CN104817308B - 陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料及其制备方法。陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料由胶凝材料、外加剂和水组成；胶凝材料是由改性陶瓷砖抛光泥、水泥和工业废渣制备而成，外加剂是由激发剂和减水剂组成。本发明所提供的这种充填材料工作性能好，力学性能高，耐久性优良，且以陶瓷砖抛光泥为主要原材料，生产和施工工艺简单，可广泛用于煤矿、矿山等充填。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料及其制备方法。
背景技术
抛光砖是通体砖的表面经过打磨而成的一种光亮的砖，它在墙地砖中所占的权重大，同时产品附加值也高，近年来，该产品得到了迅猛的发展。相对于通体砖而言，抛光砖表面要光洁得多，而且更坚硬、耐磨。但抛光砖在研磨、抛光的过程中会产生大量的抛光废料，这种抛光废料粒度很细，风干后呈分散状态，极易随风飘落到各处，会严重威胁周围人群的身体健康，并造成周边土地的板结，导致严重的环境污染。而抛光废料的填埋，不但耗费人力、物力，还会污染地下水质，人们通常把这种现象称作“白色恐怖”。据统计：我国陶瓷抛光砖产量已达25亿m2，在陶瓷抛光砖的研磨抛光工序，通常将从砖坯表面去除0.5-0.7毫米表面层，有时甚至高达1-2毫米，那么生产1m2抛光砖将形成1.5kg左右的砖屑，同时，磨具的损耗约0.6kg左右，总之，制造1m2的抛光砖大致形成2.1kg左右的抛光泥。按此计算，我国每年陶瓷砖抛光泥的产出量可达到700万吨。如果这些陶瓷砖抛光泥不能得到有效地回收利用，将会对周边的环境造成严重的破坏。
在陶瓷砖抛光泥利用过程中，通常用于轻质陶瓷、微晶玻璃、水泥混合材、烧结砖等的制备，但是，由于陶瓷砖抛光泥在轻质陶瓷、微晶玻璃中掺量低(5％-15％)等问题，水泥混合材中Cl-含量问题，烧结砖制品附加值低的问题，导致陶瓷砖抛光泥未得到资源化利用。针对陶瓷砖抛光泥利用率低、含有Cl-、产品附加值低等问题，采用物理方式对其颗粒级配进行调整，同时，根据陶瓷砖抛光泥的化学组成对其进行化学活性激发，可以显著提高其反应活性，提高其在制品中的掺量，达到资源化利用的目的。随着城镇化进程的加快，对建筑材料的需求量增加，在建筑材料的制备过程中，消耗了大量的资源与能源，同时给环境造成了严重的影响。因此，研制能够资源化利用陶瓷砖抛光泥、降低资源与能源消耗、减少对环境污染的建筑材料具有重要的社会、经济和环境意义。
目前，国内外已有关于充填材料的报道。如专利《一种粉煤灰基注浆充填材料》(CN101955341A)公开了一种充填材料，由粉煤灰和氧化钙含量较高的工业固体废渣制备而成；专利《一种粉煤灰水泥基充填材料及其制备方法》(CN103553489A)公开了一种由粉煤灰、水泥、复合外加剂、铝粉和水制备的充填材料，用于煤矿的充填开采；专利《利用煤矸石制作的煤矿采空区充填材料》(CN102603241A)公开了一种充填材料，由煤矸石、水泥和粉煤灰组成；专利《一种矿山全尾矿砂复合超细水泥胶结充填材料》(CN103043981A)公开了一种由超细水泥、全尾砂和水组成的充填材料。这些技术多以粉煤灰、煤矸石、赤泥、尾矿砂等为原料采用传统的配比制备而成，对建筑陶瓷行业的副产物陶瓷砖抛光泥未做相关报道，不利于此类固体废弃物的资源化利用。
专利《一种采空区膨胀材料预应力充填的方法其预应力充填材料》(CN103452586A)公布了一种预应力充填材料及其制备方法，以过烧氧化钙、充填骨料、水、外加剂为原料制备而成；专利《一种快硬型充填材料及其制备方法》(CN103396066A)公开了一种用于充填煤矿松散煤体、岩体加固或采空区，以快硬性硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、重质碳酸钙和外加剂为原料制备而成。这些技术采用水泥、过烧氧化钙、重质碳酸钙等为原材料，原材料制备需消耗大量的资源与能源，同时产生二氧化碳、氮氧化物等有害气体，对大气造成污染，同时，由于未采用工业废渣，不利于循环经济的发展，制备而成较高，性价比低。因此，发明一种既满足使用功能，又能高效利用建筑陶瓷行业的副产物陶瓷砖抛光泥的护坡材料具有重要的意义和实际需求，既有利于循环经济的发展，又可以解决限制陶瓷行业发展的技术瓶颈。
发明内容
本发明的目的是提供一种陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料，具有利废率高、成本低、工作性和力学性能高、耐久性能好的优点，可以资源化利用陶瓷砖抛光泥此类废弃物；本发明同时提供了陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料的制备方法，科学合理、工艺简单。
本发明所述的陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料是由胶凝材料、外加剂和水组成；胶凝材料是由改性陶瓷砖抛光泥、水泥和工业废渣制备而成，外加剂是由激发剂和减水剂组成。
所述的陶瓷砖抛光泥为陶瓷砖在研磨、抛光的过程中会产生大量的抛光废料，比表面积为280-320m2/kg。
所述的水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥或氟铝酸盐水泥中的一种或多种。
所述的工业废渣为电石泥、炉渣或钢渣中的一种或多种。
所述的激发剂为水玻璃与硫酸钠按质量比为1-6：1混合而成。
所述的减水剂为萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂或聚羧酸减水剂中的一种或多种。
所述的胶凝材料和外加剂的质量比为80-100：2-6。
所述的胶凝材料和激发剂的质量比为85-105：2-6，减水剂和水的质量比为1：0.015-0.036。
所述的水和胶凝材料的质量比为0.42-0.65：1。
所述的改性陶瓷砖抛光泥、水泥和工业废渣的质量比为55-76：4-12：8-15。
本发明所述的陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料的制备方法，步骤如下：
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀6-12h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为350-430m2/kg，放入制浆池，搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)将改性陶瓷砖抛光泥、水泥、工业废渣混合均匀，得到胶凝材料；
(3)将胶凝材料、外加剂和水混合均匀，得到充填材料。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
第一，本发明以建筑陶瓷行业副产物陶瓷砖抛光泥、工业废渣和水泥为主要原材料，固体废弃物掺量达到85％以上，可以资源化利用陶瓷砖抛光泥，减少生产建材对资源与能源的消耗，同时，降低陶瓷砖抛光泥堆放时对土地的占用和环境的污染，社会、经济和环境效益显著。
第二，针对传统充填材料易分层和离析的问题，通过选用合适的外加剂，可以使浆体组分保持良好的均匀性和稳定性，遇水时快速水化，水化产物均匀分布。
第三，因为陶瓷砖抛光泥中活性二氧化硅含量低，如果直接使用，会导致浆体力学性能和耐久性差，通过改性和选择合适的激发剂，可以释放陶瓷砖抛光泥中的二氧化硅，增加活性二氧化硅的含量，提高其充填材料的强度。因此，本发明所提供的这种充填材料工作性能好，力学性能高，耐久性优良，且以陶瓷砖抛光泥为主要原材料，生产和施工工艺简单，可广泛用于煤矿、矿山等充填。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀8h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为390m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)改性陶瓷砖抛光泥、硅酸盐水泥和电石泥按质量比76：8：10混合均匀，得到胶凝材料；
(3)将水玻璃与硫酸钠按质量比为2：1混合均匀，得到激发剂；将胶凝材料、激发剂、萘系高效减水剂和水混合均匀，胶凝材料和激发剂的质量比为80：2.5，水和胶凝材料的质量比为0.42：1，萘系高效减水剂和水的质量比为1：0.036，得到充填材料。
实施例2
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀12h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为350m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)改性陶瓷砖抛光泥、铝酸盐水泥和炉渣按质量比55：12：8混合均匀，得到胶凝材料；
(3)将水玻璃与硫酸钠按质量比为6：1混合均匀，得到激发剂；将胶凝材料、激发剂、脂肪族高效减水剂和水混合均匀，胶凝材料和激发剂的质量比为100：6，水和胶凝材料的质量比为0.65：1，脂肪族高效减水剂和水的质量比为1：0.015，得到充填材料。
实施例3
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀6h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为430m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)改性陶瓷砖抛光泥、硫铝酸盐水泥和钢渣按质量比60：7：15混合均匀，得到胶凝材料；
(3)将水玻璃与硫酸钠按质量比为1：1混合均匀，得到激发剂；将胶凝材料、激发剂、氨基高效减水剂和水混合均匀，胶凝材料和激发剂的质量比为90：3.5，水和胶凝材料的质量比为0.55：1，氨基高效减水剂和水的质量比为1：0.025，得到充填材料。
实施例4
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀9h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为410m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)改性陶瓷砖抛光泥、氟铝酸盐水泥和电石泥按质量比62：4：10混合均匀，得到胶凝材料；
(3)将水玻璃与硫酸钠按质量比为4：1混合均匀，得到激发剂；将胶凝材料、激发剂、聚羧酸减水剂和水混合均匀，胶凝材料和激发剂的质量比为92：5，水和胶凝材料的质量比为0.53：1，聚羧酸减水剂和水的质量比为1：0.028，得到充填材料。
实施例5
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀7h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为400m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)改性陶瓷砖抛光泥、硅酸盐水泥和电石泥按质量比58：5：9混合均匀，得到胶凝材料；
(3)将水玻璃与硫酸钠按质量比为3：1混合均匀，得到激发剂；将胶凝材料、激发剂、萘系高效减水剂和水混合均匀，胶凝材料和激发剂的质量比为85：3，水和胶凝材料的质量比为0.58：1，萘系高效减水剂和水的质量比为1：0.033，得到充填材料。
实施例6
(1)将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀7h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为415m2/kg，放入制浆池，为了保证泥浆的均匀性，不停搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
(2)改性陶瓷砖抛光泥、硅酸盐水泥和电石泥按质量比60：8：11混合均匀，得到胶凝材料；
(2)将水玻璃与硫酸钠按质量比为3.5：1混合均匀，得到激发剂；将胶凝材料、激发剂、脂肪族高效减水剂和水混合均匀，胶凝材料和激发剂的质量比为90：3，水和胶凝材料的质量比为0.60：1，脂肪族高效减水剂和水的质量比为1：0.018，得到充填材料。
Claims (3)
1.一种陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料，其特征在于由胶凝材料、外加剂和水组成；胶凝材料是由改性陶瓷砖抛光泥、水泥和工业废渣制备而成，外加剂是由激发剂和减水剂组成；
所述的陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料的制备方法，步骤如下：
（1）将陶瓷砖抛光泥在沉淀池中沉淀6-12h，去掉表层水，将底层泥浆放入磨机中球磨，使泥浆的比表面积为350-430 m2/kg，放入制浆池，搅拌，得到改性陶瓷砖抛光泥；
（2）将改性陶瓷砖抛光泥、水泥、工业废渣混合均匀，得到胶凝材料；
（3）将胶凝材料、外加剂和水混合均匀，得到充填材料；
所述的工业废渣为电石泥、炉渣或钢渣中的一种或多种；
所述的激发剂为水玻璃与硫酸钠按质量比为1-6：1混合而成；
所述的胶凝材料和外加剂的质量比为80-100：2-6；
所述的胶凝材料和激发剂的质量比为85-105：2-6；
所述的水和胶凝材料的质量比为0.42-0.65：1；
所述的改性陶瓷砖抛光泥、水泥和工业废渣的质量比为55-76：4-12：8-15。
2.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料，其特征在于所述的水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥或氟铝酸盐水泥中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的陶瓷砖抛光泥水泥基充填材料，其特征在于所述的减水剂为萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂或聚羧酸减水剂中的一种或多种。
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