CN103771864A - 一种采用原位生成高温粘结剂制备的陶瓷透水砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用原位生成高温粘结剂制备的陶瓷透水砖及其制备方法，其主要技术特征是在透水砖的骨料中引入可溶性盐，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。以水溶液形式加入的可溶性盐很容易均匀分布在骨料的颗粒表面，这不仅解决了现有技术中直接加入的高温粘结剂和骨料均匀混合的问题，而且还省去高温粘结剂的制备过程。本发明简化了目前陶瓷透水砖的生产工艺，不但降低了烧成温度，还大幅提高了陶瓷透水砖质量的稳定性，因此具有广阔的市场前景。

Description

一种采用原位生成高温粘结剂制备的陶瓷透水砖及其制备方法

技术领域

本发明属无机非金属材料（陶瓷）领域， 具体涉及一种采用原位生成高温粘结剂制备的陶瓷透水砖及其制备方法。  

背景技术

透水砖具有良好的透水、透气性能，可使雨水迅速渗入地下，补充土壤水和地下水，保持土壤湿度，改善城市地面植物和土壤微生物的生存条件。城市中常常出现雨水蓄积和漫流现象，透水砖铺装的地面由于自身良好的透水性能，能有效地缓解城市排水系统的泄洪压力，同时透水砖所具有的渗水保湿及透气功能，能够有效抑制“城市热岛”效应。 

现有陶瓷透水砖的生产技术是直接将高温粘结剂加入到透水砖的骨料中，由于高温粘结剂在高温下自身熔融产生液相从而将骨料颗粒粘结在一起。所用的高温粘结剂可以是单一的易熔矿物原料，也可以是由多种矿物原料配制而成。例如：《透水砖制造方法》（ ZL99104294.8）、《一种陶瓷透水砖及其生产方法》（ZL01127813.7）和《一种室外陶瓷透水砖及其制备方法》（ZL200710195308.6）这三个发明专利都是使用单一的易熔矿物原料作为高温粘结剂的典型实例，它们分别采用了6~15wt%的低温高粘性粘土、8~20wt%的长石粉和5~10wt％的膨润土作为高温结合剂；《一种复合陶瓷透水砖的生产方法》（ ZL200610159648.9）中使用了10~35wt%的高温粘结剂，它是由长石、石英、高岭土、石灰石、瓷石等多种矿物原料配制而成的，CN1607043公开了一种石墨尾矿砂制造环保陶瓷生态砖的方法，它采用5~40wt％由长石、垃圾焚烧灰和玻璃等原料配制而成的高温粘结剂。不难看出，现有技术中用到的高温粘结剂是以固态的形式直接引入的，高温粘结剂和透水砖骨料混合是两个固相之间的混合，很难混合均匀，从而容易造成产品质量不稳定等缺点，制约了陶瓷透水砖品质的提升。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用原位生成高温粘结剂制备的陶瓷透水砖及其制备方法。 

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种采用原位生成高温粘结剂制备的陶瓷透水砖，其特征在于：在透水砖的骨料中引入可溶性盐，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，制得陶瓷透水砖产品。 

上述可溶性盐为可溶于水的金属盐。 

所述金属盐为一价金属盐和二价金属盐中的一种。 

所述一价金属盐为钠盐和钾盐中的一种，所述二价金属盐为钙盐、镁盐、锌盐、钡盐、锰盐和铁盐中的一种。 

上述陶瓷透水砖的制备方法，在透水砖骨料中外加质量百分比为0.1~3%的可溶性盐和3~8%的多糖水溶液以及适量的水，然后经搅拌、陈腐、成型、干燥和烧成制备出陶瓷透水砖。 

所述陶瓷透水砖的烧成温度为1100~1250℃。 

所述多糖水溶液的质量百分比浓度为50%。 

所述陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度：55.0~90.0MPa；透水系数：3.0~8.0×10^-2cm/s。 

本发明不是直接在透水砖骨料中加入高温粘结剂，而是以水溶液的形式引入可溶性盐，它能在烧成过程中与骨料发生反应，并在骨料颗粒表面形成一层均匀的粘滞高温液相，即原位生成高温粘结剂，这样就将骨料颗粒牢固地粘结在一起。图1和图2分别是现有工艺与本发明的粘结剂与骨料结合原理示意图。从两图中可以看出，现有工艺中高温粘结剂以固态的形式直接引入并靠自身的高温熔融而将骨料粘结在一起，而本发明则是通过均匀分布在骨料颗粒表面的可溶性盐与骨料反应原位生成一层薄薄的高温粘结剂，以此将骨料牢固结合起来。 

本发明的陶瓷透水砖生产技术与现有技术相比较，具有三大突出优势： 

1）本发明中的可溶性盐是以水溶液形式引入的，它很容易均匀地附着在透水砖骨料颗粒表面，使现有技术中的高温粘结剂和骨料不易混匀的问题迎刃而解，这样就不但简化了目前透水砖的生产工艺，而且还避免了传统方法中因混料不匀而导致的产品缺陷。

2）本发明通过可溶性低熔点金属盐与骨料反应原位生成高温粘结剂，它均匀分布在骨料颗粒表面，有利于骨料颗粒粘结成一个稳定均匀的多孔结构，从而有助于提高产品质量和性能的稳定性。 

3）由于原位生成的高温粘结剂只是骨料颗粒表面一层薄薄的高温粘滞层，因此本发明引入的可溶性盐很少，用量仅为透水砖骨料质量百分比的0.1~3%；而现有技术中的高温粘结剂用量大多都大于10%，由于陶瓷透水砖一般都是用工业废渣和尾矿等作为骨料，因此本发明的废物资源化利用率明显高于现有技术。 

附图说明

图1是现有制备工艺中粘结剂与骨料结合原理示意图。 

图2是本发明制备工艺中粘结剂与骨料结合原理示意图。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明： 

实施例1

配方（wt%）：

抛光砖废料：                            100（5-180目）

Na₂CO₃：                                 1（外加）

多糖水溶液（浓度50wt%）：                5（外加）

生产陶瓷透水砖的方法按照下述步骤进行：

1）配料：将工业废料破碎筛分，优选5-180目颗粒粉料；按照配方加入工业废料、可溶性盐溶液和多糖水溶液（用作低温有机粘结剂），再加入适量水搅拌均匀；

2）成型：根据产品尺寸选择适当的压力压制成型；

3）干燥：干燥温度110℃，干燥后入窑水分<0.5%；

4）烧成：烧成温度1200℃，烧成时间：6h；烧成后得到透水砖产品。

制得陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度：87.3MPa；透水系数：6.3×10^-2cm/s。 

实施例2 

配方（wt%）：

抛光砖废料：                       100（5-180目）

KCl：                                3（外加）

多糖水溶液（浓度50wt%）：            7（外加）

烧成温度为1100℃，其它工艺及参数与实施例1相同。

制得陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度：85.4MPa；透水系数：5.9×10^-2cm/s。 

实施例3 

配方（wt%）：

建筑红砖废料：                       100（5-180目）

NaCl：                               0.5（外加）

多糖水溶液（浓度50wt%）：             4（外加）

烧成温度为1150℃，其它工艺及参数与实施例1相同。

制得陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度： 57.2MPa；透水系数：5.1×10^-2cm/s。 

实施例4 

配方（wt%）：

抛光砖废料：                        100（5-180目）

NaNO₃：                              2.6（外加）

多糖水溶液（浓度50wt%）：             5（外加）

烧成温度为1100℃，其它工艺及参数与实施例3相同。

制得陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度： 74.1MPa；透水系数：6.9×10^-2cm/s。 

实施例5 

配方（wt%）：

釉面砖废料：                          100（5-180目）

NaCl：                                 1.2（外加）

多糖水溶液（浓度50wt%）：               8（外加）

烧成温度为1150℃，其它工艺及参数与实施例3相同。

制得陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度： 70.6MPa；透水系数：4.9×10^-2cm/s。 

实施例6 

配方（wt%）：

煤矸石：                              100（5-180目）

MgCl₂：                                2.5（外加）

多糖水溶液（浓度50wt%）：              5（外加）

烧成温度为1250℃，其它工艺及参数与实施例3相同。

制得陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度： 69.1MPa；透水系数：5.3×10^-2cm/s。 

实施例7 

配方（wt%）：

日用陶瓷废料：                        100（5-180目）

CaCl₂：                                2.8（外加）

多糖水溶液（浓度50wt%）：              8（外加）

烧成温度为1250℃，其它工艺及参数与实施例3相同。

制得陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度： 74.8MPa；透水系数：3.8×10^-2cm/s。 

实施例8 

配方（wt%）：

粉煤灰：                              100（5-180目）

ZnSO₄：                               1.5（外加）

多糖水溶液（浓度50wt%）：               3（外加）

烧成温度为1200℃，其它工艺及参数与实施例3相同。

制得陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度：55.2MPa；透水系数：6.3×10^-2cm/s。 

实施例9 

配方（wt%）：

煤矸石废料：                          100（5-180目）

FeSO₄：                               3（外加）

多糖水溶液（浓度50wt%）：              5（外加）

烧成温度为1250℃，烧成时间8h，其它工艺及参数与实施例3相同。

制得陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度： 67.8MPa；透水系数：5.7×10^-2cm/s。 

实施例10 

配方（wt%）：

抛光砖废料：                          100（5-180目）

Ba(NO₃)₂：                             0.5（外加）

多糖水溶液（浓度50wt%）：               5（外加）

烧成温度为1250℃，烧成时间8h，其它工艺及参数与实施例3相同。

制得陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度： 65.3MPa；透水系数：4.1×10^-2cm/s。 

实施例11 

配方（wt%）：

煤矸石废料：                          100（5-180目）

Mn(NO₃)₂：                            2.5（外加）

多糖水溶液（浓度50wt%）：              5（外加）

烧成温度为1250℃，其它工艺及参数与实施例3相同。

制得陶瓷透水砖的主要性能指标为：抗压强度： 66.1MPa；透水系数：4.6×10^-2cm/s。 

Claims (7)

1.一种采用原位生成高温粘结剂制备的陶瓷透水砖，其特征在于：在透水砖的骨料中引入可溶性盐，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，制得陶瓷透水砖产品。

2.根据权利要求1所述的陶瓷透水砖，其特征在于：所述可溶性盐为可溶于水的金属盐。

3.根据权利要求2所述的陶瓷透水砖，其特征在于：所述金属盐为一价金属盐和二价金属盐中的一种。

4.根据权利要求3所述的陶瓷透水砖，其特征在于：所述一价金属盐为钠盐和钾盐中的一种，所述二价金属盐为钙盐、镁盐、锌盐、钡盐、锰盐和铁盐中的一种。

5.根据权利要求1所述陶瓷透水砖的制备方法，其特征在于：在透水砖骨料中外加质量百分比为0.1~3%的可溶性盐和3~8%的多糖水溶液以及适量的水，然后经搅拌、陈腐、成型、干燥和烧成制备出陶瓷透水砖。

6.根据权利要求5所述的陶瓷透水砖的制备方法，其特征在于：所述陶瓷透水砖的烧成温度为1100~1250℃。

7.根据权利要求5所述的陶瓷透水砖的制备方法，其特征在于：所述多糖水溶液的质量百分比浓度为50%。

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