CN102249615B - 一种废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种高抗冻混凝土透水砖的材料及制造方法，是利用废弃陶瓷骨料和复合外加剂制备的高抗冻混凝土透水砖。将陶瓷废弃物进行回收、破碎和筛分，选取1.25mm～5mm的废弃陶瓷颗粒作为透水混凝土面层的骨料，与水泥、颜料、复合外加剂构成面层材料。底层石子粒径为2.5mm～10mm。复合高性能混凝土外加剂由高效减水剂、有机硅防水剂和矿物外加剂硅灰配制而成。本发明解决了透水混凝土强度不高，在严寒地区抗冻性不好的难题，制备的废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖，具有强度高、透水效果显著、抗冻性好和耐磨等特点，是一种环保型的绿色建设材料。特别适合严寒地区城市广场、商业街、人行道、社区活动场所、停车场等城市建设中的地面铺设。

Description

一种废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖的制造方法
技术领域
本发明专利涉及一种废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖的制造方法，具体涉及一种利用废弃陶瓷生产高品质混凝土透水砖，降低成本改善混凝土透水砖抗冻性的制备工艺。
背景技术
目前，城市广场、商业街、人行道、社区活动场所、停车场等城市建设中的地面，多采用水泥步道砖、陶瓷釉面砖、花岗岩、大理石和沥青混凝土等不透水材料铺设。这些地面阻止了雨水的渗透，影响城市排洪，炎热季节增加了城市的热岛效应，影响到城市环境的舒适度。1979年美国佛罗里达州Sarasota地区一座教堂附近，首次使用无砂多孔混凝土建成具有透水性的停车场，并申请了透水混凝土专利；1985年的筑波科学万国博览会使用了彩色透水混凝土。1987年日本开始出现申请透水性混凝土铺筑材料的专利；此后，德国、法国、英国等国家相继出现透水混凝土网球场、轻量级道路、停车场等方面的专利。德国是透水混凝土路面研究和应用较早的国家，在新的《混凝土路面砖》标准中规定“如果制造有面层的路面砖，面层混凝土必须与基层混凝土牢固粘结，并有10%以上的孔隙，使水能够渗入地下”。日本北海道大学佐伯昇教授在透水混凝土耐冻害性的测试方法和性能评价方面进行了一定的研究。
目前，已开发的各种形式的渗水砖、透水砖主要有三种形式，第一种是陶瓷烧结透水砖，如专利号ZL0128535.6、CN02255345.2、专利申请号CN200810058211.5 (公开日为2008年10月22日)和专利申请号CN200910021473.9(公开日为2009年8月12日) 的专利，均采用颗粒烧结而成，利用颗粒之间的三维贯通孔隙实现透水功能。这类透水砖强度较低，在受到局部撞击和较大压力时，容易破损，尤其是在严寒地区其抗冻性无法满足要求。第二种方法是利用大孔混凝土的透水特征制备的水泥混凝土透水砖，如专利号CN200610140628.7、CN200310106636.6、专利申请号CN200910136508.3(公开日为2009年10月28日)和专利申请号CN200780039199.7(公开日为2009年9月9日) 的专利，采用无砂大孔混凝土或粗颗粒级配砂的混凝土，实现透水混凝土的功能，经搅拌、成型和养护，制备透水砖成品。专利中有分为两层结构的，面层采用粗颗粒级配砂与水泥混合，基层采用无砂大孔混凝土的制备方式，一次压制成型，经养护后即为成品。但该类普通工艺的大孔混凝土材料无法适应严寒地区高抗冻的特征，铺设后几个冬季便全部损毁。第三种方法是采用有机的粘结材料(沥青混凝土或树脂混凝土)形成的透水砖。在日本有多项相关专利。虽然该方法可制备出彩色效果的透水砖，但其生产成本比较高，难以大面积推广应用。 
发明内容
本发明的目的是提供一种废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖的制造方法，直接利用陶瓷产业的废弃陶瓷，解决废弃陶瓷对环境的污染问题，能显著降低微晶玻璃生产成本，同时节约材料资源。在配料中通过高效减水剂和憎水剂复合外加剂的作用，提高透水砖的强度和严寒地区的耐久性。
本发明充分利用陶瓷工业的废弃陶瓷降低混凝土透水砖的制造成本，通过高效减水剂的减水作用，提高透水砖的强度，解决透水率高强度低的矛盾；通过憎水外加剂的功能使得大孔透水，胶结材憎水，保证透水砖在严寒地区的高抗冻能力。生产过程中直接将粉碎筛分加工后的废弃陶瓷颗粒作为混凝土透水砖面层的骨料，基层由水泥、石子组成，面层和基层都掺加复合外加剂改性，经搅拌后分层布料，压制成型，养护到龄期后制成废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖。 
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
1、将陶瓷废弃物进行回收、破碎和筛分，选取粒径1.25mm～5mm的废弃陶瓷颗粒作为透水砖面层的颗粒骨料；
2、面层的原料成分和重量比例如下：水泥15～25；废弃陶瓷颗粒骨料70～85；颜料为水泥用量的3%～8%；复合外加剂的掺量为水泥用量的6．5%～14%；
基层的原料成分和重量比例如下：水泥20～25；石子75～80；复合外加剂的掺量为水泥用量的6.5%～14%；石子的粒径为2.5mm～10mm；
3、面层的原料和基层的原料分别进行搅拌，搅拌均匀后进行分层布料，压制成型，面层厚度为10mm～15mm，基层厚度为35mm～45mm；
4、养护到龄期后制成产品。
上述的复合外加剂原料成分和重量比例如下：高效减水剂的掺量为水泥用量的0.5%～1.5%；有机硅憎水剂的掺量为水泥用量的1.0%～2.5%，硅灰的掺量为水泥用量的5%～10%；
上述的高效减水剂选用萘系高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂或聚羧酸高性能混凝土减水剂任一种。
本发明的积极效果：
1)、经济效益显著。与目前通用的混凝土透水砖相比，由于直接利用了废弃陶瓷骨料，降低了透水砖的生产成本。1.25mm～5mm的废弃陶瓷颗粒骨料比较容易加工，成本仅为20元/吨，本发明的高抗冻透水砖的成本为18元/平方米。经济效益非常显著。此外，高抗冻混凝土透水砖减少了重复投资的次数，降低了重复铺砖的投入。
2)、物理力学性能优良。抗压强度达到30MPa～50MPa，耐磨性小于30mm，透水系数大于3.0×10-2 cm/s。 
3）、耐久性优良。300次冻融循环，其动弹性模量损失率小于15%。
4）、绿色环保。直接利用陶瓷产业的废弃陶瓷，解决了废弃陶瓷对环境的污染问题，同时节约了材料资源。混凝土透水砖不需要烧结，能耗少。透水砖补充了地下水资源，雨天路面不积水，改善了生态环境。
具体实施方式
实施例1：C30高抗冻透水砖
1、将洁具产品、各类墙地砖产品中的次品等陶瓷废弃物进行回收、破碎和筛分。选取粒径1.25mm～5mm的废弃陶瓷颗粒作为透水混凝土面层的骨料待用。
2、面层的原料成分有32.5级矿渣硅酸盐水泥、废陶瓷颗粒骨料、颜料和外加剂，各成分的重量比例是：水泥15；废弃陶瓷颗粒料80；氧化铁颜料为水泥重量的5%；复合外加剂中聚羧酸减水剂的掺量为水泥重量的0.5%，有机硅憎水剂的掺量为水泥重量的1.5%，硅灰掺量为水泥重量的5%；其中，聚羧酸减水剂可选用萘系高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂的任一种替代，用量相同。
基层的原料成分有32.5级矿渣硅酸盐水泥、石子、复合外加剂，石子的粒径为2.5mm～10mm；各成分的重量比例是：水泥20；石子80；复合外加剂的成分、掺量与基层相同； 
3、分别在强制式搅拌机中搅拌面层材料和基层材料，搅拌时间不小于60秒，将搅拌均匀后的面层材料和基层材料进行分层布料，布料时面层厚度控制在10mm～15mm，基层厚度35mm～45mm，然后在成型机上加压振捣成型，脱模后送养护室保湿养护7天以上即成。
本实施例废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖主要技术指标检测结果如下：
28天抗压强度达到36.2MPa；
耐磨性为19mm；
透水系数4.2×10-2 cm/s。 
300次冻融循环，其动弹性模量损失率为13.4%。质量损失为3.1%。
实施例2：C50高抗冻透水砖
1、将洁具产品、各类墙地砖产品中的次品等陶瓷废弃物进行回收、破碎和筛分。选取粒径1.25mm～5mm的废弃陶瓷颗粒作为透水混凝土面层的骨料待用。
2、面层的原料成分有42.5级普通硅酸盐水泥、废陶瓷骨料、颜料和外加剂，各成分的重量比例是：水泥24；废弃陶瓷颗粒料70；氧化铁颜料为水泥用量的6%；复合外加剂中聚羧酸减水剂的掺量为水泥重量的0.5%，有机硅憎水剂的掺量为水泥重量的1.5%，硅灰掺量为水泥重量的8%；其中，聚羧酸减水剂可选用萘系高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂的任一种替代，用量相同。
基层的原料成分有42.5级普通硅酸盐水泥、石子、复合外加剂，石子的粒径为2.5mm～10mm；各成分的重量比例是：水泥25；石子75；复合外加剂的掺量与基层相同； 
3、分别在强制式搅拌机中搅拌面层材料和基层材料，搅拌时间不小于60秒，将搅拌均匀后的面层材料和基层材料进行分层布料，布料时面层厚度控制在10mm～15mm，基层厚度35mm～45mm，在成型机上加压振捣成型，脱模后送养护室保湿养护7天以上。
本实施例废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖主要技术指标检测结果如下：
28天抗压强度达到54.8MPa；
耐磨性为13mm；
透水系数2.7×10-2 cm/s。 
300次冻融循环，其动弹性模量损失率为10.1%。质量损失为2.7%。
本发明的废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖，具有强度高、透水效果显著、抗冻性好和耐磨等特点，是一种环保型的绿色建设材料。特别适合严寒地区城市广场、商业街、人行道、社区活动场所、停车场等城市建设中的地面。

Claims (3)

1.一种废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖的制造方法，其特征在于：
A、将陶瓷废弃物进行回收、破碎和筛分，选取粒径1.25mm～5mm的废弃陶瓷颗粒作为透水砖面层的颗粒骨料；
B、面层的原料成分和重量比例如下：水泥15～25；废弃陶瓷颗粒骨料70～85；颜料为水泥用量的3%～8%；复合外加剂的掺量为水泥用量的6．5%～14%； 
基层的原料成分和重量比例如下：水泥20～25；石子75～80；复合外加剂的掺量为水泥用量的6.5%～14%；石子的粒径为2.5mm～10mm；
C、面层的原料和基层的原料分别进行搅拌，搅拌均匀后进行分层布料，压制成型，面层厚度为10mm～15mm，基层厚度为35mm～45mm；
D、养护到龄期后制成产品。
2.根据权利要求1所述的废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖的制造方法，其特征在于：复合外加剂原料成分和重量比例如下：高效减水剂的掺量为水泥用量的0.5%～1.5%；有机硅憎水剂的掺量为水泥用量的1.0%～2.5%，硅灰的掺量为水泥用量的5%～10%。
3.根据权利要求2所述的废弃陶瓷骨料高抗冻混凝土透水砖的制造方法，其特征在于：高效减水剂选用萘系高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂或聚羧酸高性能混凝土减水剂任一种。
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