CN106673617B - 陶瓷透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种陶瓷透水砖及其制备方法，属于铺路材料技术领域，陶瓷透水砖由基体层和面层构成，基体层功效原料组成为陶瓷废料、耐火砖废料、长石和硼玻璃，其中，陶瓷废料、耐火砖废料为颗粒料，其余为细粉料，颗粒料包括粒径为5‑3毫米的粗颗粒料和粒径为3‑1毫米的细颗粒料，粗颗粒料占基体层整体配料质量的35％‑60％；面层功效原料组成为陶瓷废料、刚玉废料、长石和硼玻璃，其中，陶瓷废料、刚玉废料为颗粒料，其余为细粉料，颗粒料为粒径为3‑1毫米的细颗粒料，陶瓷透水砖，透水性能好，还兼具较好的耐磨性能和防堵塞能力，综合性能好。制备方法依次包括备料、混料、成型、干燥和烧成，基体层和面层分别混料，在混料时外加成型用的有机结合剂和水，然后依次分别布料后压制成型，简单可靠，易于实施，保证质量。

Description

陶瓷透水砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷透水砖及其制备方法，属于铺路材料技术领域。
背景技术
2013年9月6日《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》中要求，新建地区的硬化路面中，透水性地面的比例不低于40％。随着国家推进海绵城市建设，陶瓷透水砖的需求越来越大，众所周知，陶瓷透水砖与其它材料的透水砖相比具有高强度、透水性好、抗冻性好等特点，具有良好的环保性能，还可以改善城市微气候。但是，目前陶瓷透水砖多采用陶瓷废料或煤矸石废料制成，受主体材料本身强度的制约，耐磨损能力不是很好，同时因为环境污染问题的加重，大量的PM2.5和粉尘污染使透水砖堵塞的问题显现出来。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷透水砖，透水性能好，还兼具较好的耐磨性能和防堵塞能力，综合性能好。
本发明的制备方法简单可靠，易于实施，保证质量。
本发明所述的陶瓷透水砖，由基体层和面层构成，其基体层和面层功效原料组成分别为：
基体层功效原料组成为陶瓷废料、耐火砖废料、长石和硼玻璃，其中，陶瓷废料、耐火砖废料为颗粒料，其余为细粉料，颗粒料包括粒径为5-3毫米的粗颗粒料和粒径为3-1毫米的细颗粒料，粗颗粒料占基体层整体配料质量的35％-60％；
面层功效原料组成为陶瓷废料、刚玉废料、长石和硼玻璃，其中，陶瓷废料、刚玉废料为颗粒料，其余为细粉料，颗粒料为粒径为3-1毫米的细颗粒料。
细粉料最好为过120目筛的细粉。
基体层功效原料的优选质量百分组成为：
面层功效原料的优选质量百分组成为：
其中：
各种废料借用了它的强度，具体成分组成没有特别要求。
陶瓷废料为建筑墙地砖陶瓷(包括抛光砖)、烧成砖瓦、日用陶瓷或洁具陶瓷的废料的其一或任何两种或任何三种或三种以上的任意比例混合。
耐火砖废料为无碳耐火砖、粘土砖、硅砖或高铝砖的废料的其一或任何两种或任何三种或三种以上的任意比例混合。
刚玉废料为刚玉砖、刚玉制品或氧化铝含量90％以上的刚玉晶相的废料的其一或任何两种或三种的任意比例混合。
长石可以是任意一种长石即可，不管钠长石还是钾长石，也不论产地。
硼玻璃可以是硼玻璃的废料，粉碎备用。
本制备方法，依次包括备料、混料、成型、干燥和烧成，其基体层和面层分别混料，在混料时外加成型用的有机结合剂和水，然后依次分别布料后压制成型。
其中：
备料：按照原料要求准备，包括颗粒料和细粉料，符合粒度要求。
混料：先混合细粉料，并外加配料总质量3-7％有机结合剂，如羧甲基纤维素、淀粉或糊精中的一种，也可任意比例混合配用，一般在均混机里均混3-10分钟，再和其它颗粒料一同投入混料机，外加配料总质量4-8％的水，混匀制得成型料，备用。配料总质量对于基体层和面层分别计量。行业要求透水砖的面层厚度控制在8毫米左右。
如果需要调整透水砖的颜色，可以在面层混料时，外加面层配料总质量3-7％的陶瓷色料，可以单色，可以混合色，也可以根据混合情况取得彩色，增加观赏性能。
成型：成型压力控制为18-25兆帕适宜。
干燥：可以是自然干燥，也可以烘干，烘干时适宜烘干温度为100-110℃，烘干时间为100-130分钟。
烧成：烧成温度为1100-1200℃，保温时间120-180分钟。
产品性能：抗折强度14MPa以上，耐压强度40MPAa以上，透水系数大于5.0×10-2cm/s，耐磨性能用磨坑长度示明，本发明磨坑长度小于18mm，远远小于国标不大于35mm的要求。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明产品采用大量的陶瓷废料和耐火材料废料，既可以减少这些废料带来的环境污染，又由于这些材料价格低廉，能有效降低成本，变废为宝。
2、通过刚玉废料的引入，极大地提高了砖体表面的耐磨性能。
3、通过硼玻璃粉的加入，有效降低了产品的烧成温度并且保证了烧成后的结合强度，并且硼玻璃能使其烧成后在陶瓷颗粒周围形成光滑致密状态的包裹层，既提高其强度又能有效防止粉尘附着，提高防堵塞能力。
4、通过合理的颗粒级配，既提高了透水率又保证面层的防滑效果和防堵塞能力。
5、有机结合剂的引入既保证了毛坯结合强度，又通过由于烧成过程形成气孔，增加了透水砖的透水效果。
6、陶瓷色料可以很方便地使路面砖的颜色更加丰富美观，提高其可观赏性能。
7、本发明制备方法简单可行，容易实施，能够保证产品质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1、本发明所述的陶瓷透水砖，由基体层和面层构成，其基体层和面层功效原料组成分别为：
基体层功效原料质量百分组成为：粒径为5-3毫米抛光砖陶瓷废料35％，粒径为3-1毫米抛光砖陶瓷废料41％，粒径为5-3毫米的无碳耐火砖废料5％，粒径为3-1毫米无碳耐火砖废料5％，莱芜长石细粉12％，废硼玻璃细粉2％。
混料时，外加基体层配料总质量6％的羧甲基纤维素结合剂，水4％。
面层功效原料质量百分组成为：粒径为3-1毫米的抛光砖陶瓷废料75％，粒径为3-1毫米的刚玉废料10％，莱芜长石细粉12％，废硼玻璃细粉3％。
混料时，外加面层配料总质量5％的羧甲基纤维素结合剂，水4％。
制备方法：
备料：按照原料要求准备，包括颗粒料和细粉料，符合粒度要求。
混料：先混合细粉料，并加入羧甲基纤维素，在均混机里均混5分钟，再和其它颗粒料一同投入混料机，加入水，混匀制得成型料，备成型用。
成型：用压力成型机压制成型，成型压力控制为20兆帕。
干燥：烘干温度为105±3℃，烘干时间为120分钟。
烧成：烧成温度为1150±30℃，保温时间150分钟。
产品性能：抗折强度16.3MPa，耐压强度60.3MPa，透水系数5.3×10-2cm/s，磨坑长度11mm。
实施例2、本发明所述的陶瓷透水砖，由基体层和面层构成，其基体层和面层功效原料组成分别为：
基体层功效原料质量百分组成为：粒径为5-3毫米抛光砖陶瓷废料45％，粒径为3-1毫米抛光砖陶瓷废料34％，粒径为3-1毫米无碳耐火砖废料10％，新泰长石细粉9％，废硼玻璃细粉2％
混料时，外加基体层配料总质量5％的羧甲基纤维素，水4％。
面层功效原料质量百分组成为：粒径为3-1毫米的抛光砖陶瓷废料80％，粒径为3-1毫米的刚玉废料10％，新泰长石细粉8％，废硼玻璃细粉2％。
混料时，外加面层配料总质量5％的羧甲基纤维素，水4％。
制备方法：
备料：按照原料要求准备，包括颗粒料和细粉料，符合粒度要求。
混料：先混合细粉料，并加入羧甲基纤维素结合，在均混机里均混8分钟，再和其它颗粒料一同投入混料机，加入水，混匀制得成型料，备成型用。
成型：用压力成型机压制成型，成型压力控制为21兆帕。
干燥：烘干温度为110±2℃，烘干时间为115分钟。
烧成：烧成温度为1150±20℃，保温时间150分钟。
产品性能：抗折强度15.3MPa，耐压强度45.3MPa，透水系数8.1×10-2cm/s，磨坑长度15mm。
实施例3、本发明所述的陶瓷透水砖，由基体层和面层构成，其基体层和面层功效原料组成分别为：
基体层功效原料质量百分组成为：粒径为5-3毫米卫生洁具陶瓷废料38％，粒径为3-1毫米抛光砖陶瓷废料41％，粒径为5-3毫米的刚玉耐火砖废料4％，粒径为3-1毫米刚玉耐火砖废料4％，莱芜长石细粉11％，废硼玻璃细粉2％。
混料时，外加基体层配料总质量6％的羧甲基纤维素结合剂，水4％。
面层功效原料质量百分组成为：粒径为3-1毫米的卫生洁具陶瓷废料77％，粒径为3-1毫米的刚玉废料8％，莱芜长石细粉12％，废硼玻璃细粉3％。
混料时，外加面层配料总质量5％的砖红色陶瓷色料及5％的羧甲基纤维素结合剂，水4％。
制备方法：
备料：按照原料要求准备，包括颗粒料和细粉料，符合粒度要求。
混料：先混合细粉料，并加入羧甲基纤维素，在均混机里均混5分钟，再和其它颗粒料一同投入混料机，加入水，混匀制得成型料，备成型用。
成型：用压力成型机压制成型，成型压力控制为20兆帕。
干燥：烘干温度为105±3℃，烘干时间为120分钟。
烧成：烧成温度为1150±30℃，保温时间150分钟。
产品性能：抗折强度16.3MPa，耐压强度60.3MPa，透水系数5.3×10-2cm/s，磨坑长度13mm。
实施例4、本发明所述的陶瓷透水砖，由基体层和面层构成，其基体层和面层功效原料组成分别为：
基体层功效原料质量百分组成为：粒径为5-3毫米墙地砖混合陶瓷废料38％，粒径为3-1毫米墙地砖混合陶瓷废料40％，粒径为5-3毫米的硅砖耐火砖废料5％，粒径为3-1毫米的硅砖耐火砖废料5％，莱芜长石细粉9％，废硼玻璃细粉3％。
混料时，外加基体层配料总质量4％的羧甲基纤维素结合剂，水6％。
面层功效原料质量百分组成为：粒径为3-1毫米的墙地砖混合陶瓷废料79％，粒径为3-1毫米的刚玉制品废料8％，莱芜长石细粉8％，废硼玻璃细粉5％。
制备方法：
备料：按照原料要求准备，包括颗粒料和细粉料，符合粒度要求。
混料：先混合细粉料，并加入羧甲基纤维素，在均混机里均混8分钟，再和其它颗粒料一同投入混料机，加入水，混匀制得成型料，备成型用。
成型：用压力成型机压制成型，成型压力控制为23兆帕。
干燥：烘干温度为105±3℃，烘干时间为100分钟。
烧成：烧成温度为1170±30℃，保温时间160分钟。
产品性能：抗折强度18Mpa，耐压强度50Mpa，透水系数6.3×10-2cm/s，磨坑长度17mm。
实施例5、本发明所述的陶瓷透水砖，由基体层和面层构成，其基体层和面层功效原料组成分别为：
基体层功效原料质量百分组成为：粒径为5-3毫米抛光砖陶瓷废料42％，粒径为3-1毫米抛光砖陶瓷废料36％，粒径为5-3毫米的高铝砖耐火砖废料3％，粒径为3-1毫米高铝砖耐火砖废料4％，莱芜长石细粉12％，废硼玻璃细粉3％。
混料时，外加基体层配料总质量5％的羧甲基纤维素结合剂，水5％。
面层功效原料质量百分组成为：粒径为3-1毫米的抛光砖陶瓷废料86％，粒径为3-1毫米的氧化铝含量90％以上的刚玉晶相的废料5％，莱芜长石细粉7％，硼玻璃细粉2％。
混料时，外加面层配料总质量6％的红色陶瓷色料。
制备方法：
备料：按照原料要求准备，包括颗粒料和细粉料，符合粒度要求。
混料：先混合细粉料，并加入羧甲基纤维素，在均混机里均混10分钟，再和其它颗粒料一同投入混料机，加入水，混匀制得成型料，备成型用。
成型：用压力成型机压制成型，成型压力控制为20兆帕。
干燥：烘干温度为103±3℃，烘干时间为125分钟。
烧成：烧成温度为1150±30℃，保温时间140分钟。
产品性能：抗折强度16.7Mpa，耐压强度56.1Mpa，透水系数5.5×10-2cm/s，磨坑长度19mm。
实施例6、本发明所述的陶瓷透水砖，由基体层和面层构成，其基体层和面层功效原料组成分别为：
基体层功效原料质量百分组成为：粒径为5-3毫米抛光砖陶瓷废料34％，粒径为3-1毫米砖瓦陶瓷废料52％，粒径为5-3毫米的粘土耐火砖废料2％，粒径为3-1毫米粘土耐火砖废料4％，新泰长石细粉4％，硼玻璃细粉4％。
混料时，外加基体层配料总质量7％的淀粉结合剂，水8％。
面层功效原料质量百分组成为：粒径为3-1毫米的抛光砖陶瓷废料85％，粒径为3-1毫米的刚玉砖废料6％，新泰长石细粉5.5％，硼玻璃细粉3.5％。
制备方法：
备料：按照原料要求准备，包括颗粒料和细粉料，符合粒度要求。
混料：先混合细粉料，并加入淀粉，在均混机里均混7分钟，再和其它颗粒料一同投入混料机，加入水，混匀制得成型料，备成型用。
成型：用压力成型机压制成型，成型压力控制为21.5兆帕。
干燥：烘干温度为107±2℃，烘干时间为130分钟。
烧成：烧成温度为1130±30℃，保温时间180分钟。
产品性能：抗折强度15Mpa，耐压强度46.4Mpa，透水系数5.8×10-2cm/s，磨坑长度17.5mm。
实施例7、本发明所述的陶瓷透水砖，由基体层和面层构成，其基体层和面层功效原料组成分别为：
基体层功效原料质量百分组成为：粒径为5-3毫米地砖陶瓷废料37％，粒径为3-1毫米地砖陶瓷废料46％，粒径为5-3毫米的高铝耐火砖废料5％，粒径为3-1毫米高铝耐火砖废料4％，莱芜长石细粉6.5％，硼玻璃细粉1.5％。
混料时，外加基体层配料总质量4.6％的糊精结合剂，水7％。
面层功效原料质量百分组成为：粒径为3-1毫米的地砖陶瓷废料83％，粒径为3-1毫米的刚玉砖废料6％，新泰长石细粉8％，硼玻璃细粉3％。
制备方法：
备料：按照原料要求准备，包括颗粒料和细粉料，符合粒度要求。
混料：先混合细粉料，并加入糊精，在均混机里均混6.5分钟，再和其它颗粒料一同投入混料机，加入水，混匀制得成型料，备成型用。
成型：用压力成型机压制成型，成型压力控制为22.5兆帕。
干燥：烘干温度为106±3℃，烘干时间为115分钟。
烧成：烧成温度为1150±30℃，保温时间155分钟。
产品性能：抗折强度18Mpa，耐压强度51.3Mpa，透水系数5.4×10-2cm/s，磨坑长度16.2mm。
实施例8、本发明所述的陶瓷透水砖，由基体层和面层构成，其基体层和面层功效原料组成分别为：
基体层功效原料质量百分组成为：粒径为5-3毫米抛光砖陶瓷废料42％，粒径为3-1毫米废砖瓦陶瓷废料46％，粒径为5-3毫米的高铝耐火砖废料2％，粒径为3-1毫米刚玉耐火砖废料4％，莱芜长石细粉4％，废硼玻璃细粉2％。
混料时，外加基体层配料总质量6.5％的羧甲基纤维素结合剂，水5.6％。
面层功效原料质量百分组成为：粒径为3-1毫米的地砖陶瓷废料82％，粒径为3-1毫米的刚玉砖废料6％，新泰长石细粉9％，硼玻璃细粉3％。
产品性能：抗折强度18.5Mpa，耐压强度52.1Mpa，透水系数5.3×10-2cm/s，磨坑长度17.4mm。

Claims (10)

1.一种陶瓷透水砖，由基体层和面层构成，其特征在于基体层和面层功效原料组成分别为：
基体层功效原料组成为陶瓷废料、耐火砖废料、长石和硼玻璃，其中，陶瓷废料、耐火砖废料为颗粒料，其余为细粉料，颗粒料包括粒径为5-3毫米的粗颗粒料和粒径为3-1毫米的细颗粒料，粗颗粒料占基体层整体配料质量的35%-60%；
面层功效原料组成为陶瓷废料、刚玉废料、长石和硼玻璃，其中，陶瓷废料、刚玉废料为颗粒料，其余为细粉料，颗粒料为粒径为3-1毫米的细颗粒料；
所述的陶瓷透水砖采用如下方法进行制备：依次包括备料、混料、成型、干燥和烧成，其特征在于基体层和面层分别混料，在混料时外加成型用的有机结合剂和水，然后依次分别布料后压制成型；
有机结合剂为羧甲基纤维素。
2.根据权利要求1所述的陶瓷透水砖，其特征在于细粉料为过120目筛的细粉。
3.根据权利要求2所述的陶瓷透水砖，其特征在于基体层功效原料质量百分组成为：
陶瓷废料 70-90%
耐火砖废料 3-10%
长石 3-15%
硼玻璃 1-5% 。
4.根据权利要求3所述的陶瓷透水砖，其特征在于面层功效原料质量百分组成为：
陶瓷废料 70-90%
刚玉废料 1-10%
长石 3-15%
硼玻璃 1-5% 。
5.根据权利要求4所述的陶瓷透水砖，其特征在于陶瓷废料为建筑墙地砖陶瓷、烧成砖瓦、日用陶瓷或洁具陶瓷的废料的其一或任何两种或任何三种或三种以上的任意比例混合。
6.根据权利要求5所述的陶瓷透水砖，其特征在于耐火砖废料为无碳耐火砖、粘土砖、硅砖或高铝砖的废料的其一或任何两种或任何三种或三种以上的任意比例混合。
7.根据权利要求6所述的陶瓷透水砖，其特征在于刚玉废料为刚玉砖、刚玉制品或氧化铝含量90%以上的刚玉晶相的废料的其一或任何两种或三种的任意比例混合。
8.一种权利要求1所述的陶瓷透水砖的制备方法，依次包括备料、混料、成型、干燥和烧成，其特征在于基体层和面层分别混料，在混料时外加成型用的羧甲基纤维素和水，然后依次分别布料后压制成型。
9.根据权利要求8所述的陶瓷透水砖的制备方法，其特征在于混料需要先混合细粉料，并外加配料总质量3-7%的羧甲基纤维素，均混3-10分钟，再与颗粒料一起混合，最后外加配料总质量4-8%的水，混匀制得成型料。
10.根据权利要求8或9所述的陶瓷透水砖的制备方法，其特征在于成型压力为18-25兆帕，烧成温度1100-1200℃，保温时间120-180分钟。
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