CN106220085A - 一种高强度高透水性路面砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度高透水性路面砖，以重量份计，由以下原料制成：煤矸石粉2‑5份，硅酸盐系水泥20‑30份，空心玻璃微珠1‑3份，钾长石粉4‑5份，聚丙烯纤维3‑6份，分散剂0.5‑1份，金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒5‑7份，纳米二氧化钛1‑2份，减水剂5‑10份，粘结剂2‑3份，水25‑30份。本发明还公开了该路面砖的制备方法。本发明公开了的路面砖透水性好，抗压强度大，抗冲击韧性佳，制备成本低。

Description

一种高强度高透水性路面砖及其制备方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料技术领域，具体的涉及一种高强度高透水性路面砖。
背景技术：
随着城市化发展速度的加剧，城市地表正在逐步被建筑物和各种混凝土等阻水性材料所覆盖，不透水区域比例在大幅增高，部分地区其覆盖率已超过80％。由于城市的排水能力越来越差，许多城市一遇到暴雨，其路面雨水无法快速渗漏，很容易造成城市内涝。因此，为解决城市地表硬化问题，营造高质量的自然生活环境，维护城市生态平衡，绿色环保的新型建材产品-透水砖应运而生，并得到了快速发展。
透水砖作为一种新型的道路铺装材料，由于其高透水性和高孔隙率的结构特点，一方面消除了路面积水，及时补充地下水资源，减小了地基下沉，缓解了城市抗洪排水与管道疏浚的压；另一方面通过砖内孔洞中水分的蒸发，减少了城市地面热能吸收和“热岛效应”，且有效降低了城市的噪音污染，在很大程度上克服了传统混凝土或沥青路面等阻水型地面铺装材料的劣势。
中国专利(201110378930.7)公开了一种透水砖，其包括透水基层和覆盖在所述透水基层上的透水表层，所述透水基层是由矿物棉、陶粒、珍珠岩、膨胀蛭石、玻化微珠和石子中的一种或多种作为骨料，水泥、硅酸盐、磷酸盐中的一种或多种作为粘结剂，所述透水表层是由石英砂和/或原砂作为骨料，亲水性环氧树脂、亲水性聚氨酯树脂和亲水性丙烯酸树脂中的一种或多种作为粘结剂。该透水砖透水性好，但是其耐磨性能差，抗冲击性能不佳。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高强度高透水性路面砖，其透水性能优异，强度，抗冲击性能好。
本发明的另一个目的是提供该路面砖的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高强度高透水性路面砖，以重量份计，由以下原料制成：
煤矸石粉2-5份，硅酸盐系水泥20-30份，
空心玻璃微珠1-3份，钾长石粉4-5份，
聚丙烯纤维3-6份，分散剂0.5-1份，
金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒5-7份，
纳米二氧化钛1-2份，减水剂5-10份，
粘结剂2-3份，水25-30份。
作为上述技术方案的优选，一种高强度高透水性路面砖，以重量份计，包括以下组分：
煤矸石粉5份，硅酸盐系水泥28份，
空心玻璃微珠1.5份，钾长石粉4份，
聚丙烯纤维5份，分散剂1份，
金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒6份，
纳米二氧化钛1份，减水剂7份，
粘结剂2份，水30份。
作为上述技术方案的优选，所述聚丙烯纤维的长度为1-2μm，直径为200-500nm。
作为上述技术方案的优选，所述分散剂为六偏磷酸钠、硼砂、三聚磷酸钠中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述硅酸盐系水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥中的一种。
作为上述技术方案的优选，所述粘结剂为环氧树脂、丁苯乳液、亲水性聚氨酯树脂中的一种。
作为上述技术方案的优选，所述金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒的成分以质量百分数计为：Pb 10-25％，Pb3O4 75-90％。
作为上述技术方案的优选，所述金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒的制备方法，包括以下步骤：
a)将Pb和Pb3O4粉末混合，并添加0-5wt％的去离子水，搅拌20-30min，研磨均匀，得到混合粉末A；
b)将步骤a)得到的混合粉末在7-35MPa下预压制5-10min，将压制所得粉末坯研磨成粉末，再添加0-5wt％的去离子水，研磨均匀，得到混合粉末B；
c)将步骤b)制得的混合粉末B放入金属模具中，先在7-15MPa下预压制2-10min，然后以0.1-0.5MPa/s的加压速率加压至2-15MPa，保压3-10min，然后以0.1MPa/s的降压速率泄压，得到金属陶瓷压坯；
d)将步骤c)制得的金属陶瓷压坯放入马弗炉内烧结，首先进行液相烧结:将金属陶瓷压坯以5-20℃/min的加热速率加热至300-380℃，保温30-60min，然后进行升温烧结：继续加热至460-620℃，保温30-120min，最后冷却：以45-60℃/min的降温速率冷却至室温，然后将陶瓷坯体研磨成粉末，得到金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒。
一种高强度高透水性路面砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅酸盐系水泥、钾长石粉、聚丙烯纤维、分散剂、煤矸石粉、空心玻璃微珠和金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒和水混合搅拌均匀，在1000-2000转/分的状态下搅拌30-50min，然后在500-1000W的功率下超声1-2h，得到混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料和减水剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后浇筑在成型模具中成型，得到初成型路面砖，将该路面砖取出，在自然状态下干燥3-6天；
(3)将冰醋酸、乙醇和三乙胺混合搅拌均匀，然后以1-2滴/分的速度滴加钛酸四丁酯，制成混合溶液，然后将步骤(2)制得的干燥的路面砖浸入到混合溶液中，升温至50-60℃，在500W的功率下超声5-10h，然后取出路面砖，干燥，最后放入马弗炉中，以2-10℃/min的速率升温至400℃，保温6-7h，然后随炉冷却至室温，得到表面有二氧化钛层的路面砖。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述冰醋酸、乙醇、三乙胺、钛酸四丁酯的体积比为20:20:10:1.5。
本发明具有以下有益效果：
本发明添加金属铅增韧的氧化铅陶瓷作为骨料，其具有一定的陶瓷性能和一定的金属韧性，具有优异的耐磨性和弯曲性能，有效提高了路面砖的冲击韧性；
本发明制得的路面砖孔隙率达50-65％，透水性能极佳，路面砖表面的二氧化钛层不仅可以提高路面砖的耐磨性，而且其可以将灰尘颗粒等有机物催化分解成无害物质，有效防治灰尘阻塞路面砖的孔隙，有效提高了路面砖的使用性能；
本发明提供的路面砖的制备方法简单，工艺条件温和，制备过程中无有毒物质释放，有利于环境保护。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种高强度高透水性路面砖，以重量份计，由以下原料制成：
煤矸石粉2份，硅酸盐系水泥20份，
空心玻璃微珠1份，钾长石粉4份，
聚丙烯纤维3份，分散剂0.5份，
金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒5份，
纳米二氧化钛1份，减水剂5份，
粘结剂2份，水25份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅酸盐系水泥、钾长石粉、聚丙烯纤维、分散剂、煤矸石粉、空心玻璃微珠和金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒和水混合搅拌均匀，在1000转/分的状态下搅拌30min，然后在500W的功率下超声1h，得到混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料和减水剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后浇筑在成型模具中成型，得到初成型路面砖，将该路面砖取出，在自然状态下干燥3-6天；
(3)将冰醋酸、乙醇和三乙胺混合搅拌均匀，然后以1-2滴/分的速度滴加钛酸四丁酯，制成混合溶液，然后将步骤(2)制得的干燥的路面砖浸入到混合溶液中，升温至50℃，在500W的功率下超声5h，然后取出路面砖，干燥，最后放入马弗炉中，以2℃/min的速率升温至400℃，保温6h，然后随炉冷却至室温，得到表面有二氧化钛层的路面砖。
实施例2
一种高强度高透水性路面砖，以重量份计，由以下原料制成：
煤矸石粉5份，硅酸盐系水泥30份，
空心玻璃微珠3份，钾长石粉5份，
聚丙烯纤维6份，分散剂1份，
金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒7份，
纳米二氧化钛2份，减水剂10份，
粘结剂3份，水30份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅酸盐系水泥、钾长石粉、聚丙烯纤维、分散剂、煤矸石粉、空心玻璃微珠和金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒和水混合搅拌均匀，在2000转/分的状态下搅拌50min，然后在1000W的功率下超声2h，得到混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料和减水剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后浇筑在成型模具中成型，得到初成型路面砖，将该路面砖取出，在自然状态下干燥3-6天；
(3)将冰醋酸、乙醇和三乙胺混合搅拌均匀，然后以1-2滴/分的速度滴加钛酸四丁酯，制成混合溶液，然后将步骤(2)制得的干燥的路面砖浸入到混合溶液中，升温至60℃，在500W的功率下超声10h，然后取出路面砖，干燥，最后放入马弗炉中，以10℃/min的速率升温至400℃，保温7h，然后随炉冷却至室温，得到表面有二氧化钛层的路面砖。
实施例3
一种高强度高透水性路面砖，以重量份计，由以下原料制成：
煤矸石粉3份，硅酸盐系水泥22份，
空心玻璃微珠1.5份，钾长石粉4.2份，
聚丙烯纤维4份，分散剂0.6份，
金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒5.5份，
纳米二氧化钛1.2份，减水剂6份，
粘结剂2.2份，水26份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅酸盐系水泥、钾长石粉、聚丙烯纤维、分散剂、煤矸石粉、空心玻璃微珠和金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒和水混合搅拌均匀，在1500转/分的状态下搅拌35min，然后在600W的功率下超声1.2h，得到混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料和减水剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后浇筑在成型模具中成型，得到初成型路面砖，将该路面砖取出，在自然状态下干燥3-6天；
(3)将冰醋酸、乙醇和三乙胺混合搅拌均匀，然后以1-2滴/分的速度滴加钛酸四丁酯，制成混合溶液，然后将步骤(2)制得的干燥的路面砖浸入到混合溶液中，升温至55℃，在500W的功率下超声6h，然后取出路面砖，干燥，最后放入马弗炉中，以4℃/min的速率升温至400℃，保温6.2h，然后随炉冷却至室温，得到表面有二氧化钛层的路面砖。
实施例4
一种高强度高透水性路面砖，以重量份计，由以下原料制成：
煤矸石粉3.5份，硅酸盐系水泥24份，
空心玻璃微珠2份，钾长石粉4.4份，
聚丙烯纤维4.5份，分散剂0.7份，
金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒6份，
纳米二氧化钛1.4份，减水剂7份，
粘结剂2.4份，水27份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅酸盐系水泥、钾长石粉、聚丙烯纤维、分散剂、煤矸石粉、空心玻璃微珠和金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒和水混合搅拌均匀，在1000转/分的状态下搅拌40min，然后在700W的功率下超声1.4h，得到混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料和减水剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后浇筑在成型模具中成型，得到初成型路面砖，将该路面砖取出，在自然状态下干燥3-6天；
(3)将冰醋酸、乙醇和三乙胺混合搅拌均匀，然后以1-2滴/分的速度滴加钛酸四丁酯，制成混合溶液，然后将步骤(2)制得的干燥的路面砖浸入到混合溶液中，升温至60℃，在500W的功率下超声7h，然后取出路面砖，干燥，最后放入马弗炉中，以6℃/min的速率升温至400℃，保温6.4h，然后随炉冷却至室温，得到表面有二氧化钛层的路面砖。
实施例5
一种高强度高透水性路面砖，以重量份计，由以下原料制成：
煤矸石粉4份，硅酸盐系水泥26份，
空心玻璃微珠2.5份，钾长石粉4.6份，
聚丙烯纤维5份，分散剂0.8份，
金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒6.4份，
纳米二氧化钛1.6份，减水剂8份，
粘结剂2.6份，水28份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅酸盐系水泥、钾长石粉、聚丙烯纤维、分散剂、煤矸石粉、空心玻璃微珠和金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒和水混合搅拌均匀，在2000转/分的状态下搅拌40min，然后在800W的功率下超声1.6h，得到混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料和减水剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后浇筑在成型模具中成型，得到初成型路面砖，将该路面砖取出，在自然状态下干燥3-6天；
(3)将冰醋酸、乙醇和三乙胺混合搅拌均匀，然后以1-2滴/分的速度滴加钛酸四丁酯，制成混合溶液，然后将步骤(2)制得的干燥的路面砖浸入到混合溶液中，升温至50℃，在500W的功率下超声8h，然后取出路面砖，干燥，最后放入马弗炉中，以7℃/min的速率升温至400℃，保温6.6h，然后随炉冷却至室温，得到表面有二氧化钛层的路面砖。
实施例6
一种高强度高透水性路面砖，以重量份计，由以下原料制成：
煤矸石粉4.5份，硅酸盐系水泥28份，
空心玻璃微珠2.8份，钾长石粉4.8份，
聚丙烯纤维5.5份，分散剂0.9份，
金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒6.5份，
纳米二氧化钛1.8份，减水剂9份，
粘结剂2.8份，水29份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅酸盐系水泥、钾长石粉、聚丙烯纤维、分散剂、煤矸石粉、空心玻璃微珠和金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒和水混合搅拌均匀，在2000转/分的状态下搅拌45min，然后在900W的功率下超声1.8h，得到混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料和减水剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后浇筑在成型模具中成型，得到初成型路面砖，将该路面砖取出，在自然状态下干燥3-6天；
(3)将冰醋酸、乙醇和三乙胺混合搅拌均匀，然后以1-2滴/分的速度滴加钛酸四丁酯，制成混合溶液，然后将步骤(2)制得的干燥的路面砖浸入到混合溶液中，升温至60℃，在500W的功率下超声9h，然后取出路面砖，干燥，最后放入马弗炉中，以9℃/min的速率升温至400℃，保温6.8h，然后随炉冷却至室温，得到表面有二氧化钛层的路面砖。

Claims (10)

1.一种高强度高透水性路面砖，其特征在于，以重量份计，由以下原料制成：
煤矸石粉2-5份，硅酸盐系水泥20-30份，
空心玻璃微珠1-3份，钾长石粉4-5份，
聚丙烯纤维3-6份，分散剂0.5-1份，
金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒5-7份，
纳米二氧化钛1-2份，减水剂5-10份，
粘结剂2-3份，水25-30份。
2.如权利要求1所述的一种高强度高透水性路面砖，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
煤矸石粉5份，硅酸盐系水泥28份，
空心玻璃微珠1.5份，钾长石粉4份，
聚丙烯纤维5份，分散剂1份，
金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒6份，
纳米二氧化钛1份，减水剂7份，
粘结剂2份，水30份。
3.如权利要求1所述的一种高强度高透水性路面砖，其特征在于，所述聚丙烯纤维的长度为1-2μm，直径为200-500nm。
4.如权利要求1所述的一种高强度高透水性路面砖，其特征在于，所述分散剂为六偏磷酸钠、硼砂、三聚磷酸钠中的一种或多种混合。
5.如权利要求1所述的一种高强度高透水性路面砖，其特征在于，所述硅酸盐系水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥中的一种。
6.如权利要求1所述的一种高强度高透水性路面砖，其特征在于，所述粘结剂为环氧树脂、丁苯乳液、亲水性聚氨酯树脂中的一种。
7.如权利要求1所述的一种高强度高透水性路面砖，其特征在于，所述金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒的成分以质量百分数计为：Pb 10-25％，Pb3O4 75-90％。
8.如权利要求7所述的一种高强度高透水性路面砖，其特征在于，所述金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒的制备方法，包括以下步骤：
a)将Pb和Pb3O4粉末混合，并添加0-5wt％的去离子水，搅拌20-30min，研磨均匀，得到混合粉末A；
b)将步骤a)得到的混合粉末在7-35MPa下预压制5-10min，将压制所得粉末坯研磨成粉末，再添加0-5wt％的去离子水，研磨均匀，得到混合粉末B；
c)将步骤b)制得的混合粉末B放入金属模具中，先在7-15MPa下预压制2-10min，然后以0.1-0.5MPa/s的加压速率加压至2-15MPa，保压3-10min，然后以0.1MPa/s的降压速率泄压，得到金属陶瓷压坯；
d)将步骤c)制得的金属陶瓷压坯放入马弗炉内烧结，首先进行液相烧结:将金属陶瓷压坯以5-20℃/min的加热速率加热至300-380℃，保温30-60min，然后进行升温烧结：继续加热至460-620℃，保温30-120min，最后冷却：以45-60℃/min的降温速率冷却至室温，然后将陶瓷坯体研磨成粉末，得到金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒。
9.如权利要求1至8任一所述的一种高强度高透水性路面砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硅酸盐系水泥、钾长石粉、聚丙烯纤维、分散剂、煤矸石粉、空心玻璃微珠和金属铅增韧的氧化铅陶瓷颗粒和水混合搅拌均匀，在1000-2000转/分的状态下搅拌30-50min，然后在500-1000W的功率下超声1-2h，得到混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料和减水剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后浇筑在成型模具中成型，得到初成型路面砖，将该路面砖取出，在自然状态下干燥3-6天；
(3)将冰醋酸、乙醇和三乙胺混合搅拌均匀，然后以1-2滴/分的速度滴加钛酸四丁酯，制成混合溶液，然后将步骤(2)制得的干燥的路面砖浸入到混合溶液中，升温至50-60℃，在500W的功率下超声5-10h，然后取出路面砖，干燥，最后放入马弗炉中，以2-10℃/min的速率升温至400℃，保温6-7h，然后随炉冷却至室温，得到表面有二氧化钛层的路面砖。
10.如权利要求9所述的一种高强度高透水性路面砖的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述冰醋酸、乙醇、三乙胺、钛酸四丁酯的体积比为20:20:10:1.5。
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