CN102416649A - 一种复合透水砖的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合型建筑材料制造领域，具体涉及一种复合透水砖的制备工艺。本发明所述的复合透水砖的制备方法包括透水表层布料、透水基层布料、加压振捣成型、脱模以及养护出砖五个步骤。所述加压振捣成型步骤中，各压头链接的压力平衡装置控制自身的模压压力，所述透水基层布料还包括将底模固定于上模的对应位置处的步骤。本发明所述的方法由于底模在输送至压实机之前先完成透水表层布料，避免压头与粘性物料的接触；同时布料处理装置将透水表层物料整理平整，避免压头污染及物料粘结，保证了制备出的透水砖的表面质量以及密实度均一。
Description
技术领域
本发明涉及复合型建筑材料制造领域，具体涉及一种复合透水砖的制备工艺。
背景技术
目前市场上的透水砖、透水路面等使用的透水性材料主要为陶瓷或混凝土，陶瓷透水砖要采用大量的矿土资源，因此原料的开采造成了环境的破坏。陶瓷型透水砖生产工艺复杂，而且陶瓷基砖在成型烧结时需要耗费大量的能源，成本高，生产效率低，环保投入大，一次性投资规模大。混凝土透水砖虽然成本低，但现有的混凝土透水砖表面的颗粒粗大(一般骨料颗粒粒径为3mm～6mm)，靠表面的大孔隙透水，空隙率在20％以上，容易被灰尘堵死，因此不能持续保持高的透水性能；而且由于空隙较大，其用于水过滤效果也较差；同时混凝土透水砖的颜色单一，表面粗糙，不美观，强度低，容易破坏。为克服上述缺点，现已研究开发了高分子材料透水砖，但由于树脂等原料成本较高，很难大规模推广。
为克服混凝土透水砖和高分子材料透水砖存在的缺陷，CN1966861A公开了一种复合透水砖，所述透水砖包括透水表层和透水基层，透水表层和透水基层紧密结合为一体；透水表层和透水基层中分别包含有骨料和对骨料起到粘结作用的包覆骨料的粘结剂。该透水砖具有节约能源、成本低、耐受性好、长期透水率高、强度高的优点。该复合透水砖制造时可以将透水表层和透水基层一次复合成型，也可以先分别制造出透水表层和透水基层，然后将两者复合在一起，如通过粘结，也可以先制造出透水表层和透水基层之一，然后在其上成型另一层。此三种方法中若分别制造出透水表层和透水基层后再将两者复合在一起，则需要两套成型机共同工作，工序比较复杂，而且由于透水表层的粘结度较大且布料较薄，单独制备比较困难；若是先制造出透水表层和透水基层之一再在其上通过粘结成型另一层，则由于使用了粘结剂会使成本升高，同时粘结剂也可能会影响该砖块的透水性。因此将透水表层和透水基层一次复合成型是生产该透水砖的最简单且经济实用的方法。采用将透水表层和透水基层一次复合成型的方法时，其透水表层物料和透水基层物料需要分别加入制砖用模具，再经过模压装置模压成型。受材料成本影响，制备复合透水砖时，透水砖的透水表层的厚度一般远小于透水基层的厚度，且该专利所述的透水表层粘度较大，单独振捣压实很难实现平整布料，即便是依靠压头模压平整，也会出现因粘度较大而粘结于压头之上的问题。而且该方法使用的模具一般为现有技术中的整体模具，无论是将粘度较大的透水表层物料布于底层还是上层进行模压成型，均会出现上述问题，因此现有技术中一般使用的整体模具已经无法适用于制备具有高粘结物料的复合透水砖。
CN1590648A公开的一种透水型路面砖的制备工艺，该方法与现有的单层砖的制备近似，将混合好的原料加入模具中，压制振捣成型；对于有面层的双层复合路面砖的制备，是先将混合好的基层原料加入到模具下部，经过加压振捣先将原料压入模具约8-12mm压制出一定厚度，再将混合好的面料层布料于模具上面，加压振捣后制成所需的透水砖。在模压过程进行的同时模具底部的震动装置以一定频率震动，可以保证制备出的路面砖砖体内带有均匀交错的透水间隙，确保成型砖的有效均匀的透水透气性。该方法与现有的单层砖的制备近似，依然采用现有的整体模具压制而成。
使用CN1590648A公开的方法及模具制备CN1966861A公开的复合透水砖时，则需将混合好的透水基层原料加入到模具中，经过加压振捣压制出一定厚度，再将混合好的透水表层物料布料于模具上部，加压振捣制备所述的透水砖。由于所要制备的复合透水砖中透水表层的粘度极大，同时该透水表层的厚度很薄且远小于透水基层的厚度，因而当粘度极大的透水表层被布料于压制好的透水基层上时，很难保证其填充平整进而影响所制透水砖的密实度均一；同时当压头模压透水表层时时，该透水表层又很容易粘结于压头之上而影响复合效果，同时也会使压头受到污染而影响其他透水砖模压。即便在制备时先将透水表层原料布料于模具中再加入透水基层面料模压制备，但使用该种整体型模具依然存在透水表层因粘度极大而无法在模具下部布料平整的问题，同时也会导致底层透水表层的厚度由于物料粘结而很难控制，且脱模困难。
中国专利CN201309202Y公开了一种多功能全自动双层地砖成型机，该成型机所述的压砖模具由底模和上模组成，所述底模的外围与上模通过弹簧连接，该成型机所述的模具可以实现无混料的两次布料。该模具的底模空腔可用于填充透水表层物料，而其上模围成的空腔则用于填充透水基层物料，由于上模的高度可调节，因此可以通过刮平等方式实现透视表层布料的平整，而无需依靠压头模压布料，这样在压头模压砖块成型时只接触到松散的透水基层物料，可以很好的解决压头粘结的问题。但是该模具在模压砖块时，虽然是两次布料，不过整个砖块的成型依然是在底模中完成的，上层上模只起到加料框的作用，而不用于模压成型。同时该模具也存在以下的缺点：1)该模具的底模和上模采用弹簧连接，长时间重复使用后会导致弹簧弹性减小甚至失效，上模被压下之后无法顺利回复至原来位置，因此会导致制备出的砖块尺寸以及压实程度不均；2)虽然该模具可以通过调节底模高度控制下层布料的厚度，但底模和上模通过弹簧连接为一个整体，若需要生产不同布料厚度以及不同高度规格的透水砖时，则需要底模连同上模共同更换，造成成本浪费；3)由于该模具的弹簧设置于底模的外围处，因此每个底模与上模只能设置一个空腔用于压制砖块，生产效率较低。
中国专利CN101659079公开了一种凹凸状砌块砖的生产方法及其所使用的砌块成型装置的工作台的台面结构，该专利中用于制备凹凸状砌块砖的模具的上模与下模板为分体结构，上模下降至下模板处压紧形成模腔实现物料填充，该模具可根据需要制备的砌块砖的表面形状要求不同任意更换下模板，节省了成本，同时操作比较简单。但由于该模具的下模板并无加料腔，该模具当上模与下模板结合时其结构与现有技术中的整体模具基本相同，只适用于一次布料，依然无法适用于制备含有高粘性透水表层的透水砖。
CN201333740Y公开了一种透水砖成型机，该成型机的模压装置包括多个压头、驱动压头移动的压头驱动装置以及与压头相配合的模箱。该模压装置的模具固定于振动装置上，通过布料箱运送装置驱动面料布料箱和底料布料箱在装料工位和砖坯成型工位间运动实现面料层和底料层的两次布料。每一次布料结束后，布料箱退回至原位，压头驱动装置驱动压头向下冲压模箱内的物料，经过两次模压实现砖块成型。该成型机使用的模具也是一体成型模具，只是工作过程中是先将复合透水砖的底料层布料，模压后再将复合透水砖的面料层布料，然后模压得到复合透水砖。为防止面料层粘结在模压头上，其面料布料箱上设有强力卷刷用于清理模压头，因此成型机操作复杂。工作过程中模压头上的面料层粘结在卷刷上，需要经常更换卷刷才能保证模压头的表面光滑，提高了制砖成本。另外该成型机的多个压头并列固定连接于一个驱动装置下实现共同升降，这样压制出来的透水砖块厚度一致。然而在实际生产过程中会出现加料不均、加料量误差等现象，此时若各压头下压程度依然一致势必会出现所压制的透水砖密实度不同，加料量略少的模具生产出的透水砖虽然厚度与其他透水砖无异，但是密实程度及抗压强度肯定要小于其他透水砖以及设定标准。由于在实际应用中，建筑材料的抗性强度的重要性远远大于对砖块厚度均一性的要求，此专利公开的模压装置在这一方面存在很大的缺点。
CN2182042Y公开了一种空心砌块成型机，该成型机包括上模箱、下模箱以及安装于机架上的液压油缸，在上模箱与下模箱处各设有2-5个液压油缸，上模箱和下模箱上均设置有平衡装置。该平衡装置由安装于支架上的轴、套在轴上的连杆一以及与模箱铰接的连杆二组成。该成型机的工作过程为：坯料装于下模箱中，由振捣器振实。上模箱油缸驱动上模箱下降，向坯料加压，压力达20吨。在上模箱压至限位后，芯箱体下压，将芯体插入坯料中，增加挤压效果和空心率.。挤压成型后，下模箱油缸、芯体油缸上升，上模箱油缸不动，脱模，脱模后下模箱油缸、芯体油缸、上模箱油缸同时上升至上限点。最后下模箱下落，完成一个循环。该空心砌块成型机虽然设置了上模箱和下模箱，但是其坯料是布设于下模箱中，上模箱相当于压头，在上模邮箱的作用下用于压实坯料，因此该成型机使用的模具依然是一体成型模具，其同样无法解决透水表层因粘度极大而无法在模具下部布料平整的问题。该成型机的平衡装置可以保证在上模箱下降时模箱保持平衡稳定，压制出的砖块形状、尺寸以及规格均一，但该成型机在每个模箱处设置的多个液压油缸的作用仅仅是通过多个液压油缸实现压力叠加，增强了上模箱下压的压力，可以压制出紧密、高质量的砖块，依然无法解决在生产过程中会出现的因加料不均、加料量误差导致的密实度不符合设定标准的问题，存有较大的缺点。
因此，现有技术中的制备工艺，以及模具和成型设备，已经不适用于生产含有粘性物料的复合透水砖，尤其是高效率、大规模的生产工艺。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题是现有的成型机及模具在制备含有高分子材料的复合透水砖时，面料层和底料层布料不均匀；
本发明所要解决的第二个技术问题是现有技术中复合透水砖的方法无法高效、自动化制备含有高分子材料的复合透水砖；
本发明所要解决的第三个技术问题是现有技术中模压含有高分子表层的透水砖时，面料层物料粘结于压头上；
本发明所要解决的第四个技术问题是现有的模具不能一次成型多块砖。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种复合透水砖的制备工艺，其特征在于，
该工艺所使用的模具包括底模和上模，所述底模和上模为分体式结构，所述底模和上模均具有型腔并相互配合形成模腔；底模型腔的高度小于上模型腔的高度；
所述制备工艺包括下述步骤：
1)将所述复合透水砖的表层物料布料于所述底模中并平整；
2)将所述上模置于所述已完成表层布料的底模上，并将所述复合透水砖的基层物料布料于所述上模的型腔内；
3)将完成布料且合模的底模与上模进行模压振捣，形成复合透水砖坯；
4)将成型的复合透水砖坯加热硬化后并脱模，制得所述复合透水砖。
在步骤1)之后，将所述底模传送至所述上模的正下方，上模下降与底模相嵌合压紧，同时完成所述透水基层布料。
所述模压振捣是对模腔内的物料进行模压和振实。
所述复合透水砖坯加热硬化前将其砖坯上的上模脱离。
所述上模脱离底模后退回至原位，完成上模脱离。
所述加热温度为50-120℃。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、所述底模在输送至压实机之前先完成透水表层布料，避免压头与粘性物料的接触；同时布料处理装置将透水表层物料整理平整，避免压头污染及物料粘结；
2、将透水表层的布料与透水基层的布料分别于不同的工位实现，方便形成自动化生产线，同时在不了的同时自动完成物料的平整处理，节省人力成本；
3、加压振捣成型时多个压头除了连接固定于同一压头升降缸外，每个压头均连接有控制自身模压压力的压头平衡缸，可以控制在物料填充出现大幅误差时保证每块透水砖的模压压力相同，保证了本压实机所制备的透水砖的密实度均能达到设定标准；
4、透水基层布料时使用底模定位缸，用于将传送至振实装置处的底模进行固定，确保底模与上模的位置相配合；
5、所述模具采用底模与上模的分体结构，底模可用于透水表层的布料，安装上上模后可用于透水基层的布料，由于质地较松散的透水基层在模具的上层，当压头加压时，压头只能接触到透水基层，因此压制时不会出现物料粘结的情况，保证了制备出的透水砖的表面质量；
6、所述成型设备使用的多个压头除了连接固定于同一压头升降缸实现共同升降外，每个压头均连接有控制自身模压压力的压力缸，所述多个压力缸的缸体之间通过压力管路相互连通，可以控制在物料填充出现误差时保证每块透水砖的模压压力相同，实现模压压力的一致，保证了本成型设备所制备的透水砖的密实度均能达到设定标准；
7、模具的上模通过上模升降缸连接于机架上，通过控制上模的升降实现与底模相嵌合压紧完成布料，结构简单且结实耐用；
8、底模与上模采用分体结构，在需要制备不同布料厚度以及不同高度规格的透水砖时可以任意搭配更换，无需将底模与上模一起更换，节省了成本；
9、底模边缘设计了翻边结构，方便脱模，同时也起到了加固底模强度的作用，结实耐用。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明所使用模具的结构示意图；
图2为本发明所述成型设备的结构示意图。
图3为本发明的工艺流程图。
图中附图标记表示为：1-底模、2-上模、3-底模型腔、4-凹槽、5-机架、6-振实装置、7-托板、8-压头、9-压头升降缸、10-压力缸、11-上模升降缸、12-底模定位缸、13-侧壁、14-翻边、15-底模隔板、16-上模隔板、17-上模型腔、18-提升杆、19-横梁、20-支撑柱、21-横杆。
具体实施方式
适用本发明所述模具制备的复合透水砖包括透水表层和透水基层，透水表层和透水基层紧密结合为一体；透水表层和透水基层中分别包含有骨料和对骨料起到粘结作用的包覆骨料的粘结剂；所述透水表层中的粘结剂中至少包含有亲水性粘结剂，透水表层中的粘结剂既可以全部是亲水性粘结剂，也可以部分是亲水性粘结剂。
如图1所示，本发明所使用的模具包括底模1和设置在底模1上方的上模2，所述底模1和上模2为分体式结构，所述底模1和上模2均具有型腔并相互配合形成模腔；底模型腔3的高度小于上模型腔17的高度。所述底模型腔3同所述上模型腔17具有相同的横截面。所述的底模1用于所述复合透水砖的表层物料的布料，是采用塑料或金属材料制成的，所述底模型腔的高度为5mm到20mm；所述上模2用于所述复合透水砖的底层物料的布料。所述上模2的下端具有与底模1相配合以保证底模型腔3与上模型腔17对齐的结构。上模2的框体下端内侧设有凹槽4，底模1的侧壁13位于所述的凹槽4内。底模1的侧壁13成型有翻边14，所述的翻边14沿所述底模1的上端面向外延伸，卡接在所述的凹槽4内，并通过压力相压紧。所述上模2的两侧固定有用于提升上模2的提升杆18，所述提升杆18垂直于所述上模2的侧面。所述底模1具有多个底模型腔3，所述各底模型腔3之间以底模隔板15分隔开；所述上模2也设有与所述底模隔板15相对应的上模隔板16以及与所述底模型腔3相对应的上模型腔17，所述底模型腔3和所述上模型腔17共同构成所述模具的模腔，可同时完成多块复合透水砖的模压制备。
如图2所示，本发明所使用的成型设备包括机架5，以及设置在所述机架5上的模压装置和振实装置6，所述模压装置包括用于冲压模具内物料的压头8和控制所述压头8压力的压力缸10，所述振实装置6上设置有托板7，用于放置所使用的复合透水砖模具，所述复合透水砖模具置于所述模压装置的下方。
本发明所使用的模具包括底模1和上模2，所述底模1置于所述振实装置6上，所述上模2同固定于机架5上的上模升降控制装置固定连接，所述上模2的型腔的横截面与所述模压装置的压头底面相配合。所述压头8的个数与尺寸均与所述底模1和上模2的型腔一一对应。所述多个压头8通过压头升降缸9控制升降，所述压头升降缸9的连接于机架上部横梁19与横杆21之间，所述每个压头8上均连接有控制自身模压压力的压力缸10。所述多个压力缸10的缸体之间通过压力管路相互连通，可以实现每块复合透水砖的模压压力相一致，保证了本成型机所制备的透水砖的密实度均能达到设定标准。
所述机架5具有两个支撑柱20，沿所述支撑柱20长度方向上设有导轨，所述上模2在上模升降控制装置控制下，可沿支撑柱20滑动。所述上模升降控制装置包括上模升降缸11和固定于所述上模2两侧壁上的提升杆18，所述上模升降缸11的缸体同所述机架5的上端横梁19固定连接，所述上模升降缸11的活塞杆同所述提升杆18铰接，所述提升杆18通过固定于其上的销轴沿所述导轨滑动。
所述机架5上还设有可以将底模1在振实装置6上定位的底模定位装置12，所述底模定位装置12包括伸缩缸和夹持部。所述伸缩缸固定于所述机架5两侧的支撑柱20上，并同所述上模2的侧面相垂直，所述两侧伸缩缸之间具有联动控制装置，以实现底模在振实装置上的准确定位；所述夹持部固定于所述伸缩缸的伸缩臂上，用于夹持底模1。
若干底模1设置在一个连续输送装置上，输送装置携带底模1经过该成型设备的振实装置6，完成布料和砖块模压。
本发明所述的成型设备的工作过程为：1)选定尺寸的若干个底模1完成透水表层物料的平整布料后，依次由连续输送装置传送至振实装置6的托板7处，设置于支撑柱20上的底模定位装置12内旋将底模1固定于上模2相对应的位置处；2)此时上模升降缸11带动上模2下降，直至底模1嵌入上模2下部的凹槽4内并压紧为止；3)透水基层储料箱移至托板7处，将其中的透水基层物料注入至上模2的上模型腔17内，完成透水基层物料的布料，透水基层储料箱回复原位；4)压头升降缸9驱动压头8下降模压上模型腔17内的透水基层物料，同时振实装置6振动，将所填充好的基层物料振实压紧，完成对所需制备的透水砖的加压振捣成型，模压过程中压力缸10可以控制其自身连接的压头8的模压压力，压力缸10缸体之间相互连通的压力管路，可以实现各压头8模压压力的一致，确保模压的所块透水砖的密实度符合设定的标准；5)上模升降缸11上移带动上模2上升回复原位，输送装置将带有成型砖坯的底模1带走，进行加热硬化并脱模，同时该成型设备重复上述过程进行下一批砖坯的模压。
如图3所示，本发明所述的透水砖的制备工艺过程为：
1)透水表层布料：选定尺寸的多个底模通过连续输送装置依次传送至透水表层储料箱，其中的透水表层原料注入至底模1中，所投入物料的高度略高于底模的高度，当底模沿传送装置传输时，置于透水表层储料箱一侧的刮板会沿底模的上表面将底模内的物料整理平整；
2)透水基层布料：底模1完成透水表层物料的布料后，依次由输送装置传送至托板7处与上模2的型腔相对应的位置处，连接于两端支撑柱20处的底模定位装置12内旋，所述夹持部夹住底模1，将底模1固定于与上模2相对应的位置处的位置；此时上模升降缸11带动上模2下降，直至底模1嵌入上模2下部的凹槽4内并压紧为止；透水基层储料箱至上模2处完成透水基层布料于所述上模型腔17内，透水基层储料箱退回至原位；
3)模压振捣成型：压头升降缸9驱动压头8下降模压型腔内的物料，同时振实装置6振动，将完成布料且合模的底模与上模进行模压和振实，多个压力缸10相互连接的压力管路可以保证模压成型的透水砖的密实度均符合设定的标准；
4)养护脱模出砖：上模升降缸11带动上模2上升回复原位，传送装置将带有成型复合透水砖坯的底模1带走，送至养护窖中于50-120℃下将成型的砖坯加热硬化后并脱模，制得所述复合透水砖。
依照此过程循环进行，完成该透水砖的自动化生产。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种复合透水砖的制备工艺，其特征在于，
该工艺所使用的模具包括底模和上模，所述底模和上模为分体式结构，所述底模和上模均具有型腔并相互配合形成模腔；底模型腔的高度小于上模型腔的高度；
所述制备工艺包括下述步骤：
1)将所述复合透水砖的表层物料布料于所述底模中并平整；
2)将所述上模置于所述已完成表层布料的底模上，并将所述复合透水砖的基层物料布料于所述上模的型腔内；
3)将完成布料且合模的底模与上模进行模压振捣，形成复合透水砖坯；
4)将成型的复合透水砖坯加热或自然硬化后并脱下模，制得所述复合透水砖。
2.根据权利要求1所述的复合透水砖的制备工艺，其特征在于：
在步骤1)之后，将所述底模传送至所述上模的正下方，上模下降与底模相嵌合压紧，同时完成所述透水基层布料。
3.根据权利要求1或2所述的复合透水砖的制备工艺，其特征在于，
所述模压振捣是对模腔内的物料进行模压和振实。
4.根据权利要求3所述的复合透水砖的制备工艺，其特征在于，
所述复合透水砖坯加热硬化前将其砖坯上的上模脱离。
5.根据权利要求4所述的复合透水砖的制备工艺，其特征在于：
所述上模脱离底模后退回至原位，完成上模脱离。
6.根据权利要求1所述的复合透水砖的制备工艺，其特征在于：
所述加热温度为50-120℃。
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