掺有石灰石粉的环保型水泥瓦及其制备方法 【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，具体涉及一种掺有石灰石粉的环保型水泥瓦及其制备方法。
背景技术
随着我国建筑业的快速发展，对混凝土的需求量也迅猛增长，自然砂石很难满足人类的需要，越来越多的使用破碎的石灰石或机制砂用来替代河砂。但是在破碎之时，伴随产生大量的石屑粉(石灰石粉)，这些石灰石粉大多直接排放，造成环境的污染和资源的浪费，而且也恶化了石矿的生产环境，影响了石矿的经济效益。
水泥瓦(又名混凝土瓦)的历史悠远流长，该行业是我国最传统、也是投资少、分布广的生产行业之一。通常的水泥瓦以水泥、砂子和水为基础原料，水泥瓦生产时用的主要胶凝材料是水泥，而水泥的生产属高能耗、高污染，对资源及环境的破坏极大。已有文献介绍可以在水泥瓦配料中掺入粉煤灰或者高炉重矿渣(周志宏，陈勋，崔天生，张云波.利用高炉重矿渣及粉煤灰生产彩色混凝土瓦.砖瓦，2003(6)：42-45.)，利用其中的活性二氧化硅和三氧化二铝在氢氧化钙含量高的情况下与氢氧化钙发生二次反应形成水化硅酸钙凝胶(C-S-H凝胶)和水化铝酸钙凝胶，结果是在水泥瓦中掺加粉煤灰或高炉重矿渣后，在利用粉煤灰或者高炉重矿渣等工业废渣的基础上，水泥瓦各项性能均达到JC 746-2007《混凝土瓦》标准优等品要求。但对于石灰石粉在水泥瓦中的应用，至今没有文献报道。石灰石粉资源丰富，价格低廉，掺入水泥瓦中可以降低生产成本；另一方面石灰石粉资源化再利用，利于环境保护。因而以石灰石粉配制水泥瓦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水泥瓦配制技术。
【发明内容】
本发明提供了一种可以用石灰石粉为原料配制的环保型水泥瓦，在利用废弃资源，减少部分水泥、河砂用量的同时，还能协同其它水泥瓦配料发挥作用，提高水泥瓦性能。
为降低水泥瓦生产的成本，解决石灰石粉所带来的环境污染问题，本发明采取以下技术方案：一种掺有石灰石粉的环保型水泥瓦，是在普通水泥瓦原料的基础上添加有石灰石粉制备得到的环保型水泥瓦。
所述石灰石粉是由生产石灰石、机制砂等集料时，产生的大量石屑和/或石粉。所述石灰石粉的比表面积在600～800kg/m2。
具体来讲，所述掺有石灰石粉的环保型水泥瓦的原料包括以下重量份数比的组分：石灰石粉5-50份，水泥50-125份，砂120-170份，水20-39份。
所述水泥优选为硅酸盐系列水泥或硫铝酸盐水泥。
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。
本发明的第二个目的是提供一种环保型水泥瓦的制备方法。
本发明所提供的环保型水泥瓦的制备方法，可包括以下步骤：
1)按下述重量份数配比取料混合：石灰石粉5-50份，水泥50-125份，砂120-170份，水20-39份，将上述原料搅拌混合均匀；
2)压制成型；压力6-20MPa，加压保持时间2秒以上；
3)养护：脱模后，在不淋水的情况下养护24小时后浸水、淋水或自然养护。得到环保型水泥瓦。
本发明提供了一种掺有石灰石粉的环保型水泥瓦。该材料是采用废弃石灰石粉替代传统水泥瓦中的部分水泥，将其与水泥、砂、水等按一定比例均匀混合得到的环保型水泥瓦。实验证明，该材料中添加的石灰石粉不仅可以提高水泥瓦的抗折强度，还可以消耗大量石灰石粉，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】
本发明掺有石灰石粉的环保型水泥瓦，是在普通水泥瓦生产组分的基础上添加有石灰石粉的环保型水泥瓦。本发明掺有石灰石粉的环保型水泥瓦的原料包括以下重量份数比的组分：石灰石粉5-50份，水泥50-125份，砂120-170份，水20-39份。
其中：石灰石粉是由生产石灰石、机制砂等集料时，产生的大量石屑和/或石粉。所述石灰、石粉的粒径均在0.15mm以下，比表面积在600～800kg/m2。发明人在研究实践中总结出：从机理上讲，石灰石粉颗粒较细，它一方面可以填充水泥与骨料(砂子)之间的孔隙，改善胶凝材料的颗粒级配，另一方面，石灰石粉微粒具有明显的晶核效应，在水泥水化早期对水泥水化作用产生的Ca(OH)2和C-S-H的形成起晶核作用，使Ca(OH)2晶体生长在碳酸钙颗粒表面，有利防止了Ca(OH)2在水泥石和集料界面生长成大晶体，使水泥石结构和界面结构更为致密，增强了集料与基体的胶结，提高其抗折强度。再者，石灰石微粒加速水泥水化并参加水泥的水化反应，加速了熟料矿物特别是C3S矿物的水化，并且其本身还能与水泥中含铝矿物C3A反应形成水化碳铝酸钙，所形成的新相晶体尺寸迅速增大，并且转化为牢固连生的结晶聚体，增强了石灰石颗粒与硬化水泥浆体的界面，利于强度地发展。因此，使用石灰石粉不仅体现在废物利用方面，还具有提升水泥瓦品质方面的优点。
水泥优选为硅酸盐系列水泥或硫铝酸盐水泥。
砂优选为细度模数为2.3-3.0、含泥量为0-2.0％的自然砂。
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、掺有石灰石粉的环保型水泥瓦的制备及其性能检测
用下述方法制备石灰石粉水泥瓦，具体方法包括以下步骤：
1)称重取料：石灰石粉(石灰石生产中收集的石粉废弃物，比表面积为614kg/m2)20kg，普通硅酸盐水泥(P.042.5型号，购自河北省冀东水泥集团有限责任公司)80kg，河砂(细度模数为2.5)150kg，水26kg，将上述原料混合均匀成湿料；
2)将湿料填入标准模具中压制成型；压力10MPa，加压保持时间3秒；
3)标准养护：脱模后，在不淋水的情况下养护24小时，后浸水泡养护；
得到掺有石灰石粉的环保型水泥瓦。
按照《混凝土瓦》标准JC/T 746-2007(表1)中的性能检测方法对本发明掺有石灰石粉的环保型水泥瓦进行检测。检测结果如表2所示，表明用本发明方法制备的掺有石灰石粉的环保型水泥瓦不仅符合标准，并具有较好的性能，在抗折性能上远远超过标准要求。
表1《混凝土瓦》标准JC/T 746-2007中水泥瓦的性能指标
项目 单位 指标 抗折强度 N ≥1200 吸水率 ％ ≤10 抗渗性能 - 瓦片背面不 得出现渗水 现象 经25次冻融循环 后，抗折强度 N ≥1200 经25次-20℃至 +20℃冻融循环 后，抗渗性能 - 瓦片背面不 得出现渗水 现象
表2按JC/T 746-2007标准的检测结果
项目 单位 指标 抗折强度 N 3054.63 吸水率 ％ 8.1 抗渗性能 - 瓦片背面无 渗水现象 经25次-20℃至 +20℃冻融循环 后，抗折强度 N 2958.17 经25次冻融循环 后，抗渗性能 - 瓦片背面无 渗水现象
实施例2、掺有石灰石粉的环保型水泥瓦的制备及其性能检测
用下述方法制备掺有石灰石粉的环保型水泥瓦，具体方法包括以下步骤：
1)称重取料：石灰石粉(机制砂生产中收集的原生粉料，比表面积为621kg/m2)40kg，硫铝酸盐水泥(R-SAC42.5型号，购自唐山六九水泥有限公司)60kg，河砂(细度模数为3.0)150kg，水25kg，将上述原料混合均匀；
2)压制成型；压力20MPa，加压保持时间2秒；
3)标准养护：脱模后，在不淋水的情况下养护24小时，后淋水养护。
得到掺有石灰石粉的环保型水泥瓦。
按照《混凝土瓦》标准JC/T 746-2007(表1)中的性能检测方法对本发明掺有石灰石粉的环保型水泥瓦进行检测。检测结果如表3所示，表明用本发明方法制备的掺有石灰石粉的环保型水泥瓦符合标准，并具有较好的性能。
表3按JC/T 746-2007标准的检测结果
项目 单位 指标 抗折强度 N 2572.32 吸水率 ％ 8.8 抗渗性能 - 瓦片背面无 渗水现象 经25次-20℃至 +20℃冻融循环 后，抗折强度 N 2475.86 经25次冻融循环 后，抗渗性能 - 瓦片背面无 渗水现象
实施例3、掺有石灰石粉的环保型水泥瓦的制备及其性能检测
用下述方法制备掺有石灰石粉的环保型水泥瓦，具体方法包括以下步骤：
1)称重取料：石灰石粉(机制砂生产中收集的粉尘，比表面积为800kg/m2)30kg，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)50kg，河砂(细度模数为2.3)170kg，水20kg，将上述原料混合均匀；
2)压制成型；压力6MPa，加压保持时间3秒；
3)标准养护：脱模后，在不淋水的情况下养护24小时，后自然养护；
得到掺有石灰石粉的环保型水泥瓦。
按照《混凝土瓦》标准JC/T 746-2007(表1)中的性能检测方法对本发明掺有石灰石粉的环保型水泥瓦进行检测。检测结果如表4所示，表明用本发明方法制备的掺有石灰石粉的环保型水泥瓦符合标准，并具有较好的性能。
表4按JC/T 746-2007标准的检测结果
项目 单位 指标 抗折强度 N 2443.70 吸水率 ％ 9.1 抗渗性能 - 瓦片背面无 渗水现象 经25次-20℃至 +20℃冻融循环 后，抗折强度 N 2315.09 经25次冻融循环 后，抗渗性能 - 瓦片背面无 渗水现象
实施例4～6、掺有石灰石粉的环保型水泥瓦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石灰石粉的环保型水泥瓦，按照《混凝土瓦》标准JC/T 746-2007(表1)中的性能检测方法对获得的掺有石灰石粉的环保型水泥瓦进行检测，检测结果如表5所示，表明用本发明方法制备的掺有石灰石粉的环保型水泥瓦符合标准，并具有较好的性能。
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石灰石粉制备环保型水泥瓦，其产品完全符合现行混凝土瓦标准，并且，在抗折强度等性能指标上大大高于标准要求，具有优异的性能。并且，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。