CN106431351A - 一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖及制备方法，包括以下步骤：将城市污泥、砖渣、混凝土渣加入水，搅拌至骨料充分润湿，再加入水泥、减水剂和聚合物纤维，搅拌，再加入高分子聚合物和水，搅拌至混合物表面发亮，压制形成透水基层；将纳米二氧化钛、高分子聚合物和水充分混合，再将矿渣、钢渣、砖渣和混凝土渣加入水，搅拌至骨料充分润湿，再两种混合物都加入水泥和减水剂中，混合，置于透水基层表面，振动挤压成型，最后将透水表层和透水基层复合砖充分干燥后，经高温烘焙得到基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖。

Description

一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖及制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖及制备方法。
背景技术
随着城市的发展，普通的混凝土被用于城市的各个角落，如道路、建筑、广场等，普通的混凝土的表面硬化不透气，虽然极大的方便了人们的出行，但是也阻止了地上水与地下水之间的流通，影响了大自然中水的循环发展，加重了城市排污的负担，影响了地下水的补给，而且也容易引起城市热岛效应，因此，为了改善人们的生活环境，提高人们的生活质量，生态透水砖是改善城市生态环境的有利途径之一。
目前，透水砖根据所含有的材料的不同，可分为普通透水砖、聚合物纤维混凝土透水砖、彩石复合混凝土透水砖、彩石环氧通体透水砖、混凝土透水砖和生态砂基透水砖。普通透水砖为普通碎石的多孔混凝土，聚合物纤维混凝土透水砖为花岗岩石、高强水泥和聚丙烯纤维压制而成，彩石复合混凝土透水砖为天然彩色花岗岩、大理石、改性环氧树脂和聚合物纤维压制而成，彩石环氧通体透水砖是天然彩石与改性环氧树脂胶合浇制而成，混凝土透水砖是由河沙、水泥、透水及和水混合而成，而生态砂基透水砖是以沙漠风积沙为原料制成。而且，为了响应循环经济的理念，许多矿渣废料、陶瓷废料、混凝土废料和砖渣废料等也被运用于透水砖中，由此可知，依据透水砖中不同材料的组成，透水砖会具有崭新的外观和性能。
中国专利CN 102061652B公开的一种生态渣透水砖及其制备方法，该生态渣透水砖包括基础强度透水层和感观透水层，感观透水层通过依次布料、振动挤压成型和粘结在基础强度透水层的上表面，其中基础强度透水层由生态渣、水泥、硅灰、三聚氰胺和水构成，感观透水层由水泥、石英砂、颜料、水性树脂、固化剂和水构成，生态渣是由钢渣构成的多个球状封闭孔洞颗粒构成。中国专利CN 201620327U公开的防堵塞的透水混凝土路面砖，该透水混凝土路面砖自上至下依次为透水表层、透水过渡层和透水基层，透水表层中含有成网状或栅格状的左右下下前后互通的毛细孔，形成的孔隙率大，透水过渡层和透水基层中含有左右下下前后互通的透水过渡孔，形成的孔隙率小，通过毛细孔拦截细小分成，仅允许水通过，且透水表层中含有光催化作用的材料，能将空隙中堵塞的有机物降解成水和二氧化碳，防止堵塞。由上述现有技术可知，通过综合利用材料和结构，可以赋予生态透水砖多种优质性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖及制备方法，基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖包括包括透水基层和透水表层，所述透水表层包括矿渣、钢渣、砖渣、混凝土渣、高分子聚合物、水泥、减水剂和纳米二氧化钛，所述透水基层包括城市污泥、砖渣、混凝土渣、高分子聚合物、水泥、减水剂和聚合物纤维，所述透水基层和透水表层间通过分批布料和振动挤压成型粘结。该方法制备的基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖充分利用多种工业资源，且制备的透水砖透水性能好，防阻塞，机械强度高，使用寿命长。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖，所述基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖中包括城市污泥、矿渣、钢渣、砖渣、混凝土渣、高分子聚合物、水泥、减水剂、纳米二氧化钛和聚合物纤维，所述基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖包括透水基层和透水表层，所述透水表层包括矿渣、钢渣、砖渣、混凝土渣、高分子聚合物、水泥、减水剂和纳米二氧化钛，所述透水基层包括城市污泥、砖渣、混凝土渣、高分子聚合物、水泥、减水剂和聚合物纤维，所述透水基层和透水表层间通过分批布料和振动挤压成型粘结。
作为上述技术方案的优选，所述透水表层的组分，按重量份计，包括矿渣20-40份、钢渣5-15份、砖渣25-35份、混凝土渣40-60份、高分子聚合物5-10份、水泥35-55份、减水剂3-8份和纳米二氧化钛5-9份。
作为上述技术方案的优选，所述透水基层包括城市污泥50-80份、砖渣15-30份、混凝土渣20-30份、高分子聚合物10-20份、水泥40-60份、减水剂3-9份和聚合物纤维5-15份。
作为上述技术方案的优选，所述高分子聚合物为EVA乳液和水性氯丁胶，EVA乳液和水性氯丁胶的质量比为1:0.8-1.2。
作为上述技术方案的优选，所述矿渣和钢渣的粒径为0.5-1.5mm。
作为上述技术方案的优选，所述砖渣和混凝土渣的粒径为5-25mm。
作为上述技术方案的优选，所述城市污泥的含水率低于50％。
作为上述技术方案的优选，所述聚合物纤维为聚丙烯纤维，强度为8-10g/D，纤度为5-7dtex，长度为5-20mm。
本发明还提供一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份计，将城市污泥50-80份、砖渣15-30份、混凝土渣20-30份加入水5-8份，搅拌至骨料充分润湿，再加入水泥40-60份、减水剂3-9份和聚合物纤维5-15份，充分搅拌，再加入高分子聚合物10-20份和水3-7份，搅拌至混合物表面发亮，置于模具中，压制形成透水基层；
(2)按重量份计，将纳米二氧化钛5-9份、高分子聚合物5-10份和水2-6份充分混合，再将矿渣20-40份、钢渣5-15份、砖渣25-35份和混凝土渣40-60份加入水3-6份，搅拌至骨料充分润湿，再两种混合物都加入水泥35-55份和减水剂3-8份中，充分混合，置于步骤(1)所制备的透水基层表面，振动挤压成型形成透水表层和透水基层复合砖；
(3)将步骤(2)制备的透水表层和透水基层复合砖充分干燥后，经高温烘焙得到基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，高温烘焙的温度条件为：起始温度为室温，以10℃/min的速度升至800-900℃，保温30-60min，以10℃/min的速度降温至350℃后，自然降温。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖中含有多种工业垃圾，如城市污泥、矿渣、钢渣、砖渣和混凝土渣，城市污泥、矿渣和钢渣中含有多种金属氧化物，可制成细骨料，砖渣和混凝土渣作为粗骨料，而且城市污泥的主要成分为铝硅酸盐和重金属，将这四种工业垃圾运用于透水砖中，不仅充分利用了资源，而且可以将有毒重金属层层包裹，避免了二次污染。
(2)本发明制备的基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖包括透水基层和透水表层，在保证透水砖机械强度的基础上，依据透水砖的渗水情况，使透水砖的从上往下孔隙越大，优选出透水表层包括矿渣、钢渣、砖渣、混凝土渣、高分子聚合物、水泥、减水剂和纳米二氧化钛，透水基层包括城市污泥、砖渣、混凝土渣、高分子聚合物、水泥、减水剂和聚合物纤维，透水层表面还含有纳米二氧化钛，能促进有机物分解，防止堵塞。
(3)本发明制备的基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖包括的透水基层和透水表层中都含有高分子聚合物和聚合物纤维，两者的存在可以显著提高的透水砖的机械强度，而且用量少，不影响透水砖的透水性能。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)按重量份计，将含水率低于50％的城市污泥50份、粒径为5mm的砖渣15份、粒径为5mm的混凝土渣20份加入水5份，搅拌至骨料充分润湿，再加入水泥40份、减水剂3份和强度为8g/D，纤度为5dtex，长度为5mm的聚丙烯纤维5份，充分搅拌，再加入质量比为1:0.8的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物10份和水3份，搅拌至混合物表面发亮，置于模具中，压制形成透水基层。
(2)按重量份计，将粒径为20nm的纳米二氧化钛5份、质量比为1:0.8的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物5份和水2份充分混合，再将粒径为0.5mm的矿渣20份、粒径为0.5mm的钢渣5份、粒径为5mm的砖渣25份和粒径为5mm的混凝土渣40份加入水3份，搅拌至骨料充分润湿，再两种混合物都加入水泥35份和减水剂3份中，充分混合，置于透水基层表面，振动挤压成型形成透水表层和透水基层复合砖。
(3)将透水表层和透水基层复合砖充分干燥后，在起始温度为室温的情况下，以10℃/min的速度升至800℃，保温30min，以10℃/min的速度降温至350℃后，自然降温得到基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖。
实施例2：
(1)按重量份计，将含水率低于50％的城市污泥80份、粒径为25mm的砖渣30份、粒径为25mm的混凝土渣30份加入水8份，搅拌至骨料充分润湿，再加入水泥60份、减水剂9份和强度为10g/D，纤度为7dtex，长度为20mm的聚丙烯纤维15份，充分搅拌，再加入质量比为1:1.2的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物20份和水7份，搅拌至混合物表面发亮，置于模具中，压制形成透水基层。
(2)按重量份计，将粒径为100nm的纳米二氧化钛9份、质量比为1:1.2的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物10份和水6份充分混合，再将粒径为1.5mm的矿渣40份、粒径为1.5mm的钢渣15份、粒径为25mm的砖渣35份和粒径为25mm的混凝土渣60份加入水6份，搅拌至骨料充分润湿，再两种混合物都加入水泥55份和减水剂8份中，充分混合，置于透水基层表面，振动挤压成型形成透水表层和透水基层复合砖。
(3)将透水表层和透水基层复合砖充分干燥后，在起始温度为室温的情况下，以10℃/min的速度升至900℃，保温60min，以10℃/min的速度降温至350℃后，自然降温得到基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖。
实施例3：
(1)按重量份计，将含水率低于50％的城市污泥60份、粒径为15mm的砖渣20份、粒径为20mm的混凝土渣25份加入水6份，搅拌至骨料充分润湿，再加入水泥45份、减水剂4份和强度为9g/D，纤度为6dtex，长度为10mm的聚丙烯纤维10份，充分搅拌，再加入质量比为1:1的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物15份和水5份，搅拌至混合物表面发亮，置于模具中，压制形成透水基层。
(2)按重量份计，将粒径为50nm的纳米二氧化钛8份、质量比为1:0.9的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物8份和水4份充分混合，再将粒径为0.8mm的矿渣25份、粒径为1.2mm的钢渣8份、粒径为10mm的砖渣30份和粒径为10mm的混凝土渣45份加入水4份，搅拌至骨料充分润湿，再两种混合物都加入水泥45份和减水剂6份中，充分混合，置于透水基层表面，振动挤压成型形成透水表层和透水基层复合砖。
(3)将透水表层和透水基层复合砖充分干燥后，在起始温度为室温的情况下，以10℃/min的速度升至850℃，保温40min，以10℃/min的速度降温至350℃后，自然降温得到基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖。
实施例4：
(1)按重量份计，将含水率低于50％的城市污泥70份、粒径为10mm的砖渣25份、粒径为15mm的混凝土渣25份加入水6份，搅拌至骨料充分润湿，再加入水泥55份、减水剂4份和强度为8.5g/D，纤度为6.5dtex，长度为15mm的聚丙烯纤维12份，充分搅拌，再加入质量比为1:1.1的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物15份和水6份，搅拌至混合物表面发亮，置于模具中，压制形成透水基层。
(2)按重量份计，将粒径为80nm的纳米二氧化钛8份、质量比为1:0.8的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物7份和水4份充分混合，再将粒径为0.9mm的矿渣30份、粒径为1.2mm的钢渣8份、粒径为20mm的砖渣30份和粒径为15mm的混凝土渣45份加入水5份，搅拌至骨料充分润湿，再两种混合物都加入水泥50份和减水剂7份中，充分混合，置于透水基层表面，振动挤压成型形成透水表层和透水基层复合砖。
(3)将透水表层和透水基层复合砖充分干燥后，在起始温度为室温的情况下，以10℃/min的速度升至900℃，保温30min，以10℃/min的速度降温至350℃后，自然降温得到基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖。
实施例5：
(1)按重量份计，将含水率低于50％的城市污泥80份、粒径为15mm的砖渣30份、粒径为15mm的混凝土渣25份加入水8份，搅拌至骨料充分润湿，再加入水泥55份、减水剂7份和强度为10g/D，纤度为6dtex，长度为10mm的聚丙烯纤维5份，充分搅拌，再加入质量比为1:1.2的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物10份和水7份，搅拌至混合物表面发亮，置于模具中，压制形成透水基层。
(2)按重量份计，将粒径为100nm的纳米二氧化钛5份、质量比为1:0.8的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物10份和水2份充分混合，再将粒径为1.5mm的矿渣20份、粒径为1.5mm的钢渣5份、粒径为25mm的砖渣25份和粒径为25mm的混凝土渣40份加入水6份，搅拌至骨料充分润湿，再两种混合物都加入水泥55份和减水剂3份中，充分混合，置于透水基层表面，振动挤压成型形成透水表层和透水基层复合砖。
(3)将透水表层和透水基层复合砖充分干燥后，在起始温度为室温的情况下，以10℃/min的速度升至800℃，保温60min，以10℃/min的速度降温至350℃后，自然降温得到基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖。
实施例6：
(1)按重量份计，将含水率低于50％的城市污泥70份、粒径为10mm的砖渣25份、粒径为15mm的混凝土渣20份加入水7份，搅拌至骨料充分润湿，再加入水泥45份、减水剂7份和强度为8g/D，纤度为7dtex，长度为12mm的聚丙烯纤维8份，充分搅拌，再加入质量比为1:1.2的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物13份和水6份，搅拌至混合物表面发亮，置于模具中，压制形成透水基层。
(2)按重量份计，将粒径为50nm的纳米二氧化钛5份、质量比为1:1.2的EVA乳液和水性氯丁胶高分子聚合物7份和水4份充分混合，再将粒径为0.8mm的矿渣25份、粒径为1.2mm的钢渣8份、粒径为20mm的砖渣25份和粒径为17mm的混凝土渣50份加入水4份，搅拌至骨料充分润湿，再两种混合物都加入水泥45份和减水剂6份中，充分混合，置于透水基层表面，振动挤压成型形成透水表层和透水基层复合砖。
(3)将透水表层和透水基层复合砖充分干燥后，在起始温度为室温的情况下，以10℃/min的速度升至900℃，保温30min，以10℃/min的速度降温至350℃后，自然降温得到基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖。
经检测，实施例1-6制备的基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖的透水性能、机械强度和防堵塞性能的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖的透水性能和抗压强度优异，且使用6个月后性能差异不大，说明具有防堵塞性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖，其特征在于，所述基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖中包括城市污泥、矿渣、钢渣、砖渣、混凝土渣、高分子聚合物、水泥、减水剂、纳米二氧化钛和聚合物纤维，所述基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖包括透水基层和透水表层，所述透水表层包括矿渣、钢渣、砖渣、混凝土渣、高分子聚合物、水泥、减水剂和纳米二氧化钛，所述透水基层包括城市污泥、砖渣、混凝土渣、高分子聚合物、水泥、减水剂和聚合物纤维，所述透水基层和透水表层间通过分批布料和振动挤压成型粘结。
2.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖，其特征在于：所述透水表层的组分，按重量份计，包括矿渣20-40份、钢渣5-15份、砖渣25-35份、混凝土渣40-60份、高分子聚合物5-10份、水泥35-55份、减水剂3-8份和纳米二氧化钛5-9份。
3.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖，其特征在于：所述透水基层包括城市污泥50-80份、砖渣15-30份、混凝土渣20-30份、高分子聚合物10-20份、水泥40-60份、减水剂3-9份和聚合物纤维5-15份。
4.根据权利要求1至3所述的一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖，其特征在于：所述高分子聚合物为EVA乳液和水性氯丁胶，EVA乳液和水性氯丁胶的质量比为1:0.8-1.2。
5.根据权利要求1至3所述的一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖，其特征在于：所述矿渣和钢渣的粒径为0.5-1.5mm。
6.根据权利要求1至3所述的一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖，其特征在于：所述砖渣和混凝土渣的粒径为5-25mm。
7.根据权利要求1至3所述的一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖，其特征在于：所述城市污泥的含水率低于50％。
8.根据权利要求1至3所述的一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖，其特征在于：所述聚合物纤维为聚丙烯纤维，强度为8-10g/D，纤度为5-7dtex，长度为5-20mm。
9.一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份计，将城市污泥50-80份、砖渣15-30份、混凝土渣20-30份加入水5-8份，搅拌至骨料充分润湿，再加入水泥40-60份、减水剂3-9份和聚合物纤维5-15份，充分搅拌，再加入高分子聚合物10-20份和水3-7份，搅拌至混合物表面发亮，置于模具中，压制形成透水基层；
(2)按重量份计，将纳米二氧化钛5-9份、高分子聚合物5-10份和水2-6份充分混合，再将矿渣20-40份、钢渣5-15份、砖渣25-35份和混凝土渣40-60份加入水3-6份，搅拌至骨料充分润湿，再两种混合物都加入水泥35-55份和减水剂3-8份中，充分混合，置于步骤(1)所制备的透水基层表面，振动挤压成型形成透水表层和透水基层复合砖；
(3)将步骤(2)制备的透水表层和透水基层复合砖充分干燥后，经高温烘焙得到基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖。
10.根据权利要求9所述的一种基于建筑垃圾的生态自清洁防阻塞透水砖的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，高温烘焙的温度条件为：起始温度为室温，以10℃/min的速度升至800-900℃，保温30-60min，以10℃/min的速度降温至350℃后，自然降温。
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