生土建筑材料改性方法和利用改性后生土制备砌块的方法

摘要

一种生土建筑材料改性方法，属建筑材料技术领域，需解决的技术问题是传统生土建筑材料强度低、脆性大、耐水性差等，本发明先采用化学改性剂来改善生土材料性能，再使用物理压制成型技术制成改性生土砌块，本发明对生土材料性能的改善效果显著，尤其是针对陕北地区生土，陕北地区生土资源辽阔，亟需开发利用，本发明可以大量应用地方性生土材料，不仅取材方便，经济实用，而且整体性强，热工性能优越，并且操作简便，便于实施推广，更重要的是符合绿色建筑的要求，应用前景广阔。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种生土建筑材料改性方法和 利用改性后生土制备砌块的方法。

背景技术

生土作为一种建筑材料，其自然、健康、环保、经济，是一种性价比很 高的建筑材料，人们往往采用夯实或直接成型土坯的方式来进行使用。生土 建筑节省能源、造价低廉、施工简便、冬暖夏凉、健康舒适。但生土材料强 度较低、不耐水，遇水软化、强度降低等缺陷，使生土建筑的使用受到限制， 严重威胁着生土建筑的使用寿命。因此，如何对生土材料进行改性，增强生 土材料的力学性能、耐水性和耐久性，提高生土建筑的使用年限，就成为生 土材料研究必须首先解决的问题。

目前，国内外对于生土材料改性的研究和应用主要集中于土壤固化方面， 无机类土壤固化剂在市场上占据主流。这些固化剂多采用工业废料作为主固 剂，添加各种激发剂配制而成。主固剂包括水泥、石灰、石膏、粉煤灰和各 类矿渣等，激发剂主要包括各种硫酸盐类、各种酸类和其他无机盐，也包含 少量的表面活性剂等其他有机材料。固化土性能比较稳定，施工简便。但其 不足表现为成本高，固化体强度形成缓慢，强度较低，在干湿变化较大的环 境中，其体积稳定性逐渐变差，出现严重开裂，甚至丧失强度；而且某些酸 和盐的使用不利于土体废弃后的循环再利用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种生土建筑材 料改性方法和利用改性后生土制备砌块的方法，可改善生土材料的力学性能、 体积稳定性以及耐水性能，具有简单易行、成本低廉的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

生土建筑材料改性方法，包括如下步骤：

步骤1，配置生土改性剂，生土改性剂的质量组分为：

步骤2，将生土和生土改性剂混合搅拌，生土改性剂的质量占总质量的 15％～20％，水玻璃以水溶液的形式加入，保证体系的水固比为0.14。

本发明生土建筑材料改性方法的另一种技术方案，包括如下步骤：

步骤1，配置生土改性剂，生土改性剂的质量组分为：

水泥        49％～68％

石灰        32％～50％

聚丙烯纤维  余量

步骤2，将生土和生土改性剂混合，生土改性剂的质量占总质量的15％～ 20％，加入水搅拌，保证体系的水固比为0.14。

所述水泥为复合硅酸盐水泥42.5级，所述石灰中钙和镁的总含量为 76.5％，所述聚丙烯纤维的长度为19mm。

所述水玻璃为工业水玻璃，其Ms＝3.0，波美度为37.3°Bé，所述无水氯 化钙为工业级二级，氯化钙含量大于90.0％。

所述生土产自陕北米脂，生土粒径、颗粒级配和塑性指数Ip＝6，该生土 为粉土。

所述聚丙烯纤维的质量占总质量的0.2％。

本发明还提供了一种利用所述改性方法改性后的生土制备砌块的方法， 将所述改性后的生土放入砌块模具中，然后压制成型得到生土砌块，然后将 生土砌块进行脱模，放置室内自然养护28d。

所述砌块压制成型压力6MPa，采用静压成型，加荷速度3.5kN/s，稳定 荷载30s。

所述砌块尺寸选择长240mm×高115mm×宽50mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一，改性剂原料都为常见建筑和工业材料，价格便宜易得，且改性剂 掺量少，其中改性剂掺量只占生土砌块总质量的15％～20％。

第二，砌块成型技术简单。生土砌块采用的压制成型，成型压力只有6 Mpa，成型压力小，对成型压力机要求不高，简单易行。

第三，改性后性能改善效果明显。

第四，室内自然养护，简单易行。

第五，节能环保，绿色生土建筑。生土砌块不用烧结，在资源日益枯竭、 环境污染日益严重的情况下，需要人们重新审视生土这一古老的但却是最有 发展前景的绿色建筑材料，用现代化的改性技术来重新利用它，让它为人类 福祉再次做出重大贡献。

因此，采用改性剂和压制成型技术对生土砌块改性，与普通生土砌块相 比，抗压、抗折强度有达幅度的提高，提高率可达500％，耐水性能和抗冻 性也有大幅度的提高。节能环保，制备方法简单，施工方便。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的实施方式。

实施例1：

将254.0g水泥、136.7g石灰、17.3g氯化钙和6g聚丙烯纤维的改性剂加 入2550g生土中搅拌1min，再将36g水玻璃溶解在600g水溶液中，然后倒 入搅拌锅中，搅拌2min使其均匀；将搅拌均匀的生土改性粉料放入所需模 具中，用6MPa压力压制成型，脱模后放入室内自然养护28d即可使用，即 得到性能改善后生土砌块。

实施例2：

将260.0g水泥、130.0g石灰、22.5g氯化钙和6g聚丙烯纤维的改性剂加 入2550g生土中搅拌1min，再将31.5g水玻璃溶解在600g水溶液中，然后 倒入搅拌锅中，搅拌2min使其均匀；将搅拌均匀的生土改性粉料放入所需 模具中，用6MPa压力压制成型，脱模后放入室内自然养护28d即可使用， 即得到性能改善后生土砌块。

实施例3：

将260.5g水泥、130.2g石灰、17.3g氯化钙和6g聚丙烯纤维的改性剂加 入2550g生土中搅拌1min，再将36g水玻璃溶解在600g水溶液中，然后倒 入搅拌锅中，搅拌2min使其均匀；将搅拌均匀的生土粉料放入所需模具中， 用6Mpa压力压制成型，脱模后放入室内自然养护28d即可使用，即得到性 能改善后生土砌块。

实施例4：

将297g水泥、297g石灰和6g聚丙烯纤维的组成的改性剂加入2400g生 土中搅拌1min，再将420g水溶液倒入搅拌锅中，搅拌2min使其均匀；将搅 拌均匀的生土改性粉料放入所需模具中，用6MPa压力压制成型，脱模后放 入室内自然养护28d即可使用，即得到性能改善后生土砌块。

实施例5：

将386.1g水泥、207.9g石灰和6g聚丙烯纤维的组成的改性剂加入2400g 生土中搅拌1min，再将420g水溶液倒入搅拌锅中，搅拌2min使其均匀；将 搅拌均匀的生土改性粉料放入所需模具中，用6MPa压力压制成型，脱模后 放入室内自然养护28d即可使用，即得到性能改善后生土砌块。

实施例6：

将356.4g水泥、237.6g石灰和6g聚丙烯纤维的组成的改性剂加入2400g 生土中搅拌1min，再将420g水溶液倒入搅拌锅中，搅拌2min使其均匀；将 搅拌均匀的生土改性粉料放入所需模具中，用6MPa压力压制成型，脱模后 放入室内自然养护28d即可使用，即得到性能改善后生土砌块。

经测试，本发明对生土改性效果如下：

在压制成型及水固比不变条件下，纯生土砌块的28d抗折强度1MPa、 抗压强度3MPa，浸水1d后砌块涣散无强度。

在生土含量80％情况下，使用改性剂改性生土砌块在室内自然养护7d 后抗折强度2MPa、抗压强度14MPa，养护28d抗折强度3MPa、抗压强度 20MPa，浸水1d后测得软化系数为0.72，浸水4d不涣散并且还有一定的强 度，砌块密度为1800kg/m³。

在生土含量85％情况下，使用改性剂改性生土砌块在室内自然养护7d 后抗折强度2MPa、抗压强度14MPa，养护28d抗折强度3.5MPa、抗压强度 20MPa，浸水1d后测得软化系数为0.75，浸水4d不涣散并且还有一定的强 度，砌块密度为1850kg/m³。

从上数据可得，利用本发明，可将抗压强度提高500％左右，抗折强度 提高300％左右，耐水性能也得到大幅度提高。其中，抗压强度采用大面平 压测得。