一种环境友好页岩基非烧结砖及其制备方法

本发明属于建筑陶瓷领域，具体涉及一种环境友好页岩基非烧结砖及其制备方法。

背景技术：

1、非烧结新型墙材是一种节能环保的新型建筑材料，它具有高强、隔热、隔音、防火等优点。随着我国实心黏土砖使用禁令的颁布，江南、华南地区大量烧结砖厂转而以本地区储量巨大的低品位泥质页岩为原料；同时非烧结新型墙材的市场需求和社会价值日益凸显，但是其生产技术和设备还存在一些问题和瓶颈，亟待突破。

2、目前非烧结新型墙材还不能实现塑性挤出成型，主要采用压制成型方法，其优点是压力大，对坯料塑性要求低，产品强度大；缺点是压制法为间歇式成型方式，效率低，产能小，设备造价高，投资大，只能成型简单的方形实心产品，难以成型形状复杂的多孔和空心产品。烧结砖普遍采用塑性挤出方式成型，其优点是可连续成型，效率高，产能大，可生产多孔、空心等异形产品，形制多样，成本低廉，产品附加值高；缺点是成型压力小，对坯料的塑性要求高，以确保成型不开裂；另外，砖坯挤出后采用线切割的方式制成标砖，若坯料里面有粗集料，会阻碍切割线并造成断裂，因此还要求坯料粒径一般要小于3.8mm。如何充分利用现有设备实现非烧结砖的塑性成型，是摆在众多红砖厂面前的迫切需求。

3、本发明研究团队在绿色非烧结材料领域具有深厚的研究基础。在2019年，我们以景德镇陶瓷大学为作者单位，在《硅酸盐通报》杂志上发表了题为“养护制度对粉煤灰基地质聚合物强度影响的研究”的文章，详细探讨了不同的养护制度对样品强度的影响，并成功制备出了高强度的非烧结地质聚合物材料（丁二宝, 曹春娥, 胡海泉, 陈云霞, 卢希龙.(2019). 养护制度对粉煤灰基地质聚合物强度影响的研究. 硅酸盐通报, 38(4), 7.）。在2020年，我们再次以景德镇陶瓷大学为第一单位，在《construction and buildingmaterials》发表了题为“application of central composite design to theoptimization of fly ash-based geopolymers”的研究论文（erbao ding, chune cao,haiquan hu, yunxia chen, xilong lu (2020). application of central compositedesign to the optimization of fly ash-based geopolymers. construction andbuilding materials, 230, 116960.），进一步优化了非烧结地质聚合物材料的制备工艺，成功得到了性能良好的非烧结材料。这些研究成果为我们在此领域的进一步探索提供了重要的理论依据和实践指导。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉、绿色环保的环境友好页岩基非烧结砖及其制备方法。

2、本发明通过以下技术方案予以实现：一种环境友好页岩基非烧结砖，其特征在于：所述非烧结砖坯体配方的重量百分比组成为：页岩50～95%、固废0～40%、胶凝材料5～25%，外加添加剂a 0.1～0.8%、添加剂b 0.01～0.06%、添加剂c 0.02～0.1%。

3、所述固废为建筑渣土、煤矸石、废弃混凝土中的一种。

4、所述胶凝材料为po 42.5r级早强型普通硅酸盐水泥、五水偏硅酸钠中的一种或两种混合。

5、所述添加剂a 为x-p型氧化铝、拟薄水铝石中的一种。

6、所述添加剂b 为乙烯基三乙氧基硅烷、异丁烯三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、正十二烷基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷，环氧改性聚硅氧烷中的一种。

7、所述添加剂c为腐殖酸钠、六偏磷酸钠、美国仙水、仲烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠中的一种。

8、上述环境友好页岩基非烧结砖的制备方法，其特征在于：该制备方法具体包括以下步骤：

9、步骤一：按比例将页岩、固废进行破碎并过筛；

10、步骤二：按比例在步骤一过筛后的原料中加入胶凝材料和添加剂a、添加剂b并进行干法混料；

11、步骤三：按比例将添加剂c与自来水混合均匀后加入至步骤二的干混料中进行湿法混料；

12、步骤四：将步骤三的湿混料用挤出机成型；

13、步骤五：将步骤四挤出坯体自然养护获得非烧结砖产品。

14、所述步骤一中过筛后原料最大颗粒粒径小于3.8mm，步骤四中湿混料的含水率为14%，步骤五中挤出成型的压力为4mpa。

15、所述步骤五中的自然养护湿度≥95%。

16、所述步骤五中的自然养护时间：温度大于20℃，养护时间不少于14d，温度小于20℃，养护时间不少于28d。

17、所述步骤五制得非烧结砖产品的抗压强度为可达到32.7mpa。

18、所述添加剂a为高活性的氧化铝，其颗粒细小，能填充于空隙之间，增大体积密度，从而起到增强的作用，另外，添加剂a能与添加剂b和c更好地结合，形成有机/无机复合材料，能够增加非烧结砖的强度、表面硬度，降低吸水率，降低收缩，

19、添加剂b为有机硅类，与页岩的相容性好，能吸附在粘土细颗粒之间，从而起到增强的效果；

20、添加剂c能减小颗粒水化膜的厚度，增加页岩、水泥颗粒表面活性，有利于添加剂b的吸附。

21、本专利以页岩为主要原料，采用塑性挤出成型方法，并在原料中添加适量的改性剂和助剂来提高坯料的塑性和稳定性，防止成型过程中出现开裂等缺陷，制备的非烧结砖具有高强、隔热、隔音、防火等优点，有效满足了建筑行业节能减排的要求，具有广阔的市场前景。

技术特征：

1.一种环境友好页岩基非烧结砖，其特征在于：所述非烧结砖坯体配方的重量百分比组成为：页岩50～95%、固废0～40%、胶凝材料5～25%，外加添加剂a 0.1～0.8%、添加剂b0.01～0.06%、添加剂c 0.02～0.1%。

2.根据权利要求1所述的环境友好页岩基非烧结砖，其特征在于：所述固废为建筑渣土、煤矸石、废弃混凝土中的一种。

3.根据权利要求1所述的环境友好页岩基非烧结砖，其特征在于：所述胶凝材料为po42.5r级早强型普通硅酸盐水泥、五水偏硅酸钠中的一种或两种混合。

4.根据权利要求1所述的环境友好页岩基非烧结砖，其特征在于：所述添加剂a 为x-p型氧化铝、拟薄水铝石中的一种。

5.根据权利要求1所述的环境友好页岩基非烧结砖，其特征在于：所述添加剂b 为乙烯基三乙氧基硅烷、异丁烯三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、正十二烷基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷，环氧改性聚硅氧烷中的一种。

6.根据权利要求1所述的环境友好页岩基非烧结砖，其特征在于：所述添加剂c为腐殖酸钠、六偏磷酸钠、美国仙水、仲烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠中的一种。

7.根据权利要求1所述环境友好页岩基非烧结砖的制备方法，其特征在于：该制备方法具体包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤一中过筛后原料最大颗粒粒径小于3.8mm，步骤四中湿混料的含水率为14%，步骤五中挤出成型的压力为4mpa。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤五中的自然养护湿度≥95%；自然养护时间：温度大于20℃，养护时间不少于14d，温度小于20℃，养护时间不少于28d。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤五制得非烧结砖产品的抗压强度为可达到32.7 mpa。

技术总结
本发明公开一种环境友好页岩基非烧结砖及其制备方法，所述非烧结砖坯体配方的重量百分比组成为：页岩50～95%、固废0～40%、胶凝材料5～25%，外加添加剂A 0.1～0.8%、添加剂B 0.01～0.06%、添加剂C 0.02～0.1%，原料经配料、破碎、过筛、干法混料、湿法混料、挤出成型、自然养护获得非烧结砖产品。本发明制得的非烧结砖产品，具有高强、隔热、隔音、防火等优点，有效满足了建筑行业节能减排的要求，具有广阔的市场前景。

技术研发人员：卢希龙,陈云霞,汪鹏,曹春娥,施玮,苏小丽,罗婷,曾涛,董罡
受保护的技术使用者：景德镇陶瓷大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17