CN107253850B - 一种路面生态透水砖及其制备方法 - Google Patents

一种路面生态透水砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种路面生态透水砖及其制备方法，将废玻璃筛分出8目以上、8～20目、20～40目以及40～80目的玻璃颗粒；将矿物筛分出8目以上、8～20目、20～40目以及40～80目的矿物颗粒；按质量百分比计，称量30％～60％的任意一级的矿物颗粒，0～20％的玻璃细粉，以及40％～70％的任意一级的玻璃颗粒；向矿物颗粒中加入玻璃细粉、粘接剂的水溶液，搅拌使玻璃细粉粘接在矿物颗粒上，最后加入玻璃颗粒，然后加入到磨具中，堆积，烧成即可。本发明所制备的透水砖利用粒径相近的玻璃颗粒堆积可形成大的空隙率和玻璃在软化温度以上某一温度下保温自身具有黏结作用来形成良好的、较大的空隙以及稳定的骨架结构的透水砖材料。

Description

一种路面生态透水砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体是一种路面生态透水砖及其制备方法。
背景技术
现代城市的地表逐渐被建筑物和混凝土等阻水材料所覆盖，这种不透水的地表材料使雨水不能渗入地下，从而导致地下水位下降，而且一旦遭遇暴风雨，仅靠城市排水***排水很容易形成城市内涝。同时，不透气的路面基本不能与空气进行水分、热量的交换，不能调节地表的温度和湿度，与建筑物形成了城市“热岛现象”。另一方面，随着我国工业化进程迅猛发展，在消耗大量自然资源的同时，还附带排放了很多固体废弃物，这些废弃物堆放不仅占用宝贵的土地资源，而且还对环境造成严重污染。水资源匮乏与环境污染这两大问题阻碍了国家的可持发展，也是当前和以后很长时间内需要重点研究和解决的难题。
透水砖这种新型建筑材料便应运而生，在海绵城市建设中有着广阔的应用前景。现有的透水混凝土砖强度低，冬季下雨的时候，如果气温突然下降，水结冰，有可能冻坏；另外混凝土表面颗粒粗大，孔有可能被堵塞。陶瓷透水砖工艺复杂，要采用大量的矿物资源，成本高，环保要求大。高分子材料透水砖目前还处于起步阶段，且原料成本较高，也限制了应用，难以大面积推广。因此，开发研究低成本、工艺简单、环保高性能的透水砖具有重要的意义。针对当前现代化城市“热岛现象”问题和工业废弃物污染，有必要提出一种路面生态透水砖。
现有技术生产的混凝土透水砖强度低，表面颗粒粗大而且孔有可能被堵塞，透水率要低一些；陶瓷、高分子材料的透水砖成本较高，目前还处于起步阶段，应用的地方较少，另外就是价格比普通混凝土高，也限制了应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种路面生态透水砖及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种路面生态透水砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废玻璃粉磨后，再过筛，筛分出8目以上、8～20目、20～40目以及40～80目的玻璃颗粒；将矿物破碎粉磨后，再过筛分级，筛分出8目以上、8～20目、20～40目以及40～80目的矿物颗粒；
(2)按质量百分比计，称量30％～60％的任意一级的矿物颗粒，0～20％的玻璃细粉，以及40％～70％的任意一级的玻璃颗粒；向矿物颗粒中加入玻璃细粉、粘接剂的水溶液，搅拌使玻璃细粉粘接在矿物颗粒上，最后加入玻璃颗粒，搅拌均匀，得到配合料；其中，矿物颗粒与玻璃颗粒的粒径范围相同；粘接剂水溶液的加入量为矿物颗粒、玻璃细粉与玻璃颗粒总质量的0～5％；
(3)将配合料加入到磨具中，堆积，然后烧成，冷却后得到路面生态透水砖。
本发明进一步的改进在于，玻璃细粉的粒径小于80目。
本发明进一步的改进在于，粘接剂为聚乙烯醇。
本发明进一步的改进在于，聚乙烯醇的水溶液的质量浓度为3％～7％。
本发明进一步的改进在于，堆积采用自然堆积的方式进行。
本发明进一步的改进在于，烧成的温度为720℃～860℃，时间为20min～120min。
本发明进一步的改进在于，冷却采用自然冷却的方式冷却至室温。
本发明进一步的改进在于，矿物颗粒为石英砂。
一种路面生态透水砖，显气孔率为0.35～22.92％，容重为1.87～2.35g.cm-3，抗折强度为5.03～5.64MPa。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明提供了一种成本低、环保生态的路面透水砖基础配方和制备方法。在原料选择上，加入大量的固体废弃物，减轻了环境的污染；在生产工艺上，采用不同于以往的创新性工艺，即堆积成型，简化了生产工艺，降低成本，节约能源，提高了产品的竞争力。同时，本发明所制备的透水砖利用粒径相近的玻璃颗粒堆积可形成大的空隙率和玻璃在软化温度以上某一温度下保温自身具有黏结作用来形成良好的、较大的空隙以及稳定的骨架结构的透水砖材料。本发明所制备的透水砖透水性能优良，显气孔率为0.35～22.92％，容重为1.87～2.35g.cm-3，平均抗折强度为5.13MPa，符合国家标准，对当前我们国家大力推广的海绵城市建设有着重要的意义。它利用固体废弃物为原料，节约资源，将废物利用与环境保护有机结合起来，减轻了环境的污染；用这种生态透水砖替换当前用于人行道、公园、小区、广场等的混凝土路面，防止雨天路面积水，还能够蓄水，有利于调节城市温度和湿度，缓解了城市热岛效应。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步的详细说明。
本发明中矿物颗粒和废弃玻璃起骨料作用，玻璃细粉起着粉状料和高温粘结剂作用，聚乙烯醇起着低温粘结剂作用。
本发明涉及一种路面生态透水砖及其制备方法，包括骨料、粉状料和有机粘结剂。以矿物颗粒和固体废弃物作为骨料，并加入一定粒径范围的粉状料和有机粘结剂，优化调整原料配比，经造粒后堆积成型，于一定条件下烧成，从而制备出多孔透水砖，观察并测试透水砖的烧成温度、气孔率、密度等性能参数。
参见图1，具体步骤如下：
(1)将废玻璃粉磨后，再过筛分级，筛分出8目以上、8～20目、20～40目以及40～80目的四级玻璃颗粒；将矿物破碎粉磨后，再过筛分级，筛分出8目以上、8～20目、20～40目或40～80目的以及矿物颗粒；
(2)按质量百分比计，称量30％～60％的任意一级的矿物颗粒，0～20％的粒径小于80目的玻璃细粉，0～5％的粘接剂以及40％～70％的任意一级的玻璃颗粒；向矿物颗粒中加入玻璃细粉、粘接剂的水溶液，搅拌使玻璃细粉粘接在矿物颗粒上，最后加入玻璃颗粒，搅拌均匀，造粒，得到配合料；其中，矿物颗粒与玻璃颗粒的粒径范围相同；其中，粘接剂为聚乙烯醇，并且聚乙烯醇水溶液的质量分数为3～7％，
(3)将配合料加入到磨具中，自然堆积，然后将装有配合料的模具经自然干燥后置于烧成炉内在720℃～860℃下烧成并20min～120min，自然冷却到室温，得到透水砖。采用自然干燥为了去除水汽，同时减少烧结过程的能源消耗。
本发明中的废玻璃不限种类、产地、颜色及组成。
本发明中的矿物颗粒为石英砂，除此之外还可以为建筑物墙体、地板废瓷、硅质原料、长石质原料之中的一种或者多种混合
所述的起粘结剂作用的为玻璃细粉和有机物聚乙烯醇两种。聚乙烯醇是作为常温下的黏结剂使用，玻璃细粉是作为高温下的黏结剂使用。
所述的聚乙烯醇作为黏结剂，在混料过程中能够使粉状料均匀的分布在骨料上，让在其烧成过程中能够均匀的烧成，而不会因为分布不均匀产生掉渣，或者脱离的现象产生。高温下，聚乙烯醇分解挥发。
所述的分级后骨料具有不同的粒径，形成颗粒级配，堆积后使其形成孔隙结构。
所述的骨料可选取同一分级内或者分级相接接近内的玻璃颗粒和矿物颗粒，即配合料内的骨料颗粒粒径范围不可差别过大。
所述的造粒是由于在各种原料混合过程中，为了不因为黏结剂的加入，使原料产生结块的现象，所以要通过造粒的方式让结块消失。
所述的粉状料玻璃细粉依靠玻璃在软化温度下自身具有黏结作用，将骨料之间粘结起来形成骨架稳定成型，使其亦作为高温粘结剂。
实施例1
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒；将石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；
(2)称量20～40目的70g的玻璃颗粒和20～40目的30g石英砂颗粒混合并搅拌均匀，得到混合料，将混合料放入模具中，通过自然堆积的方式堆积成型，然后自然干燥后置于烧成炉内在860℃下烧成并保温1个小时，自然冷却至室温可制得路面生态透水砖。
实施例2
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒；将选取的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；
(2)称量60g的玻璃颗粒和40g石英砂颗粒混合并搅拌均匀，得到混合料，将混合料放入模具中，通过自然堆积的方式堆积成型，然后自然干燥后置于烧成炉内在860℃下烧成并保温30min，自然冷却至室温可制得路面生态透水砖。
实施例3
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒；将选取的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；
(2)称量50g的玻璃颗粒和50g石英砂颗粒混合并搅拌均匀，得到混合料，将混合料放入模具中，通过自然堆积的方式堆积成型，然后自然干燥后置于烧成炉内在860℃下烧成并保温30min，自然冷却至室温可制得路面生态透水砖。
实施例4
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒和80目以下的玻璃细粉；将选取的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；配制质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液；
(2)先加入45g 20～40目的石英砂颗粒之后再加入5g玻璃细粉，接着再加入5g聚乙烯醇水溶液，进行搅拌，使玻璃细粉能够均匀的粘接在石英砂上，最后加入50g玻璃颗粒混合搅拌、造粒后放入模具中，通过自然堆积在一起成型；经自然干燥后置于烧成炉内在840℃烧成并保温1个小时，自然冷却后可制得路面生态透水砖。
实施例5
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒和80目以下的玻璃细粉；将选取的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；配制质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液；
(2)先加入30g石英砂颗粒之后再加入10g玻璃细粉，接着再加入5g聚乙烯醇水溶液，进行搅拌，使玻璃细粉能够均匀的粘接在石英砂上，最后加入60g玻璃颗粒，混合后搅拌、造粒后放入模具中，通过自然堆积在一起成型；经自然干燥后置于烧成炉内在840℃烧成并保温1个小时，自然冷却后可制得路面生态透水砖。
实施例6
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒和80目以下的玻璃细粉；将选取的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；配制质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液；
(2)先加入30g石英砂颗粒之后再加入15g玻璃细粉，接着再加入5g聚乙烯醇，进行搅拌，使玻璃粉能够均匀的粘接在石英砂上，最后加入55g玻璃颗粒，混合后搅拌、造粒后放入模具中，通过自然堆积在一起成型；经自然干燥后置于烧成炉内在840℃烧成并保温1个小时，自然冷却后可制得路面生态透水砖。
实施例7
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒和80目以下的玻璃细粉；将选取的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；配制质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液；
(2)先加入30g石英砂颗粒之后再加入20g玻璃细粉，接着再加入5g聚乙烯醇水溶液，进行搅拌，使玻璃粉能够均匀的粘接在石英砂上，最后加入50g玻璃颗粒，混合后搅拌、造粒后放入模具中，通过自然堆积在一起成型；经自然干燥后置于烧成炉内在840℃烧成并保温1个小时，自然冷却后可制得路面生态透水砖。
实施例8
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒和80目以下的玻璃细粉；将选取的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；配制质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液；
(2)先加入40g石英砂颗粒之后再加入10g玻璃细粉，接着再加入5g聚乙烯醇水溶液，进行搅拌，使玻璃粉能够均匀的粘接在石英砂上，最后加入50g玻璃颗粒，混合后搅拌、造粒后放入模具中，通过自然堆积在一起成型；经自然干燥后置于烧成炉内在840℃烧成并保温1个小时，自然冷却后可制得路面生态透水砖。
实施例9
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒和80目以下的玻璃细粉；将选取的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；配制质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液；
(2)先加入40g石英砂颗粒之后再加入10g玻璃细粉，接着再加入5g聚乙烯醇水溶液，进行搅拌，使玻璃粉能够均匀的粘接在石英砂上，最后加入50g玻璃颗粒，混合后搅拌、造粒后放入模具中，通过自然堆积在一起成型；经自然干燥后置于烧成炉内在800℃烧成并保温1个小时，自然冷却后可制得路面生态透水砖。
实施例10
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒和80目以下的玻璃细粉；将选取的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；配制质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液；
(2)先加入40g石英砂颗粒之后再加入10g玻璃细粉，接着再加入5g聚乙烯醇水溶液，进行搅拌，使玻璃粉能够均匀的粘接在石英砂上，最后加入50g玻璃颗粒，混合后搅拌、造粒后放入模具中，通过自然堆积在一起成型；经自然干燥后置于烧成炉内在840℃烧成并保温2个小时，自然冷却后可制得路面生态透水砖。
表1 实施例1-10的烧成的路面生态透水砖的性能
Figure BDA0001338572610000081
Figure BDA0001338572610000091
从表1可以看出，本发明制备的路面生态透水砖的显气孔率为0.35～22.92％，容重为1.87～2.35g.cm-3，抗折强度为5.03～5.64MPa。
实施例11
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒和80目以下的玻璃细粉；选取的的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；配制质量浓度为3％的聚乙烯醇水溶液；
(2)先加入45g石英砂颗粒之后再加入5g玻璃细粉，接着再加入3g聚乙烯醇水溶液，进行搅拌，使玻璃粉能够均匀的粘接在石英砂上，最后加入50g玻璃颗粒，混合后搅拌、造粒后放入模具中，通过自然堆积在一起成型；经自然干燥后置于烧成炉内在720℃烧成并保温2个小时，自然冷却后可制得路面生态透水砖。
实施例12
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒和80目以下的玻璃细粉；将选取的的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；配制质量浓度为4％的聚乙烯醇水溶液；
(2)先加入55g石英砂颗粒之后再加入5g玻璃细粉，接着再加入4g粘结剂聚乙烯醇水溶液，进行搅拌，使玻璃粉能够均匀的粘接在石英砂上，最后加入40g玻璃颗粒，混合后搅拌、造粒后放入模具中，通过自然堆积在一起成型；经自然干燥后置于烧成炉内在760℃烧成并保温80min，自然冷却后可制得路面生态透水砖。
实施例13
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒和80目以下的玻璃细粉；将选取的的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；配制质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液；
(2)先加入40g石英砂颗粒之后再加入20g玻璃细粉，接着再加入1g常温粘结剂聚乙烯醇，进行搅拌，使玻璃粉能够均匀的粘接在石英砂上，最后加入40g玻璃颗粒混合后搅拌、造粒后放入模具中，通过自然堆积在一起成型；经自然干燥后置于烧成炉内在820℃烧成并保温40min，自然冷却后可制得路面生态透水砖。
实施例14
(1)将收集到的废弃玻璃经清洗干燥后破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的玻璃颗粒；将选取的的石英砂先破碎粉磨，再过筛分级，选择20～40目的石英砂颗粒；配制质量浓度为7％的聚乙烯醇水溶液；
(2)先加入60g石英砂颗粒之后再加入3g聚乙烯醇水溶液，进行搅拌，使玻璃粉能够均匀的粘接在石英砂上，最后加入40g玻璃颗粒混合后搅拌、造粒后放入模具中，通过自然堆积在一起成型；经自然干燥后置于烧成炉内在860℃烧成并保温20min，自然冷却后可制得路面生态透水砖。

Claims (7)

1.一种路面生态透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废玻璃粉磨后，再过筛，筛分出8目以上、8～20目、20～40目以及40～80目的玻璃颗粒；将矿物破碎粉磨后，再过筛分级，筛分出8目以上、8～20目、20～40目以及40～80目的矿物颗粒；
(2)按质量百分比计，称量30％～60％的任意一级的矿物颗粒，大于0小于等于20％的玻璃细粉，以及40％～70％的任意一级的玻璃颗粒；向矿物颗粒中加入玻璃细粉、粘接剂的水溶液，搅拌使玻璃细粉粘接在矿物颗粒上，最后加入玻璃颗粒，搅拌均匀，得到配合料；其中，矿物颗粒与玻璃颗粒的粒径范围相同；粘接剂水溶液的加入量大于0小于矿物颗粒、玻璃细粉与玻璃颗粒总质量的5％；其中，粘接剂为聚乙烯醇；
(3)将配合料加入到磨具中，堆积，然后烧成，冷却后得到路面生态透水砖；其中，烧成的温度为720℃～860℃，时间为20min～120min。
2.根据权利要求1所述的一种路面生态透水砖的制备方法，其特征在于，玻璃细粉的粒径小于80目。
3.根据权利要求1所述的一种路面生态透水砖的制备方法，其特征在于，聚乙烯醇的水溶液的质量浓度为3％～7％。
4.根据权利要求1所述的一种路面生态透水砖的制备方法，其特征在于，堆积采用自然堆积的方式进行。
5.根据权利要求1所述的一种路面生态透水砖的制备方法，其特征在于，冷却采用自然冷却的方式冷却至室温。
6.根据权利要求1所述的一种路面生态透水砖的制备方法，其特征在于，矿物颗粒为石英砂。
7.基于权利要求1-6中任意一项所述的方法制备的路面生态透水砖，其特征在于，显气孔率为0.35～22.92％，容重为1.87～2.35g.cm-3，抗折强度为5.03～5.64MPa。
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