CN108503284A - 一种高强度保水型植草砖的制备方法 - Google Patents

一种高强度保水型植草砖的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑材料制备技术领域，具体涉及一种高强度保水型植草砖的制备方法。本发明以二次沉淀污泥为原料，将脱水污泥、粉煤灰、蒙脱石黏土、水混合球磨得到陶粒，最后将预湿陶粒、酸化粘土、预处理酸浸锰矿渣、水泥置于水泥搅拌机中搅拌，掺入聚丙烯纤维、PC聚羧酸减水剂与去离子水配置而成的添加剂混合液得到半干混合料，经过装模压制、保温蒸汽养护得到高强度保水型，本发明利用二水石膏，能够促进锰矿渣中的玻璃体中硅盐和铝盐的溶出，将植草砖中的颗粒物质团聚在一起，从而使植草砖具备高强度性能，陶粒通过水泥的粘结作用，使陶粒的吸水性能变强，储水能力相比一般吸附型储水植草砖要强，应用前景广阔。

Description

一种高强度保水型植草砖的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料制备技术领域，具体涉及一种高强度保水型植草砖的制备方法。
背景技术
随着我国城市化进程的加快，大量旧建筑拆毁后的残渣处理成为难题，除部分金属、玻璃、木材回收处理外，大量的碎砖混泥土无法回收利用，形成建筑垃圾“山”，既影响市容，又会造成二次扬尘，污染空气。此外，随着城市建设的加快发展，绿化用地越来越少，城市热岛效应日趋突出，从而严重影响了城市居民的生活品质和健康水平。因此，植草绿化对于建筑物的隔热节能、城市的生态环境改善具有积极作用。
目前，市场上的植草砖是由混凝土、河沙、颜料等优质材料经过高压砖机振压而成，完全免烧砖，达到环保生产的要求。经过科学***的养护，植草砖具有很强的抗压性，铺设在地面上有很好的稳固性，绿化面积广，能经受行人、车辆的辗压而不被损坏，同时绿草的根部是生长在植草砖下面，草根不会因此而受到伤害，因此建基植草砖得到了广泛的使用，很多大小城市也正在使用建基植草砖，它既可以方便人们出行，又可以增加城市的绿化面积，从而改善的空气。
传统的植草砖由于设计不合理，砖上层实际存土不厚，又无阻挡存水、肥功能，因而不具有保水、保肥功能，如连续十多天不下雨就需人工浇水，而且即使下雨或浇水后由于无挡水结构也很快就渗光，使得日常浇水养护工作量大。特别用于斜坡面例如护坡、路基斜面，斜铺上方更不储水，因而抗干旱能力更差，养护工作量更大。另外，现有植草砖还存在以下缺点：1、其作为可承重表面，抗压强度还有待于提高；2、植草砖成本偏高，有待于降低。
因此，研制出一种能够解决上述性能问题的植草砖非常有必要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前传统的植草砖由于设计不合理，砖上层存土不厚，因而不具有保水功能，如连续十多天不下雨就需人工浇水，即使下雨或浇水后由于无挡水结构也很快就渗光，使得日常浇水养护工作量大，另外，作为可承重表面，抗压强度还有待于提高的缺陷，提供了一种高强度保水型植草砖的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高强度保水型植草砖的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将二次沉淀污泥置于污泥脱水机中脱水后，放入烘箱中加热升温，干燥得到脱水污泥，将脱水污泥、粉煤灰和蒙脱石黏土混合，置于球磨机中球磨，过筛得到混合粉料；
（2）向2～3kg上述混合粉料中加入700～800去离子水，放入制球机中制成生料球，将生料球置于烘箱中，干燥，放入马弗炉中，加热升温焙烧后，停止加热，自然冷却至室温后，出料得到陶粒；
（3）取坡缕石置于磨石机中粗磨3～4h，得到坡缕石粉末，将300～350g坡缕石粉末置于装有400～500mL蒸馏水的烧杯中搅拌，向烧杯中滴加盐酸直至无气泡产生，得到粘土悬浮液，将粘土悬浮液置于高速离心分散机中，离心处理，分离得到下层沉淀，将下层沉淀置于烘箱中，加热升温，干燥，得到酸化粘土；
（4）从制锰厂中回收酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分，分离选取酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水混合，搅拌反应后，置于高速离心机中，离心处理，去除上层液，得到预处理酸浸锰矿渣；
（5）按重量份数计，将20～22份聚丙烯纤维、5～7份PC聚羧酸减水剂、30～40份去离子水混合，配置得到添加剂混合液，将40～50份陶粒、10～15份去离子水混合，得到预湿陶粒，将预湿陶粒、20～25份酸化粘土、10～15份预处理酸浸锰矿渣和40～45份水泥放入水泥搅拌车中，搅拌，预拌后，将添加剂混合液放入水泥搅拌车中继续搅拌，得到半干混合料；
（6）将半干混合料倒入植草砖模具中，再将植草砖模具置于油压机中压制成型，压制完成后将植草砖模具置于水热反应釜中，加热升温，保温蒸汽养护，自然降温至室温后，脱模得到高强度保水型植草砖。
步骤（1）所述的加热升温后温度为70～80℃，干燥时间为4～5h，脱水污泥、粉煤灰和蒙脱石黏土混合质量比为5:1:2，球磨时间为3～4h，所过筛规格为200目。
步骤（2）所述的生料球的粒径为2～3mm，烘箱设定温度为100～110℃，干燥时间为2～3h，加热升温后温度为400～450℃，预热时间为10～15min，再升温后温度为1100～1150℃，焙烧时间为15～20min。
步骤（3）所述的粗磨时间为3～4h，搅拌时间为20～25min，盐酸的质量分数为10%，离心处理转速为4000～4200r/min，离心处理时间为10～15min，加热升温后温度为100～110℃，干燥时间为2～3h，得到酸化粘土。
步骤（4）所述的酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分时间为30～40min，分离选取酸浸锰矿渣的粒径为50～80μm，酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水混合质量比为2︰1︰3，搅拌反应时间为3～5h后，离心处理转速为3000～3500r/min，离心处理时间为12～14min。
步骤（5）所述的搅拌转速为60～80r/min，预拌时间为4～5mim，继续搅时间为拌15～20min，得到半干混合料。
步骤（6）所述的外植草砖模具外尺寸为100mm×100mm×80mm、内尺寸为60mm×60mm×40mm，控制压制成型温度为40～45℃，压力为1.8～2.0MPa，压制时间为1～2h，加热升温后温度为105～110℃，保温蒸汽养护过程为：保温养护1～2h，再升温至200～210℃，继续养护10～12h。
本发明的有益效果是：
（1）本发明以二次沉淀污泥为原料，脱水干燥得到脱水污泥，将脱水污泥、粉煤灰、蒙脱石黏土混合球磨得到混合粉料，将混合粉料加水混合制得生料球，经过干燥、预热、焙烧得到陶粒，将坡缕石粉末酸化、离心分离、干燥得到酸化粘土，回收酸浸锰矿渣，将其与生石灰、蒸馏水等混合反应、离心分离得到预处理酸浸锰矿渣，将陶粒、去离子水混合得到预湿陶粒，最后将预湿陶粒、酸化粘土、预处理酸浸锰矿渣、水泥置于水泥搅拌机中搅拌，掺入聚丙烯纤维、PC聚羧酸减水剂与去离子水配置而成的添加剂混合液得到半干混合料，经过装模压制、保温蒸汽养护得到高强度保水型，本发明利用生石灰与水反应生成氢氧化钙，并与锰渣中的硫酸盐发生反应，生成二水石膏，石膏具有较好的凝胶性能，能够促进植草砖中颗粒物的团聚，在制备植草砖过程中将生石灰作为添加组分，和粘土泥浆中水接触时发生反应，释放大量的热，能够促进锰矿渣中的玻璃体中硅盐和铝盐的溶出，激发锰矿渣的活性，玻璃体中溶出的硅盐和铝盐与氢氧化钙发生反应，水化生成水化硅酸铝和水化硅酸钙，这两种物质都属于胶凝物质，可以将植草砖中的颗粒物质团聚在一起，从而使植草砖具备高强度性能；
（2）本发明以污泥制得陶粒，陶粒掺入水泥中制成植草砖，植草砖中水泥包覆着陶粒颗粒，陶粒是一种内部含有大量孔洞的材料，通过水泥的粘结作用，陶粒之间会形成孔洞，本发明中陶粒经高温烧胀而得，陶粒中大量孔洞使陶粒的吸水性能很强，由于所制植草砖是空心结构，在大雨后陶粒孔隙中多余水分会储存在空心结构中，储水能力相比一般吸附型储水植草砖要强，植草砖中的生石灰吸水后会形成石膏和钟乳石，增加了植草砖的强度，另一方面酸性添加料使钟乳石会在缺水时逆方向反应变成氧化钙，从而使植草砖的高吸水性能得以长时间保持，应用前景广阔。
具体实施方式
将二次沉淀污泥置于污泥脱水机中脱水30～40min后，放入烘箱中加热升温至70～80℃，干燥4～5h，得到脱水污泥，将脱水污泥、粉煤灰和蒙脱石黏土按质量比为5:1:2混合，置于球磨机中球磨3～4h，过200目筛得到混合粉料；向2～3kg上述混合粉料中加入700～800mL水，放入制球机中制成粒径为2～3mm的生料球，将生料球置于设定温度为100～110℃的烘箱中，干燥2～3h，放入马弗炉中，加热升温至400～450℃，预热10～15min，再升温至1100～1150℃，焙烧15～20min，停止加热，自然冷却至室温后，出料得到陶粒；取坡缕石置于磨石机中粗磨3～4h，得到坡缕石粉末，将300～350g坡缕石粉末置于装有400～500mL蒸馏水的烧杯中搅拌20～25min，向烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸直至无气泡产生，得到粘土悬浮液，将粘土悬浮液置于高速离心分散机中，以4000～4200r/min的转速离心处理10～15min，分离得到下层沉淀，将下层沉淀置于烘箱中，加热升温至100～110℃，干燥2～3h，得到酸化粘土；从制锰厂中回收酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分30～40min，分离选取粒径为50～80μm的酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水按质量比为2︰1︰3混合，搅拌反应3～5h后，置于高速离心机中，以3000～3500r/min的转速离心处理12～14min，去除上层液，得到预处理酸浸锰矿渣；按重量份数计，将20～22份聚丙烯纤维、5～7份PC聚羧酸减水剂、30～40份去离子水混合，配置得到添加剂混合液，将40～50份陶粒、10～15份去离子水混合，得到预湿陶粒，将预湿陶粒、20～25份酸化粘土、10～15份预处理酸浸锰矿渣和40～45份水泥放入水泥搅拌车中，以60～80r/min的转速搅拌，预拌4～5mim后，将添加剂混合液放入水泥搅拌车中继续搅拌15～20min，得到半干混合料；将半干混合料倒入外尺寸为100mm×100mm×80mm、内尺寸为60mm×60mm×40mm的植草砖模具中，再将植草砖模具置于油压机中压制成型，控制压制成型温度为40～45℃，压力为1.8～2.0MPa，压制时间为1～2h，压制完成后将植草砖模具置于水热反应釜中，加热升温至105～110℃，保温蒸汽养护1～2h，再升温至200～210℃，继续养护10～12h，自然降温至室温后，脱模得到高强度保水型植草砖。
将二次沉淀污泥置于污泥脱水机中脱水30min后，放入烘箱中加热升温至70℃，干燥4h，得到脱水污泥，将脱水污泥、粉煤灰和蒙脱石黏土按质量比为5:1:2混合，置于球磨机中球磨3h，过200目筛得到混合粉料；向2kg上述混合粉料中加入700mL水，放入制球机中制成粒径为2mm的生料球，将生料球置于设定温度为100℃的烘箱中，干燥2h，放入马弗炉中，加热升温至400℃，预热10min，再升温至1100℃，焙烧15min，停止加热，自然冷却至室温后，出料得到陶粒；取坡缕石置于磨石机中粗磨3h，得到坡缕石粉末，将300g坡缕石粉末置于装有400mL蒸馏水的烧杯中搅拌20min，向烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸直至无气泡产生，得到粘土悬浮液，将粘土悬浮液置于高速离心分散机中，以4000r/min的转速离心处理10min，分离得到下层沉淀，将下层沉淀置于烘箱中，加热升温至100℃，干燥2h，得到酸化粘土；从制锰厂中回收酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分30min，分离选取粒径为50μm的酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水按质量比为2︰1︰3混合，搅拌反应3h后，置于高速离心机中，以3000r/min的转速离心处理12min，去除上层液，得到预处理酸浸锰矿渣；按重量份数计，将20份聚丙烯纤维、5份PC聚羧酸减水剂、30份去离子水混合，配置得到添加剂混合液，将40份陶粒、10份去离子水混合，得到预湿陶粒，将预湿陶粒、20份酸化粘土、10份预处理酸浸锰矿渣和40份水泥放入水泥搅拌车中，以60r/min的转速搅拌，预拌4mim后，将添加剂混合液放入水泥搅拌车中继续搅拌15min，得到半干混合料；将半干混合料倒入外尺寸为100mm×100mm×80mm、内尺寸为60mm×60mm×40mm的植草砖模具中，再将植草砖模具置于油压机中压制成型，控制压制成型温度为40℃，压力为1.8MPa，压制时间为1h，压制完成后将植草砖模具置于水热反应釜中，加热升温至105℃，保温蒸汽养护1h，再升温至200℃，继续养护10h，自然降温至室温后，脱模得到高强度保水型植草砖。
将二次沉淀污泥置于污泥脱水机中脱水35min后，放入烘箱中加热升温至75℃，干燥4.5h，得到脱水污泥，将脱水污泥、粉煤灰和蒙脱石黏土按质量比为5:1:2混合，置于球磨机中球磨3.5h，过200目筛得到混合粉料；向2.5kg上述混合粉料中加入750mL水，放入制球机中制成粒径为2.5mm的生料球，将生料球置于设定温度为105℃的烘箱中，干燥2.5h，放入马弗炉中，加热升温至425℃，预热13min，再升温至1125℃，焙烧17min，停止加热，自然冷却至室温后，出料得到陶粒；取坡缕石置于磨石机中粗磨3.5h，得到坡缕石粉末，将325g坡缕石粉末置于装有450mL蒸馏水的烧杯中搅拌23min，向烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸直至无气泡产生，得到粘土悬浮液，将粘土悬浮液置于高速离心分散机中，以4100r/min的转速离心处理13min，分离得到下层沉淀，将下层沉淀置于烘箱中，加热升温至105℃，干燥2.5h，得到酸化粘土；从制锰厂中回收酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分35min，分离选取粒径为65μm的酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水按质量比为2︰1︰3混合，搅拌反应4h后，置于高速离心机中，以3250r/min的转速离心处理13min，去除上层液，得到预处理酸浸锰矿渣；按重量份数计，将21份聚丙烯纤维、6份PC聚羧酸减水剂、35份去离子水混合，配置得到添加剂混合液，将45份陶粒、13份去离子水混合，得到预湿陶粒，将预湿陶粒、23份酸化粘土、13份预处理酸浸锰矿渣和43份水泥放入水泥搅拌车中，以70r/min的转速搅拌，预拌4.5mim后，将添加剂混合液放入水泥搅拌车中继续搅拌18min，得到半干混合料；将半干混合料倒入外尺寸为100mm×100mm×80mm、内尺寸为60mm×60mm×40mm的植草砖模具中，再将植草砖模具置于油压机中压制成型，控制压制成型温度为43℃，压力为1.9MPa，压制时间为1.5h，压制完成后将植草砖模具置于水热反应釜中，加热升温至107℃，保温蒸汽养护1.5h，再升温至205℃，继续养护11h，自然降温至室温后，脱模得到高强度保水型植草砖。
将二次沉淀污泥置于污泥脱水机中脱水40min后，放入烘箱中加热升温至80℃，干燥5h，得到脱水污泥，将脱水污泥、粉煤灰和蒙脱石黏土按质量比为5:1:2混合，置于球磨机中球磨4h，过200目筛得到混合粉料；向3kg上述混合粉料中加入800mL水，放入制球机中制成粒径为3mm的生料球，将生料球置于设定温度为110℃的烘箱中，干燥3h，放入马弗炉中，加热升温至450℃，预热13min，再升温至1150℃，焙烧20min，停止加热，自然冷却至室温后，出料得到陶粒；取坡缕石置于磨石机中粗磨4h，得到坡缕石粉末，将350g坡缕石粉末置于装有500mL蒸馏水的烧杯中搅拌25min，向烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸直至无气泡产生，得到粘土悬浮液，将粘土悬浮液置于高速离心分散机中，以4200r/min的转速离心处理15min，分离得到下层沉淀，将下层沉淀置于烘箱中，加热升温至110℃，干燥3h，得到酸化粘土；从制锰厂中回收酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分40min，分离选取粒径为80μm的酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水按质量比为2︰1︰3混合，搅拌反应5h后，置于高速离心机中，以3500r/min的转速离心处理14min，去除上层液，得到预处理酸浸锰矿渣；按重量份数计，将22份聚丙烯纤维、7份PC聚羧酸减水剂、40份去离子水混合，配置得到添加剂混合液，将50份陶粒、15份去离子水混合，得到预湿陶粒，将预湿陶粒、25份酸化粘土、15份预处理酸浸锰矿渣和45份水泥放入水泥搅拌车中，以70r/min的转速搅拌，预拌4.5mim后，将添加剂混合液放入水泥搅拌车中继续搅拌17min，得到半干混合料；将半干混合料倒入外尺寸为100mm×100mm×80mm、内尺寸为60mm×60mm×40mm的植草砖模具中，再将植草砖模具置于油压机中压制成型，控制压制成型温度为43℃，压力为1.9MPa，压制时间为1.5h，压制完成后将植草砖模具置于水热反应釜中，加热升温至107℃，保温蒸汽养护1.5h，再升温至205℃，继续养护11h，自然降温至室温后，脱模得到高强度保水型植草砖。
对比例以苏州市某公司生产的植草砖作为对比例 对本发明制得的高强度保水型植草砖和对比例中的植草砖进行检测，检测结果如表1所示：
取本发明制得的高强度保水型植草砖和对比例中的植草砖各100块进行种植草和害虫情况考察。
参照《NY/T1253-2006植草砖》的标准进行检测。
表1性能测定结果
根据表1中数据可知，本发明制得的高强度保水型植草砖，具有抗冻性强、抗压性能优异、保税效果好等优点，明显优于对比例样品。因此，具有广阔的使用前景。

Claims (7)

1.一种高强度保水型植草砖的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将二次沉淀污泥置于污泥脱水机中脱水后，放入烘箱中加热升温，干燥得到脱水污泥，将脱水污泥、粉煤灰和蒙脱石黏土混合，置于球磨机中球磨，过筛得到混合粉料；
（2）向2～3kg上述混合粉料中加入700～800mL去离子水，放入制球机中制成生料球，将生料球置于烘箱中，干燥，放入马弗炉中，加热升温焙烧后，停止加热，自然冷却至室温后，出料得到陶粒；
（3）取坡缕石置于磨石机中粗磨3～4h，得到坡缕石粉末，将300～350g坡缕石粉末置于装有400～500mL蒸馏水的烧杯中搅拌，向烧杯中滴加盐酸直至无气泡产生，得到粘土悬浮液，将粘土悬浮液置于高速离心分散机中，离心处理，分离得到下层沉淀，将下层沉淀置于烘箱中，加热升温，干燥，得到酸化粘土；
（4）从制锰厂中回收酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分，分离选取酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水混合，搅拌反应后，置于高速离心机中，离心处理，去除上层液，得到预处理酸浸锰矿渣；
（5）按重量份数计，将20～22份聚丙烯纤维、5～7份PC聚羧酸减水剂、30～40份去离子水混合，配置得到添加剂混合液，将40～50份陶粒、10～15份去离子水混合，得到预湿陶粒，将预湿陶粒、20～25份酸化粘土、10～15份预处理酸浸锰矿渣和40～45份水泥放入水泥搅拌车中，搅拌，预拌后，将添加剂混合液放入水泥搅拌车中继续搅拌，得到半干混合料；
（6）将半干混合料倒入植草砖模具中，再将植草砖模具置于油压机中压制成型，压制完成后将植草砖模具置于水热反应釜中，加热升温，保温蒸汽养护，自然降温至室温后，脱模得到高强度保水型植草砖。
2.根据权利要求1所述的一种高强度保水型植草砖的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的加热升温后温度为70～80℃，干燥时间为4～5h，脱水污泥、粉煤灰和蒙脱石黏土混合质量比为5:1:2，球磨时间为3～4h，所过筛规格为200目。
3.根据权利要求1所述的一种高强度保水型植草砖的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的生料球的粒径为2～3mm，烘箱设定温度为100～110℃，干燥时间为2～3h，加热升温后温度为400～450℃，预热时间为10～15min，再升温后温度为1100～1150℃，焙烧时间为15～20min。
4.根据权利要求1所述的一种高强度保水型植草砖的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的粗磨时间为3～4h，搅拌时间为20～25min，盐酸的质量分数为10%，离心处理转速为4000～4200r/min，离心处理时间为10～15min，加热升温后温度为100～110℃，干燥时间为2～3h，得到酸化粘土。
5.根据权利要求1所述的一种高强度保水型植草砖的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分时间为30～40min，分离选取酸浸锰矿渣的粒径为50～80μm，酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水混合质量比为2︰1︰3，搅拌反应时间为3～5h后，离心处理转速为3000～3500r/min，离心处理时间为12～14min。
6.根据权利要求1所述的一种高强度保水型植草砖的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的搅拌转速为60～80r/min，预拌时间为4～5mim，继续搅时间为拌15～20min，得到半干混合料。
7.根据权利要求1所述的一种高强度保水型植草砖的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述的外植草砖模具外尺寸为100mm×100mm×80mm、内尺寸为60mm×60mm×40mm，控制压制成型温度为40～45℃，压力为1.8～2.0MPa，压制时间为1～2h，加热升温后温度为105～110℃，保温蒸汽养护过程为：保温养护1～2h，再升温至200～210℃，继续养护10～12h。
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