植物纤维再生混凝土砌块及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用再生骨料代替一部分的天然骨料并参有植物纤维的新型环保混凝土砌块及其制备方法。
【背景技术】
[0002]植物纤维再生混凝土是利用旧建筑物上拆下来的废弃混凝土块，经过清洗、破碎、筛分和按一定比例相互配合后，作为部分或全部骨料重新拌制并加入一定量废弃植物的植物纤维的混凝土。它是对废旧混凝土和废弃农作物的再加工，使其恢复(或部分恢复)原有的性能，成为新的建筑产品。
[0003]近年来，我国城乡建设飞速发展，每年有大量如秸杆等废弃农作物大量燃烧，既浪费资源也污染空气，大量房屋及基础建设不断更新，随之产生的建筑垃圾也越来越多，利用废弃农作物及建筑垃圾生产植物纤维、再生骨料应用于植物纤维再生混凝土及植物纤维再生混凝土砌块，对于节约资源、保护环境和实现建筑业的可持续发展具有重要意义。植物纤维再生混凝土的应用是将来绿色混凝土技术发展的一个方向。
[0004]现有混凝土砌块有如下两种:(I)植物纤维混凝土砌块:在普通混凝土砌块的基础上掺入植物纤维，利用植物纤维的强度增加混凝土砌块的抗拉性能；(2)再生混凝土砌块:在普通混凝土砌块基础上，使用再生骨料部分或全部代替天然骨料，形成新的混凝土砌块，达到一定强度后利用到建筑物中。现有混凝土砌块没有充分利用建筑垃圾及废弃农作物两者，对垃圾的利用率较低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种植物纤维再生混凝土砌块及其制备方法，在原有材料的基础上，利用建筑垃圾粉碎的骨料部分代替天然骨料，同时利用废弃稻草杆，环保经济且有利于社会的可持续发展。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种植物纤维再生混凝土砌块，由水、水泥、砂子、粗骨料和植物纤维制备而成，所述粗骨料为天然碎石和建筑垃圾制作的再生碎石的混合物。由于再生碎石对混凝土强度的影响，混凝土配合比采用较高强度普通混凝土砌块的配合比。综合经济效益和再生碎石对砌块强度的影响，再生碎石占粗骨料的比率为30?50%，植物纤维质量掺量(S卩占混凝土砌块的质量百分比)为I?2%。
[0007]上述植物纤维再生混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤:
一、首先将植物纤维剪碎，长度在10?20mm之间，之后将强碱(如氢氧化钙、氢氧化钾或氢氧化钠)溶于40?50°C的水中，配制浓度为4?10%左右的强碱溶液;将植物纤维浸入强碱溶液中浸泡8?12小时左右后(浸泡水温为40?50 °C )，用清水反复冲洗至pH值呈中性，自然晾干。
[0008]二、将水泥、砂子、掺有减水剂的水以及经过碱处理后的植物纤维投入搅拌机，拌合I?2分钟左右，而后加入粗骨料继续拌合2?4分钟左右，此时拌合好的混合料即可供给成型机成型砌块，并相应完成脱模、养护、卸板、码垛、堆场工序。
[0009]本发明中，所述成型工艺为振动加压密实成型工艺，振动喂料5?15秒左右，加压振动1?20秒左右，而后即可脱模。
[0010]本发明重点研究的是如何将再生骨料以及植物纤维同时用于混凝土砌块中，对于植物纤维种类没有要求，选取不同种类的植物纤维同样能配制出满足强度要求的植物纤维再生混凝土砌块。
[0011]本发明具有如下优点:
1、本发明在充分结合黑龙江的实际情况后，在利用建筑垃圾作为再生骨料的基础上，再利用农作物生产所产生的废弃农作物作为植物纤维掺入到混凝土砌块中，既环保又经济，并且能适当提高再生混凝土砌块的抗折强度，使其能作为承重砌块适用于房屋建筑中。
[0012]2、本发明相比现有的再生混凝土砌块，不仅利用了建筑垃圾作为混凝土的粗骨料，同时掺入的废弃农作物，将两者结合起来，虽然砌块轴心抗压强度相比不掺再生骨料有一定下降，但是由于植物纤维的影响，对混凝土的抗拉强度有所增强，强度满足要求可以用于承重砌块。
【具体实施方式】
[0013]下面对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0014]【具体实施方式】一:本实施方式提供了一种植物纤维再生混凝土砌块，具体内容如下:
一、配合比设计要求
配合比设计应满足《再生混凝土结构设计规程》:
1、再生混凝土应采用重量法进行配合比计算。
[0015]2、再生混凝土的总用水量为净用水量和附加用水量之和。再生粗骨料采用预湿处理时可不考虑附加用水量。
[0016]3、净用水量的确定宜根据坍落度和粗骨料最大粒径，按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ5确定单位体积混凝土参考用水量基础上增加5%。
[0017]4、附加用水量应按再生粗骨料吸水率确定。
[0018]5、再生混凝土的净水胶比(或水泥用量)不宜大于(或小于)《普通混凝土配合比设计规程》JGJ5所规定的最大水胶比(或最少水泥用量)。当再生混凝土净水胶比(或水泥用量)大于(或小于)《普通混凝土配合比设计规程》JGJ5所规定的最大水胶比(或最少水泥用量)时，应按规定的最大水胶比(或最少水泥用量)取值。
[0019]二、植物纤维再生混凝土砌块配合比设计
由于再生骨料对混凝土强度的影响，混凝土配合比采用较高强度普通混凝土砌块的配合比。
[0020]实验室植物纤维再生混凝土砌块配合比设计采用C50配合比，水:水泥:砂:石=200:500:700:1000o
[0021]在未掺入植物纤维的再生混凝土立方体试块的实验对比发现，再生碎石替代率越高，对混凝土试块强度的影响越大，由于实验组数的限制，综合考虑采用30?50%的粗骨料质量替代率。
[0022]在未掺入再生碎石的植物纤维混凝土试块的实验对比中发现，稻草纤维质量掺量在某个值之前植物纤维混凝土试块的强度随着稻草纤维的掺量的增大而提高，超过这一值后强度反而会降低。考虑试块个数的限制对实验结果的影响，稻草质量掺量(即占混凝土砌块的质量百分比)为I?2%。
[0023]三、植物纤维再生混凝土砌块制作过程
首先将稻草剪碎，长度在10?20mm之间，之后放入桶中，桶里面加入NaOH晶体，使NaOH溶液浓度为较低浓度(10%以内)，初始水温为温水(40?50 °C范围内不宜过高，因为NaOH的溶解会释放大量的热量使水温升高)，将稻草放入NaOH溶液中浸泡10小时左右后用清水反复冲洗至呈中性，自然晾干。
[0024]其次将人工计量好的水泥、砂子、掺有减水剂的水(减水剂掺量为混凝土砌块质量的0.6%左右)以及经过碱处理后的稻草纤维投入搅拌机，拌合I分钟左右，而后加入粗骨料(天然碎石和再生碎石)继续拌合3分钟左右，此时拌合好的混合料即可供给成型机加压成型砌块，并相应完成脱模、养护等工序。
[0025]由上述流程可看出本工艺为两次投料法，拌制砂浆时无骨料，便于搅拌均匀，粗骨料投入后，易被砂浆包裹，有利于混凝土强度提高。据有关资料介绍，在相同配合比和养护条件下，二次投料与一次投料搅拌工艺相比，其3天强度可提高20%，7天强度可提高28%，28天强度可提高15%左右。由于混凝土小型空心砌块为干硬性混凝土，应采用强制式搅拌机。本工艺应用振动加压密实成型工艺，振动喂料10秒左右，加压振动15秒左右，而后即可脱模。
[0026]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，再生碎石占粗骨料的比率为50wt%，植物纤维质量掺量(即占混凝土砌块的质量百分比)为2wt%。
[0027]对未掺有植物纤维以及再生骨料的混凝土试块和植物纤维再生混凝土砌块进行强度测试。试验配合比为C50配合比。由于实验时间的限制，所有试块均在普通养护七天后进行强度测试，然后根据经验公式推算28天强度。
[0028]未掺有再生骨料和植物纤维的普通混凝土砌块7天强度为36MPa、37MPa、41.5MPa。根据经验公式，砌块强度与龄期对数成正比，推算后达到C50强度。
[0029]植物纤维混凝土砌块7天强度为1910^、2010^、20.610^，达到030强度要求。
【主权项】
1.一种植物纤维再生混凝土砌块，其特征在于所述砌块由水、水泥、砂子、粗骨料和植物纤维制备而成，其中:粗骨料为天然碎石和再生碎石的混合物，再生碎石占粗骨料的比率为30?50%，植物纤维占混凝土砌块的1~2%。2.根据权利要求1所述的植物纤维再生混凝土砌块，其特征在于所述水:水泥:砂子:粗骨料=250:500:700:1000。3.根据权利要求1所述的植物纤维再生混凝土砌块，其特征在于所述再生碎石为建筑垃圾制作而成。4.根据权利要求1所述的植物纤维再生混凝土砌块，其特征在于所述植物纤维按照以下方法制备而成:首先将植物纤维剪碎，之后将强碱溶于40?50°C的水中，配制浓度为4?10%的强碱溶液;将植物纤维浸入强碱溶液中浸泡8?12小时后，用清水反复冲洗至pH值呈中性，自然晾干。5.根据权利要求4所述的植物纤维再生混凝土砌块，其特征在于所述植物纤维长度在10~20mm 之间。6.根据权利要求4所述的植物纤维再生混凝土砌块，其特征在于所述强碱为氢氧化钙、氢氧化钾或氢氧化钠。7.—种权利要求1-6任一权利要求所述植物纤维再生混凝土砌块的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下: 一、首先将植物纤维剪碎，之后将强碱溶于40?50°C的水中，配制浓度为4?10%的强碱溶液;将植物纤维浸入强碱溶液中浸泡8?12小时后，用清水反复冲洗至pH值呈中性，自然晾干； 二、将水泥、砂子、掺有减水剂的水以及经过碱处理后的植物纤维投入搅拌机，拌合I?2分钟，而后加入粗骨料和再生骨料继续拌合2?4分钟，此时拌合好的混合料即可供给成型机成型砌块，并相应完成脱模、养护、卸板、码垛、堆场工序。8.根据权利要求8所述植物纤维再生混凝土砌块的制备方法，其特征在于所述成型工艺为振动加压密实成型工艺，振动喂料5?15秒左右，加压振动10?20秒，而后即可脱模。9.根据权利要求8所述植物纤维再生混凝土砌块的制备方法，其特征在于所述减水剂掺量为混凝土砌块质量的0.6%。
【专利摘要】本发明公开了一种植物纤维再生混凝土砌块及其制备方法，所述砌块由水、水泥、砂子、粗骨料和植物纤维制备而成，其中：粗骨料为天然碎石和再生碎石的混合物，再生碎石占粗骨料的比率为30~50%，植物纤维占混凝土砌块的1~2%。本发明相比现有的再生混凝土砌块，不仅利用了建筑垃圾作为混凝土的粗骨料，同时掺入的废弃农作物，将两者结合起来，虽然砌块轴心抗压强度相比不掺再生骨料有一定下降，但是由于植物纤维的影响，对混凝土的抗拉强度有所增强，强度满足要求可以用于承重砌块。
【IPC分类】C04B20/10, C04B18/16, C04B28/00, C04B18/24
【公开号】CN105601185
【申请号】CN201510981076
【发明人】纪伦, 田玉滨, 郝宝奎
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月24日