1.本发明涉及混凝土类材料技术领域，特别是涉及一种含有再生骨料的高强度混凝土砖及制备方法。
背景技术：
2.混凝土砖体是常用的建筑材料，众所周知，水泥混凝土是由水泥、粗集料(卵石、碎石)、细集料(砂)、外加剂(可掺或不掺)、掺合料(可掺或不掺)与水等组成的。工业和生活废弃物在水泥生产中利用途径有：(1)作水泥混合材，如粒化高炉矿渣、钢渣、粉煤灰、火山灰等；(2)作水泥原料，如页岩、污泥、生活垃圾等；(3)作燃料，如煤矸石、废弃的玻璃纤维增强塑料等。
3.建筑垃圾再生骨料主要用于取代天然骨料来配制普通混凝土或普通砂浆，或者作为原材料用于生产非烧结砌块或非烧结砖。采用建筑垃圾再生骨料部分取代或全部取代天然骨料配制混凝土和砂浆已经在很多工程中得以成功应用，有些商品混凝土搅拌站已经专设储存库将建筑垃圾再生骨料作为一种原材料；利用建筑垃圾再生骨料生产非烧结砌块和非烧结砖能够消纳更多的建筑垃圾，是目前我国建筑垃圾资源化利用的重要途径。
4.在现有技术中，采用再生骨料制备的混凝土砖存在导热系数较低、强度较低的问题。
技术实现要素：
5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含有再生骨料的高强度混凝土砖，用于解决现有技术中采用再生骨料制备的混凝土砖存在导热系数较低、强度较低的问题，同时，本发明还将提供一种制备含有再生骨料的高强度混凝土砖的方法。上述高强度混凝土砖采用水泥、砂石、矿渣粉、骨料和减水剂进行制备浆料，添加矿渣粉和骨料可以提高混凝土砖的性能，制备得到的混凝土砖体具有强度高、自重轻，施工适应性强、保温性能高以及使用寿命长的优点。
6.为实现上述目的及其他相关目的，
7.本发明的第一方面，提供一种含有再生骨料的高强度混凝土砖，所述高强度混凝土砖包括重量份数的如下组分：90～110份的水泥，100～150份的砂石，150～250份的矿渣粉，400～600份的骨料，0.1～1份的减水剂；
8.所述骨料包括重量份数的如下组分：350～500份的再生骨料，40～80份的炭黑，10～20份的碳化硅。
9.上述高强度混凝土砖采用水泥、砂石、矿渣粉、骨料和减水剂进行制备浆料，添加矿渣粉和骨料可以提高混凝土砖的性能，制备得到的混凝土砖体具有强度高、自重轻，施工适应性强、保温性能高以及使用寿命长的优点。由于再生骨料存在坍落度损失较大的问题，通过添加矿渣粉和碳化硅可以有效减缓混凝土的坍落度损失。通过添加矿渣粉和炭黑可以有效提高混凝土的流动性，由于炭黑的比表面积较大，矿渣粉和碳化硅容易附着在炭黑表
面，借助矿渣粉流动性较好的性能，协助炭黑均匀分布在混凝土中，从而也使得碳化硅更易均匀分布在混凝土中。通过添加碳化硅还可以提高骨料的导热系数和强度，通过添加炭黑可以减缓紫外线对混凝土砖的伤害，从而延长混凝土砖的使用寿命。
10.矿渣粉经粉磨后的颗粒棱角大部分被磨圆，颗粒形态类似于卵石甚至接近于球体，从而增大混凝土的流动性，掺入矿渣粉能减小混凝土的屈服应力，也可在一定程度上改善混凝土的和易性。矿渣粉的比表面积较大，对水的吸附力强，混凝土拌合物的水分蒸发速度减缓，泌水量同时也会下降，因此改善了混凝土的粘聚性和保水性，减缓了混凝土的坍落度损失。
11.用建筑垃圾中的废混凝土经破碎、筛分而制成的骨料称为再生骨料。这种骨料表面粗糙、多棱角、比表面积大、吸水量大，因此，用其配制混凝土时单位用水量比普通混凝土大，混凝土坍落度损失也大。
12.碳黑又名炭黑，是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，比表面积非常大，范围从10-3000m2/g，是有机物(天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。
13.碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好。
14.减水剂可以选用聚羧酸高效减水剂，聚羧酸高效减水剂是继木钙为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂，是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的一种高效减水剂。聚羧酸高效减水剂的主要成分是分子量为5000-50000的聚羧酸聚合物系列产品。
15.于本发明的一实施例中，所述高强度混凝土砖包括重量份数的如下组分：95～105份的水泥，120～130份的砂石，160～180份的矿渣粉，500～550份的骨料，0.1～1份的减水剂；
16.所述骨料包括重量份数的如下组分：435～465份的再生骨料，50～65份的炭黑，15～20份的碳化硅。
17.于本发明的一实施例中，所述高强度混凝土砖包括重量份数的如下组分：100份的水泥，125份的砂石，170份的矿渣粉，525份的骨料，0.1～1份的减水剂；
18.所述骨料包括重量份数的如下组分：450份的再生骨料，60份的炭黑，15份的碳化硅。
19.于本发明的一实施例中，所述水泥为硅酸盐水泥。
20.于本发明的一实施例中，所述砂石为中砂。
21.凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5％以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为硅酸盐水泥，国际上统称为波特兰水泥。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称为i型硅酸盐水泥；掺加不超过水泥质量5％的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为ii型硅酸盐水泥。
22.普通混凝土用砂以中砂为宜。中砂：粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50％的砂。中砂就是细度模数为3.0～2.3，平均粒径为0.5～0.25mm的砂石。
23.于本发明的一实施例中，所述骨料的粒径≤5mm。
24.本发明的第二方面，提供一种制备上述含有再生骨料的高强度混凝土砖的方法，包括如下步骤：
25.步骤一、按照上述重量份配比将再生骨料、炭黑和碳化硅加入粉碎机中粉碎，再加入搅拌机中搅拌混合均匀，即得骨料待用；
26.步骤二、按照上述重量份配比将水泥、砂石、矿渣粉、骨料和减水剂加入搅拌机中搅拌混合形成混合料，再加入水搅拌形成浆料，水和混合料的质量比为1：(3～6)；
27.步骤三、将步骤二中的浆料加入模具中压制成型后脱模，将压制成型的砖块进行一次养护，再进行二次养护，即可。
28.上述高强度混凝土砖的制备方法为常规制备方法，压制成型后通过一次养护、二次养护后的混凝土砖，制得的混凝土砖体具有强度高、自重轻，施工适应性强、保温性能高以及使用寿命长的优点。
29.于本发明的一实施例中，所述步骤一中搅拌机的搅拌转速为60～120r/min，混合时间为20～30min；所述步骤二中搅拌机的搅拌转速为80～150r/min，混合时间为20～30min。
30.于本发明的一实施例中，所述步骤二中水和混合料的质量比为1：(4～5)。
31.于本发明的一实施例中，所述步骤三中一次养护为二氧化碳养护、常压常温养护、常压蒸汽养护中的至少一种；所述二次养护为硬化养护。
32.二氧化碳养护混凝土技术，主要是利用二氧化碳能与水泥的熟料成分间发生的化学反应而引起水泥和混凝土硬化以及产生强度发展，而且由于其主要反应产物碳酸钙的稳定性较好，从而能使得二氧化碳养护的混凝土具有较好的尺寸稳定性。二氧化碳养护室压力为0.1～1.5bar，co2的浓度10～100％。
33.混凝土材料结硬需要的温度和湿度主要靠热蒸汽提供，适用于寒冷地区冬季在洞口和颈部衬砌的施工。
34.如上所述，本发明的一种含有再生骨料的高强度混凝土砖及制备方法，具有以下有益效果：上述高强度混凝土砖采用水泥、砂石、矿渣粉、骨料和减水剂进行制备浆料，添加矿渣粉和骨料可以提高混凝土砖的性能，制备得到的混凝土砖体具有强度高、自重轻，施工适应性强、保温性能高以及使用寿命长的优点。由于再生骨料存在坍落度损失较大的问题，通过添加矿渣粉和碳化硅可以有效减缓混凝土的坍落度损失。通过添加矿渣粉和炭黑可以有效提高混凝土的流动性，由于炭黑的比表面积较大，矿渣粉和碳化硅容易附着在炭黑表面，借助矿渣粉流动性较好的性能，协助炭黑均匀分布在混凝土中，从而也使得碳化硅更易均匀分布在混凝土中。通过添加碳化硅还可以提高骨料的导热系数和强度，通过添加炭黑可以减缓紫外线对混凝土砖的伤害，从而延长混凝土砖的使用寿命。
具体实施方式
35.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
36.实施例1
37.一种含有再生骨料的高强度混凝土砖，所述高强度混凝土砖包括重量份数的如下组分：90份的水泥(i型硅酸盐水泥)，100份的砂石(中砂)，150份的矿渣粉，400份的骨料(骨料的粒径≤5mm)，0.1份的减水剂(聚羧酸高效减水剂)；
38.所述骨料包括重量份数的如下组分：350份的再生骨料，40份的炭黑，10份的碳化
硅。
39.一种制备上述含有再生骨料的高强度混凝土砖的方法，包括如下步骤：
40.步骤一、按照上述重量份配比将再生骨料、炭黑和碳化硅加入粉碎机中粉碎，再加入搅拌机中搅拌混合均匀，搅拌机的搅拌转速为60r/min，混合时间为30min，即得骨料待用；
41.步骤二、按照上述重量份配比将水泥、砂石、矿渣粉、骨料和减水剂加入搅拌机中搅拌混合形成混合料，搅拌机的搅拌转速为80r/min，混合时间为30min，再加入水搅拌形成浆料，水和混合料的质量比为1：4；
42.步骤三、将步骤二中的浆料加入模具中压制成型后脱模，将压制成型的砖块进行一次养护(二氧化碳养护：二氧化碳养护室压力为0.3bar，co2的浓度20％，时间为30min)，再进行二次养护(合理放置自然硬化养护2天)，即得高强度混凝土砖。
43.实施例2
44.一种含有再生骨料的高强度混凝土砖，所述高强度混凝土砖包括重量份数的如下组分：110份的水泥(i型硅酸盐水泥)，150份的砂石(中砂)，250份的矿渣粉，600份的骨料(骨料的粒径≤5mm)，1份的减水剂(聚羧酸高效减水剂)；
45.所述骨料包括重量份数的如下组分：500份的再生骨料，80份的炭黑，20份的碳化硅。
46.一种制备上述含有再生骨料的高强度混凝土砖的方法，包括如下步骤：
47.步骤一、按照上述重量份配比将再生骨料、炭黑和碳化硅加入粉碎机中粉碎，再加入搅拌机中搅拌混合均匀，搅拌机的搅拌转速为120r/min，混合时间为20min，即得骨料待用；
48.步骤二、按照上述重量份配比将水泥、砂石、矿渣粉、骨料和减水剂加入搅拌机中搅拌混合形成混合料，搅拌机的搅拌转速为150r/min，混合时间为20min，再加入水搅拌形成浆料，水和混合料的质量比为1：5；
49.步骤三、将步骤二中的浆料加入模具中压制成型后脱模，将压制成型的砖块进行一次养护(二氧化碳养护：二氧化碳养护室压力为0.8bar，co2的浓度15％，时间为30min)，再进行二次养护(合理放置自然硬化养护2天)，即得高强度混凝土砖。
50.实施例3
51.一种含有再生骨料的高强度混凝土砖，所述高强度混凝土砖包括重量份数的如下组分：95份的水泥(i型硅酸盐水泥)，120份的砂石(中砂)，160份的矿渣粉，500份的骨料(骨料的粒径≤5mm)，0.4份的减水剂(聚羧酸高效减水剂)；
52.所述骨料包括重量份数的如下组分：435份的再生骨料，50份的炭黑，15份的碳化硅。
53.一种制备上述含有再生骨料的高强度混凝土砖的方法，包括如下步骤：
54.步骤一、按照上述重量份配比将再生骨料、炭黑和碳化硅加入粉碎机中粉碎，再加入搅拌机中搅拌混合均匀，搅拌机的搅拌转速为80r/min，混合时间为30min，即得骨料待用；
55.步骤二、按照上述重量份配比将水泥、砂石、矿渣粉、骨料和减水剂加入搅拌机中搅拌混合形成混合料，搅拌机的搅拌转速为100r/min，混合时间为30min，再加入水搅拌形
成浆料，水和混合料的质量比为1：4；
56.步骤三、将步骤二中的浆料加入模具中压制成型后脱模，将压制成型的砖块进行一次养护(二氧化碳养护：二氧化碳养护室压力为1.0bar，co2的浓度20％，时间为30min)，再进行二次养护(合理放置自然硬化养护2天)，即得高强度混凝土砖。
57.实施例4
58.一种含有再生骨料的高强度混凝土砖，所述高强度混凝土砖包括重量份数的如下组分：105份的水泥(i型硅酸盐水泥)，130份的砂石(中砂)，180份的矿渣粉，550份的骨料(骨料的粒径≤5mm)，0.6份的减水剂(聚羧酸高效减水剂)；
59.所述骨料包括重量份数的如下组分：465份的再生骨料，65份的炭黑，20份的碳化硅。
60.一种制备上述含有再生骨料的高强度混凝土砖的方法，包括如下步骤：
61.步骤一、按照上述重量份配比将再生骨料、炭黑和碳化硅加入粉碎机中粉碎，再加入搅拌机中搅拌混合均匀，搅拌机的搅拌转速为80r/min，混合时间为25min，即得骨料待用；
62.步骤二、按照上述重量份配比将水泥、砂石、矿渣粉、骨料和减水剂加入搅拌机中搅拌混合形成混合料，搅拌机的搅拌转速为120r/min，混合时间为25min，再加入水搅拌形成浆料，水和混合料的质量比为1：4；
63.步骤三、将步骤二中的浆料加入模具中压制成型后脱模，将压制成型的砖块进行一次养护(二氧化碳养护：二氧化碳养护室压力为0.7bar，co2的浓度20％，时间为30min)，再进行二次养护(合理放置自然硬化养护2天)，即得高强度混凝土砖。
64.实施例5
65.一种含有再生骨料的高强度混凝土砖，所述高强度混凝土砖包括重量份数的如下组分：98份的水泥(i型硅酸盐水泥)，122份的砂石(中砂)，165份的矿渣粉，520份的骨料(骨料的粒径≤5mm)，0.5份的减水剂(聚羧酸高效减水剂)；
66.所述骨料包括重量份数的如下组分：450份的再生骨料，55份的炭黑，15份的碳化硅。
67.一种制备上述含有再生骨料的高强度混凝土砖的方法，包括如下步骤：
68.步骤一、按照上述重量份配比将再生骨料、炭黑和碳化硅加入粉碎机中粉碎，再加入搅拌机中搅拌混合均匀，搅拌机的搅拌转速为100r/min，混合时间为25min，即得骨料待用；
69.步骤二、按照上述重量份配比将水泥、砂石、矿渣粉、骨料和减水剂加入搅拌机中搅拌混合形成混合料，搅拌机的搅拌转速为120r/min，混合时间为25min，再加入水搅拌形成浆料，水和混合料的质量比为1：5；
70.步骤三、将步骤二中的浆料加入模具中压制成型后脱模，将压制成型的砖块进行一次养护(二氧化碳养护：二氧化碳养护室压力为0.7bar，co2的浓度20％)，再进行二次养护(合理放置自然硬化养护2天)，即得高强度混凝土砖。
71.实施例6
72.一种含有再生骨料的高强度混凝土砖，所述高强度混凝土砖包括重量份数的如下组分：100份的水泥(i型硅酸盐水泥)，125份的砂石(中砂)，170份的矿渣粉，525份的骨料
(骨料的粒径≤5mm)，0.5份的减水剂(聚羧酸高效减水剂)；
73.所述骨料包括重量份数的如下组分：450份的再生骨料，60份的炭黑，15份的碳化硅。
74.一种制备上述含有再生骨料的高强度混凝土砖的方法，包括如下步骤：
75.步骤一、按照上述重量份配比将再生骨料、炭黑和碳化硅加入粉碎机中粉碎，再加入搅拌机中搅拌混合均匀，搅拌机的搅拌转速为100r/min，混合时间为25min，即得骨料待用；
76.步骤二、按照上述重量份配比将水泥、砂石、矿渣粉、骨料和减水剂加入搅拌机中搅拌混合形成混合料，搅拌机的搅拌转速为120r/min，混合时间为25min，再加入水搅拌形成浆料，水和混合料的质量比为1：5；
77.步骤三、将步骤二中的浆料加入模具中压制成型后脱模，将压制成型的砖块进行一次养护(二氧化碳养护：二氧化碳养护室压力为0.7bar，co2的浓度20％)，再进行二次养护(合理放置自然硬化养护2天)，即得高强度混凝土砖。
78.对比例1
79.一种含有再生骨料的高强度混凝土砖，所述高强度混凝土砖包括重量份数的如下组分：100份的水泥(i型硅酸盐水泥)，125份的砂石(中砂)，170份的矿渣粉，525份的再生骨料(再生骨料的粒径≤5mm)，0.5份的减水剂(聚羧酸高效减水剂)。
80.一种制备上述含有再生骨料的高强度混凝土砖的方法，包括如下步骤：
81.步骤一、按照上述重量份配比将水泥、砂石、矿渣粉、再生骨料和减水剂加入搅拌机中搅拌混合形成混合料，搅拌机的搅拌转速为120r/min，混合时间为25min，再加入水搅拌形成浆料，水和混合料的质量比为1：5；
82.步骤二、将步骤一中的浆料加入模具中压制成型后脱模，将压制成型的砖块进行一次养护(二氧化碳养护：二氧化碳养护室压力为0.7bar，co2的浓度20％)，再进行二次养护(合理放置自然硬化养护2天)，即得高强度混凝土砖。
83.对比例1与实施例6的区别在于，对比例1中骨料仅采用再生骨料，没有添加碳化硅和炭黑。
84.对比例2
85.一种含有再生骨料的高强度混凝土砖，所述高强度混凝土砖包括重量份数的如下组分：100份的水泥(i型硅酸盐水泥)，125份的砂石(中砂)，695份的再生骨料(再生骨料的粒径≤5mm)，0.5份的减水剂(聚羧酸高效减水剂)。
86.一种制备上述含有再生骨料的高强度混凝土砖的方法，包括如下步骤：
87.步骤一、按照上述重量份配比将水泥、砂石、再生骨料和减水剂加入搅拌机中搅拌混合形成混合料，搅拌机的搅拌转速为120r/min，混合时间为25min，再加入水搅拌形成浆料，水和混合料的质量比为1：5；
88.步骤二、将步骤一中的浆料加入模具中压制成型后脱模，将压制成型的砖块进行一次养护(二氧化碳养护：二氧化碳养护室压力为0.7bar，co2的浓度20％)，再进行二次养护(合理放置自然硬化养护2天)，即得高强度混凝土砖。
89.对比例2与对比例1的区别在于，对比例2中没有添加矿渣粉，而是增加了再生骨料的含量。
90.将实施例1～实施例6以及对比例1～对比例2制备得到的高强度混凝土砖进行如下测试，测试结果如表格1所示：
91.抗压强度：根据《烧结普通砖》(中华人民共和国国家标准gb5101-2003)公布的标准，砖的强度等级分为五个等级，质量等级为三个，分别是：抗压强度分为：mu30、mu25、mu20、mu15、mu10五个等级；质量等级分为：优等品(a)、一等品(b)、合格品(c)三个等级。
92.导热系数：混凝土导热系数测定仪进行测定。
93.表格1
94.组别抗压强度/等级质量等级导热系数/(w/m.k)实施例1mu30a0.78实施例2mu30a0.76实施例3mu30a0.77实施例4mu30a0.78实施例5mu30a0.79实施例6mu30a0.78对比例1mu25b0.68对比例2mu20b0.67
95.从表格1的数据中可以看出，实施例1～实施例6制备得到的混凝土砖的抗压强度等级较高，即其抗压性能较好，整体强度较高。整体而言，实施例1～实施例6的质量等级较高，制备得到的混凝土砖都是优等品。由于添加了碳化硅，实施例1～实施例6的混凝土砖在强度提升的同时还提高了导热性能。
96.综上所述，本发明的高强度混凝土砖采用水泥、砂石、矿渣粉、骨料和减水剂进行制备浆料，添加矿渣粉和骨料可以提高混凝土砖的性能，制备得到的混凝土砖体具有强度高、自重轻，施工适应性强、保温性能高以及使用寿命长的优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
97.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。