掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及建材领域，主要涉及对工业废料的再利用，具体涉及一种掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱及其制备方法。
背景技术
建筑业作为国民经济的支柱产业之一，近年来得到了突飞猛进的发展，但是随之产生的建筑垃圾也越来越多。据统计，2005年我国总的废弃混凝土量(混凝土生产过程、建筑施工过程以及建筑拆除过程中的废弃混凝土之和)将达12000万吨以上。随着我国经济建设步伐的进一步加快，废弃混凝土的总量还将增多。如此巨量的废弃混凝土，将会引发极大的环境问题、经济问题甚至社会问题。严重背离了我国经济和环境的可持续发展战略。
目前，国内所用的外墙建筑类型有多种，其中砖混结构的应用最为广泛，历史也比较悠久，但是由于保护环境及节约耕地的需要，国家已立法规定逐步淘汰并禁止使用粘土砖，因而砖混结构即将淘汰。现浇混凝土剪力墙结构、现浇混凝土框架结构等建筑施工速度慢，工期长，建筑工业化水平低。为适应我国“建筑节能与绿色建筑”中提出的重点研究开发节能建材与绿色建材的政策，发明人致力研制在外墙挂柱中大量掺加建筑垃圾的应用，经检索至今没有相关的文献报道。本发明的研究意义在于：一方面建筑垃圾来源广泛，废物利用，掺入外墙挂柱中可以降低生产成本；另一方面建筑垃圾资源化再利用，不但可以解决建筑业发展而带来的环保难题，建筑垃圾的循环再用，让建筑垃圾变废为宝，实现效益和环保的双赢。因而以建筑垃圾配制外墙挂柱技术是一种迫切需要的具有节能利废和降低产品成本等优点的新型建筑垃圾外墙挂柱配制技术。
【发明内容】
本发明提供了一种可以用建筑垃圾为原料配制的环保型外墙挂柱，在利用废弃资源，减少部分水泥、砂用量的同时，还能协同其它外墙挂柱配料发挥作用，提高外墙挂柱性能。
为降低外墙挂柱生产的成本，解决建筑垃圾所带来的环境污染问题，本发明采取以下技术方案：一种掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱，是在专用外墙挂柱生产的基础上添加建筑垃圾的环保型外墙挂柱。
具体来讲，所述掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱的原料配方包括以下重量份数比的组分：建筑垃圾25-190份，水泥60-100份，砂0-165份，减水剂0-1份，冷拔钢丝1.5-12份，水21-50份。
所述水泥优选为硅酸盐系列水泥或硫铝酸盐水泥。
所述建筑垃圾优选为混凝土生产过程、建筑施工过程以及建筑拆除过程中的废弃混凝土，粒径优选为5mm以下，0.15mm以上，粒径分布较为均匀的碎粒。
所述砂优选为细度模数为2.3-3.0、含泥量为0-2.0％的自然砂或人工砂。
所述冷拔钢丝优选为钢丝直径2-6mm，理论重量0.024-0.220kg/m，横截面积3.14-28.26mm2，抗拉强度约190kg/mm2，屈服强度约150kg/mm2的钢丝。
本发明的第二个目的是提供一种环保型外墙挂柱的制备方法。
本发明所提供的环保型外墙挂柱的制备方法，可包括以下步骤：
1)冷拔钢丝绑扎：四根冷拔钢丝沿纵向平行布置(截面绑扎呈四边形形状)，在挂钩处绑扎外接挂钩增强筋。绑好后的冷拔钢丝组放置于专用外墙挂柱成型模具中；
2)按下述重量份数配比取料混合：建筑垃圾25-190份，水泥60-100份，砂0-165份，减水剂0-1份，水21-50份，将上述原料搅拌混合均匀；
3)成型：混合后的均匀混合料浇入专用外墙挂柱成型模具中(冷拔钢丝组已置其中)，振动成型：
4)养护：浇注成型后柱坯覆盖养护24小时后脱模，之后浸水、淋水或自然养护至龄期。
得到环保型外墙挂柱。
本发明提供了一种掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱。该材料是采用废弃建筑垃圾替代传统外墙挂柱中的全部或部分河砂，将其与水泥、砂、减水剂、水等按一定比例均匀混合浇注于固定好冷拔钢丝的专用模具中，经过振动成型得到的环保型外墙挂柱。实验证明，该材料中添加的建筑垃圾不仅可以提高外墙挂柱的吊挂力及强度，还可以消耗大量建筑垃圾，减少部分水泥、河砂用量，利用了废弃物，节约了资源并保护了环境。
【具体实施方式】
本发明掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱，是在普通外墙挂柱生产的基础上添加有建筑垃圾的环保型外墙挂柱。
该环保型外墙挂柱的原料包括以下重量份数比的组分：建筑垃圾25-190份，水泥60-100份，砂0-165份，减水剂0-1份，冷拔钢丝1.5-12份，水21-50份。其中：
所用水泥优选为硅酸盐系列水泥或硫铝酸盐水泥。
所用建筑垃圾为混凝土生产过程、建筑施工过程以及建筑拆除过程中的废弃混凝土，粒径优选为5mm以下，0.15mm以上的碎粒，且选用的碎粒粒径分布较为均匀(分布均匀是指大、小碎粒都要有)。
所用砂优选为细度模数为2.3-3.0、含泥量为0-2.0％的自然砂或人工砂。
所用冷拔钢丝优选为钢丝直径2-6mm，理论重量0.024-0.220kg/m，横截面积3.14-28.26mm2，抗拉强度约190kg/mm2，屈服强度约150kg/mm2的钢丝。
所用减水剂可选用国标规定的“高效减水剂”(“高效减水剂”为行业规范产品名称)，如UNF、SM高效减水剂。减水剂为商购。
发明人在研究实践中总结出：从机理上讲，1)一是建筑垃圾活性地影响：建筑垃圾为建筑拆除后的混凝土经机械破碎处理而成，由于混凝土的凝结硬化是一个非常缓慢的过程，即使经过20年的时间，其水泥的水化还没有完全结束，由测试得出建筑垃圾的活性指数为66％，也证明建筑垃圾本身具有一定的活性，当循环再利用时，会利于水泥的进一步水化，对强度的发展有利。2)建筑垃圾界面结合的影响：掺有建筑垃圾的水泥基材料中，由于建筑垃圾的亲水性强，能很快被水湿润，建筑垃圾表面粗糙不平整会吸附新的水泥砂浆，即在建筑垃圾表面包裹着水泥砂浆，致使建筑垃圾与新的水泥砂浆之间弹性模量相差很小，且接触区的水化更加完全，界面结合得到加强。3)加工过程的影响：由于建筑垃圾为建筑拆除后的混凝土经机械破碎处理而成，在破碎过程中可以通过充分破碎来改善粒形和粒径分布，也为建筑垃圾配制的水泥基材料强度发展提供了有利条件。因此，使用建筑垃圾不仅体现在废物利用方面，还具有提升外墙挂柱品质方面的优点。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
实施例1、掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱的制备及其性能检测
用下述方法制备建筑垃圾外墙挂柱，具体方法包括以下步骤：
1)冷拔钢丝绑扎：选取冷拔钢丝(直径2mm)1.5kg，绑扎并置于专用挂柱成型模具中；
2)称重取料：建筑垃圾(粒径0.15mm～5mm)67.5kg，普通硅酸盐水泥(P.O42.5型号，购自河北省冀东水泥集团有限责任公司)100kg，河砂(细度模数为2.5)82.5kg，减水剂(UNF高效减水剂，河北久强建材有限公司产)0.75kg，水39kg，将上述原料混合均匀成湿料；
3)成型；将拌合湿料浇入专用挂柱成型模具中，振动成型；
4)标准养护：覆盖养护24小时后脱模，浸水养护至28天；
得到掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱。
按照《混凝土外墙挂柱》标准Q/CBMA-02-2008(表1)中的性能检测方法对本发明掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱进行检测。检测结果如表2所示，表明用本发明方法制备的掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱不仅符合标准，并具有较好的性能，抗压强度达32.5MPa，高于标准要求。
表1《混凝土外墙挂柱》标准Q/CBMA-02-2008中规定性能指标
表2按Q/CBMA-02-2008标准对实施例1产品的检测结果
实施例2、掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱的制备及其性能检测
用下述方法制备掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱，具体方法包括以下步骤：
1)冷拔钢丝绑扎：选取冷拔钢丝(直径3mm)3.4kg，绑扎并置于专用挂柱成型模具中；
2)称重取料：建筑垃圾(粒径0.15mm～5mm)25kg，硫铝酸盐水泥(R-SAC42.5型号，购自唐山六九水泥有限公司)60kg，人工砂(细度模数为3.0)165kg，减水剂(SM高效减水剂，苏州市兴邦化学建材有限公司产)1kg，水21kg，将上述原料混合均匀；
3)成型；将拌合湿料浇入专用挂柱成型模具中，振动成型；
4)标准养护：覆盖养护24小时后脱模，淋水养护至28天。
得到掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱。
按照《混凝土外墙挂柱》标准Q/CBMA-02-2008(表1)中的性能检测方法对本发明掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱进行检测。检测结果如表3所示，表明用本发明方法制备的掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱符合标准，并具有较好的性能，抗压强度达28.1MPa，高于标准要求。
表3按Q/CBMA-02-2008标准对实施例2产品的检测结果
实施例3、掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱的制备及其性能检测
用下述方法制备掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱，具体方法包括以下步骤：
1)冷拔钢丝绑扎：选取冷拔钢丝(直径6mm)12kg，绑扎并置于专用挂柱成型模具中；
2)称重取料：建筑垃圾(粒径0.15mm～5mm)190kg，普通硅酸盐水泥(P.O42.5型号，购自河北省冀东水泥集团有限责任公司)60kg，减水剂(UNF高效减水剂，河北久强建材有限公司产)0.75kg，水23kg，将上述原料混合均匀；
3)成型；将拌合湿料浇入专用挂柱成型模具中，振动成型；
4)标准养护：覆盖养护24小时后脱模，自然养护至28天；
得到掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱。
按照《混凝土外墙挂柱》标准Q/CBMA-02-2008(表1)中的性能检测方法对本发明掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱进行检测。检测结果如表4所示，表明用本发明方法制备的掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱符合标准，并具有较好的性能，抗压强度达28.5MPa，高于标准要求。
表4按Q/CBMA-02-2008标准对实施例3产品的检测结果
实施例4～6、掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱的制备及其性能检测
按表5配比取料，用与实施例1-3相同的方法制备掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱，按照《混凝土外墙挂柱》标准Q/CBMA-02-2008(表1)中的性能检测方法对获得的掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱进行检测，检测结果如表5所示，表明用本发明方法制备的掺有建筑垃圾的环保型外墙挂柱符合标准，并具有较好的性能，抗压强度均大于25MPa，高于标准要求。
表5实施例4～6的原料配比及产品检测结果
以上实施例显示，本发明能够利用废弃建筑垃圾制备环保型外墙挂柱，不仅可以消耗大量建筑垃圾，还能减少水泥用量(减少10-20％)，部分或全部替代砂，其产品完全符合《混凝土外墙挂柱标准》，且在抗压强度等性能指标上大大高于标准要求，具有优异的性能。另外本发明利用了废弃资源，制备过程中也没有新的污染产生，适应环保理念，本发明将在建筑领域发挥巨大作用，市场前景广阔。