CN114349530A - 一种基于废旧石粉的透水砖及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于废旧石粉的透水砖及其制备工艺，包括以下重量份原料：废旧石粉100～500份、蛭石复合材料50～100份、硅酸盐水泥100～300份、粉煤灰80～100份、粘结剂40～80份、陶粒28～35份、废瓷碎粒30～50份，经高压及高温烧结而成，其抗压强度达50Mpa以上，抗折强度9.0Mpa以上；具有良好的透水性，具有优异的安全防滑性，其防滑值达BPN70以上。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种基于废旧石粉的透水砖及其制备工艺。
背景技术
石粉为地域性天然原材料，分布范围广，生产加工成本低，研究应用广泛。随着近年来土木、水利、交通行业基础设施建设的迅速发展，建设规模和领域迅速扩大，机制砂逐渐代替天然砂成为建设用砂主流趋势日益明显，由此带来的石粉利用问题日益突出，加之，矿渣、粉煤灰等传统优质矿物掺合料日益紧缺，所以，研究应用岩石粉已成为必然趋势。
近年来，为了达到节能环保的要求，石粉类废弃物的回收利用技术得到了很大的发展，这也将是一个必然的发展趋势。目前石粉类废弃物的回收利用技术研究主要集中在将废弃石粉制成建筑材料等方面。虽然研究表明将废弃石粉进行活化处理或进行颗粒微细或超微细化处理后加入到聚合物中可以代替部分添加剂来改善聚合物的力学性能，但目前对废弃石粉在聚合物改性中的应用研究还存在较多问题。对于中小石材加工企业来说，废弃石粉的综合回收利用压力尚不算大，但是从长远来看，研制相关回收利用技术仍然十分必要。
石粉作为细骨料在混凝土以及其他低附加值建材方面已经得到了广泛的应用，但是在高附加值建材方面的应用研究还不多；将石粉废弃物应用于聚合物改性方面的研究更是少之又少。通过对石粉类废弃物的综合回收利用技术的研究现状进行回顾和分析，石粉废弃物的综合回收利用仍存在较大问题和可研空间。新型砖材取代实心黏土砖是大势所趋，以石粉为主要原材料混合制成的石粉砖为新型墙体材料的典型代表，其环保、不破坏耕地、节能等各方面卓越性能更显突出，是城乡建筑的最佳选择。将石粉应用于透水砖中，有利于保护环境，但是制得的透水砖性能较低，抗折、抗压强度欠佳，透水性低，烧结过程中裂纹较明显。
发明内容
鉴以此，本发明提出一种基于废旧石粉的透水砖及其制备工艺，解决上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种基于废旧石粉的透水砖，包括以下重量份原料：废旧石粉100～500份、蛭石复合材料50～100份、硅酸盐水泥100～300份、粉煤灰80～100份、粘结剂40～80份、陶粒28～35份、废瓷碎粒30～50份，所述粘结剂为聚醚多元醇树脂粉末和/或水溶性脲酚醛树脂粉末，利用其在烧成过程中与骨料颗粒发生反应原位生成高温粘结剂，从而将透水砖骨料的颗粒粘结在一起。
进一步说明，一种基于废旧石粉的透水砖，包括以下重量份原料：废旧石粉300份、蛭石复合材料80份、硅酸盐水泥200份、粉煤灰90份、粘结剂60份，陶粒30份、废瓷碎粒40份，所述粘结剂为甲基羟乙基纤维素和/或甲基羟丙基纤维素。
进一步说明，蛭石复合材料是将蛭石用去离子水冲洗2～4次，于150～200℃下烘干2～6h后粉碎，过120～200目筛，加入碱性物质进行活化，于温度20～40℃下回流3～10h，用去离子水洗至中性，在烘箱中于温度150～200℃烘干2～6h，取出，得到蛭石复合材料。
进一步说明，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化钾中的任一种。
进一步说明，基于废旧石粉的透水砖的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将废旧石粉粉碎，得到粒径为1-3mm的细骨料，备用；
S2、将上述粉碎后的废旧石粉、蛭石复合材料、硅酸盐水泥、粉煤灰混合，搅拌，得到混料A；
S3、将、粘结剂加入到上述的混料A中，边加入边搅拌均匀，得到混料B；
S4、取陶粒、废瓷碎粒放入搅拌机中搅拌，得到混料C；
S5、先将上述混料B倒入模具中，压紧，再加入混料C，震动成型，脱模，得到成型胚；
S6、将上述成型胚置于烧结炉下烧结，控制烧结炉压力为60～100MPa，烧结升温速率为4～8℃/min，烧结至1000～1400℃后保温30～40min后降温，降温速率为5～8℃/min，得到透水砖成品。
进一步说明，所述S2的搅拌速率为400～600rpm，搅拌时间15～40min。
进一步说明，所述S3的搅拌速率为700～1000rpm，搅拌时间8～15min。
进一步说明，所述S4的搅拌速率为300～500rpm，搅拌时间15～40min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明透水砖经高压及高温烧结而成，其强度明显高于其他透水铺装材料，其抗压强度达50Mpa以上，抗折强度9.0Mpa以上；具有良好的透水性，能够快速渗透雨水，下雨时、路面积水可以迅速渗入地下，保持地下水位，而天气炎热时，又可以蒸发回大气中，使空气保持一定湿度，有利于土壤和植被的保护，具有优异的安全防滑性，其防滑值达BPN70以上，加之其良好的透水性，使铺装道路不易积水，雨雪天不易打滑，提升行人的安全性与舒适性。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种基于废旧石粉的透水砖，包括以下重量份原料：废旧石粉100份、蛭石复合材料50份、硅酸盐水泥100份、粉煤灰80份、水溶性脲酚醛树脂粉末40份、陶粒28份、废瓷碎粒30份，蛭石复合材料是将蛭石用去离子水冲洗2次，于150℃下烘干2h后粉碎，过120目筛，加入氢氧化钙进行活化，于温度20℃下回流3h，用去离子水洗至中性，在烘箱中于温度150℃烘干2h，取出，得到蛭石复合材料；
实施例2
一种基于废旧石粉的透水砖，包括以下重量份原料：废旧石粉500份、蛭石复合材料100份、硅酸盐水泥300份、粉煤灰100份、水溶性脲酚醛树脂粉末80份、陶粒35份、废瓷碎粒50份，蛭石复合材料是将蛭石用去离子水冲洗4次，于200℃下烘干6h后粉碎，过200目筛，加入氢氧化钠进行活化，于温度40℃下回流10h，用去离子水洗至中性，在烘箱中于温度200℃烘干6h，取出，得到蛭石复合材料；
实施例3
一种基于废旧石粉的透水砖，包括以下重量份原料：废旧石粉300份、蛭石复合材料80份、硅酸盐水泥200份、粉煤灰90份、聚醚多元醇树脂粉末60份，陶粒30份、废瓷碎粒40份，蛭石复合材料是将蛭石用去离子水冲洗3次，于180℃下烘干4h后粉碎，过160目筛，加入碱性物质进行活化，于温度30℃下回流7h，用去离子水洗至中性，在烘箱中于温度180℃烘干4h，取出，得到蛭石复合材料；
上述实施例1～3的透水砖采用以下制备方法：
S1、将废旧石粉粉碎，得到粒径为2mm的细骨料，备用；
S2、将上述粉碎后的废旧石粉、蛭石复合材料、硅酸盐水泥、粉煤灰混合，搅拌，搅拌速率为500rpm，搅拌时间30min，得到混料A；
S3、将粘结剂加入到上述的混料A中，边加入边搅拌均匀，搅拌速率为900rpm，搅拌时间12min，得到混料B；
S4、取陶粒、废瓷碎粒放入搅拌机中搅拌，搅拌速率为400rpm，搅拌时间30min，得到混料C；
S5、先将上述混料B倒入模具中，压紧，再加入混料C，震动成型，脱模，得到成型胚；
S6、将上述成型胚置于烧结炉下烧结，控制烧结炉压力为80MPa，烧结升温速率为6℃/min，烧结至1200℃后保温35min后降温，降温速率为7℃/min，得到透水砖成品。
实施例4
一种基于废旧石粉的透水砖，包括以下重量份原料：废旧石粉300份、蛭石复合材料80份、硅酸盐水泥200份、粉煤灰90份、聚醚多元醇树脂粉末60份，陶粒30份、废瓷碎粒40份，蛭石复合材料是将蛭石用去离子水冲洗3次，于180℃下烘干4h后粉碎，过160目筛，加入碱性物质进行活化，于温度30℃下回流7h，用去离子水洗至中性，在烘箱中于温度180℃烘干4h，取出，得到蛭石复合材料；
上述透水砖采用以下制备方法：
S1、将废旧石粉粉碎，得到粒径为2mm的细骨料，备用；
S2、将上述粉碎后的废旧石粉、蛭石复合材料、硅酸盐水泥、粉煤灰混合，搅拌，搅拌速率为400rpm，搅拌时间15min，得到混料A；
S3、将粘结剂加入到上述的混料A中，边加入边搅拌均匀，搅拌速率为700rpm，搅拌时间8min，得到混料B；
S4、取陶粒、废瓷碎粒放入搅拌机中搅拌，搅拌速率为300rpm，搅拌时间15min，得到混料C；
S5、先将上述混料B倒入模具中，压紧，再加入混料C，震动成型，脱模，得到成型胚；
S6、将上述成型胚置于烧结炉下烧结，控制烧结炉压力为60MPa，烧结升温速率为4℃/min，烧结至1000℃后保温30min后降温，降温速率为5℃/min，得到透水砖成品。
实施例5
一种基于废旧石粉的透水砖，包括以下重量份原料：废旧石粉300份、蛭石复合材料80份、硅酸盐水泥200份、粉煤灰90份、聚醚多元醇树脂粉末60份，陶粒30份、废瓷碎粒40份，蛭石复合材料是将蛭石用去离子水冲洗3次，于180℃下烘干4h后粉碎，过160目筛，加入碱性物质进行活化，于温度30℃下回流7h，用去离子水洗至中性，在烘箱中于温度180℃烘干4h，取出，得到蛭石复合材料；
上述透水砖采用以下制备方法：
S1、将废旧石粉粉碎，得到粒径为2mm的细骨料，备用；
S2、将上述粉碎后的废旧石粉、蛭石复合材料、硅酸盐水泥、粉煤灰混合，搅拌，搅拌速率为600rpm，搅拌时间40min，得到混料A；
S3、将粘结剂加入到上述的混料A中，边加入边搅拌均匀，搅拌速率为1000rpm，搅拌时间15min，得到混料B；
S4、取陶粒、废瓷碎粒放入搅拌机中搅拌，搅拌速率为500rpm，搅拌时间40min，得到混料C；
S5、先将上述混料B倒入模具中，压紧，再加入混料C，震动成型，脱模，得到成型胚；
S6、将上述成型胚置于烧结炉下烧结，控制烧结炉压力为100MPa，烧结升温速率为8℃/min，烧结至1400℃后保温40min后降温，降温速率为8℃/min，得到透水砖成品。
对比例1
本对比例和实施例3的区别在于，一种基于废旧石粉的透水砖，包括以下重量份原料：废旧石粉600份、蛭石复合材料40份、硅酸盐水泥350份、粉煤灰120份、聚醚多元醇树脂粉末20份、陶粒20份、废瓷碎粒320份；蛭石复合材料是将蛭石用去离子水冲洗3次，于180℃下烘干4h后粉碎，过160目筛，加入碱性物质进行活化，于温度30℃下回流7h，用去离子水洗至中性，在烘箱中于温度180℃烘干4h，取出，得到蛭石复合材料；
透水砖采用以下制备方法：
S1、将废旧石粉粉碎，得到粒径为2mm的细骨料，备用；
S2、将上述粉碎后的废旧石粉、蛭石复合材料、硅酸盐水泥、粉煤灰混合，搅拌，搅拌速率为500rpm，搅拌时间30min，得到混料A；
S3、将粘结剂加入到上述的混料A中，边加入边搅拌均匀，搅拌速率为900rpm，搅拌时间12min，得到混料B；
S4、取陶粒、废瓷碎粒放入搅拌机中搅拌，搅拌速率为400rpm，搅拌时间30min，得到混料C；
S5、先将上述混料B倒入模具中，压紧，再加入混料C，震动成型，脱模，得到成型胚；
S6、将上述成型胚置于烧结炉下烧结，控制烧结炉压力为80MPa，烧结升温速率为6℃/min，烧结至1200℃后保温35min后降温，降温速率为7℃/min，得到透水砖成品。
对比例2
本对比例和实施例3的区别在于，所述透水砖的原料不含有蛭石复合材料，具体为透水砖包括以下重量份原料：废旧石粉300份、硅酸盐水泥200份、粉煤灰90份、聚醚多元醇树脂粉末60份，陶粒30份、废瓷碎粒40份，蛭石复合材料是将蛭石用去离子水冲洗3次，于180℃下烘干4h后粉碎，过160目筛，加入碱性物质进行活化，于温度30℃下回流7h，用去离子水洗至中性，在烘箱中于温度180℃烘干4h，取出，得到蛭石复合材料；
透水砖采用以下制备方法：
S1、将废旧石粉粉碎，得到粒径为2mm的细骨料，备用；
S2、将上述粉碎后的废旧石粉、蛭石复合材料、硅酸盐水泥、粉煤灰混合，搅拌，搅拌速率为500rpm，搅拌时间30min，得到混料A；
S3、将粘结剂加入到上述的混料A中，边加入边搅拌均匀，搅拌速率为900rpm，搅拌时间12min，得到混料B；
S4、取陶粒、废瓷碎粒放入搅拌机中搅拌，搅拌速率为400rpm，搅拌时间30min，得到混料C；
S5、先将上述混料B倒入模具中，压紧，再加入混料C，震动成型，脱模，得到成型胚；
S6、将上述成型胚置于烧结炉下烧结，控制烧结炉压力为80MPa，烧结升温速率为6℃/min，烧结至1200℃后保温35min后降温，降温速率为7℃/min，得到透水砖成品。
对比例3
本对比例和实施例3的区别在于，所述透水砖粘结剂为等量的甲基羟丙基纤维素，具体为废旧石粉300份、蛭石复合材料80份、硅酸盐水泥200份、粉煤灰90份、甲基羟丙基纤维素60份，陶粒30份、废瓷碎粒40份；
蛭石复合材料是将蛭石用去离子水冲洗3次，于180℃下烘干4h后粉碎，过160目筛，加入碱性物质进行活化，于温度30℃下回流7h，用去离子水洗至中性，在烘箱中于温度180℃烘干4h，取出，得到蛭石复合材料；
透水砖采用以下制备方法：
S1、将废旧石粉粉碎，得到粒径为2mm的细骨料，备用；
S2、将上述粉碎后的废旧石粉、蛭石复合材料、硅酸盐水泥、粉煤灰混合，搅拌，搅拌速率为500rpm，搅拌时间30min，得到混料A；
S3、将粘结剂加入到上述的混料A中，边加入边搅拌均匀，搅拌速率为900rpm，搅拌时间12min，得到混料B；
S4、取陶粒、废瓷碎粒放入搅拌机中搅拌，搅拌速率为400rpm，搅拌时间30min，得到混料C；
S5、先将上述混料B倒入模具中，压紧，再加入混料C，震动成型，脱模，得到成型胚；
S6、将上述成型胚置于烧结炉下烧结，控制烧结炉压力为80MPa，烧结升温速率为6℃/min，烧结至1200℃后保温35min后降温，降温速率为7℃/min，得到透水砖成品。
一、成品性能指标检测
按照JC/T 945-2005的方法对实施例1～5和对比例1～3制得的透水砖切割成50mm×50mm×150mm，检测其抗压强度、抗折强度、保水性、透水系数(水温15℃)，裂纹率在烧结步骤下得到的透水砖测定其烧结裂纹率，采用国家标准《混凝土路面砖》GB/T 28635的规定，摆式防滑性能测试方法测定(湿态)防滑值，其测试结果如下：
由上述结果可知，本发明的透水砖抗压强度达50Mpa以上，抗折强度在9.0Mpa以上；透水性好，最高达到0.099cm/s，能够快速渗透雨水，可抵御60mm/h的降雨量，保水性强，能够高效吸收雨水，防止路面积水、结冰，加入陶粒、废瓷碎粒具有优异的安全防滑性，其防滑值达BPN70以上；与对比例1比较，该透水砖在适当的配比下能达到较好的性能效果，特别是废旧石粉和蛭石复合材料之间的配比，与对比例2比较，蛭石复合材料经特定工艺活化后，与石粉结合，有效的增强其抗压、抗折强度，还能提高透水、保水性；与对比例3比较，本发明的粘结剂具有将强的渗透性、耐久性，提高透水砖的粘结强度，在烧结硬化和干缩过程中有效减少裂纹或裂缝。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.如权利要求1所述的一种基于废旧石粉的透水砖，其特征在于：包括以下重量份原料：废旧石粉100～500份、蛭石复合材料50～100份、硅酸盐水泥100～300份、粉煤灰80～100份、粘结剂40～80份、陶粒28～35份、废瓷碎粒30～50份，所述粘结剂为聚醚多元醇树脂粉末和/或水溶性脲酚醛树脂粉末。
2.如权利要求1所述的一种基于废旧石粉的透水砖，其特征在于：包括以下重量份原料：废旧石粉300份、蛭石复合材料80份、硅酸盐水泥200份、粉煤灰90份、粘结剂60份、陶粒30份、废瓷碎粒40份。
3.如权利要求1或2所述的一种基于废旧石粉的透水砖，其特征在于：蛭石复合材料是将蛭石用去离子水冲洗2～4次，于150～200℃下烘干2～6h后粉碎，过120～200目筛，加入碱性物质进行活化，于温度20～40℃下回流3～10h，用去离子水洗至中性，在烘箱中于温度150～200℃烘干2～6h，取出，得到蛭石复合材料。
4.如权利要求3所述的一种基于废旧石粉的透水砖，其特征在于：所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化钾中的任一种。
5.如权利要求1-3任一项所述的基于废旧石粉的透水砖的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将废旧石粉粉碎，得到粒径为1-3mm的细骨料，备用；
S2、将上述粉碎后的废旧石粉、蛭石复合材料、硅酸盐水泥、粉煤灰混合，搅拌，得到混料A；
S3、将、粘结剂加入到上述的混料A中，边加入边搅拌均匀，得到混料B；
S4、取陶粒、废瓷碎粒放入搅拌机中搅拌，得到混料C；
S5、先将上述混料B倒入模具中，压紧，再加入混料C，震动成型，脱模，得到成型胚；
S6、将上述成型胚置于烧结炉下烧结，控制烧结炉压力为60～100MPa，烧结升温速率为4～8℃/min，烧结至1000～1400℃后保温30～40min后降温，降温速率为5～8℃/min，得到透水砖成品。
6.如权利要求5所述的一种基于废旧石粉的透水砖制备工艺，其特征在于：所述S2的搅拌速率为400～600rpm，搅拌时间15～40min。
7.如权利要求5所述的一种基于废旧石粉的透水砖制备工艺，其特征在于：所述S3的搅拌速率为700～1000rpm，搅拌时间8～15min。
8.如权利要求5所述的一种基于废旧石粉的透水砖制备工艺，其特征在于：所述S4的搅拌速率为300～500rpm，搅拌时间15～40min。
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