專利名稱：一種混凝土磚及其制備方法
技術領域：
本發明涉及建筑材料領域混凝土類材料，更具體地說，涉及一種混凝土磚及其制備方法。
背景技術：
人類社會每天都要產生大量的建筑廢料和廢玻璃瓶，處理這些建筑廢料和廢玻璃瓶已經變成嚴重的社會和環境問題。隨著經濟的高速增長和人們生活水平的提高，在國內的大中城市中，建筑廢物和廢玻璃瓶的管理和處理同樣在變為主要的環境問題，并嚴重的影響國家的可持續發展戰略。因此，開發回收和利用建筑廢物和廢玻璃的新技術變得越來
越重要。建筑廢物一般是由混凝土碎塊、磚和瓷磚、砂、灰塵、木頭、塑料和廢鐵等組成。混凝土碎塊一般是建筑廢物的最大組成部分，經過破碎篩分的混凝土碎塊可以用來取代混凝土中的天然骨料或者被用做道路基礎，這一類回收材料叫做再生骨料。再生骨料在歐美發達國家的建筑工業中部已經成功利用，主要應用在非結構混凝土和道路的基礎上。再生骨料在結構混凝土中的應用被限制，主要是因為再生骨料與天然石頭相比強度較低，多孔和較高的吸水率，從而導致混凝土的流動性較難控制。同樣，回收的廢玻璃瓶經過破碎和篩分也可以作為廢玻璃骨料。另一方面，隨著工業的快速發展和能源消耗劇增，空氣污染也隨之日益嚴重，而過量二氧化碳(C02)氣體排放所引發的溫室效應已經成為嚴重的世界問題。如果人類生產和使用能源材料的方式不改變，空氣中二氧化碳的濃度會繼續增加。如何減緩二氧化碳的排放量已經引起人們極大的關注，成為目前及未來人類的重要工作。目前，要求中國減排二氧化碳的國際壓力和環境壓力越來越大，而且溫室氣體的減排直接影響到一個時期國民經濟的發展。因此，中國必須保持適當的減排率，充分發揮科技進步在經濟發展和氣候保護方面的作用，以技術創新控制二氧化碳的排放。二氧化碳氣體是主要的溫室氣體之一，人們正在尋求減少溫室氣體排放的方法。如果在用建筑廢物制造鋪路磚和隔墻磚的過程中能夠減少二氧化碳氣體將會取得一舉兩得的功效。研究表明混凝土的碳化作用就是吸收二氧化碳的過程。因此，在利用建筑廢物制造鋪路磚、隔墻磚或承重墻磚的過程中利用二氧化碳氣體養護不但可以增加鋪路磚的抗壓強度等性能，還可以減少二氧化碳氣體。

發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有混凝土磚中再生骨料或廢玻璃骨料的應用受到限制的缺陷，提供一種利用再生骨料和/或廢玻璃骨料的混凝土磚及其制備方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種混凝土磚，包括:⑴水泥； (ii)骨料，所述骨料至少包括再生骨料和/或廢玻璃骨料；
(iii)粉煤灰或高嶺粉或礦渣粉，當所述骨料包含廢玻璃骨料時，所述粉煤灰為水泥用量的5 50wt%，或所述高嶺粉為水泥用量的I 20wt%，或礦渣粉為水泥用量的10 80%;當所述廢玻璃骨料的質量百分比為O時，所述粉煤灰為水泥用量的O 50wt%，或所述高嶺粉為水泥用量的O 20wt%，或礦渣粉為水泥用量的O 80%。在根據本發明所述的混凝土磚中，所述骨料還包括沙或石子。在根據本發明所述的混凝土磚中，所述骨料中當包含再生骨料時，所述再生骨料占骨料總用量的O IOOwt^ ;當包含廢玻璃骨料時，所述廢玻璃骨料為骨料總用量的O IOOwt %。在根據本發明所述的混凝土磚中，所述骨料包括再生骨料和廢玻璃骨料，其中所述再生骨料為骨料總用量的50Wt%，廢玻璃骨料為骨料總用量的50Wt%。在根據本發明所述的混凝土磚中，所述混凝土磚為鋪路磚，其中所述水泥與骨料的重量比為1: 5 1:1 ;或者所述混凝土磚為隔墻磚，其中所述水泥與骨料的重量比為1: 16 1: 8 ;或者所述混凝土磚為承重墻磚，其中所述水泥與骨料的重量比為1: 5
I: 10。在根據本發明所述的混凝土磚中，所述混凝土磚為鋪路磚，其中所述水泥與骨料的重量比為1: 3;或者所述混凝土磚為隔墻磚，其中所述水泥與骨料的重量比為1: 12;或者所述混凝土磚為承重墻磚，其中所述水泥與骨料的重量比為1: 7。在根據本發明所述的混凝土磚中，所述粉煤灰為水泥用量的20wt%，或所述高嶺粉為水泥用量的10wt%，或礦渣粉為水泥用量的50%。在根據本發明所 述的混凝土磚中，所述粉煤灰為粒徑小于或等于45微米、且含碳量小于7%重量百分比的粉煤灰，所述再生骨料的粒徑范圍為< 10毫米。在根據本發明所述的混凝土磚中，所述的水泥選自硅酸鹽水泥、白色水泥或礦渣水泥。本發明還提供了一種根據如上所述的混凝土磚的制備方法，包括以下步驟:a)將水泥，粉煤灰或高嶺粉或礦渣粉，骨料和水按照比例配合制成吸收層混合物，攪拌均勻；b)將所述吸收層混合物用機壓成型的方法壓制成型；c)將壓制成型的磚塊送入二氧化碳養護室養護，或常壓常溫養護，或常壓蒸汽養護。在根據本發明所述的混凝土磚的制備方法中，所述二氧化碳養護室壓力為0-2.0Ba, CO2 的濃度 0-100%。在根據本發明所述的混凝土磚的制備方法中，所述二氧化碳養護室壓力為
0.1-1.5Ba, CO2 的濃度 10-100% 在根據本發明所述的混凝土磚的制備方法中，所述步驟a)中配制所述水的用量為材料總重量的10 15%。在根據本發明所述的混凝土磚的制備方法中，制備鋪路磚時，所述步驟a)中水的用量為材料總重量的13%，制備隔墻磚時，水的用量為材料總重量的10%。實施本發明的混凝土磚及其制備方法，具有以下有益效果:本發明通過機壓成型的方法制造的混凝土鋪路磚、隔墻磚或承重墻磚可以利用再生骨料或者廢玻璃骨料取代天然石子，一方面給建筑廢物的利用提供了新途徑，另一方面節約了天然石子的開采。本發明還可進一步進行二氧化碳氣體養護，保護了環境，減少溫室氣體的排放。


下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:圖1為根據本發明的混凝土磚的制備過程圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。本發明的目的在于提供一種可吸收二氧化碳氣體的混凝土磚及其制造方法，可以利用建筑廢物和回收玻璃制造。這些混凝土磚根據原料配比的不同，可用作鋪路磚、隔墻磚和承重墻磚。本發明一方面給建筑廢物的利用提供了新途徑，并且節約了天然石子的開采，另一方面保護了環境，減少溫室氣體的排放。因此，用本發明方法制造的混凝土鋪路磚、隔墻磚和承重墻磚及其制造方法是建筑材料行業可持續發展的新技術。為實現上述目的，本發明提供的鋪路磚、隔墻磚和承重墻磚在制造過程中可以采用二氧化碳氣體養護。請參閱圖1，為根據本發明的混凝土磚的制備過程圖。如圖1所示，將水泥、骨料(至少包括:再生骨料和/或廢玻璃骨料，還可以包括沙或石子)和水，以及粉煤灰、高嶺粉或礦渣粉按照一定的比例配合在攪拌機內攪拌，隨后利用攪拌機壓成型，然后送入二氧化碳氣體養護室，或常壓常溫養護 室，或常壓蒸氣養護室進行養護即可得到本發明制備方法提供的鋪路磚、隔墻磚或承重墻磚。本發明方法所制造的鋪路磚、隔墻磚或承重墻磚的配合比可參考目前工業生產中所用的配合比。在一些優選的實例中，本發明制造的混凝土磚中水泥與骨料的重量比分別為:鋪路磚1: 5 1:1，隔墻磚1: 16 1: 8，承重墻磚1: 5 1: 10。在各種混凝土磚中，當所述骨料包含廢玻璃骨料時，添加的粉煤灰為水泥用量的5 50wt%，或者添加的高嶺粉為水泥用量的I 20Wt%，或者添加的礦渣粉為水泥用量的10 80%。當廢玻璃骨料的重量百分比為O時，所述粉煤灰為水泥用量的O 50wt %，或所述高嶺粉為水泥用量的O 20wt%，或礦渣粉為水泥用量的O 80%。在骨料中，當采用了再生骨料時，其含量為骨料總量的O IOOwt% ;當采用廢玻璃骨料時，其含量為骨料總量的O 100Wt%。其余量為沙或石子。二氧化碳養護條件為:二氧化碳的濃度為O 100%，壓力為0-2.0Ba0在一些更優選的實例中，本發明制造的混凝土磚水泥與骨料的重量比分別為:鋪路磚1: 3，隔墻磚1: 12，承重墻磚1: 7。在各種混凝土磚中，添加的粉煤灰為水泥用量的20wt%，或者添加的高嶺粉為水泥用量的IOwt%，或者添加的礦渣粉為水泥用量的50Wt%。在骨料中，再生骨料為骨料總量的50Wt%，廢玻璃骨料為骨料總量的50Wt%。在所述二氧化碳養護室中，二氧化碳的濃度為10 100%，壓力為0.2 1.5Ba。本發明制造的鋪路磚、隔墻磚或承重墻磚使用的水泥可以為混凝土技術中通常采用的任何水泥。進一步地，所述的水泥可以選自硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥、白色水泥，礦洛水泥。本發明制造的鋪路磚、隔墻磚或承重墻磚所使用的粉煤灰為粒徑小于或等于45微米、且含碳量小于7%重量百分比的粉煤灰。本發明所述的鋪路磚、隔墻磚或承重墻磚中，再生骨料以及回收廢玻璃骨料的粒徑范圍為< 10毫米。本發明鋪路磚、隔墻磚或承重墻磚中所使用的石子、砂和水與制造普通水泥混凝土的相同，無須特別說明。本發明提出的鋪路磚、隔墻磚或承重墻磚的制造方法中所使用的水的用量可根據本領域的技術常識或根據實際需要確定，優選地，水的用量為材料總重量的10 15%。更優選地,水的用量為材料總重量的12%。現有生產混凝土磚的技術中所用的原材料都是天然的石子和河沙等，而本發明的可凈化空氣的混凝土磚選用了建筑廢物和廢玻璃作為骨料。而天然材料資源是有限的同時開采天然材料也會破環環境。而機壓成型的混凝土鋪路磚塊屬于干硬混凝土，對流動性要求不高，因此，利用機壓成型的方法制造混凝土鋪路磚、隔墻磚或承重墻磚可以用100%再生骨料取代天然石子，同時回收的廢玻璃瓶經過破碎和篩分也可以作為制造鋪路磚、隔墻磚或承重墻磚的骨料(即廢玻璃骨料)。另外，現有技術養護混凝土磚的方法是采用常壓常溫養護或常壓蒸汽養護。這兩種養護方法都不會減少二氧化碳氣體的排放。常壓蒸汽養護還會增加二氧化碳氣體的排放。本發明更進一步地可以在可以采用常壓常溫養護或常壓蒸汽養護的同時，還增加了二氧化碳氣體養護的方式。水泥基材料的碳化過程就是一個吸收二氧化碳的過程，因此將鋪路磚和隔墻磚放入一個具有一定壓力，溫度和濕度的二氧化碳養護室，配以一定的二氧化碳的濃度養護一定的時間既 即可以保證和實現鋪路磚和隔墻磚具有吸收二氧化碳氣體的功能。本發明提供的新技術可以即時使用在現有的生產鋪路磚和隔墻磚的工廠中，不需要做大的工藝流程的改動，只要安裝一個二氧化碳養護室即可。在不久的將來，養護室還可以直接連接在二氧化碳氣體的排放口(如發電廠，水泥廠等)。本發明技術的最大特點是簡單易行，不需要對現有的生產工藝作大的改動。使用了建筑廢物和其他廢物，且使鋪路磚和隔墻磚附加了吸收二氧化碳氣體的功能，因此該技術更符合當今世界可持續發展，減少溫室氣體排放，低碳的經濟發展戰略。下面將結合具體實施例，對本發明作進一步詳細說明。實施例1按表I配比生產混凝土鋪路磚。抗壓強度的測定方法是本領域公知的。磚的二氧化碳吸收率由下列公式計算:磚的CO2吸收率(％ )=(養護后磚的重量增加量/磚的干重量)X 100%從表I所列的配比和所生產的混凝土鋪路磚特性可以看出，由于廢玻璃骨料用量的增加，鋪路磚的強度有所下降，但所有混凝土鋪路磚的強度仍然達到49MPa以上。二氧化碳(CO2)氣體養護使磚的強度至少增加20%。另外，所有鋪路磚的強度完全達到了香港建筑規范和中國國家標準的要求。當有廢玻璃骨料摻入時，磚對CO2的吸收率減少，這主要是由于與再生骨料相比玻璃的不透氣性使二氧化碳向磚內部的滲透力下降所致。65°C蒸汽養護對玻璃骨料含量高的磚的28天強度有較大的減少作用。本實施例中水泥選用硅酸鹽水泥。此外，還可以采用普通硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥、白色水泥，或礦渣水泥。表1、混凝土鋪路磚的配比及性能測定結果
權利要求
1.一種混凝土磚，其特征在于，包括: (i)水泥； ( )骨料，所述骨料至少包括再生骨料和/或廢玻璃骨料； (iii)粉煤灰或高嶺粉或礦渣粉，當所述骨料包含廢玻璃骨料時，所述粉煤灰為水泥用量的5 50wt%，或所述高嶺粉為水泥用量的I 20wt%，或礦渣粉為水泥用量的10 80% ;當所述廢玻璃骨料的質量百分比為O時，所述粉煤灰為水泥用量的O 50wt%，或所述高嶺粉為水泥用量的O 20wt%，或礦渣粉為水泥用量的O 80%。
2.根據權利要求1所述的混凝土磚，其特征在于，所述骨料還包括沙或石子。
3.根據權利要求1所述的混凝土磚，其特征在于，所述骨料中當包含再生骨料時，所述再生骨料占骨料總用量的(Ti00wt%;當包含廢玻璃骨料時，所述廢玻璃骨料為骨料總用量的 0 100wt%。
4.根據權利要求3所述的混凝土磚，其特征在于，所述骨料包括再生骨料和廢玻璃骨料，其中所述再生骨料為骨料總用量的50wt%，廢玻璃骨料為骨料總用量的50wt%。
5.根據權利要求1所述的混凝土磚，其特征在于，所述混凝土磚為鋪路磚，其中所述水泥與骨料的重量比為;或者所述混凝土磚為隔墻磚，其中所述水泥與骨料的重量比為1:161:8;或者所述混凝土磚為承重墻磚，其中所述水泥與骨料的重量比為1:5 1:10。
6.根據權利要求5所述的混凝土磚，其特征在于，所述混凝土磚為鋪路磚，其中所述水泥與骨料的重量比為1:3 ;或者所述混凝土磚為隔墻磚，其中所述水泥與骨料的重量比為1:12 ;或者所述混凝土磚為承重墻磚，其中所述水泥與骨料的重量比為1:7。
7.根據權利要求1所述的混凝土磚，其特征在于，所述粉煤灰為水泥用量的20wt%，或所述高嶺粉為水泥用量的10wt%，或礦渣粉為水泥用量的50%。
8.根據權利要求1-7中任意一項所述的混凝土磚，其特征在于，所述粉煤灰為粒徑小于或等于45微米、且含碳量小于7%重量百分比的粉煤灰，所述再生骨料的粒徑范圍為〈10毫米。
9.根據權利要求1-7中任意一項所述的混凝土磚，其特征在于，所述的水泥選自硅酸鹽水泥、白色水泥或礦洛水泥。
10.一種根據權利要求1-9中任意一項所述的混凝土磚的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a)將水泥，粉煤灰或高嶺粉或礦渣粉，骨料和水按照比例配合制成吸收層混合物，攪拌均勻； b)將所述吸收層混合物用機壓成型的方法壓制成型； c)將壓制成型的磚塊送入二氧化碳養護室養護，或常壓常溫養護，或常壓蒸汽養護。
11.根據權利要求10所述的混凝土磚的制備方法，其特征在于，所述二氧化碳養護室壓力為O- 2.0Ba, CO2的濃度0-100%。
12.根據權利要求11所述的混凝土磚的制備方法，其特征在于，所述二氧化碳養護室壓力為 0.1-1.5Ba, CO2 的濃度 10-100%。
13.根據權利要求10所述的混凝土磚的制備方法，其特征在于，所述步驟a)中配制所述水的用量為材料總重量的1(Γ15%。
14.根據權利要求13所述的混凝土磚的制備方法，其特征在于，制備鋪路磚時，所述步驟a)中水的用量 為材料總重量的13%，制備隔墻磚時，水的用量為材料總重量的10%。
全文摘要
本發明涉及一種混凝土磚及其制備方法，該混凝土磚采用水泥、骨料，以及粉煤灰或高嶺粉或礦渣粉通過攪拌機攪拌再機壓成型，隨后將磚塊送入二氧化碳養護室養護，或常壓常溫養護，或常壓蒸汽養護。其中，所用的骨料包括再生骨料和/廢玻璃骨料，該骨料還可包括沙或石子。本發明提供的混凝土磚因配比的不同可制成鋪路磚、隔墻磚和承重墻磚，其性能完全可達到標準要求，且具有良好的吸收二氧化碳氣體的功能。
文檔編號C04B28/08GK103086655SQ20111034592
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者潘智生, 寇世聰 申請人:香港理工大學