CN107117905A - 废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，包括以下重量份原材料：以水泥100重量份为基准；150‑250重量份的陶瓷细骨料；200‑300重量份的陶瓷粗骨料，30‑50重量份的水；1‑2重量份的减水剂，10‑20重量份矿物细掺料，0.1‑0.8重量份纤维。同时本发明还公开了该植草砖的制备方法。与目前通用的普通植草砖相比，由于直接利用了废弃陶瓷骨料，降低了混凝土的生产成本。0‑20mm的废弃陶瓷骨料比较容易加工，成本仅为20元/吨。经济效益非常显著。本废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖的抗压强度≥50MPa，劈裂抗拉强度≥5MPa，抗冻等级在F300以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖及其制备方法。
背景技术
国家统计局数据显示，2016年全国陶瓷砖产量达80亿m3，卫生陶瓷制品约1.8亿件。在陶瓷生产过程中会伴随产生大量废陶瓷，另外，在陶瓷的运输、使用，建筑物的装修、拆迁等过程中也会产生大量废陶瓷。由于废陶瓷经高温烧制而成，其硬度高、性能稳定，无法自然消解，带来了严重的环境问题。
陶制品为多孔结构，通常吸水率大于9%，断面粗糙无光，敲击时声音粗哑，又可分为粗陶和精陶。精陶一般经素烧和釉烧两次烧成，通常呈白色或象牙色，其气孔很大且较多，大部分气孔相互连通，因此吸水率较高，约为9%-12%。精陶不透水，表面光滑，不易玷污，产品机械强度和化学稳定性较高。瓷制品是由天然石料破碎后添加化学黏合剂压合经高温烧结而成。烧结温度高，密实度好，内部呈现少量互不连通的极小气孔，吸水率小于0.5%，吸湿膨胀极小，故其抗折强度高、耐磨损、耐酸碱、不变色、寿命长。在-15℃至-20℃冻融循环20次无可见缺陷。
如果能把陶瓷废料制成植草砖，一方面，可以节约陶瓷废料的掩埋处理成本，减轻环境负担；另一方面，陶瓷废料取代天然砂，大大地缓解了混凝土砖骨料资源短缺的压力，实现了双赢的局面。将植草砖用于人行道路绿化、小区停车场绿化等，既能够满足路面载重功能的同时，又可以增加城市的绿化面积，从而改善空气。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖及其制备方法，直接利用陶瓷产业产生的废弃陶瓷，解决废弃陶瓷对环境的污染问题，同时节约材料资源。植草砖的制作过程完全免烧，达到环保生产的要求，经过科学系统的养护，植草砖具有很强的抗压性，铺设在地面上有很好的稳固性，绿化面积广，能经受行人、车辆的辗压而不被损坏，同时绿草的根部是生长在植草砖下面，不会因此而使草根受到伤害，它既可以方便人们出行，又可以增加城市的绿化面积，从而改善空气。适用于人行道路绿化、小区停车场绿化和山体护坡绿化。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，包括以下重量份原材料：以水泥100重量份为基准；150-250重量份的陶瓷细骨料；200-300重量份的陶瓷粗骨料，30-50重量份的水；1-2重量份的减水剂，10-20重量份矿物细掺料，0.1-0.8重量份纤维。
所述陶瓷细骨料是粒径为0-5mm的陶瓷颗粒。
所述陶瓷粗骨料是粒径5-20mm的陶瓷颗粒，陶瓷粗骨料压碎值小于15%，表观密度2640kg/m3,含泥量＜1%。
所述矿物细掺料为粉煤灰，比表面积≥1000mm2/kg。
所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂和萘系高效混凝土减水剂中的任一种。
所述纤维为玄武岩纤维。
所述水泥采用P.O42.5等级的水泥。
一种废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：根据设计好的配合比，称取水泥、陶瓷粗细骨料、粉煤灰、减水剂、纤维和水，然后将减水剂溶于水中；
步骤二：依次按照陶瓷粗骨料、水泥、粉煤灰、陶瓷细骨料和纤维的顺序加入到搅拌机中预拌30s；
步骤三：加入减水剂和水再搅拌120s；
步骤四：将陶瓷粗骨料混凝土装进模具后，在低频率振实台上振动15s成型，而后采用蒸汽养护的方法制备废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖。
所述蒸汽养护的方法对废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖产品进行养护，混凝土的蒸汽养护分静停、升温、恒温、降温四个阶段，混凝土的蒸汽养护应分别符合下列规定：
（1）静停期间应保持环境温度不低于5℃，浇筑结束4～6h且混凝土终凝后方可升温；
（2）升温速度不宜大于10℃/h；
（3）恒温期间混凝土内部温度最大不得超过65℃，静置后养护时间10~12h，其中恒温养护时间4~5h；
（4）降温速度不宜大于10℃/h，到达养护时间后，制成陶瓷全骨料混凝土植草砖。
制备的废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖的抗压强度≥50MPa，劈裂抗拉≥5MPa，抗渗等级达到P8以上，抗冻等级为F250以上。
本发明中，水泥也可以使用同等级的其他水泥，如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。
玄武岩纤维是一种由火山喷发形成的玄武岩矿石经高温熔融、拉丝而成的无机纤维材料，它是典型的硅酸盐纤维，具有天然的相容性，用它与水泥混凝土和砂浆拌和时很容易分散。在混凝土中合理地掺入玄武岩纤维，还可提高混凝土的抗冲击性能，降低其脆性，改善混凝土的力学性能。玄武岩纤维混凝土还具有优越的耐温性、抗收缩性以及耐腐蚀性，这有利于提高混凝土的耐久性，扩大混凝土的使用范围。
混凝土植草砖抗压强度是以150mm×150mm×150mm的立方体试件，采用蒸汽养护的方法进行养护，用标准实验方法测试，并按规定计算方法得到的强度值。
上述方案中，混凝土劈裂抗拉强度 是以150mm×150mm×150mm的立方体试件，在蒸汽养护条件下达到规定养护时间后，将试件放在试验机下压板的中心位置，劈裂承压面和劈裂面与试件成型时的顶面垂直，在上、下压板与试件之间垫以圆弧形垫块及垫条各一条，垫块与垫条应与试件上、下面的中心线对准并与成型时的顶面垂直。
上述方案中，混凝土植草砖的抗渗性采用逐级加压法测得，实验时水压从0.1MP开始，以后每隔8h增加0.1MP水压，并随时观察试件表面渗水情况，当6个试件中3个试件出现渗水时停止加压，并记录此时水压力。
使用上述方案中，混凝土植草砖抗冻性一般以抗冻等级表示。上述方案中，混凝土抗冻性一般以抗冻等级表示，抗冻性能应以冻融循环后相对动弹性模量损失率和重量损失率两项指标作为评判标准，抗冻等级是将达到试验龄期后的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以试件的相对动弹性模量损失率不超过40％，而且质量损失率不超过5％时所能承受的最大冻融循环次数来确定的。GBT50476-2008将混凝土划分为以下抗冻等级：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等九个等级。
这样，本发明的废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖成本低廉，经济效益显著，物理性能优良。与目前通用的普通植草砖相比，由于直接利用了废弃陶瓷骨料，降低了混凝土的生产成本。0-20mm的废弃陶瓷骨料比较容易加工，成本仅为20元/吨。经济效益非常显著。本废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖的抗压强度≥50MPa，劈裂抗拉强度≥5MPa，抗冻等级在F300以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
一种废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，它的原料按重量份配合比如下：
陶瓷粗骨料 236份
陶瓷细骨料 186份
水 38份
减水剂 1.1份
水泥 100份
矿物细掺料 18份
纤维 0.5份
陶瓷细骨料是粒径为0-5mm的陶瓷颗粒。
陶瓷粗骨料是粒径5-20mm的陶瓷颗粒，陶瓷粗骨料压碎值小于15%，表观密度2640kg/m3,含泥量＜1%。
矿物细掺料为粉煤灰，比表面积≥1000mm2/kg。
减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂和萘系高效混凝土减水剂中的任一种。
纤维为玄武岩纤维。
水泥采用P.O42.5等级的水泥。
废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖制备步骤如下：
将已称量的陶瓷细骨料、水泥、矿物细掺料、陶瓷粗骨料和纤维加入搅拌机后干拌30s，然后加入减水剂和水再搅拌120s。
将搅拌均匀的陶瓷粗骨料混凝土装入模具，在低频率振实台上振动15s成型，采用蒸汽养护的方法进行养护，达到规定的养护时间。
蒸汽养护的方法对废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖产品进行养护，混凝土的蒸汽养护可分静停、升温、恒温、降温四个阶段，混凝土的蒸汽养护应分别符合下列规定：（1）静停期间应保持环境温度不低于5℃，浇筑结束4～6h且混凝土终凝后方可升温。（2）升温速度不宜大于10℃/h。（3）恒温期间混凝土内部温度不宜超过60℃，最大不得超过65℃，静置后养护时间10~12h，其中恒温养护时间4~5h；（4）降温速度不宜大于10℃/h。到达养护时间后，制成废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖。
按相关标准进行各项指标的测定。本实施例的废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖性能指标如下：
实施例2：
一种废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，它的原料按重量份配合比如下：
陶瓷细骨料 172份
陶瓷粗骨料 226份
水 36份
减水剂 1.8份
水泥 100份
矿物细掺料 17份
纤维 0.5份
陶瓷细骨料是粒径为0-5mm的陶瓷颗粒。
陶瓷粗骨料是粒径5-20mm的陶瓷颗粒，陶瓷粗骨料压碎值小于15%，表观密度2640kg/m3,含泥量＜1%。
矿物细掺料为粉煤灰，比表面积≥1000mm2/kg。
减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂和萘系高效混凝土减水剂中的任一种。
纤维为玄武岩纤维。
水泥采用P.O42.5等级的水泥。
废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖制备步骤如下：
将已称量的陶瓷细骨料、水泥、矿物细掺料、陶瓷粗骨料和纤维加入搅拌机后干拌30s，然后加入减水剂和水再搅拌120s。
将搅拌均匀的陶瓷粗骨料混凝土装入模具，在低频率振实台上振动15s成型，采用蒸汽养护的方法进行养护，达到规定的养护时间。
蒸汽养护的方法对废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖产品进行养护，混凝土的蒸汽养护可分静停、升温、恒温、降温四个阶段，混凝土的蒸汽养护应分别符合下列规定：（1）静停期间应保持环境温度不低于5℃，浇筑结束4～6h且混凝土终凝后方可升温。（2）升温速度不宜大于10℃/h。（3）恒温期间混凝土内部温度不宜超过60℃，最大不得超过65℃，恒静置后养护时间10~12h，其中恒温养护时间4~5h；（4）降温速度不宜大于10℃/h。到达养护时间后，制成废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖。
按相关标准进行各项指标的测定。本实施例的废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖性能指标如下：
实施例3：
一种废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，它的原料按重量份配合比如下：
陶瓷细骨料 150份
陶瓷粗骨料 200份
水 30份
减水剂 1份
水泥 100份
矿物细掺料 10份
纤维 0.1份
陶瓷细骨料是粒径为0-5mm的陶瓷颗粒。
陶瓷粗骨料是粒径5-20mm的陶瓷颗粒，陶瓷粗骨料压碎值小于15%，表观密度2640kg/m3,含泥量＜1%。
矿物细掺料为粉煤灰，比表面积≥1000mm2/kg。
减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂和萘系高效混凝土减水剂中的任一种。
纤维为玄武岩纤维。
水泥采用P.O42.5等级的水泥。
废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖制备步骤如下：
将已称量的陶瓷细骨料、水泥、矿物细掺料、陶瓷粗骨料和纤维加入搅拌机后干拌30s，然后加入减水剂和水再搅拌120s。
将搅拌均匀的陶瓷粗骨料混凝土装入模具，在低频率振实台上振动15s成型，采用蒸汽养护的方法进行养护，达到规定的养护时间。
蒸汽养护的方法对废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖产品进行养护，混凝土的蒸汽养护可分静停、升温、恒温、降温四个阶段，混凝土的蒸汽养护应分别符合下列规定：（1）静停期间应保持环境温度不低于5℃，浇筑结束4～6h且混凝土终凝后方可升温。（2）升温速度不宜大于10℃/h。（3）恒温期间混凝土内部温度不宜超过60℃，最大不得超过65℃，静置后养护时间10~12h，其中恒温养护时间4~5h；（4）降温速度不宜大于10℃/h。到达养护时间后，制成废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖。
实施例4：
一种废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，它的原料按重量份配合比如下：
陶瓷细骨料 250份
陶瓷粗骨料 300份
水 50份
减水剂 2份
水泥 100份
矿物细掺料 20份
纤维 0.8份
陶瓷细骨料是粒径为0-5mm的陶瓷颗粒。
陶瓷粗骨料是粒径5-20mm的陶瓷颗粒，陶瓷粗骨料压碎值小于15%，表观密度2640kg/m3,含泥量＜1%。
矿物细掺料为粉煤灰，比表面积≥1000mm2/kg。
减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂和萘系高效混凝土减水剂中的任一种。
纤维为玄武岩纤维。
水泥采用P.O42.5等级的水泥。
废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖制备步骤如下：
将已称量的陶瓷细骨料、水泥、矿物细掺料、陶瓷粗骨料和纤维加入搅拌机后干拌30s，然后加入减水剂和水再搅拌120s。
将搅拌均匀的陶瓷粗骨料混凝土装入模具，在低频率振实台上振动15s成型，采用蒸汽养护的方法进行养护，达到规定的养护时间。
蒸汽养护的方法对废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖产品进行养护，混凝土的蒸汽养护可分静停、升温、恒温、降温四个阶段，混凝土的蒸汽养护应分别符合下列规定：（1）静停期间应保持环境温度不低于5℃，浇筑结束4～6h且混凝土终凝后方可升温。（2）升温速度不宜大于10℃/h。（3）恒温期间混凝土内部温度不宜超过60℃，最大不得超过65℃，静置后养护时间10~12h，其中恒温养护时间4~5h；（4）降温速度不宜大于10℃/h。到达养护时间后，制成废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，其特征是，包括以下重量份原材料：以水泥100重量份为基准；150-250重量份的陶瓷细骨料；200-300重量份的陶瓷粗骨料，30-50重量份的水；1-2重量份的减水剂，10-20重量份矿物细掺料，0.1-0.8重量份纤维。
2.如权利要求1所述的废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，其特征是，所述陶瓷细骨料是粒径为0-5mm的陶瓷颗粒。
3.如权利要求1所述的废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，其特征是，所述陶瓷粗骨料是粒径5-20mm的陶瓷颗粒，陶瓷粗骨料压碎值小于15%，表观密度2640kg/m3,含泥量＜1%。
4.如权利要求1所述的废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，其特征是，所述矿物细掺料为粉煤灰，比表面积≥1000mm2/kg。
5.如权利要求1所述的废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，其特征是，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂和萘系高效混凝土减水剂中的任一种。
6.如权利要求1所述的废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，其特征是，所述纤维为玄武岩纤维。
7.如权利要求1所述的废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖，其特征是，所述水泥采用P.O42.5等级的水泥。
8.一种如权利要求1所述废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一：根据设计好的配合比，称取水泥、陶瓷粗细骨料、矿物细掺料、减水剂、纤维和水，然后将减水剂溶于水中；
步骤二：依次按照陶瓷粗骨料、水泥、矿物细掺料、陶瓷细骨料和纤维的顺序加入到搅拌机中预拌30s；
步骤三：加入减水剂和水再搅拌120s；
步骤四：将陶瓷粗骨料混凝土装进模具后，在低频率振实台上振动15s成型，而后采用蒸汽养护的方法制备废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征是，所述蒸汽养护的方法对废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖产品进行养护，混凝土的蒸汽养护分静停、升温、恒温、降温四个阶段，混凝土的蒸汽养护应分别符合下列规定：
（1）静停期间应保持环境温度不低于5℃，浇筑结束4～6h且混凝土终凝后方可升温；
（2）升温速度不宜大于10℃/h；
（3）恒温期间混凝土内部温度最大不得超过65℃，静置后养护时间10~12h，其中恒温养护时间4~5h；
（4）降温速度不宜大于10℃/h，到达养护时间后，制成陶瓷全骨料混凝土植草砖。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征是，制备的废弃陶瓷全骨料混凝土植草砖的抗压强度≥50MPa，劈裂抗拉≥5MPa，抗渗等级达到P8以上，抗冻等级为F250以上。
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