPa时结束；5.将脱模框40垫在承载板20和砖模框10之间，再次下压压头30，使成型好的砖坯落入脱模框40中，得到赤泥砖坯。本实例中所生产的赤泥砖规格为240 X 115 X 53 (mm)，在对生产的50块赤泥砖进行抽样检查，物理尺寸合格，砖块棱角完好。实施例3 建筑垃圾蒸压砖的原料配比为废混凝土 41份；废砖粉50份；消石灰7份；外加剂2份。建筑垃圾蒸压砖的成型方法为1.预处理后的废混凝土、废砖粉、消石灰和外加剂按照配比称料后混合均勻，混合过程中加入适量水分形成湿基混合物，湿基混合物的含水率控制在20%，并混碾均勻；2.砖模框10置于承载板20中心，将混好的物料称重2900g填入砖模框10内并摊平；3.压头30对准砖模框10，下压并放稳；4.向压头30逐步加压，当压力达到20MPa时结束；5.将脱模框40垫在承载板20和砖模框10之间，再次下压压头30，使成型好的砖坯落入脱模框40中，得到建筑垃圾蒸压砖坯。本实例中所生产的建筑垃圾蒸压砖的规格为240 X 115 X 53 (mm)，在对生产的50 块建筑垃圾蒸压砖进行抽样检查，物理尺寸合格，砖块棱角完好。实施例4 粉煤灰砖的原料配比为湿排粉煤灰50份；电厂炉底渣30份；石灰15份；石膏粉2份；外加剂3份。粉煤灰砖的成型方法为1.预处理后的湿排粉煤灰、电厂炉底渣、石灰、石膏粉和外加剂按照配比称料后混合均勻，混合过程中加入适量水分形成湿基混合物，湿基混合物的含水率控制在15%，并混碾均勻；2.砖模框10置于承载板20中心，将混好的物料称重3006g填入砖模框10内并摊平；3.压头30对准砖模框10，下压并放稳；4.向压头30逐步加压，当压力达到20MPa时结束；5.将脱模框40垫在承载板20和砖模框10之间，再次下压压头30，使成型好的砖坯落入脱模框40中，得到粉煤灰砖坯。本实例中所生产的粉煤灰砖的规格为240X 115X 53 (mm)，在对生产的50块粉煤灰砖进行抽样检查，产品物理尺寸合格，砖块棱角完好。以上四实施例均以预先设定的单位重量(重量单位可为g，kg，公斤，吨等计量重量的单位)为一份。例如，以50g为一份，以500g为一份。本发明实施例提供的使用上述模具的成型标准砖的方法具有以下有益效果1、能实现不同原料特性、不同填料高度的砖坯成型，具有很强的适应性；2、能考察不同配方和不同工艺参数(如含水率变化)时的成型情况，并实现压力参数的调整；3、设计结构合理，便于人工操作，省时省力；4、可以方便地为下一步的大规模生产提供准确的工艺参数依据，如物料含水率， 填料量，成型压力等。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种标准砖成型模具，其特征在于所述模具包括上下开口、中空筒状的砖模框、于成型砖坯时盖设于砖模框的下开口及于砖坯脱模时与砖模框分离的承载板、于成型砖坯时及砖坯脱模时由上至下伸入所述砖模框内的中空压头及于脱模时置于所述承载板上并与所述砖模框的下开口相对的脱模框。
2.如权利要求1所述的标准砖成型模具，其特征在于所述砖模框的上下两侧分别套设有一法兰外框，所述法兰外框之间连接有若干筋板。
3.如权利要求1所述的标准砖成型模具，其特征在于所述压头具有与所述砖模框的内部相适应的压体，所述压体包括与所述砖模框的内表面间隙配合的围壁及与围壁连接且用以抵压所述砖模框内的砖坯原料的压板。
4.如权利要求3所述的标准砖成型模具，其特征在于所述压体为中空结构，压体内连接有十字筋板。
5.一种使用如权利要求1-4任一项所述的标准砖成型模具的标准砖成型方法，其包括如下步骤1)将所述砖模框置于所述承载板上，填充砖坯原料于所述砖模框与承载板共同形成的凹槽内；2)所述压头由上至下压入所述砖模框内以压实砖坯原料于凹槽内；3)提升所述压头及砖模框，成型砖坯在砖模框内与所述承载板分离；4)所述脱模框置于所述承载板上并与所述砖模框的下开口相对，所述脱模框与所述承载板共同形成容置槽，由所述压头推出成型砖坯至容置槽内。
6.如权利要求5所述的标准砖成型方法，其特征在于所述砖坯原料为由55份的磷石膏、5份的骨料、27份的粉煤灰、10份的消石灰、3份的复合外加剂及水均勻混合而成的湿基混合物。
7.如权利要求5所述的标准砖成型方法，其特征在于所述砖坯原料为由25份的赤泥、53份的骨料、10份的消石灰、10份的水泥、2份的早强剂及水均勻混合而成的湿基混合物。
8.如权利要求5所述的标准砖成型方法，其特征在于所述砖坯原料为由41份的废混凝土、50份的废砖粉、7份的消石灰、2份的外加剂及水均勻混合而成的湿基混合物。
9.如权利要求5所述的标准砖成型方法，其特征在于所述砖坯原料为由50份的湿排粉煤灰、30份的电厂炉底渣、15份的石灰、2份的石膏粉、3份的外加剂及水均勻混合而成的湿基混合物。
10.如权利要求6-9任一项所述的标准砖成型方法，其特征在于所述湿基混合物的含水率在15% 20%范围内。
全文摘要
本发明适用于利用废渣研发新型墙体材料资源化技术领域，提供了一种标准砖成型模具，其包括上下开口、中空筒状的砖模框、于成型砖坯时盖设于砖模框的下开口及于砖坯脱模时与砖模框分离的承载板、于成型砖坯时及砖坯脱模时由上至下伸入所述砖模框内的中空压头及于脱模时置于所述承载板上并与所述砖模框的下开口相对的脱模框。此模具部件数少，结构简单，采用中空压头大大减轻了现有的实体压头存在的重量太大、不便于人工操作的问题。本发明实施例提供的标准砖成型方法的步骤简单，易于人工操作。本发明实施例还提供一种使用上述标准砖成型模具的标准砖成型方法。
文档编号B28B7/22GK102514086SQ20111035207
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者何姝, 张校申, 李亚林, 杨家宽, 杨自荣, 毛苇, 王荣, 金龙 申请人:华中科技大学, 宇星科技发展(深圳)有限公司