钻孔桩脱水泥浆免烧砌块及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钻孔桩脱水泥浆免烧砌块及其制备方法，包括底层、中间层和表层；底层和表层为超高性能碱激发矿渣混凝土,底层和表层由以下质量份的原料组成：细骨料900‑1100，矿渣微粉300‑500，粉煤灰150‑350，氢氧化钠25‑35，水120‑160，水玻璃120‑180，钢纤维60‑200；中间层为渣土混凝土,中间层由以下质量份的原料组成：渣土1750‑2300，水泥460‑630，粗骨料250‑760，土壤固化剂0.5‑3，水430‑560；底层与中间层之间有第一涂层，中间层与表层之间有第二涂层，涂层为强碱溶液涂层；所述的渣土为含有膨润土的钻孔泥浆脱水后的渣土，所述的膨润土的主要成分为蒙脱土。该钻孔桩脱水泥浆免烧砌块砌块具有较高的整体抗压强度和抗折强度。

【技术实现步骤摘要】
钻孔桩脱水泥浆免烧砌块及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料
，具体讲是一种钻孔桩脱水泥浆免烧砌块及其制备方法。
技术介绍
现有技术中普遍存在两个问题，一方面，钻孔桩施工普遍采用主要成分为蒙脱石的膨润土做泥浆护壁来防止孔壁坍塌，产生的泥浆若不能得到资源化利用，则会产生废弃泥浆排放处置的问题；而另一方面，免烧砌块产业需要大量的自然砂石资源，天然材料短缺已成为较普遍的问题。现有技术中已有将钻孔桩施工产生的泥浆脱水后所产生的渣土制备免烧砌块的记载，在一定程度上解决了以上两方面的问题，但现有技术的免烧砌块仍存在抗压强度和抗折强度或称弯曲抗拉强度较低的缺点，影响泥浆脱水后产生的渣土的高品质资源化再生利用，即现有技术的渣土制备出的免烧砌块一般不适合应用于需较高抗压强度和抗折强度的应用场景，如承重墙、铺路砖等，而仅适用于装饰隔墙等所需抗压强度和抗折强度不高的场景。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题是，提供一种整体抗压强度和抗折强度高的钻孔桩脱水泥浆免烧砌块。本专利技术的一个技术解决方案是，提供一种钻孔桩脱水泥浆免烧砌块，包括底层、中间层和表层；底层和表层为超高性能碱激发矿渣混凝土，底层和表层由以下质量份的原料组成：细骨料900-1100，矿渣微粉300-500，粉煤灰150-350，氢氧化钠25-35，水120-160，水玻璃120-180，钢纤维60-200；中间层为渣土混凝土，中间层由以下质量份的原料组成：渣土1750-2300，水泥460-630，粗骨料250-760，土壤固化剂0.5-3，水430-560；所述的渣土为含有膨润土的钻孔泥浆脱水后的渣土，所述的膨润土的主要成分为蒙脱石。采用以上结构后，本专利技术钻孔桩脱水泥浆免烧砌块具有以下优点：本专利技术免烧砌块既解决了高含水量且含有膨润土泥浆的消纳问题，又有效缓解了砌块产业的天然材料短缺的问题。它以钻孔桩脱水泥浆为主要原材料，将钻孔桩泥浆资源化利用，为现有技术的泥浆排放处置问题提供了有效的解决办法，同时又大量减少了自然砂石资源的消耗。特别是本专利技术免烧砌块分为底层、中间层和表层共三层，中间层采用以脱水泥浆的渣土为主要成分的固化废弃材料，该层可大量消纳废弃的脱水泥浆，且满足一定的强度要求，底层与表层则采用超高性能碱激发矿渣混凝土为加强层，提高了免烧砌块的整体力学性能，很好地解决了现有技术制备的砌块强度偏低的问题，大幅度提高了脱水泥浆免烧砌块的附加值。本专利技术钻孔桩脱水泥浆免烧砌块整体抗压强度高，抗折强度或称弯曲抗拉强度高：本专利技术由底层、中间层和表层构成复合砌块，利用底层和表层的超高性能碱激发矿渣混凝土具有的高抗压强度、高抗拉强度和高弹性模量的特点，以表层和底层约束中间层的渣土混凝土受力变形，从而在很大程度上提高了整个砌块的抗压强度，此即为边缘约束效应。底层和表层的超高性能碱激发矿渣混凝土抗拉性能越好、弹性模量越高，越有利于砌块整体抗压强度的大幅度提高。砌块整体的抗折强度又称弯曲抗拉强度也同时得到显著地提高。其理论依据如下：在砌块受弯时，无论是拉应力区或是压应力区，其外边缘所受应力始终最大，越靠近中性轴即拉压区的交汇处，则应力逐渐减小。也就是说，本专利技术中的底层和表层的超高性能碱激发矿渣混凝土承受了砌块受弯时最大的拉压应力，在很大程度上限制了外边缘上裂缝的产生。对于本专利技术砌块底层、中间层和表层三层的复合结构来说，提升层间的粘结作用便可提高边缘约束的效果以及砌块的整体性能，从而有利于砌块整体强度的形成。本专利技术的底层和表层采用了超高性能碱激发矿渣混凝土，旨在利用其中的氢氧化钠溶液即强碱溶液渗透进中间层并与渣土中的蒙脱石成分发生化学反应，从而生成粘结力大大增强的反应产物如沸石类矿物以及水化硅酸钙(CalciumSilicateHydrate，简称CSH)，以达到增强层间粘结的目的。同时也代表约束能力更强，砌块的整体强度进一步提高。强碱浓度直接影响到化学反应的强弱，实验表明：在低浓度氢氧化钠溶液中，蒙脱石几乎不发生反应；而在PH＝14(NaOH溶液的摩尔浓度为1mol/L)时，反应非常明显，蒙脱石大量转化为沸石类矿物及水化硅酸钙，粘结强度得到明显提升。超高性能碱激发矿渣混凝土中的强碱浓度越大，渣土中所含蒙脱石含量越高，则两者的反应越明显，层间粘结的增强作用越显著。作为优选，底层和表层由以下质量份的原料组成：细骨料950-1050，矿渣微粉380-420，粉煤灰240-280，氢氧化钠29-33，水140-150，水玻璃150-170，钢纤维120-150；中间层由以下质量份的原料组成：渣土1750-2050，水泥535-625，粗骨料500-760，土壤固化剂1.5-2，水460-510，渣土以干重计。不难理解，泥浆经脱水处理后，仍含有较多水分即为湿渣土，如渣土含水量一般在10-20wt％，但实际生产时，若先将渣土烘干破碎后再与其他成分进行混合与搅拌，生产工艺将变得繁琐。所以，称取原料时，实际用的是湿渣土，但仍将渣土以干重计算，只是在称取湿渣土之前，先测定此次湿渣土实际的含水量，并在加水搅拌时将湿渣土的水分扣除，再加剩余的水。实际应用的湿渣土含水量一般在10-20wt％范围内。如，渣土量按配方为1750公斤，是指干重，但实际取的湿渣土，若按含水量为10wt％计算，需称取1925公斤湿渣土；若按配方加水460公斤计算，需减去已包含在湿渣土中的水分量175公斤，则实际加水量为290公斤。采用以上质量份数的原料后，本专利技术免烧砌块的上述优点更加显著。进一步地，底层与中间层之间有第一涂层，第一涂层为强碱溶液涂层；中间层与表层之间有第二涂层，第二涂层为强碱溶液涂层。采用以上结构后，更多的强碱能够借此渗透进入中间层的渣土混凝土中并与其中的蒙脱石发生反应，对一定范围内的渣土混凝土进行增强，从而引起层与层之间粘结强度(即约束力)的增加。表层与底层对中间层的约束力越强，越有利于砌块抗压强度的提升。优选地，强碱溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为1.0-5.0Mol/L。采用以上配方后，强碱可与蒙脱石发生更明显的反应，层与层之间粘结强度得到进一步提升。当然，还可进一步增加强碱溶液的浓度，随着强碱溶液浓度的提升，层与层之间的界面上反应越剧烈，粘结强度提升越显著。进一步地，底层与中间层的接触面为相互嵌合的若干个沿宽度方向排列的尖齿或若干个沿宽度方向排列的向上或向下开口的匚字形齿；表层与中间层的接触面为相互嵌合的若干个沿宽度方向排列的尖齿或若干个沿宽度方向排列的向上或向下开口的匚字形齿；所述的尖齿或向上或向下开口的匚字形齿沿长度方向贯穿砌块的两端。采用以上结构后，通过改变接触面的外观形态来增大层间的接触面积，从而在单位层间面积抗剪强度一定的条件下，提高底层与中间层及中间层与表层之间的抗剪能力，从而提高底层及表层对于中间层的约束作用，进一步增强各层间的粘结及锚固作用，进一步增强砌块的整体强度。本专利技术要解决的另一个技术问题是，提供一种整体抗压强度高和抗折强度高的钻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻孔桩脱水泥浆免烧砌块，其特征在于：包括底层、中间层和表层；/n底层和表层为超高性能碱激发矿渣混凝土，底层和表层由以下质量份的原料组成：细骨料900-1100，矿渣微粉300-500，粉煤灰150-350，氢氧化钠25-35，水120-160，水玻璃120-180，钢纤维60-200；/n中间层为渣土混凝土，中间层由以下质量份的原料组成：渣土1750-2300，水泥460-630，粗骨料250-760，土壤固化剂0.5-3，水430-560，渣土以干重计；/n所述的渣土为含有膨润土的钻孔泥浆脱水后的渣土，所述的膨润土的主要成分为蒙脱石。/n

【技术特征摘要】
1.一种钻孔桩脱水泥浆免烧砌块，其特征在于：包括底层、中间层和表层；
底层和表层为超高性能碱激发矿渣混凝土，底层和表层由以下质量份的原料组成：细骨料900-1100，矿渣微粉300-500，粉煤灰150-350，氢氧化钠25-35，水120-160，水玻璃120-180，钢纤维60-200；
中间层为渣土混凝土，中间层由以下质量份的原料组成：渣土1750-2300，水泥460-630，粗骨料250-760，土壤固化剂0.5-3，水430-560，渣土以干重计；
所述的渣土为含有膨润土的钻孔泥浆脱水后的渣土，所述的膨润土的主要成分为蒙脱石。


2.根据权利要求1所述的钻孔桩脱水泥浆免烧砌块，其特征在于：
底层和表层由以下质量份的原料组成：细骨料950-1050，矿渣微粉380-420，粉煤灰240-280，氢氧化钠29-33，水140-150，水玻璃150-170，钢纤维120-150；
中间层由以下质量份的原料组成：渣土1750-2050，水泥535-625，粗骨料500-760，土壤固化剂1.5-2，水460-510。


3.根据权利要求1所述的钻孔桩脱水泥浆免烧砌块，其特征在于：
底层与中间层之间有第一涂层，第一涂层为强碱溶液涂层；中间层与表层之间有第二涂层，第二涂层为强碱溶液涂层。


4.根据权利要求3所述的钻孔桩脱水泥浆免烧砌块，其特征在于：强碱溶液为氢氧化钠溶液，强碱溶液的摩尔浓度为1.0-5.0Mol/L。


5.根据权利要求1-4中任何一项所述的钻孔桩脱水泥浆免烧砌块，其特征在于：底层与中间层的接触面为相互嵌合的若干个沿宽度方向排列的尖齿或若干个沿宽度方向排列的向上或向下开口的匚字形齿；底层与中间层的接触面为相互嵌合的若干个沿宽度方向排列的尖齿或若干个沿宽度方向排列的向上或向下开口的匚字形齿；所述的尖齿或向上或向下开口的匚字形齿沿长度方向贯穿砌块的两端。


6.一种钻孔桩脱水泥浆免烧砌块的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
称取权利要求1所述的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，罗文杰，宋冰泉，胡云峰，王毓晋，关西文，江源，
申请(专利权)人：宁波诺丁汉新材料研究院有限公司，宁波诺丁汉大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33