CN108285360B - 一种固体废弃物复合渗水材料 - Google Patents

一种固体废弃物复合渗水材料 Download PDF

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Abstract

一种固体废弃物复合渗水材料，所述的渗水材料分为基层材料和浇筑在所述基层材料表面的面层材料，所述的基层材料包括以下组分：水泥、固体废弃物粗骨料、固体废弃物细骨料、外加剂和水，所述的固体废弃物粗骨料包括由固体废弃物破碎至粒径为5~10mm的颗粒，所述的固体废弃物细骨料包括由固体废弃物制得的细粉烧制成的粒径为0.08~5mm的颗粒；所述的面层材料是以热塑性塑料为基体，以吸水树脂和增强纤维为增强体散布在所述热塑性塑料基体中制得的；本发明提出的固体废弃物复合渗水材料，包括由水泥、固体废弃物粗骨料、固体废弃物细骨料构成的基层材料和由热塑性塑料、吸水树脂、增强纤维形成的面层材料，可兼顾透水性和抗压性。

Description

一种固体废弃物复合渗水材料
技术领域
本发明涉及渗水材料领域，具体的说是一种固体废弃物复合渗水材料。
背景技术
目前城市居民居住的地方主要被用花岗岩、大理石、釉面砖、水泥和柏油等不透水的材质铺设的城市广场、商业街、人行道、社区活动地、停车场等的地面包围着，硬化地面对城市环境的危害非常大，下雨时，硬化地面完全阻止了雨水直接渗透入地，满地积水使人们的出行变得很不方便；而不下雨时，硬化地面又极为干燥，容易堆积尘土，造成尘土到处飞扬的局面，地面与空气进行热量、水分的交换比较困难，调节城市地表温度、湿度的能力也跟着变低，地面还会大量反射、保留和释放太阳的辐射热，极大地增加了城市的热岛效应，使城市的环境舒适度大大减少。
目前市场上建材领域的一些透水砖、透水路面等的透水性材料主要采用大颗粒骨架和水泥组成，或采用人工处理沙和高分子粘结剂组成，存在的问题是水泥透水砖透水率不高或者抗压强度不足，这二方面性能难兼顾，同时原料的开采造成对环境的破坏；据统计，钢渣、铬铁渣、煤矸石等固体废弃物的排放量极大，每生产1 吨粗钢都会排放约180Kg的钢渣，铬铁渣的排放量每年以超过40万吨的速度在增长，若不加以综合利用，这些固体废弃物将淤积河流、填塞水道、侵占土地、污染水源和空气，造成环境危害；鉴于这些固体废弃物内部为多孔结构，但又有一定的强度，因此可将固体废弃物用来制造透水材料，既可以减少固体废弃物的排放，又可以利用资源，达到双赢的目的。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题的不足，本发明提出一种固体废弃物复合渗水材料，包括由水泥、固体废弃物粗骨料、固体废弃物细骨料构成的基层材料和由热塑性塑料、吸水树脂、增强纤维形成的面层材料，可兼顾透水性和抗压性。
本发明为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是：一种固体废弃物复合渗水材料，所述的渗水材料分为基层材料和浇筑在所述基层材料表面的面层材料，所述的基层材料包括以下组分：水泥、固体废弃物粗骨料、固体废弃物细骨料、外加剂和水，所述的固体废弃物粗骨料包括由固体废弃物破碎至粒径为5~10mm的颗粒，所述的固体废弃物细骨料包括由固体废弃物制得的细粉烧制成的粒径为0.08~5mm的颗粒；所述的面层材料是以热塑性塑料为基体，以吸水树脂和增强纤维为增强体散布在所述热塑性塑料基体中制得的。
进一步的，按重量份数，所述的基层材料包括水泥45~55份、固体废弃物粗骨料120~180份、固体废弃物细骨料100~120份、外加剂10~20份、水15~25份。
进一步的，所述的固体废弃物粗骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物破碎而成的颗粒，所述的固体废弃物细骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物磨成的细粉烧制而成的颗粒。
进一步的，按重量份数，所述的面层材料包括80~100份热塑性塑料、5~10份吸水树脂和30~35份增强纤维。
进一步的，所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰胺塑料中的任一种。
进一步的，所述的增强纤维为脱脂棉纤维、脱脂麻纤维、竹纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维中的任一种或任意几种的组合。
进一步的，所述的面层材料的厚度为0.5~1cm，所述的基层材料的厚度为2~3cm。
进一步的，所述的钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物磨成细粉后，加入细粉总重量10~15%的高岭土及细粉总重量3~5%的水，混合均匀后造粒、干燥、烧结制得固体废弃物细骨料。
进一步的，所述的钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物在破碎至粒径为5~10mm后放入改性液中进行表面疏水改性处理，使用的改性液按重量份数包括5～10份硅油、20～30份聚丙烯酸乳液、0.5～1份表面活性剂、5～10份有机溶剂和89~100份水。
进一步的，烧制后的固体废弃物细骨料放入改性液中进行表面疏水改性处理，使用的改性液按重量份数包括5～10份硅油、20～30份聚丙烯酸乳液、0.5～1份表面活性剂、5～10份有机溶剂和89~100份水。
本发明的有益效果是：
本发明提供的是一种固体废弃物复合渗水材料，分为基层材料和浇筑在基层材料表面的面层材料，基层材料包括以下组分：水泥、固体废弃物粗骨料、固体废弃物细骨料、外加剂和水，固体废弃物粗骨料包括由钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物破碎至粒径为5~10mm的颗粒，固体废弃物细骨料包括由钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物制得的细粉烧制成的粒径为0.08~5mm的颗粒，然后放入改性液中进行表面疏水改性处理，在骨料表面及孔隙表面形成一层致密薄膜，可以优化界面过渡区，阻断与外界水分和离子交换通道，避免骨料吸水性能变低，同时疏水处理可以使流经骨料及骨料内部孔隙的水分不被骨料吸收，往下渗透；面层材料是以热塑性塑料为基体，以吸水树脂和增强纤维为增强体散布在所述热塑性塑料基体中制得的，吸水树脂可以将表面的水分吸收，吸收不了的水分往基层材料渗透，增加增强纤维可以提高材料的强度；利用钢渣、铬铁渣、煤矸石等固体废弃物制作渗水材料，变废为宝，与树脂型透水材料相比，价格低廉，透水性良好，可广泛应用于人行道、公园和住宅小区等路面的透水层，利于地下水循环。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述。
其具体的实施方式为：
一种固体废弃物复合渗水材料，所述的渗水材料分为基层材料和浇筑在所述基层材料表面的面层材料，所述的基层材料包括以下组分：水泥、固体废弃物粗骨料、固体废弃物细骨料、外加剂和水，所述的固体废弃物粗骨料包括由固体废弃物破碎至粒径为5~10mm的颗粒，所述的固体废弃物细骨料包括由固体废弃物制得的细粉烧制成的粒径为0.08~5mm的颗粒；所述的面层材料是以热塑性塑料为基体，以吸水树脂和增强纤维为增强体散布在所述热塑性塑料基体中制得的。
进一步的，按重量份数，所述的基层材料包括水泥45~55份、固体废弃物粗骨料120~180份、固体废弃物细骨料100~120份、外加剂10~20份、水15~25份。
进一步的，所述的固体废弃物粗骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物破碎而成的颗粒，所述的固体废弃物细骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物磨成的细粉烧制而成的颗粒。
进一步的，按重量份数，所述的面层材料包括80~100份热塑性塑料、5~10份吸水树脂和30~35份增强纤维。
进一步的，所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰胺塑料中的任一种。
进一步的，所述的增强纤维为脱脂棉纤维、脱脂麻纤维、竹纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维中的任一种或任意几种的组合。
进一步的，所述的面层材料的厚度为0.5~1cm，所述的基层材料的厚度为2~3cm。
进一步的，所述的钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物磨成细粉后，加入细粉总重量10~15%的高岭土及细粉总重量3~5%的水，混合均匀后造粒、干燥、烧结制得固体废弃物细骨料。
进一步的，所述的钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物在破碎至粒径为5~10mm后放入改性液中进行表面疏水改性处理，使用的改性液按重量份数包括5～10份硅油、20～30份聚丙烯酸乳液、0.5～1份表面活性剂、5～10份有机溶剂和89~100份水。
进一步的，烧制后的固体废弃物细骨料放入改性液中进行表面疏水改性处理，使用的改性液按重量份数包括5～10份硅油、20～30份聚丙烯酸乳液、0.5～1份表面活性剂、5～10份有机溶剂和89~100份水。
实施例1
一种固体废弃物复合渗水材料，所述的渗水材料分为基层材料和浇筑在所述基层材料表面的面层材料，所述的基层材料包括以下组分：水泥、固体废弃物粗骨料、固体废弃物细骨料、外加剂和水，所述的固体废弃物粗骨料包括由固体废弃物破碎至粒径为5~10mm的颗粒，所述的固体废弃物细骨料包括由固体废弃物制得的细粉烧制成的粒径为0.08~5mm的颗粒；所述的面层材料是以热塑性塑料为基体，以吸水树脂和增强纤维为增强体散布在所述热塑性塑料基体中制得的。
进一步的，按重量份数，所述的基层材料包括水泥45份、固体废弃物粗骨料120份、固体废弃物细骨料100份、外加剂10份、水15份。
进一步的，所述的固体废弃物粗骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物破碎而成的颗粒，所述的固体废弃物细骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物磨成的细粉烧制而成的颗粒。
进一步的，按重量份数，所述的面层材料包括80份热塑性塑料、5份吸水树脂和30份增强纤维。
进一步的，所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰胺塑料中的任一种。
进一步的，所述的增强纤维为脱脂棉纤维、脱脂麻纤维、竹纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维中的任一种或任意几种的组合。
进一步的，所述的面层材料的厚度为0.5cm，所述的基层材料的厚度为2cm。
进一步的，所述的钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物磨成细粉后，加入细粉总重量10%的高岭土及细粉总重量3%的水，混合均匀后造粒、干燥、烧结制得固体废弃物细骨料。
进一步的，所述的钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物在破碎至粒径为5~10mm后放入改性液中进行表面疏水改性处理，使用的改性液按重量份数包括5份硅油、20份聚丙烯酸乳液、0.5份表面活性剂、5份有机溶剂和89份水。
进一步的，烧制后的固体废弃物细骨料放入改性液中进行表面疏水改性处理，使用的改性液按重量份数包括5份硅油、20份聚丙烯酸乳液、0.5份表面活性剂、5份有机溶剂和89份水。
实施例2
一种固体废弃物复合渗水材料，所述的渗水材料分为基层材料和浇筑在所述基层材料表面的面层材料，所述的基层材料包括以下组分：水泥、固体废弃物粗骨料、固体废弃物细骨料、外加剂和水，所述的固体废弃物粗骨料包括由固体废弃物破碎至粒径为5~10mm的颗粒，所述的固体废弃物细骨料包括由固体废弃物制得的细粉烧制成的粒径为0.08~5mm的颗粒；所述的面层材料是以热塑性塑料为基体，以吸水树脂和增强纤维为增强体散布在所述热塑性塑料基体中制得的。
进一步的，按重量份数，所述的基层材料包括水泥50份、固体废弃物粗骨料150份、固体废弃物细骨料110份、外加剂15份、水20份。
进一步的，所述的固体废弃物粗骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物破碎而成的颗粒，所述的固体废弃物细骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物磨成的细粉烧制而成的颗粒。
进一步的，按重量份数，所述的面层材料包括90份热塑性塑料、8份吸水树脂和32份增强纤维。
进一步的，所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰胺塑料中的任一种。
进一步的，所述的增强纤维为脱脂棉纤维、脱脂麻纤维、竹纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维中的任一种或任意几种的组合。
进一步的，所述的面层材料的厚度为0.8cm，所述的基层材料的厚度为2.5cm。
进一步的，所述的钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物磨成细粉后，加入细粉总重量12%的高岭土及细粉总重量4%的水，混合均匀后造粒、干燥、烧结制得固体废弃物细骨料。
进一步的，所述的钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物在破碎至粒径为5~10mm后放入改性液中进行表面疏水改性处理，使用的改性液按重量份数包括8份硅油、25份聚丙烯酸乳液、0.8份表面活性剂、8份有机溶剂和95份水。
进一步的，烧制后的固体废弃物细骨料放入改性液中进行表面疏水改性处理，使用的改性液按重量份数包括8份硅油、25份聚丙烯酸乳液、0.8份表面活性剂、8份有机溶剂和95份水。
实施例3
一种固体废弃物复合渗水材料，所述的渗水材料分为基层材料和浇筑在所述基层材料表面的面层材料，所述的基层材料包括以下组分：水泥、固体废弃物粗骨料、固体废弃物细骨料、外加剂和水，所述的固体废弃物粗骨料包括由固体废弃物破碎至粒径为5~10mm的颗粒，所述的固体废弃物细骨料包括由固体废弃物制得的细粉烧制成的粒径为0.08~5mm的颗粒；所述的面层材料是以热塑性塑料为基体，以吸水树脂和增强纤维为增强体散布在所述热塑性塑料基体中制得的。
进一步的，按重量份数，所述的基层材料包括水泥55份、固体废弃物粗骨料180份、固体废弃物细骨料120份、外加剂20份、水25份。
进一步的，所述的固体废弃物粗骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物破碎而成的颗粒，所述的固体废弃物细骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物磨成的细粉烧制而成的颗粒。
进一步的，按重量份数，所述的面层材料包括100份热塑性塑料、10份吸水树脂和35份增强纤维。
进一步的，所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰胺塑料中的任一种。
进一步的，所述的增强纤维为脱脂棉纤维、脱脂麻纤维、竹纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维中的任一种或任意几种的组合。
进一步的，所述的面层材料的厚度为1cm，所述的基层材料的厚度为3cm。
进一步的，所述的钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物磨成细粉后，加入细粉总重量15%的高岭土及细粉总重量5%的水，混合均匀后造粒、干燥、烧结制得固体废弃物细骨料。
进一步的，所述的钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物在破碎至粒径为5~10mm后放入改性液中进行表面疏水改性处理，使用的改性液按重量份数包括10份硅油、30份聚丙烯酸乳液、1份表面活性剂、10份有机溶剂和100份水。
进一步的，烧制后的固体废弃物细骨料放入改性液中进行表面疏水改性处理，使用的改性液按重量份数包括10份硅油、30份聚丙烯酸乳液、1份表面活性剂、10份有机溶剂和100份水。
在市场上买来现有的由普通骨料制备的透水砖样品1、由砂子制备的透水砖样品2，与本发明的实施例1做对比，结果如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由上可知，本发明的固体废弃物复合渗水材料，基层中由于固体废弃物粗骨料和固体废弃物细骨料的存在，且粗骨料和细骨料还放入改性液中进行表面疏水改性处理，在骨料表面及孔隙表面形成一层致密薄膜，可以优化界面过渡区，阻断与外界水分和离子交换通道，避免骨料吸水性能变低，同时疏水处理可以使流经骨料及骨料内部孔隙的水分不被骨料吸收，往下渗透，因此不仅使基体层具有一定的强度，同时还具有一定的透水性；与由普通骨料制备的透水砖样品1、由砂子制备的透水砖样品2相比，具有较高的强度和较好的透水性，且本发明利用钢渣、铬铁渣、煤矸石等固体废弃物制作渗水材料，变废为宝，价格低廉，透水性良好，可广泛应用于人行道、公园和住宅小区等路面的透水层，利于地下水循环。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种固体废弃物复合渗水材料，其特征在于，所述的渗水材料分为基层材料和浇筑在所述基层材料表面的面层材料，所述的基层材料包括以下组分：水泥、固体废弃物粗骨料、固体废弃物细骨料、外加剂和水；
所述的固体废弃物粗骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物破碎至粒径为5~10mm的颗粒后，放入改性液中进行表面疏水改性处理；所述的固体废弃物细骨料为钢渣、铬铁渣、煤矸石中的一种或几种的混合物磨成细粉后，加入细粉总重量10~15%的高岭土及细粉总重量3~5%的水，混合均匀后造粒、干燥、烧结制得粒径为0.08~5mm的颗粒，再放入改性液中进行表面疏水改性处理；制备固体废弃物粗骨料和固体废弃物细骨料使用的改性液按重量份数包括5～10份硅油、20～30份聚丙烯酸乳液、0.5～1份表面活性剂、5～10份有机溶剂和89~100份水；
所述的面层材料是以热塑性塑料为基体，以吸水树脂和增强纤维为增强体散布在所述热塑性塑料基体中制得的。
2.如权利要求1所述的一种固体废弃物复合渗水材料，其特征在于，按重量份数，所述的基层材料包括水泥45~55份、固体废弃物粗骨料120~180份、固体废弃物细骨料100~120份、外加剂10~20份、水15~25份。
3.如权利要求1所述的一种固体废弃物复合渗水材料，其特征在于，按重量份数，所述的面层材料包括80~100份热塑性塑料、5~10份吸水树脂和30~35份增强纤维。
4.如权利要求1所述的一种固体废弃物复合渗水材料，其特征在于，所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰胺塑料中的任一种。
5.如权利要求1所述的一种固体废弃物复合渗水材料，其特征在于，所述的增强纤维为脱脂棉纤维、脱脂麻纤维、竹纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维中的任一种或任意几种的组合。
6.如权利要求1所述的一种固体废弃物复合渗水材料，其特征在于，所述的面层材料的厚度为0.5~1cm，所述的基层材料的厚度为2~3cm。
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