CN106630825B - 一种复合透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明现提供一种复合透水砖及其制备方法，包括面层和底层，面层的原料包括骨料、面层粘结剂、水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水泥抑碱剂、减水剂和水，底层的原料包括骨料、砂子、水泥、可再分散乳胶粉、水泥抑碱剂、减水剂和水；本发明以彩砂作为面层骨料，适量水泥作为面层与底层的粘结剂，并结合一定的添加剂，即能有效地解决有机粘结剂引起的面层老化、掉砂、褪色、价格昂贵、与底层结合不牢等问题，同时又能避免水泥等无机粘结剂影响面层着色效果及透水性能等问题。

Description

一种复合透水砖及其制备方法
技术领域
本发明属于固体废弃物利用领域，具体涉及一种复合透水砖及其制备方法。
背景技术
随着我国经济迅速发展，越来越多的城市地表被混凝土、水泥、沥青、砖、石板等密闭硬化材料所覆盖，阻碍城市路面水分与热量的流通，从而引起城市内涝与热岛效应等问题。因此，为了解决城市路面密闭问题，维持城市生态平衡，同时响应国家“加强海绵城市建设”的政策，透水砖作为一种具有良好透水透气性能的功能性建筑材料，近年来得到专家学者的广泛关注。
目前，国内市场上的透水砖主要有陶瓷透水砖、树脂粘结砂基透水砖、透水混凝土以及复合透水砖。陶瓷透水砖需要开采大量陶瓷原料，破坏生态环境，且这种透水砖一般需要1000℃以上高温烧结，工艺复杂，成本较高；树脂粘结砂基透水砖，使用树脂作为粘结剂，该类产品价格昂贵，且易老化；透水混凝土是通过骨料间的大孔透水，表面不美观，且很容易被堵塞；复合透水砖一般是由砂基表层和混凝土底层组成，既解决了透水混凝土表面粗糙，易堵塞等问题，同时与砂基透水砖相比也大大降低了成本，具有广阔的应用前景。
中国专利CN10167187A 《水泥混凝土透水砖、透水路面及其生产方法》中提出一种复合透水砖的制备方法，其面层配比为：水泥20-30%、沙子15-25%、无机颜料2-18%、吸水树脂0.1-0.5%、沥青粉1-15%、扩散剂1-6%、减水剂2-15%、石子0-10%，该面层中骨料较少，而水泥等粘结剂占很大的比重，使其透水性能较差，而且由于其骨料颜色单一，只是通过外加无机颜料改变外观，此时大量的水泥也会影响其着色效果。
中国专利CN1966861B《复合透水砖》中涉及一种复合透水砖制备方法，其面层骨料为0.05mm-2mm的石英砂，粘结剂为有机树脂及少量的无机粘结剂，这种有机树脂一般价格昂贵，且易老化，使得透水砖面层成本高、且容易出现褪色、掉砂现象。
中国专利CN103664060A《一种预覆膜新沙及其制备方法以及复合透水砖》中将透水砖面层骨料天然砂用环氧树脂树脂进行预覆膜，再添加有机树脂作为粘结剂，这样虽然增强了面层骨料间的粘合强度，但工艺复杂，不易进行工业化生产，而且底层使用水泥等无机粘结剂，面层与底层粘结剂的差别，容易使二者结合不紧密。
中国专利CN104452525B《一种透水砖及其制备方法》中透水砖表层骨料为建筑淤土免烧陶粒破碎而成的陶砂，粒径为0-5mm，颜色单一，粒径较大，使得透水砖的美观性变差，限制其实际应用场合；且陶粒破碎得到的陶砂形状不规则，球形度差，造成透水砖的透水性能较差，而且随着使用时间的延长其透水性能会衰减。
发发明内容
针对目前制备复合透水砖技术中存在的问题，本发明以彩砂作为面层骨料，适量水泥作为面层与底层的粘结剂，并结合一定的添加剂，即能有效地解决有机粘结剂引起的面层老化、掉砂、褪色、价格昂贵、与底层结合不牢等问题，同时又能避免水泥等无机粘结剂引起的面层着色效果差、透水性能差、且透水性长期易衰减等问题，提供一种复合透水砖及其制备方法。
为实现本发明的目的，本发明提供了以下技术方案：
一种复合透水砖，包括面层和底层，面层的原料包括骨料、面层粘结剂、水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水泥抑碱剂、减水剂和水，底层的原料包括骨料、砂子、水泥、可再分散乳胶粉、水泥抑碱剂、减水剂和水；面层的原料重量份数分别为：
面层骨料 100份；
面层粘结剂 20-40份；
水性环氧树脂 0.6-4份；
水性环氧固化剂 0.1-2份；
水泥抑碱剂 0.6-2.8份
减水剂 0.1-0.4份；
水 6-20份；
面层骨料为10-100目的天然彩砂、彩色陶砂、经烧结的彩色陶瓷粉粒。
底层的原料重量份数分别为：
底层骨料 100份；
砂子 15-40份；
水泥 12-28份；
可再分散乳胶粉 0.1-0.6份；
水泥抑碱剂 0.6-3.0份
减水剂 0.1-0.6份；
水 8-20份
底层骨料为石子、陶粒、废瓷碎粒、尾矿一种或多种，粒径为1-15mm，优选为3-10mm。
所述面层的原料还包括重量分数为0.01-0.5份的甜菜碱。
所述面层粘结剂为水泥或地质聚合物粘结剂的任一种。
所述地质聚合物粘结剂是由100份高岭土、30-40份矿粉、5-10份氢氧化钠、20-35份的水玻璃混合配制而成。
所述水性环氧树脂为固含量为50-100％的水溶性环氧树脂或标准液体环氧树脂；水性环氧固化剂为固含量为30％-70％的水溶性环氧固化剂，优选为：水性环氧树脂与对应的水性环氧固化剂的质量比为1:1-10:1。
所述水泥抑碱剂为硅灰、粉煤灰、煅烧高岭土的任一种或两种以上。
所述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、聚羧酸高效减水剂或Light Polymers公司的 CT017减水剂等一种或多种。
一种复合透水砖的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：a、按配方要求称取面层各原料和底层各原料，分别混合均匀，为待用的面层原料和底层原料；b、采用振动压制的方法将底层原料在模具进行压制，清理压头，制得底层，在底层上面放置面层原料并压制成型；c、将步骤b制得的成型样品在温度为20-35℃，湿度为70%-95%的条件下养护3-28天，得到复合透水砖。
复合透水砖的面层厚度为4-10mm；底层厚度为30-100mm，优选为40-80mm。
甜菜碱为具有强烈吸湿性能的烷基甜菜碱、烷基酰胺甜菜碱或磺丙基甜菜碱一种或多种。
底层所用的可分散乳胶粉为具有极为突出粘结强度的的乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉一种或多种。
本发明的优点在于：
1.本发明制备透水砖面层所用骨料优选为彩色陶砂或彩色喷雾造粒陶瓷粉，经高温煅烧，骨料本身具有类似陶瓷的着色效果，不会褪色，有效的避免了水泥等粘结剂影响着色效果；
2.本发明制备透水砖面层所用骨料为经高温烧结的球形颗粒，使得制备的透水砖强度高，耐磨性好，透水性好，且不易堵塞。
3.本发明制备透水砖面层所用粘结剂主要为无机粘结剂，如水泥、地质聚合物粘结剂等，只用了少量的水性环氧树脂，降低了原料成本，同时也避免了有机粘结剂造成的易老化、掉砂等问题；
4.面层所用甜菜碱具有强烈的吸湿性能，可以增强透水砖的透水性，同时作为一种两性表面活性剂，在水泥水化的碱性环境下，甜菜碱中-COO-基团易与环氧树脂环氧基团反应结合，使其在水中不易流失，可以长期保持其增强透水的功能,使透水砖的透水性长期不衰减。
5.面层与底层都为无机粘结剂，结合较好，面层与底层结合牢固；
6.本发明原料易得、制备工艺简单，有利于产业化。
具体实施方式
为了更详细地说明本发明，给出下述制备实例。但本发明的范围并不局限于此。
实施例1
面层配方：黄色陶砂（40-80目）100g，P.O42.5水泥30g，水性环氧树脂1.5g，水性环氧固化剂0.4g，甜菜碱0.15g，硅灰1g，聚羧酸减水剂0.3g，水14g；
底层配方：石子（3-7mm）1200g，P.O42.5级水泥380g，砂子320g，可再分散乳胶粉3g，硅灰10g，聚羧酸减水剂2.4g，水96g。
（1）按配方要求称取面层与底层原料，二者分别混合均匀待用；
（2）采用振动压制的方法，先将底层混合料放置在150×150×65mm的钢模中布料压制，清理压头，再在底层上面进行面层布料并压制成型；
（3）将成型好的样品，在温度为25℃、湿度为80%的条件下养护28天，得到复合透水砖；
（4）将养护好的透水砖按照JG/T376-2012测试透水系数与抗压强度，如表1所示。
实施例2
面层配方：红色陶瓷喷雾造粒粉（40-60目）120g，P.O42.5水泥25g，水性环氧树脂2.25g，水性环氧固化剂0.6g，甜菜碱0.15g，粉煤灰1.5g，减水剂0.3g，水16g；
底层配方：陶粒（3-7mm）1200g，P.O42.5水泥300g，砂子280g，可再分散乳胶粉2g，硅灰12g，减水剂2.4g，水110g。
（1）按配方要求称取面层与底层原料，二者分别混合均匀待用；
（2）采用振动压制的方法，先将底层混合料放置在150×150×65mm的钢模中布料压制，清理压头，再在底层上面进行面层布料并压制成型；
（3）将成型好的样品，在温度为25℃、湿度为90%的条件下养护28天，得到复合透水砖；
（4）将养护好的透水砖按照JG/T376-2012测试透水系数与抗压强度，如表1所示。
实施例3
面层配方：蓝色天然彩砂（40-60目）120g，高岭土24g，矿粉9g，氢氧化钠1.65，水玻璃6.6，水性环氧树脂2.4g，水性环氧固化剂0.6g，甜菜碱0.15g，高岭土1.3g，萘系高效减水剂0.2g，水17g；
底层配方：陶粒（3-7mm）1200g，P.O42.5水泥240g，砂子220g，可再分散乳胶粉3g，硅灰15g，萘系高效减水剂2.6g，水100g。
（1）按配方要求称取面层与底层原料，二者分别混合均匀待用，其中氢氧化钠先与水玻璃混合，并搅拌至氢氧化钠溶解配置成激发剂，再将激发剂与面层其他原料一起混合；
（2）采用振动压制的方法，先将底层混合料放置在150×150×65mm的钢模中布料压制，清理压头，再在底层上面进行面层布料并压制成型；
（3）将成型好的样品，在温度为25℃、湿度为80%的条件下养护28天，得到复合透水砖；
（4）将养护好的透水砖按照JG/T376-2012测试透水系数与抗压强度，如表1所示。
对比例1
与实施例2对比，面层未添加甜菜碱，其他配方与实验步骤完全相同，将养护好的透水砖按照JG/T376-2012测试透水系数与抗压强度，如表1所示。
对比例2
与实施例2对比，底层中未添加可再分散乳胶粉，其他配方与实验步骤完全相同，将养护好的透水砖按照JG/T376-2012测试透水系数与抗压强度，如表1所示：
通过以上数据可以看出，本发明的实施例2与对比例1相比，强度变化不大，但透水性能明显具有优势，本发明的实施例2与对比例2相比，透水系数变化不大，但抗压强度明显具有优势。同时，本发明制备的透水砖在强度与透水性能方面都具有明显的优势。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种复合透水砖，包括面层和底层，其特征在于：面层的原料包括面层骨料、面层粘结剂、水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水泥抑碱剂、减水剂和水，底层的原料包括底层骨料、砂子、水泥、可再分散乳胶粉、水泥抑碱剂、减水剂和水；面层的原料重量份数分别为：
面层骨料为10-100目的天然彩砂、彩色陶砂、经烧结的彩色陶瓷粉粒；底层的原料重量份数分别为：
底层骨料为石子、陶粒、废瓷碎粒、尾矿中的一种或多种，粒径为1-15mm；所述面层的原料还包括重量份数为0.01-0.5份的甜菜碱；所述面层粘结剂为水泥或地质聚合物粘结剂的任一种。
2.根据权利要求1所述的复合透水砖，其特征在于：所述地质聚合物粘结剂是由100份高岭土、30-40份矿粉、5-10份氢氧化钠、20-35份的水玻璃混合配制而成。
3.根据权利要求1所述的复合透水砖，其特征在于：所述水性环氧树脂为固含量为50-100％的水溶性环氧树脂或标准液体环氧树脂；水性环氧固化剂为固含量为30％-70％的水溶性环氧固化剂。
4.根据权利要求1或2所述的复合透水砖，其特征在于：所述水泥抑碱剂为硅灰、粉煤灰、煅烧高岭土的任一种或两种以上。
5.根据权利要求1或2所述的复合透水砖，其特征在于：所述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、聚羧酸高效减水剂或Light Polymers公司的CT017减水剂一种或多种。
6.一种权利要求1-5任一项所述的复合透水砖的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：a、按配方要求称取面层各原料和底层各原料，分别混合均匀，为待用的面层原料和底层原料；b、采用振动压制的方法将底层原料在模具中进行压制，清理压头，制得底层，在底层上面放置面层原料并压制成型；c、将步骤b制得的成型样品在温度为20-35℃，湿度为70％-95％的条件下养护3-28天，得到复合透水砖。
7.根据权利要求6所述的复合透水砖的制备方法，其特征在于：复合透水砖的面层厚度为4-10mm；底层厚度为30-100mm。
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