一种多功能无机聚合土砖制造技术

本发明专利技术是一种多功能无机聚合土砖，以底碴、炉碴、焚化飞灰、燃煤飞灰等以及现场或就近取用的淤泥、污泥、弃土等工业或民生固态废弃物为原料，整合无机聚合技术，以取代传统烧结高耗能土砖或高碳排水泥制砖。通过回收与利用率量化指标：泥质添加率、液固比、硅钠比、碱当量等配比，在常温下调配出孔隙率可控及强度、消能、减噪、耐燃工程性质可控的土砖，可多功能应用于地下基础工程支撑、砖墙结构、轻质楼板及屋顶、防火、防水、减振、减噪、隔热、消能等构件，为具多元转化、环保低耗生产、快速简易施工、可多功能应用及可循环永续再利用的绿色建材。材。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能无机聚合土砖


[0001]本专利技术是一种多功能无机聚合土砖，以底碴、炉碴、焚化飞灰、燃煤飞灰等以及现场或就近可取用的淤泥、污泥、开挖土、弃土等工业或民生固态废弃物为原料，整合无机聚合技术，用以取代传统烧结高耗能土砖或高碳排放水泥制砖。本专利技术通过回收与利用率的量化指标：泥质添加率以及液固比、硅钠比、碱当量等的配比，于常温下调配出可控的孔隙率与相关工程性质，借此达到多功能应用及多元转化，并使土砖的多项功效特征可控，这些特征包含抗压强度、渗透系数、冲击消能率、减振率、减噪率、耐燃性等。因此，本专利技术可多功能应用于地下基础工程支撑，房屋砖墙结构，轻质楼板及屋顶，具有防火、防水、减振、减噪、隔热等特性的构件，以及边坡防护工程消能构件等。本专利技术的无机聚合土砖实为能多元转化、环保低耗生产、快速简易施工、可多功能应用并可循环永续再利用的创新绿色建材。

技术介绍

[0002]随着建设与科技的发展，固态废弃物大量产出，据资料显示，中国台湾于2018年的废弃物产出总量约3,207万公吨，其中大部分工业产出的废弃物可通过厂内系统回收再利用，然而民生产出的废弃物如民生垃圾、下水道污泥，因其成分复杂，处理成本高，正面临严峻的处理问题。
[0003]此外，目前中国台湾的固态废弃物多以焚化、掩埋处理。然而据相关报告指出，截至2016年底，全台378个垃圾掩埋场剩余容量平均剩下12％，各地掩埋场将在5年内陆续届龄，多数焚化厂更是超龄使用，而焚化后过程的碳排量以及产出的底碴更造成延伸的环境问题。另一方面，民生营建工程在材料端具有大量需求，尤其是水泥基质材料为主要原料，然而根据英国伦敦皇家国际事务研究所估算，全球每年水泥生产超过40亿吨，占全球的碳排放量8％，间接造成严重的气候变迁。
[0004]若可使固态废弃物取代水泥基质材料，创造大量且有功效进步性的供需平衡转化方案，则可在创造永续环境的同时，转变既有的工程技术，将可落实产业链自发驱动的循环经济。根据2015巴黎协议订定的目标，至2050年，与前工业时代(1850-1900)相比气温的上升幅度需控制在1.5℃内(至多2℃)，循环经济、气候行动亦为联合国17项永续发展目标 (SDGs)的要项，足见此议题的重要性。然而既有的转化策略与产品，常具有以下的困境：(1) 仅考虑如何将废弃物转化为可用资源，而忽略了转换过程的能源需求，如焚化、烧结；(2) 仅考虑既有的粒料、混凝土等高强度应用取代，而忽略了废弃物机械性质弱的特性，导致性价比差，无法有效驱动循环经济。
[0005]综合上述，将现今难以处理的固态废弃物多功能利用、多元转化，以达成营建产业、民生工程的转变，即是本专利技术迫切实现的目标。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种多功能无机聚合土砖，目标在于使固态废弃物的资源再利用最大化、能源耗用最小化，并辅以孔隙、虚实、轻量等内几何的控制增益，以创造多功效、多元转
化、快速营造的可能性。
[0007]本专利技术强调因地制宜的取材性与快速工作性，根据营建工程所需，弹性调整成常温压模与注模施工；压模施工对照传统能耗高的烧结砖既有工程，降低耗时与抗侧力弱点、经济与环保功能；注模施工则对照水泥基质材如混凝土功能。
[0008]本专利技术的内几何控制是指无机聚合物的虚-实可控，虚即为孔隙、实即为无机聚合物的固相组成，通过关键因子：泥质添加率以及液固比、硅钠比、碱当量等的配比，辅以发泡技术的导入，即可控制虚/实比，即是孔隙率，进而控制其消能-能量消散与强度-机械强度提升的行为，即可达到固态废弃物因地制宜的多功能应用，包括低孔隙率可符合基础开挖支撑、房屋的墙体结构等具有强度及机械强度需求的应用；中、高孔隙可用于边坡落石冲击防护、道路护栏等冲击消能的应用；高孔隙可作为功能性轻质楼板、屋顶，兼具减振、减噪、隔热等能量阻断性能，并兼具止渗、耐燃的功效，借此达成多元转化的可能性。
[0009]本专利技术多功能无机聚合土砖，其中影响强度功能(包括承重、抗风、耐振)、消能 (包含冲击消能、减振、减噪、隔热等)以及防水、防火功效的相关应用的关键指标即为" 孔隙率"。
[0010]本专利技术提供一种多功能无机聚合土砖：以无机聚合达到毒性物质或废料的封固，以及具有良好的机械强度与消能、止渗、耐燃性能；通过泥质添加率、液固比、硅钠比、碱当量等内几何控制，辅以机械、化学或是生物发泡的方式，达到孔隙率可控，并可根据多功能应用需求，分别提供承重、抗风、耐振所需的机械强度；冲击消能、减振、减噪、隔热等所需的消能，以及止渗、耐燃等所需的功能。
[0011]因此本专利技术提供一种多功能无机聚合土砖，其包含：混合材料，包含粉体、飞灰及泥质；以及碱液，包含碱金属硅酸盐及碱金属氢氧化物溶液，其中该泥质为多样态及多种类的淤泥、污泥、开挖土、弃土、砂石粉尘等或以上任意的组合，泥质添加率介于5％～80％。
[0012]本专利技术多功能无机聚合土砖，其中该泥质添加率、以及该粉体、该飞灰占比在本专利技术的成分比例相加为100％。
[0013]在一砖墙结构构件、抗渗构件的实施例中，本专利技术多功能无机聚合土砖的该泥质添加率为5％～73％。
[0014]在另一边坡落石、道路防护消能构件的实施例中，本专利技术多功能无机聚合土砖的该泥质添加率为5％～35％。
[0015]在另一轻质减噪墙、楼板以及屋顶的实施例中，本专利技术多功能无机聚合土砖的该泥质添加率为15％～25％。
[0016]本专利技术多功能无机聚合土砖，作为砖墙结构构件、抗渗构件、边坡落石、道路防护消能构件、轻质减噪墙、楼板以及屋顶，其中液固比为0.20～0.70，孔隙率为10％～60％。
[0017]在一砖墙结构构件、抗渗构件的实施例中，本专利技术多功能无机聚合土砖的液固比为 0.30～0.55，孔隙率为10％～30％。
[0018]在另一边坡落石、道路防护消能构件的实施例中，本专利技术多功能无机聚合土砖的液固比为0.50～0.60，孔隙率为27％～35％。
[0019]在另一轻质减噪墙、楼板以及屋顶的实施例中，本专利技术多功能无机聚合土砖的液固比为0.50，孔隙率为33％～36％。
[0020]本专利技术多功能无机聚合土砖，作为砖墙结构构件、抗渗构件、边坡落石、道路防护
消能构件、轻质减噪墙、楼板以及屋顶，其中硅钠摩尔比为0.5～2.5。
[0021]本专利技术多功能无机聚合土砖，作为砖墙结构构件、抗渗构件、边坡落石、道路防护消能构件、轻质减噪墙、楼板以及屋顶，其中该碱当量介于1％～15％之间。
[0022]在一砖墙结构构件、抗渗构件的实施例中，本专利技术多功能无机聚合土砖的碱当量为 3％-9％之间。
[0023]在另一边坡落石、道路防护消能构件、轻质减噪墙、楼板以及屋顶的实施例中，本专利技术多功能无机聚合土砖的碱当量为9％-15％之间。
[0024]本专利技术多功能无机聚合土砖，其中该粉体为底碴、炉碴、水淬高炉石粉、气冷高炉石粉、氧化碴、还原碴或其任意的组合。
[0025]本专利技术多功能无机聚合土砖，其中飞灰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能无机聚合土砖，其包含：混合材料，包含粉体、飞灰与泥质；及碱液，包含碱金属硅酸盐及碱金属氢氧化物溶液，其中所述泥质为沉泥、污泥、一般泥土、废弃泥土、砂石粉尘或任意的组合，泥质添加率介于5%~80%之间。2.如权利要求1所述的多功能无机聚合土砖，其中液固比为0.2~0.7。3.如权利要求1所述的多功能无机聚合土砖，其中孔隙率介于10%~60%之间。4.如权利要求1所述的多功能无机聚合土砖，其中硅钠摩尔比为0.5~2.5。5.如权利要求1所述的多功能无机聚合土砖，其中碱当量介于1%~ 15%之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立宪，芮致恒，
申请(专利权)人：台北科技大学，
类型：发明
国别省市：