CN105271971B - 一种轻质高强耐磨的彩色环保砖及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻质高强耐磨的彩色环保砖及制备工艺。该彩色环保砖由面料和基层料制成，其中面料的组分为：水泥、石英砂、石粉、中砂、光亮剂、颜料和水；所述基层料的组分为：赤泥、电石泥、矿粉、水泥、建筑垃圾(破碎成5‑10mm的颗粒)、陶粒、炉渣、碎石、建筑垃圾(破碎成0.5‑1.0mm的颗粒)、石粉、中砂、减水剂和水。本发明采用70％以上的工业废渣废料、建筑垃圾、赤泥等配料，同时将模具置于托板上配合彩砖生产设备制备得到一种轻质、强度高、耐磨性好、耐水和耐候性好的彩色环保砖，保证了用于铺设人行道、车行道、广场、仓库等的混凝土路面及地面工程的要求，而且搬运方便。

Description

一种轻质高强耐磨的彩色环保砖及制备工艺

技术领域

本发明涉及一种轻质高强耐磨的彩色环保砖及制备工艺，属于建筑材料技术领域。

背景技术

彩色环保砖是利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣、天然砂等(以上原料的一种或数种)作为主要原料，用水泥做凝固剂，不经高温煅烧而制造的一种新型路面砖，广泛应用于各类广场、宾馆、会所、人行道、小区道路、停车场、步行街、露天娱乐场等。传统市售的采用半干料普通挤压成型的彩砖，表面粗糙，抗压强度低，易破损，色泽不长久。

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。因为赤泥在堆放过程中，赤泥中的化学成分入渗土地易造成土地碱化、地下水污染，人们长期摄取这些物质，必然会影响身体健康。放眼21世纪，资源、能源、环境成为这个时代最大的问题，而工业废渣能否最大限度的利用又牵扯到这些问题的有效解决。所以，更加全面深入研究赤泥的特性，如何研制工业废渣类新型材料，充分有效的回收利用赤泥等废渣废料已经成为现阶段一项迫在眉睫的任务。

预制混凝土砖全自动生产线主要包括配料系统、搅拌系统、输送系统、振动系统和自动接砖系统等；配料系统、搅拌系统、输送系统和振动系统分别包括面料和基层料的配料、搅拌、输送和振动。制作过程，可先将模具放置模具平稳输送段上，当经过模具平稳输送段上方的面料下料段时，即可将面料下料至模具中，而后，装有面料的模具输送至面料振动段，通过振动模具可将面料均匀铺设于模具中，并进入面料平稳输送段，当经过面料平稳输送段上方的基层料下料段时，即可将基层料下料至模具中，而后，装有基层料的模具输送至基层料振动段，通过振动模具可将基层料均匀铺设于模具中，然后通过成品砖平稳输送段送至接砖机架上，即可完成成品砖的制作。上述成品砖生产设备在应用中会出现与自动接砖机衔接不好的问题，其原因是自动接砖机不能够承接小型号砖，因为模具的尺寸较小，模具放在托架的支撑杆上时，由于其托架的横向支撑杆间距较大，导致模具易倾斜，影响预制混凝土砖成型质量；另外在生产其它型号预制混凝土砖养护过程中，由于其支撑杆间距过大，导致模具向下弯曲变形。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种轻质高强耐磨的彩色环保砖及制备工艺。它采用70％以上的工业废渣废料、建筑垃圾、赤泥等配料，同时将模具置于托板上配合彩砖生产设备制备得到一种轻质、高强度、耐磨的彩色环保砖。

本发明的技术方案是：一种轻质高强耐磨的彩色环保砖，其特征是，由面料和基层料制成，

所述面料的组分及重量份为：水泥100-200份、石英砂50-100份、石粉50-100份、中砂50-100份、光亮剂1.5-3份、颜料5-15份和水40-55份；

所述基层料的组分及重量份为：赤泥100-150份、电石泥50-100份、矿粉50-100份、水泥50-100份、建筑垃圾(破碎成5-10mm的颗粒)200-300份、陶粒200-300份、炉渣150-200份、碎石150-200份、建筑垃圾(破碎成0.5-1.0mm的颗粒)400-600份、石粉200-300份、中砂200-300份、减水剂0.05-3份和水150-210份。

上述面料的优选配比：水泥150份、石英砂50份、石粉50份、中砂100份、光亮剂2.5份、颜料8份和水50份。

上述基层料的优选配比：赤泥130份、电石泥90份、矿粉70份、水泥80份、建筑垃圾(破碎成5-10mm的颗粒)260份、陶粒200份、炉渣180份、碎石160份、建筑垃圾(破碎成0.5-1.0mm的颗粒)500份、石粉240份、中砂240份、聚羧酸减水剂0.05份和水170份。

各原料及指标：

水泥：水泥强度等级为42.5级及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

石英砂：粒度在40-70目之间，要求含泥(粉)量小于1％。

石粉：机制砂破碎时，粒度小于80μm的粉末。

中砂：河砂、海砂或机制砂均可，细度模数2.3-3.0。

光亮剂：三聚氰胺系减水剂。

颜料：颜料为无机颜料，粉末状，氧化铁系红、黄、蓝、绿、黑。

赤泥：赤泥为氧化铝工业烧结法或联合法生产，经过过滤、晾干(或烘干)后的赤泥，其含水量为5-10％，其中氧化铁含量≤8％。

电石泥：电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，含水量为8-12％。

矿粉：符合《GBT 18046-2008》用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉。

建筑垃圾：楼房、路面、桥梁拆除的混凝土、砖等。

陶粒：黏土、粉煤灰或煤矸石陶粒中的一种或几种，密度350-450kg/m³，筒压强度≥1.5Mpa，颗粒粒径5-10mm。

炉渣：颗粒粒径5-10mm。

碎石：是由天然岩石、卵石或矿石经机械破碎、筛分制成的，粒径为5-10mm的岩石颗粒。

减水剂：聚羧酸减水剂或者脂肪族减水剂，所述聚羧酸减水剂用量为0.05-0.3份，所述脂肪族减水剂用量为0.75-3份。

制备工艺：

(1)制备面料：先将其他原料(石英砂、中砂、水泥、石粉和颜料)混合拌匀，再加入水及光亮剂搅拌均匀，备用；

(2)制备基层料：先将其他原料(即水及减水剂以外的原料)搅拌混合均匀，再加水及减水剂搅拌均匀，备用；

(3)成型：采用彩砖生产设备，将模具置于本发明专用的托板上，然后将托板放置输送带上，到达面料下料口，将面料下料至模具中，随后，装有面料的模具输送至面料振动段振动5-10s，通过振动模具将面料均匀铺设于模具中，托板确保经过面料振动段的模具始终位于基层料下料位置的同一直线上，装有面料的模具(置于托板上)随输送带到达基层料下料口，将基层料准确下料至模具中，而后输送至基层料振动段振动5-10s，最后平稳输送至自动接砖机托架上；

(4)养护：放入标准养护大棚中养护28天，获得成品。

优选的，上述步骤(3)面料振动段和基层料振动段的振动频率均为1100士5次，振幅均为0.3-0.6mm。

优选的，上述步骤(3)基层料的厚度为30-45mm，面料的厚度为5-8mm。

本发明设计专用的托板结构如下：它包括支撑板、调节限位装置和限位边，所述的支撑板为方形平板，支撑板的前端部向上翻折形成限位边，在支撑板的后端上表面处设有调节限位装置和后限位边；模具放置在支撑板上靠近调节限位装置一侧，支撑板运行在输送带上。

优选的，所述的调节限位装置为调节限位块，调节限位块置于支撑板远离限位边一侧的后限位边上。所述的调节限位块靠近模具一侧为与模具侧面平行的平面。所述的调节限位块的宽度为0cm～10cm。

本发明的原理是：

面料：采用石英砂、中砂和石粉配合提高砖的耐磨性，通过水泥与各种砂、石粉的有效结合，可形成致密、耐磨的保护层，同时光亮剂的加入会使制品的表面光洁度和内部致密度提高，增强色彩持久性、耐磨性以及抗侵蚀性，此外会使混凝土早期强度提高，缩短脱模周期，模具周转加快，降低模具投资。

基层料：采用赤泥为主要胶凝材料，充分利用赤泥高钙、高硅而低铁的特点(氧化钙、二氧化硅、氧化铝及氧化铁大约为35％、17％、7％)代替大部分的水泥，加入矿粉、电石泥等以提高混凝土的后期强度，以陶粒和建筑垃圾破碎后的大颗粒作为粗骨料，小颗粒作为细骨料，通过粉料及细骨料的填充，经一系列的化学反应形成致密的一体结构，由于陶粒强度高、重量轻，因此制备出来的彩砖比普通砖轻五分之一，而且强度高。

本发明的有益效果是：本发明经由赤泥、水泥、矿粉、石英砂、中砂、电石泥、陶粒、建筑垃圾再生颗粒、炉渣、碎石、减水剂、光亮剂、颜料等十余种材料经一系列的化学反应组成的，其中70％以上的原材料为工业废渣废料、建筑垃圾等。利用各种原料之间的相互补充，协同共效，生产出一种强度高、耐磨性好、耐水和耐候性好的彩色环保砖，保证了用于铺设人行道、车行道、广场、仓库等的混凝土路面及地面工程的要求，而且搬运方便。彻底解决了当前市售的采用半干料普通挤压成型的彩砖，表面粗糙，棱角不完整，抗压强度低，无光泽的问题。

本发明的成型工艺借助采用本发明专门设计的托板，可使模具整齐输送，保证精准下料，同时与自动接砖机匹配，不会出现模具弯曲变形，造成次品的质量问题，适用不同规格型号的模具，提高效率。

本发明的产品的技术指标如下：抗压强度≥50Mpa，抗折强度≥4.0Mpa；磨坑长度≤25mm，耐磨度≥2.2，吸水率≤4.5％；25次冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失≤15％。

附图说明

图1为本发明实施例1结构的俯视图；

图2为图1的主视图；

图3为本发明的工艺流程图；

图中：1支撑板，21调节限位块，22后限位边，3限位边，4螺栓，5模具，6托板，7自动接砖机，8面料下料口，9面料振动段，10基层料下料口，11基层料振动段，12输送带。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。

附图中显示的模具均为200*200规格，当放置300*300规格的模具时，模具放满整个托板，即前后两侧的模具顶靠在限位边3和后限位边22处。调节限位装置的目的在于保证更换模具规格时，四个模具的中心不变。

实施例1：如图1、图2所示，本发明的托板包括支撑板1、调节限位装置2和限位边3，所述的支撑板为方形平板，为了防止支撑板的边角划伤操作者，可将支撑板的四个角设计为圆角、直角或斜边角均可，为了防止划伤，尽量将四个角倒圆角。支撑板的前端部向上翻折形成限位边3，在支撑板的后端上表面处固定设有调节限位装置和后限位边22，模具5放置在支撑板上靠近调节限位装置一侧，支撑板运行在输送带上。实施例1的调节限位装置为调节限位块，调节限位块置于支撑板远离限位边一侧的后限位边上。调节限位块21与后限位边22用胶结或螺钉固定，所述的调节限位块21的宽度为0cm～10cm(调节限位块的宽度为0时，后端即和前端一样，只是后限位边)。可以根据实际需要，模具的大小选择更换调节限位块的宽度。其中调节限位块靠近模具一侧为与模具侧面平行的平面，模具在支撑板上的位置靠调节限位块的平面调节。上述的支撑板为不锈钢板或硬质塑料板即可，保证支撑强度，同时支撑板不易变形翘曲。

具体使用过程及工作原理如下(以300*300的模具为例使用)：模具摆放在生产线上，4个一组正好放置在托板上，限位架升起，托板带动模具随皮带在生产线上运动，进入下一限位空间，限位架落下，托板随皮带继续运动，托板限位边及模具同时遇到限位架上的限位横档，托板因遇到阻隔自动纠正调整位置，模具由于受到限位横档和托板的后调节限位块同时作用自动纠正调整位置，皮带停止，可进行下料或震动或无动作。进入下一个循环，限位架升起，模具随皮带在生产线上运动，进入下一限位空间。直至同步进入自动接砖机上，托板带动模具在4根链条上行走至预定位置。首先是一个托板携带4个模具进入自动接砖机，行至行程限位时停下，当限位架升起，新的托板进入自动接砖机，前托板和新进入托板再继续前行至限位时停下，此时自动接转机上存放2个托板，其上8个模具，自动接砖机提升托架，2个托板正好放置在托架上，通过运转把托架放置在一侧，同时放置新托架于接砖处，准备接下一轮的2个托板，依次循环。

本发明实施例2-4采用的原料性能如下。水泥：水泥强度等级为42.5级及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。石英砂：粒度在40-70目之间，要求含泥(粉)量小于1％。石粉：机制砂破碎时，粒度小于80μm的粉末。中砂：河砂、海砂或机制砂均可，细度模数2.3-3.0。光亮剂：三聚氰胺系减水剂，聊城岩发新型建材有限公司生产，减水率15-25％；混凝土强度1d提高40-100％，7d提高30-70％，28d提高30-60％。赤泥：氧化铝工业烧结法或联合法生产经过过滤后的湿赤泥，其含水量为6％，其中氧化钙、二氧化硅、氧化铝及氧化铁分别为35％、17％、7％。电石泥：电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，含水量为8-12％。矿粉：符合《GBT 18046-2008》用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉。建筑垃圾：楼房、路面、桥梁拆除的混凝土、砖等。陶粒：黏土、粉煤灰或煤矸石陶粒中的一种或几种，密度350-450kg/m³，筒压强度≥1.5Mpa，颗粒粒径5-10mm。炉渣：颗粒粒径5-10mm。碎石：是由天然岩石、卵石或矿石经机械破碎、筛分制成的，粒径为5-10mm的岩石颗粒。

实施例2

面料配比(重量份)：水泥150份、石英砂50份、石粉50份、中砂100份、光亮剂2.5份、颜料(氧化铁系红)8份和水50份。

基层料配比(重量份)：赤泥130份、电石泥90份、矿粉70份、水泥80份、建筑垃圾(破碎成5-10mm的颗粒)260份、陶粒200份、炉渣180份、碎石160份、建筑垃圾(破碎成0.5-1.0mm的颗粒)500份、石粉240份、中砂240份、聚羧酸减水剂0.05份和水170份。

制备方法：

(1)制备面料：先将其他原料(石英砂、中砂、水泥、石粉和颜料)混合拌匀，再加入水及光亮剂搅拌均匀，备用；

(2)制备基层料：先将其他原料(即水及减水剂以外的原料)搅拌混合均匀，再加水及减水剂搅拌均匀，备用；

(3)成型：采用彩砖生产设备，将模具5置于本发明专门设计的托板6上，然后将托板6放置输送带12上，到达面料下料口8，将面料下料至模具中，随后，装有面料的模具输送至面料振动段9振动5-10s，通过振动模具将面料均匀铺设于模具中，托板确保经过面料振动段9的模具始终位于基层料下料位置的同一直线上，装有面料的模具(置于托板上)随输送带到达基层料下料口10，将基层料准确下料至模具中，而后输送至基层料振动段11振动5-10s，最后平稳输送至自动接砖机7托架上；

(4)养护：放入标准养护大棚中养护28天，获得成品。

上述步骤(3)面料振动段和基层料振动段的振动频率均为1100士5次，振幅均为0.3-0.6mm。上述步骤(3)基层料的厚度为30-45mm，面料的厚度为5-8mm。

产品的性能指标如下：抗压强度≥50Mpa，抗折强度≥4.0Mpa；磨坑长度≤25mm，耐磨度≥2.2，吸水率≤4.5％；25次冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失≤15％。

实施例3：

面料配比(重量份)：水泥160份、石英砂70份、石粉60份、中砂60份、光亮剂2份、颜料(氧化铁系黄)8.5份和水50份。

基层料配比(重量份)：赤泥150份、电石泥70份、矿粉80份、水泥70份、建筑垃圾(破碎成5-10mm的颗粒)250份、陶粒220份、炉渣180份、碎石150份、建筑垃圾(破碎成0.5-1.0mm的颗粒)500份、石粉230份、中砂250份、脂肪族减水剂1份和水180份。

制备方法同实施例2。

产品的性能指标如下：抗压强度≥50Mpa，抗折强度≥4.0Mpa；磨坑长度≤25mm，耐磨度≥2.2，吸水率≤4.5％；25次冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失≤15％。

实施例4：

面料配比(重量份)：水泥140份、石英砂60份、石粉60份、中砂90份、光亮剂2.5份、颜料(氧化铁系红)7.5份和水50份。

基层料配比(重量份)：赤泥120份、电石泥100份、矿粉60份、水泥90份、建筑垃圾(破碎成5-10mm的颗粒)250份、陶粒200份、炉渣170份、碎石160份、建筑垃圾(破碎成0.5-1.0mm的颗粒)500份、石粉210份、中砂270份、聚羧酸减水剂0.10份和水160份。

制备方法同实施例2。

产品的性能指标如下：抗压强度≥50Mpa，抗折强度≥4.0Mpa；磨坑长度≤25mm，耐磨度≥2.2，吸水率≤4.5％；25次冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失≤15％。

Claims (9)

1.一种轻质高强耐磨的彩色环保砖，其特征是，由面料和基层料制成，

所述面料的组分及重量份为：水泥100-200份、石英砂50-100份、石粉50-100份、中砂50-100份、光亮剂1.5-3份、颜料5-15份和水40-55份；

所述基层料的组分及重量份为：赤泥100-150份、电石泥50-100份、矿粉50-100份、水泥50-100份、破碎成5-10mm的颗粒的建筑垃圾200-300份、陶粒200-300份、炉渣150-200份、碎石150-200份、破碎成0.5-1.0mm的颗粒的建筑垃圾400-600份、石粉200-300份、中砂200-300份、减水剂0.05-3份和水150-210份。

2.如权利要求1所述的一种轻质高强耐磨的彩色环保砖，其特征是，所述面料的组分及重量份为：水泥150份、石英砂50份、石粉50份、中砂100份、光亮剂2.5份、颜料8份和水50份。

3.如权利要求1所述的一种轻质高强耐磨的彩色环保砖，其特征是，所述减水剂为聚羧酸减水剂或者脂肪族减水剂。

4.如权利要求3所述的一种轻质高强耐磨的彩色环保砖，其特征是，所述基层料的组分及重量份为：赤泥130份、电石泥90份、矿粉70份、水泥80份、破碎成5-10mm的颗粒的建筑垃圾260份、陶粒200份、炉渣180份、碎石160份、破碎成0.5-1.0mm的颗粒的建筑垃圾500份、石粉240份、中砂240份、聚羧酸减水剂0.05份和水170份。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的一种轻质高强耐磨的彩色环保砖，其特征是，所述陶粒、炉渣和碎石的颗粒粒径均为5-10mm；所述陶粒的密度350-450kg/m³，筒压强度≥1.5Mpa。

6.如权利要求1-4中任意一项所述的一种轻质高强耐磨的彩色环保砖，其特征是，所述光亮剂为三聚氰胺系减水剂；所述矿粉为粒化高炉矿渣粉。

7.如权利要求1-4中任意一项所述的一种轻质高强耐磨的彩色环保砖，其特征是，所述赤泥含水量为5-10wt％，其中氧化铁含量≤8wt％；所述电石泥的含水量为8-12wt％。

8.如权利要求1-4中任意一项所述的轻质高强耐磨的彩色环保砖的制备工艺，其特征是，

(1)制备面料：先将水泥、石英砂、中砂、石粉和颜料混合拌匀，再加入水及光亮剂搅拌均匀，备用；

(2)制备基层料：先将水及减水剂以外的原料搅拌混合均匀，再加水及减水剂搅拌均匀，备用；

(3)成型：采用彩砖生产设备，将模具置于托板上，然后将托板放置输送带上，到达面料下料口，将面料下料至模具中，随后，装有面料的模具输送至面料振动段振动5-10s，通过振动模具将面料均匀铺设于模具中；装有面料的置于托板上的模具随输送带到达基层料下料口，将基层料准确下料至模具中，而后输送至基层料振动段振动5-10s，最后平稳输送至自动接砖机的托架上；

(4)养护：养护后获得成品；

所述托板包括支撑板、调节限位装置和限位边，所述的支撑板为方形平板，支撑板的前端部向上翻折形成限位边，在支撑板的后端上表面处设有调节限位装置和后限位边；模具放置在支撑板上靠近调节限位装置一侧，支撑板运行在输送带上。

9.如权利要求8所述的轻质高强耐磨的彩色环保砖的制备工艺，其特征是，所述步骤(3)基层料的厚度为30-45mm，面料的厚度为5-8mm。