CN101328044A - 环保陶瓷透水砖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及陶瓷透水砖的制备方法。环保陶瓷透水砖的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)底层坯料的制备：将固体废物熟料破碎，筛分成2～3mm的粗粒，得粗粒的固体废物熟料；按重量百分数为：粗粒的固体废物熟料60～80％、过100目筛的梯级高温粘结剂20～40％，选取粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；喷水造粒，用塑料布封闭，陈腐，制成底层坯料；2)面层坯料的制备：将固体废物熟料破碎，筛分成小于2mm且大于或等于1mm的细粒；3)采用液压压砖机成型；4)透水砖坯体干燥；5)将干燥后的透水砖坯体采用硅碳棒电炉或燃气梭式窑在1100～1200℃烧成环保陶瓷透水砖产品。本发明具有强度高、成本低的特点。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及陶瓷透水砖的制备方法。
背景技术
透水砖是用于城市建设的一种新型建筑材料，它铺设在城市道路和广场中，有利于改善城市的生态环境，避免“热岛”现象。透水砖一般分为免烧透水砖和烧结透水砖两类。免烧透水砖主要以水泥、石灰等胶粘材料与砂石、钢渣等熟料混合，经调制成型、蒸压养护等工艺制成，如孙仲禄的发明专利——透水砖的制造方法(公开号CN1528700)和倪文的发明专利——一种具有透水功能的钢渣彩色路面砖的制备及使用方法(公开号CN1544378)等。免烧透水砖具有生产工艺简便，成本低廉等优点，但强度较低、不耐磨、抗冻融性差、不耐用。烧结透水砖也称作陶瓷透水砖，是以粘土、长石和熟料等，辅以水玻璃、CMC(梭甲基纤维素)、糊精等低温粘结剂压制成型，在1100～1200℃高温下烧结而成。陶瓷透水砖具有强度较高、抗冻融性好、耐磨耐用等优点，但一般成本较高，不易成型，不利于大规模生产，如发明专利江伟辉的发明专利(公开号CN1919564A)和李隆成的发明专利(公开号CN1651679)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、成本低的环保陶瓷透水砖的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：环保陶瓷透水砖的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)底层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径为2～3mm的粗粒，得粗粒的固体废物熟料，备用；固体废物熟料为陶瓷废品或废耐火材料；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛；作为梯级高温粘结剂的原料备用；
③按重量百分数为：粗粒的固体废物熟料60～80％、过100目筛的梯级高温粘结剂20～40％，选取粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；其中，梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的10～15％；用塑料布封闭，陈腐24～48小时，制成底层坯料；
2)面层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径小于2mm至大于或等于1mm的细粒，得细粒的固体废物熟料，备用；固体废物熟料为陶瓷废品或废耐火材料；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛；作为梯级高温粘结剂的原料备用；
③按重量百分数为：细粒的固体废物熟料50～70％、过100目筛的梯级高温粘结剂30～50％，选取细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的10～15％；用塑料布封闭，陈腐24～48小时，制成面层坯料；
3)采用液压压砖机成型：按重量百分数为：底层坯料70～80％、面层坯料20～30％，选取底层坯料和面层坯料；将底层坯料倒入液压压砖机的钢模腔中，以20MPa的压力压制；再将面层坯料倒入压制后的底层坯料上，以20MPa的压力压制，保压2～3秒钟泄压；将坯体从钢模腔中顶出，得透水砖坯体；
4)透水砖坯体干燥：将透水砖坯体采用电热烘箱或燃气箱式干燥器在80～100℃干燥24～48小时；
5)将干燥后的透水砖坯体采用硅碳棒电炉或燃气梭式窑在1100～1200℃烧成环保陶瓷透水砖产品。
所述的废玻璃、页岩、高岭土、钠长石原料中的任一种是湿的，则在60～80℃烘干24～48小时。
所述的页岩为黑色页岩或硅质页岩的一种。
所述的废耐火材料为水泥厂的废耐火砖，或者为陶瓷厂的废耐火砖，或者为玻璃厂的废耐火砖，或者为钢铁厂的废耐火砖或不定型耐火材料，等等。
本发明的环保陶瓷透水砖属于烧结透水砖或陶瓷透水砖。本发明与江伟辉的发明专利——环境友好型复合陶瓷透水砖的生产方法(公开号CN1919564A)比较配方不同。后者以废瓷颗粒为面层，以煤矸石或煤渣为底层；而本发明面层和底层是一种均质熟料，不易分层，经久耐用。
本发明与李隆成的发明专利——环保透水砖结构及其制法(公开号CN1651679)比较有两个不同：①配方不同。后者采用80wt％以上的废瓷，其余为添加剂如水玻璃，白胶以及结合剂如回收废釉等，而本发明为适当比例且面层和底层重量百分比不同的固体废物熟料，其余为梯级高温粘结剂——废玻璃、页岩、高岭土和钠长石等的混合物，在400～最高温度点各温度段都可产生足够的液相熔体，使产品在烧成过程中不易瘫塌和变形；②低温成型粘接剂不同。后者采用水玻璃等工业原料为低温粘接剂，不但成本较高，而且成型复杂，效率低，不易工业化，而本发明仅用10～15wt％的水与高岭土、页岩等混成泥浆，就将熟料粘接在一起，易于快速压制成型和低成本大批量生产；由于其利用了高掺量的固体废物(陶瓷废品或废耐火材料)，有利于环境保护，故该透水砖为生态或绿色建筑材料的一种，可广泛用于人行道、轻型车道和园林广场等场合的铺设，增加城市地面的透气性和透水性。
本发明的有益效果是：
1.首次采用价廉易得的废玻璃和天然原料(页岩、高岭土和钠长石)，构成独特的梯级高温粘结剂(分别在400～700℃，700～800℃，800～1000℃，1000～1200℃产生高温液相熔体)，可有效将固体废物熟料包裹、浸润和粘结(见图1)，使之结合成具有较高强度的整体，且在烧成过程中不易瘫塌和变形，保持产品尺寸稳定规整。
2.首次用10～15wt％的水与高岭土、页岩等混成泥浆，将熟料粘接在一起，避免使用水玻璃(Na2SiO3)、糊精、CMC(梭甲基纤维素)等工业原料作为低温粘结剂，既有利于快速成型透水砖坯体，又可大幅节约成本30～40％。
3.采用不同重量百分比的两层熟料(底层坯料与面层坯料中的固体废物熟料的配比不同)，可以有效克服产品翘曲变形。
附图说明
图1是高温粘结剂包裹的透水砖颗粒扫描电镜图(SEM)。
图2是环保陶瓷透水砖工艺流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
如图2所示，环保陶瓷透水砖的制备方法，它包括如下步骤：
1)底层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径为3mm的粗粒，得粗粒的固体废物熟料(即图2中的熟料粗料)，备用；固体废物熟料为陶瓷废品(卫生陶瓷废品)；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛；作为梯级高温粘结剂的原料备用；所述的废玻璃、页岩、高岭土、钠长石原料中的任一种是湿的，则在60～80℃烘干24～48小时；所述的页岩为黑色页岩；
③按重量百分数为：粗粒的固体废物熟料70％、过100目筛的梯级高温粘结剂30％，选取粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；其中，梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的12％；用塑料布封闭，陈腐48小时，制成底层坯料；
2)面层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径为1mm的细粒，得细粒的固体废物熟料(即图2中的熟料细料)，备用；固体废物熟料为陶瓷废品(卫生陶瓷废品)；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛；作为梯级高温粘结剂的原料备用；所述的废玻璃、页岩、高岭土、钠长石原料中的任一种是湿的，则在60～80℃烘干24～48小时；所述的页岩为黑色页岩；
③按重量百分数为：细粒的固体废物熟料55％、过100目筛的梯级高温粘结剂45％，选取细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的12％；用塑料布封闭，陈腐48小时，制成面层坯料；
3)采用液压压砖机成型：按重量百分数为：底层坯料80％、面层坯料20％，选取底层坯料和面层坯料；将底层坯料倒入液压压砖机的钢模腔中，以20MPa的压力压制；再将面层坯料倒入压制后的底层坯料上，以20MPa的压力压制，保压2～3秒钟泄压；将坯体从钢模腔中顶出，得透水砖坯体，放在坯板上；
4)透水砖坯体干燥：将透水砖坯体采用电热烘箱或燃气箱式干燥器在1O0℃干燥24小时；
5)将干燥后的透水砖坯体采用燃气梭式窑在1150℃烧成环保陶瓷透水砖产品。
经测试，制得的透水砖实测值的抗压强度35MPa，抗折强度大于7MPa，耐磨性为磨坑长度21mm，透水系数1.7×10-2cm/s，抗冻融性为25次冻融无开裂，强度损失＜15％，超过行业标准《透水砖》(JC/T 945-2005)的规定(抗压强度为30MPa，抗折强度为6MPa，耐磨性为磨坑长度小于35mm，透水系数大于1.0×10-2cm/s，抗冻融性为25次冻融不裂，强度损失＜20％)，可广泛用于人行道、轻型车道和园林广场等场合的铺设。
图1是实施例1产品的微观结构图，显示陶瓷透水砖的熟料被玻璃相牢固包裹，且形成了通透气孔，说明其强度较高的同时，有较好的透水性。
实施例2：
环保陶瓷透水砖的制备方法，它包括如下步骤：
1)底层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径为3mm的粗粒，得粗粒的固体废物熟料，备用；固体废物熟料为钢铁厂的废耐火砖；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛，作为梯级高温粘结剂的原料备用；所述的废玻璃、页岩、高岭土、钠长石原料中的任一种是湿的，则在60～80℃烘干24～48小时；所述的页岩为硅质页岩；
③按重量百分数为：粗粒的固体废物熟料80％、过100目筛的梯级高温粘结剂20％，选取粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；其中，梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的15％；用塑料布封闭，陈腐30小时，制成底层坯料；
2)面层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径为1.5mm的细粒，得细粒的固体废物熟料，备用；固体废物熟料为钢铁厂的废耐火砖；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛，作为梯级高温粘结剂的原料备用；所述的废玻璃、页岩、高岭土、钠长石原料中的任一种是湿的，则在60～80℃烘干24～48小时；所述的页岩为硅质页岩；
③按重量百分数为：细粒的固体废物熟料60％、过100目筛的梯级高温粘结剂40％，选取细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的15％；用塑料布封闭，陈腐30小时，制成面层坯料；
3)采用液压压砖机成型：按重量百分数为：底层坯料70％、面层坯料30％，选取底层坯料和面层坯料；将底层坯料倒入液压压砖机的钢模腔中，以20MPa的压力压制；再将面层坯料倒入压制后的底层坯料上，以20MPa的压力压制，保压3秒钟泄压；将坯体从钢模腔中顶出，得透水砖坯体；
4)透水砖坯体干燥：将透水砖坯体采用电热烘箱或燃气箱式干燥器在80℃干燥40小时；
5)将干燥后的透水砖坯体采用硅碳棒电炉在1200℃烧成环保陶瓷透水砖产品。
经测试，制得的透水砖实测值的抗压强度35MPa，抗折强度大于7MPa，耐磨性为磨坑长度21mm，透水系数1.7×10-2cm/s，抗冻融性为25次冻融无开裂，强度损失＜15％，超过行业标准《透水砖》(JC/T 945-2005)的规定(抗压强度为30MPa，抗折强度为6MPa，耐磨性为磨坑长度小于35mm，透水系数大于1.0×10-2cm/s，抗冻融性为25次冻融不裂，强度损失＜20％)，可广泛用于人行道、轻型车道和园林广场等场合的铺设。
实施例3：
环保陶瓷透水砖的制备方法，它包括如下步骤：
1)底层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径为2mm的粗粒，得粗粒的固体废物熟料；固体废物熟料为水泥厂的废耐火砖；备用；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛，作为梯级高温粘结剂的原料备用；所述的废玻璃、页岩、高岭土、钠长石原料中的任一种是湿的，则在60～80℃烘干24～48小时；所述的页岩为黑色页岩；
③按重量百分数为：粗粒的固体废物熟料60％、过100目筛的梯级高温粘结剂40％，选取粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；其中，梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的10％；用塑料布封闭，陈腐24小时，制成底层坯料；
2)面层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径为1mm的细粒，得细粒的固体废物熟料；固体废物熟料为水泥厂的废耐火砖；备用；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛，作为梯级高温粘结剂的原料备用；所述的废玻璃、页岩、高岭土、钠长石原料中的任一种是湿的，则在60～80℃烘干24～48小时；所述的页岩为黑色页岩；
③按重量百分数为：细粒的固体废物熟料50％、过100目筛的梯级高温粘结剂50％，选取细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的10％；用塑料布封闭，陈腐24小时，制成面层坯料；
3)采用液压压砖机成型：按重量百分数为：底层坯料70％、面层坯料30％，选取底层坯料和面层坯料；将底层坯料倒入液压压砖机的钢模腔中，以20MPa的压力压制；再将面层坯料倒入压制后的底层坯料上，以20MPa的压力压制，保压2秒钟泄压；将坯体从钢模腔中顶出，得透水砖坯体，放在坯板上；
4)透水砖坯体干燥：将透水砖坯体采用电热烘箱在80℃干燥24小时；
5)将干燥后的透水砖坯体采用硅碳棒电炉在1100℃烧成环保陶瓷透水砖产品。
实施例4：
环保陶瓷透水砖的制备方法，它包括如下步骤：
1)底层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径为3mm的粗粒，得粗粒的固体废物熟料；固体废物熟料为玻璃厂的废耐火砖；备用；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛，作为梯级高温粘结剂的原料备用；所述的废玻璃、页岩、高岭土、钠长石原料中的任一种是湿的，则在60～80℃烘干24～48小时；所述的页岩为硅质页岩；
③按重量百分数为：粗粒的固体废物熟料80％、过100目筛的梯级高温粘结剂20％，选取粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；其中，梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的15％；用塑料布封闭，陈腐48小时，制成底层坯料；
2)面层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径为1.9mm的细粒，得细粒的固体废物熟料；固体废物熟料为玻璃厂的废耐火砖；备用；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛，作为梯级高温粘结剂的原料备用；所述的废玻璃、页岩、高岭土、钠长石原料中的任一种是湿的，则在60～80℃烘干24～48小时；所述的页岩为硅质页岩；
③按重量百分数为：细粒的固体废物熟料70％、过100目筛的梯级高温粘结剂30％，选取细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的15％；用塑料布封闭，陈腐48小时，制成面层坯料；
3)采用液压压砖机成型：按重量百分数为：底层坯料80％、面层坯料20％，选取底层坯料和面层坯料；将底层坯料倒入液压压砖机的钢模腔中，以20MPa的压力压制；再将面层坯料倒入压制后的底层坯料上，以20MPa的压力压制，保压3秒钟泄压；将坯体从钢模腔中顶出，得透水砖坯体，放在坯板上；
4)透水砖坯体干燥：将透水砖坯体采用燃气箱式干燥器在100℃干燥48小时；
5)将干燥后的透水砖坯体采用燃气梭式窑在1200℃烧成环保陶瓷透水砖产品。
Claims (4)
1.环保陶瓷透水砖的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)底层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径为2～3mm的粗粒，得粗粒的固体废物熟料，备用；固体废物熟料为陶瓷废品或废耐火材料；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛；作为梯级高温粘结剂的原料备用；
③按重量百分数为：粗粒的固体废物熟料60～80％、过100目筛的梯级高温粘结剂20～40％，选取粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；其中，梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为粗粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的10～15％；用塑料布封闭，陈腐24～48小时，制成底层坯料；
2)面层坯料的制备：
①将固体废物熟料破碎，筛分成粒径小于2mm至大于或等于1mm的细粒，得细粒的固体废物熟料，备用；固体废物熟料为陶瓷废品或废耐火材料；
②将废玻璃、页岩、高岭土、钠长石分别破碎至过100目筛；作为梯级高温粘结剂的原料备用；
③按重量百分数为：细粒的固体废物熟料50～70％、过100目筛的梯级高温粘结剂30～50％，选取细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂，备用；梯级高温粘结剂为废玻璃、页岩、高岭土和钠长石的混合物，废玻璃、页岩、高岭土、钠长石的质量比为1∶1∶1∶1；
④将细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂均匀混合并喷水造粒，水的加入量为细粒的固体废物熟料和过100目筛的梯级高温粘结剂重量的10～15％；用塑料布封闭，陈腐24～48小时，制成面层坯料；
3)采用液压压砖机成型：按重量百分数为：底层坯料70～80％、面层坯料20～30％，选取底层坯料和面层坯料；将底层坯料倒入液压压砖机的钢模腔中，以20MPa的压力压制；再将而层坯料倒入压制后的底层坯料上，以20MPa的压力压制，保压2～3秒钟泄压；将坯体从钢模腔中顶出，得透水砖坯体；
4)透水砖坯体干燥：将透水砖坯体采用电热烘箱或燃气箱式干燥器在80～100℃干燥24～48小时；
5)将干燥后的透水砖坯体采用硅碳棒电炉或燃气梭式窑在1100～1200℃烧成环保陶瓷透水砖产品。
2.根据权利要求1所述的环保陶瓷透水砖的制备方法，其特征在于：所述的废玻璃、页岩、高岭土、钠长石原料中的任一种是湿的，则在60～80℃烘干24～48小时。
3.根据权利要求1所述的环保陶瓷透水砖的制备方法，其特征在于：所述的页岩为黑色页岩或硅质页岩的一种。
4.根据权利要求1所述的环保陶瓷透水砖的制备方法，其特征在于：所述的废耐火材料为水泥厂的废耐火砖，或者为陶瓷厂的废耐火砖，或者为玻璃厂的废耐火砖，或者为钢铁厂的废耐火砖或不定型耐火材料。
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