CN103553448A - 一种陶粒透水砖及其制备方法 - Google Patents

一种陶粒透水砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种陶粒透水砖，按重量份计，包括如下组分：陶粒80-100份、硅砂10-15份、水泥20-40份、占陶粒重量2-4%的促凝剂、占陶粒重量2-4%的减水剂。本发明将硅砂粉尘制造出的陶粒结合少量的水泥、促凝剂、减水剂以及硅砂面料制造出陶粒透水砖，这种透水砖，用陶粒代替石子，一方面外观漂亮，两一方面结合了此陶粒质轻高强的特点，同时陶粒是圆形石子是多角形，通常情况下圆形物体较多角形的物体之间的空隙大，制成的透水砖透水效果好。用次方法制备的透水砖，抗压强度度≥30Mpa，透水系数≥0.05cm/s，其他性能符合JCT945-2005行业标准。

Description

一种陶粒透水砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硅砂粉尘的再利用技术，具体涉及利用硅砂粉尘制造陶粒透水砖的技术方案。
背景技术
铸造废砂在再生过程中会产生一部分的粉尘物，据统计，每处理1吨的废砂就会产生0.3吨的粉尘物，这些粉尘物的长期堆积不仅占用土地资而且造成严重的环境污染，因此对于粉尘物的再利用，不仅可以减少环境污染而且提高了再生砂的利用率，进一步的提高的经济效益。专利201110314495.1以工业型砂粉尘为原料加入适量的煤粉、粉煤灰或煤矸石粉，经过预热，1220℃-1350℃高温烧结2-2.6小时，冷却、筛分得到工业型粉砂粉尘陶粒，达到了利废环保的目的，然而用其方法制备陶粒，需要烧结2-2.6小时，烧制时间过长必然浪费能源，生产效率较低，同时得到的陶粒膨胀效果差，堆积密度普遍较高。通常高于850kg/m3，可推广性不强。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种真正意义上的无废化技术，具体为提供一种利用硅砂粉尘制造的陶粒透水砖，以减少环境污染，提高再生砂的利用率。
为实现该目的，本发明采用如下技术方案：
一种陶粒透水砖，按重量份计，包括如下组分：陶粒80-100份、硅砂10-15份、水泥20-40份、占陶粒重量2-4%的促凝剂、占陶粒重量2-4%的减水剂。
本发明陶粒透水砖的配方是经发明人大量试验研究确定的，其中，陶粒、水泥与硅砂的组合使用，配以适宜的促凝剂与减水剂能够维持理想的砖体强度及透水性。
其中，优选包括如下组分：陶粒85-95份、硅砂12-14份、水泥24-32份、占陶粒重量2.5%的促凝剂、占陶粒重量2.5%的减水剂。
本发明所述的陶粒透水砖，可以采用现有技术公开的陶粒来制备，但为了获得更理想的透水性能，同时兼顾强度和性能需要，本发明优选采用由硅砂粉尘物特制的陶粒。
本发明所述陶粒由包括以下组分的原料制备而成：硅砂粉尘物：80-98份，粘土2-10份，粉煤灰0-10份，发泡剂适量。所述发泡剂的用量可根据实际情况由本领域技术人员斟酌确定，使最终形成所需的陶粒即可。
优选制备陶粒的物料包括：硅砂粉尘物：84-88份，粘土6-8份，粉煤灰6-8份，发泡剂布屑、牛粪和/或煤粉1-3份。
更具体地，本发明还提供了上述陶粒的制备方法，所述陶粒的制备过程包括：
步骤1：称取配方量的硅砂粉尘物、粘土、粉煤灰、以及布屑、牛粪或煤粉，备用；
步骤2：均匀混合各物料，造粒成5-10mm的球体；
步骤3、101-110℃烘干除去游离水分，350-450℃预烧15-20min除去结合水；
步骤4、1150-1220℃高温烧8-15min；冷却筛选，得陶粒。
本发明所述的硅砂粉尘物可选自现有技术公开的多种，优选含有：SiO260%-65%、Al2O310%-15%、Fe2O33%-5%、CaO+MgO8%-10%、K2O+Na2O3%-5%。
本发明所述的硅砂粉尘物主要是由硅、铝及铁组成，在有水的情况下自身具有一定的黏结性，只需要加入少量的黏结剂就可以造出粒来，因此减少了黏结剂的使用。通过粉尘物与少量的黏结剂在不加其他材料的情况下，可制造烧结陶粒。在硅砂粉尘物，黏结剂中加入少量的外加剂，可以制造出不同性能的烧胀陶粒。因此，通过对硅砂粉尘物，粘结剂、其他外加剂的选择及用量的优化调整，制造出了陶粒透水砖用的陶粒。此外，粉尘物中无机成分如K2O与Na2O含量充足，能够很好的降低焙烧时的温度，节约能源，同时也不需要加入其他助熔剂，大大节约成本。
本发明所述的陶粒是经过高温烧制的，里面的各种化学组分都是以氧化物形式存在，其成分主要为硅、铝、铁的氧化物，同时含有少量的其他金属氧化物，经过高温部分氧化物的化学键活性增强，尤其是硅氧键的活性大大提高，这样在制备的陶粒过程中成分之间的反应也比较完全，制得的陶粒产品强度较高。同时经过高温，粉尘物不含有二噁英，甲醛等有毒的有害物质，因此制得陶粒产品为环保型产品。
本发明所述陶粒尺寸为5-10mm，堆积密度为400-900kg/m3，陶粒筒压强度为3.0-7.5Mpa，所制备的陶粒透水砖达到JCT945-2005透水砖行业标准。
本发明所述的陶粒透水砖，促凝剂为水玻璃、氯化钠、氯化钙、硝酸钙、硝酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸钙、硫酸钠、硫酸铝、碳酸钠、碳酸氢钠等一种或者多种，优选水玻璃。
本发明所述的陶粒透水砖，所述减水剂为萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、密胺系减水剂、氨基超速高性能减水剂、葡萄糖酸钠、木质素磺酸钠、木质素磺酸胺、聚羧酸系减水剂中一种或多种复合，优选聚羧酸系减水剂，上述减水剂均为现有技术市售物质，具体的选择为本领域技术人员所掌握。
上述促凝剂和减水剂能够促进陶粒水泥的固化，提高固化后的强度，保证了透水砖的透水性性能优越情况下保持较高的强度，有利于形成更高质量的透水砖。其中以水玻璃与木质素磺酸钠的配合使用效果最佳。
此外，本发明对透水砖的体积也作出了优化调整，原则上所述陶粒透水砖的体积不限，可依据实际需求制备出不同尺寸的透水砖，但本发明优选尺寸为300*150*80（mm），该尺寸最能体现本发明所述陶粒透水砖的透水性、强度等性能。
此外，本发明所述透水砖砖体的至少一面有相当于砖体高度1/5-1/4的硅砂面料层，该硅砂面层可进一步为透水砖改善外观及增强强度等，具体的设置为本领域技术人员所掌握。
作为本发明的第二目的，进一步提供了上述陶粒透水砖的制备方法，具体技术方案如下：
如上所述陶粒透水砖的制备方法，包括：
步骤1、称取配方量的陶粒、水泥、胶凝剂和减水剂，混合均匀；
步骤2、在制砖模盒内铺一层2-5mm的硅砂面料，将混合物料压入模盒内；此外，步骤2中也可直接将混合物料压入模盒内形成无硅砂面料层的陶粒透水砖；
步骤3、养护1-2天后脱模制成陶粒透水砖，检验入库。
将本发明制造出的硅砂粉尘陶粒结合少量的水泥、促凝剂、减水剂以及硅砂面料制造出陶粒透水砖，这种透水砖，用陶粒代替石子，一方面外观漂亮，两一方面结合了此陶粒质轻高强的特点，同时陶粒是圆形石子是多角形，通常情况下圆形物体较多角形的物体之间的空隙大，制成的透水砖透水效果好。用次方法制备的透水砖，抗压强度度≥30Mpa，透水系数≥0.05cm/s，其他性能符合JCT945-2005行业标准。
作为本发明的一种最佳实施方式，优选所述陶粒透水砖的制备方法如下：
步骤1：称取配方量的硅砂粉尘物：85份，粘土7份，粉煤灰7份，发泡剂布屑和/或牛粪煤粉2份，备用；
步骤2：均匀混合各物料，造粒成6-8mm的球体；
步骤3、105℃烘干除去游离水分，400℃预烧18min除去结合水；
步骤4、1200℃高温烧10min；冷却筛选，得陶粒；
步骤5、称取配方量的陶粒90份、硅砂13份、水泥28份、占陶粒重量2.5%的促凝剂水玻璃、占陶粒重量2.5%的减水剂木质素磺酸钠，混合均匀；
步骤6、在制砖模盒内铺一层为模合深度1/5的硅砂面料，将混合物料压入模盒内；
步骤7、养护5天后脱模制成陶粒透水砖，检验入库。
本发明在陶粒制备过程中以木屑，牛粪代替煤粉，一方面降低成本，减少了环境污染；另一方面本方法烧制陶粒的总时间不到40分钟，从而节约了时间提高了生产效率，制造的陶粒堆积密度在400-900kg/m3，强度普遍在3.0-7.5MPa。同时本发明以生产出的陶粒制造出陶粒砖，此陶粒砖不仅外观相比其他透水砖（1）外观漂亮，（2）陶粒相比石子之间的空隙大透水效果好，（3）同时陶粒具有一定的滤水功能。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1
（1）硅砂粉尘制备陶粒
备料：重量配比：硅砂粉尘90%
粘土：5%
煤粉：5%
制备:
混合物料制粒成球；110℃烘干；400℃预烧20min；1150℃高温焙烧20min；冷却筛分得成品陶粒。
本实施例制备的陶粒平均粒径5mm，堆积密度780kg/m3，筒压强度6.0Mpa。
（2）陶粒透水砖制造
备料：陶粒100份、硅砂10份、水泥30份、促凝剂氯化钠及减水剂木质素磺酸胺分别为陶粒的2.5%；
制备：混合陶粒、水泥、促凝剂、减水剂；在制砖模盒内铺一层料模盒深度的1/4的硅砂面料，将混合物料压入模盒内，养护1-2天，脱模制成陶粒透水砖。
本实施例所得陶粒透水砖规格为300*150*80mm，透水砖抗压强度36Mpa，透水系数0.08cm/s。
实施例2
（1）硅砂粉尘制备陶粒
备料：重量配比：硅砂粉尘90%
粘土：5%
木屑：5%
制备:混合物料制粒成球；110℃烘干；400℃预烧20min；1150℃高温焙烧20min；冷却筛分得成品陶粒。
本实施例制备的陶粒平均粒径5mm，堆积密度500kg/m3，筒压强度4.8Mpa
（2）陶粒透水砖制造
备料:陶粒100份、硅砂10份、水泥30份、促凝剂亚硝酸钠及减水剂葡萄糖酸钠分别为陶粒的2%和4%；
制备：混合陶粒、硅砂、水泥、促凝剂、减水剂；在制砖模盒内铺一层模盒深度的1/5硅砂面料，将混合物料压入模盒内；养护1-2天，脱模制成陶粒透水砖。
本实施例所制得透水砖抗压强度32.5Mpa、透水系数0.06cm/s。
实施例3
（1）硅砂粉尘制备陶粒
备料：重量配比：硅砂粉尘80%
Figure BDA0000389219750000071
制备：混合物料制粒成球，110℃烘干，400℃预烧20min，1150℃高温焙烧20min，冷却筛分得成品陶粒。
本实施例所制备的陶粒平均粒径5mm，堆积密度380kg/m3，筒压强度3.2Mpa。
（2）陶粒透水砖制造
备料：陶粒100份、硅砂15份、水泥30份、促凝剂碳酸钠及氨基超速高性能减水剂分别为陶粒的2.5%；
制备：混合陶粒、硅砂、水泥、促凝剂、减水剂，在制砖模盒内铺一层模盒深度的1/5硅砂面料，将混合物料压入模盒内，养护1-2天，脱模制成陶粒透水砖。
本实施例所制备陶粒透水砖的抗压强度30.5Mpa，透水系数0.05cm/s。
实施例4
（1）硅砂粉尘制备陶粒
备料：重量配比：硅砂粉尘80%
粘土：10%
粉煤灰：2%
牛粪：8%
制备：混合物料制粒成球，110℃烘干，400℃预烧20min，1180℃高温焙烧15min，冷却筛分得成品陶粒。
本实施例制备的陶粒平均粒径5mm，堆积密度360kg/m3，筒压强度3.2Mpa；
（2）陶粒透水砖制造
备料：陶粒85份、硅砂14份、水泥32份、促凝剂氯化钠及脂肪族高效减水剂为陶粒的2.5%；
制备：混合陶粒、硅砂、水泥、促凝剂、减水剂，在制砖模盒内铺一层模盒深度的1/5硅砂面料，将混合物料压入模盒内，养护1-2天，脱模制成陶粒透水砖。
本实施例所制备陶粒透水砖的抗压强度31.5Mpa，透水系数0.06cm/s。
实施例5
（1）硅砂粉尘制备陶粒
备料：重量配比：硅砂粉尘90%
粉煤灰：5%
木屑：5%
制备：混合物料制粒成球，105℃烘干，400℃预烧20min，1180℃高温焙烧15min，冷却筛分得成品陶粒。
本实施例制备的陶粒平均粒径5mm，堆积密度400kg/m3，筒压强度4.0Mpa。
（2）陶粒透水砖制造
备料：陶粒95份、硅砂12份、水泥24份、促凝剂硝酸钠及减水剂木质素磺酸钠为陶粒的2.5%；
制备：混合陶粒、硅砂、水泥、促凝剂、减水剂，在制砖模盒内铺一层模盒深度的1/5硅砂面料，将混合物料压入模盒内，养护1-2天，脱模制成陶粒透水砖。
本实施例所制备陶粒透水砖的抗压强度30.0Mpa，透水系数0.05cm/s。
实施例6
（1）硅砂粉尘制备陶粒
称取配方量的硅砂粉尘物：85份，粘土7份，粉煤灰7份，发泡剂布屑和牛粪煤粉2份（二者等量），备用；
制备：均匀混合各物料，造粒成6-8mm的球体；105℃烘干除去游离水分，400℃预烧18min除去结合水；1200℃高温烧10min；冷却筛选，得陶粒。
本实施例制备的陶粒平均粒径8mm，堆积密度650kg/m3，筒压强度6.7Mpa。
（2）陶粒透水砖制造
称取配方量的陶粒90份、硅砂13份、水泥28份、占陶粒重量2.5%的促凝剂水玻璃、占陶粒重量2.5%的聚羧酸系减水剂，混合均匀；在制砖模盒内铺一层为模合深度1/5的硅砂面料，将混合物料压入模盒内；养护5天后脱模制成陶粒透水砖，检验入库。
本实施例所制备陶粒透水砖规格为300*150*80mm，陶粒透水砖的抗压强度32.8Mpa，透水系数0.05cm/s。
比较例1
1、备料：石子100份、硅砂10份、水泥30份、促凝剂及减水剂为石子的2.5%；
2、制备：混合石子、硅砂、水泥、促凝剂、减水剂，在制砖模盒内铺一层模盒深度的1/4硅砂面料，将混合物料压入模盒内；养护1-2天，脱模制成透水砖
该对比例中，透水系数石子透水砖为0.03cm/s，陶粒透水砖为0.05cm/s。（此外，体积相同的情况下，该透水砖总量7.5Kg，而如实施例1-6所述陶粒透水砖基本只有3.5Kg）
比较例2烧结透水砖
与比较例1相比，区别点仅在于本比较例在物料混合搅拌成型后，对其进行烧结，所述的烧结具体为1200℃-1500℃进行高温焙烧，得烧结透水砖。
本对比例产品特点强度高≥35Mpa，质轻≤5Kg，不足之处是需要烧结、耗能、生产成本高。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种陶粒透水砖，其特征在于：按重量份计，包括如下组分：陶粒80-100份、硅砂10-15份、水泥20-40份、占陶粒重量2-4%的促凝剂、占陶粒重量2-4%的减水剂。
2.根据权利要求1所述的陶粒透水砖，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：陶粒85-95份、硅砂12-14份、水泥24-32份、占陶粒重量2.5%的促凝剂、占陶粒重量2.5%的减水剂。
3.根据权利要求1所述的陶粒透水砖，其特征在于，所述陶粒由包括以下组分的原料制备而成：硅砂粉尘物：80-98份，粘土2-10份，粉煤灰0-10份，发泡剂适量。
4.根据权利要求3所述的陶粒透水砖，其特征在于，制备陶粒的物料包括：硅砂粉尘物：84-88份，粘土6-8份，粉煤灰6-8份，发泡剂布屑、牛粪和/或煤粉1-3份。
5.根据权利要求3所述的陶粒透水砖，其特征在于，所述陶粒堆积密度为400-900kg/m3，陶粒筒压强度为3.0-7.5MPa。
6.根据权利要求3或4所述的陶粒透水砖，其特征在于，其特征在于：所述陶粒的制备过程包括：
步骤1：称取配方量的硅砂粉尘物、粘土、粉煤灰、以及布屑、牛粪或煤粉，备用；
步骤2：均匀混合各物料，造粒成5-10mm的球体；
步骤3、101-110℃烘干除去游离水分，350-450℃预烧15-20min除去结合水；
步骤4、1150-1220℃高温烧8-15min；冷却筛选，得陶粒。
7.根据权利要求1或3所述的陶粒透水砖，其特征在于，所述的促凝剂凝剂为水玻璃、氯化钠、氯化钙、硝酸钙、硝酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸钙、硫酸钠、硫酸铝、碳酸钠、碳酸氢钠等一种或者多种，优选水玻璃。
8.根据权利要求1或3所述的陶粒透水砖，其特征在于，所述减水剂为萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、密胺系减水剂、氨基超速高性能减水剂、葡萄糖酸钠、木质素磺酸钠、木质素磺酸胺、聚羧酸系减水剂中一种或多种复合，优选聚羧酸系减水剂。
9.根据权利要求1-8任一项所述的陶粒透水砖，其特征在于，所述陶粒透水砖规格为300*150*80mm，优选砖体的至少一面有相当于砖体高度1/5-1/4的硅砂面料层。
10.权利要求1-9任一项所述陶粒透水砖的制备方法，包括：
步骤1、称取配方量的陶粒、硅砂、水泥、胶凝剂和减水剂，混合均匀得混合物料；
步骤2、在制砖模盒内铺一层相当于模盒深度的1/5-1/4的硅砂面料，将混合物料压入模盒内；
步骤3、养护1-7天后脱模制成陶粒透水砖，检验入库。
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