CN107417205A - 一种具有耐磨和防水性能的免烧砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有耐磨和防水性能的免烧砖，其原料包括普硅42.5水泥、胶粉、苯丙乳液、丁二烯、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯、改性碳纳米管、凹凸棒土、聚二甲基硅氧烷、间苯二酚、硅烷偶联剂KH‑560、粉煤灰、尾矿、中砂、高岭土、改性木粉和复合减水剂。本发明还提出上述一种具有耐磨和防水性能的免烧砖的制备方法。本发明制备得到的混凝土具有优异的耐磨和防水性能。

Description

一种具有耐磨和防水性能的免烧砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及免烧砖的技术领域，尤其涉及一种具有耐磨和防水性能的免烧砖及其制备方法。
背景技术
免烧砖，又称非烧结砖，由于能够避免传统烧结砖严重浪费土地资源以及在制备过程中排放二氧化硫污染环境的问题，在建筑领域中已经得到广泛的应用。在现有技术中，免烧砖使用江砂或河砂作为主要原料，然后添加一定量的辅助原料如水泥、粉煤灰、骨料等，水泥硬化后可以作为粘结材料，粉煤灰作为填充料，骨料作为增强材料，由于江砂或者河砂价格较高，增加了企业的成本负担，而且江砂或者河砂也是一种资源有限的材料。
现有技术中的免烧砖的耐磨和防水性能无法满足实际使用过程中的需求，因此亟需设计一种具有耐磨和防水性能的免烧砖来解决现有技术中的问题。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种具有耐磨和防水性能的免烧砖及其制备方法，制备得到的免烧砖具有优异的耐磨和防水性能。
本发明提出的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥100-120份、胶粉6-12份、苯丙乳液4-8份、丁二烯2-5份、苯乙烯1-4份、丙烯酸酯3-5份、醋酸乙烯4-6份、改性碳纳米管20-30份、凹凸棒土4-9份、聚二甲基硅氧烷0.5-1.5份、间苯二酚2-5份、硅烷偶联剂KH-560 1-3份、粉煤灰4-8份、尾矿12-24份、中砂60-80份、高岭土1-4份、改性木粉3-6份、复合减水剂4-8份。
优选地，改性碳纳米管按如下工艺进行制备：将碳纳米管和OP-10混合均匀，置于超声反应器中,然后加入去离子水，超声分散1-4min，然后加入天然胶乳，继续超声5-8min，接着加入甲酸混合均匀，水洗至中性，然后于50-70℃真空干燥20-40min得到改性碳纳米管。
优选地，改性碳纳米管的制备工艺中，碳纳米管、OP-10、去离子水、天然胶乳和甲酸的重量比为6-12：2-5：8-12：2-4：3-6。
优选地，改性木粉按如下工艺进行制备：将木粉在100-120℃干燥2-5h，然后加入异氰酸酯偶联剂混合均匀，接着于1500-2500r/min转速搅拌10-30min，冷却至室温得到改性木粉。
优选地，改性木粉的工艺中，木粉和异氰酸酯偶联剂的重量比为8-12：2-5。
优选地，复合减水剂由木质磺酸钙、三乙醇胺和硫酸钠按重量比1-3：2-5：4-6混合而成。
优选地，中砂的细度模数为2.5-2.8。
优选地，尾矿中粒径小于0.044mm占49.27％，尾矿的塑性指数为13.9。
本发明的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将胶粉、苯丙乳液、丁二烯、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯、聚二甲基硅氧烷和间苯二酚加入反应釜中，升温至80-90℃，于400-500r/min搅拌35-45min，冷却至室温即得物料A；
S2、将改性碳纳米管、凹凸棒土、粉煤灰、尾矿、中砂、高岭土和改性木粉研磨至40-60目颗粒状物料，然后加入反应釜中，于500-600r/min搅拌35-55min，即得物料B；
S3、将物料A、物料B、普硅42.5水泥、复合减水剂与水混合均匀，于850-1250r/min搅拌20-50min，升温至50-60℃，于450-650r/min搅拌25-45min，冷却至室温后得到物料C；
S4、用免烧砖成型机在20-30MPa的压力下将物料C压制成型免烧砖；
S5、用喷水法在常温下自然干燥养护四周。
本发明的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖，其原料包括普硅42.5水泥、胶粉、苯丙乳液、丁二烯、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯、改性碳纳米管、凹凸棒土、聚二甲基硅氧烷、间苯二酚、硅烷偶联剂KH-560、粉煤灰、尾矿、中砂、高岭土、改性木粉和复合减水剂。其中以普硅42.5水泥为胶凝材料，以胶粉、苯丙乳液、丁二烯、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯、聚二甲基硅氧烷和间苯二酚有机高分子补强料，以改性碳纳米管、凹凸棒土、粉煤灰、尾矿、中砂、高岭土和改性木粉为骨料，以硅烷偶联剂KH-560和复合减水剂为助剂，合理控制胶凝材料、有机高分子补强料、骨料和助剂之间的配比，制备得到的免烧砖具有优异的耐磨和防水性能，其中添加的改性碳纳米管通过将碳纳米管和OP-10混合均匀，置于超声反应器中,然后加入去离子水，超声分散，然后加入天然胶乳，继续超声，接着加入甲酸混合均匀，水洗至中性，然后于真空干燥得到改性碳纳米管，利用碳纳米管的良好的力学性能，通过天然胶乳的改性，制备得到的改性碳纳米管，并利用硅烷偶联剂KH-560进行表面的改性，使得骨料与有机高分子补强料能够有效结合，运用到本发明免烧砖的制备中，有效提高了本发明免烧砖的耐磨性能，且骨料中添加的凹凸棒土和高岭土减小了免烧砖料的分层度，使得免烧砖的防水性能，其中添加的改性木粉通过将木粉干燥，然后加入异氰酸酯偶联剂混合均匀，接着搅拌，冷却至室温得到改性木粉，通过异氰酸酯偶联剂对木粉表面进行改性，然后与有机高分子补强料进行有效结合，制备得到的免烧砖具有优异的防水性能。其中添加的复合减水剂由木质磺酸钙、三乙醇胺和硫酸钠按一定配比混合而成，有利于促进免烧砖在养护过程中生成钙矾石和凝胶这两种产物，钙矾石作为胶凝材料的强度骨架，凝胶填充于钙矾石骨架之间,最后与尾矿紧密结合，提高免烧砖抗压强度。本发明制备得到的混凝土具有优异的耐磨和防水性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
具体实施方式中，普硅42.5水泥的重量份可以为100份、105份、110份、115份、120份；胶粉的重量份可以为6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份；苯丙乳液的重量份可以为4份、5份、6份、7份、8份；丁二烯的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；苯乙烯的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；丙烯酸酯的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份；醋酸乙烯的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份；改性碳纳米管的重量份可以为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份；凹凸棒土的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份；聚二甲基硅氧烷的重量份可以为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份；间苯二酚的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；硅烷偶联剂KH-560的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份；粉煤灰的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份；尾矿的重量份可以为12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份；中砂的重量份可以为60份、65份、70份、75份、80份；高岭土的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；改性木粉的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；复合减水剂的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份。
实施例1
本发明提出的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥110份、胶粉9份、苯丙乳液6份、丁二烯3.5份、苯乙烯2.5份、丙烯酸酯4份、醋酸乙烯5份、改性碳纳米管25份、凹凸棒土6.5份、聚二甲基硅氧烷1份、间苯二酚3.5份、硅烷偶联剂KH-560 2份、粉煤灰6份、尾矿18份、中砂70份、高岭土2.5份、改性木粉4.5份、复合减水剂6份。
改性碳纳米管按如下工艺进行制备：按重量份将9份碳纳米管和3.5份OP-10混合均匀，置于超声反应器中,然后加入10份去离子水，超声分散2.5min，然后加入3份天然胶乳，继续超声6.5min，接着加入4.5份甲酸混合均匀，水洗至中性，然后于60℃真空干燥30min得到改性碳纳米管。
改性木粉按如下工艺进行制备：按重量份将10份木粉在110℃干燥3.5h，然后加入3.5份异氰酸酯偶联剂混合均匀，接着于2000r/min转速搅拌20min，冷却至室温得到改性木粉。
其中，复合减水剂由木质磺酸钙、三乙醇胺和硫酸钠按重量比2：3.5：5混合而成。中砂的细度模数为2.65。尾矿中粒径小于0.044mm占49.27％，尾矿的塑性指数为13.9。
本发明的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将胶粉、苯丙乳液、丁二烯、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯、聚二甲基硅氧烷和间苯二酚加入反应釜中，升温至85℃，于450r/min搅拌40min，冷却至室温即得物料A；
S2、将改性碳纳米管、凹凸棒土、粉煤灰、尾矿、中砂、高岭土和改性木粉研磨至50目颗粒状物料，然后加入反应釜中，于550r/min搅拌45min，即得物料B；
S3、将物料A、物料B、普硅42.5水泥、复合减水剂与水混合均匀，于1050r/min搅拌35min，升温至55℃，于550r/min搅拌35min，冷却至室温后得到物料C；
S4、用免烧砖成型机在25MPa的压力下将物料C压制成型免烧砖；
S5、用喷水法在常温下自然干燥养护四周。
实施例2
本发明提出的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥100份、胶粉12份、苯丙乳液4份、丁二烯5份、苯乙烯1份、丙烯酸酯5份、醋酸乙烯4份、改性碳纳米管30份、凹凸棒土4份、聚二甲基硅氧烷1.5份、间苯二酚2份、硅烷偶联剂KH-560 3份、粉煤灰4份、尾矿24份、中砂60份、高岭土4份、改性木粉3份、复合减水剂8份。
改性碳纳米管按如下工艺进行制备：按重量份将6份碳纳米管和5份OP-10混合均匀，置于超声反应器中,然后加入8份去离子水，超声分散4min，然后加入2份天然胶乳，继续超声8min，接着加入3份甲酸混合均匀，水洗至中性，然后于70℃真空干燥20min得到改性碳纳米管。
改性木粉按如下工艺进行制备：按重量份将8份木粉在120℃干燥2h，然后加入5份异氰酸酯偶联剂混合均匀，接着于1500r/min转速搅拌30min，冷却至室温得到改性木粉。
其中，复合减水剂由木质磺酸钙、三乙醇胺和硫酸钠按重量比1：5：4混合而成。中砂的细度模数为2.5。尾矿中粒径小于0.044mm占49.27％，尾矿的塑性指数为13.9。
本发明的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将胶粉、苯丙乳液、丁二烯、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯、聚二甲基硅氧烷和间苯二酚加入反应釜中，升温至80℃，于500r/min搅拌35min，冷却至室温即得物料A；
S2、将改性碳纳米管、凹凸棒土、粉煤灰、尾矿、中砂、高岭土和改性木粉研磨至60目颗粒状物料，然后加入反应釜中，于500r/min搅拌55min，即得物料B；
S3、将物料A、物料B、普硅42.5水泥、复合减水剂与水混合均匀，于850r/min搅拌50min，升温至50℃，于650r/min搅拌25min，冷却至室温后得到物料C；
S4、用免烧砖成型机在30MPa的压力下将物料C压制成型免烧砖；
S5、用喷水法在常温下自然干燥养护四周。
实施例3
本发明提出的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥120份、胶粉6份、苯丙乳液8份、丁二烯2份、苯乙烯4份、丙烯酸酯3份、醋酸乙烯6份、改性碳纳米管20份、凹凸棒土9份、聚二甲基硅氧烷0.5份、间苯二酚5份、硅烷偶联剂KH-560 1份、粉煤灰8份、尾矿12份、中砂80份、高岭土1份、改性木粉6份、复合减水剂4份。
改性碳纳米管按如下工艺进行制备：按重量份将12份碳纳米管和2份OP-10混合均匀，置于超声反应器中,然后加入12份去离子水，超声分散1min，然后加入4份天然胶乳，继续超声5min，接着加入6份甲酸混合均匀，水洗至中性，然后于50℃真空干燥40min得到改性碳纳米管。
改性木粉按如下工艺进行制备：按重量份将12份木粉在100℃干燥5h，然后加入2份异氰酸酯偶联剂混合均匀，接着于2500r/min转速搅拌10min，冷却至室温得到改性木粉。
其中，复合减水剂由木质磺酸钙、三乙醇胺和硫酸钠按重量比3：2：6混合而成。中砂的细度模数为2.8。尾矿中粒径小于0.044mm占49.27％，尾矿的塑性指数为13.9。
本发明的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将胶粉、苯丙乳液、丁二烯、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯、聚二甲基硅氧烷和间苯二酚加入反应釜中，升温至90℃，于400r/min搅拌45min，冷却至室温即得物料A；
S2、将改性碳纳米管、凹凸棒土、粉煤灰、尾矿、中砂、高岭土和改性木粉研磨至40目颗粒状物料，然后加入反应釜中，于600r/min搅拌35min，即得物料B；
S3、将物料A、物料B、普硅42.5水泥、复合减水剂与水混合均匀，于1250r/min搅拌20min，升温至60℃，于450r/min搅拌45min，冷却至室温后得到物料C；
S4、用免烧砖成型机在20MPa的压力下将物料C压制成型免烧砖；
S5、用喷水法在常温下自然干燥养护四周。
实施例4
本发明提出的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥105份、胶粉11份、苯丙乳液5份、丁二烯4份、苯乙烯2份、丙烯酸酯4.5份、醋酸乙烯4.5份、改性碳纳米管28份、凹凸棒土5份、聚二甲基硅氧烷1.2份、间苯二酚3份、硅烷偶联剂KH-560 2.5份、粉煤灰5份、尾矿22份、中砂65份、高岭土3份、改性木粉4份、复合减水剂7份。
改性碳纳米管按如下工艺进行制备：按重量份将8份碳纳米管和4份OP-10混合均匀，置于超声反应器中,然后加入9份去离子水，超声分散3min，然后加入2.5份天然胶乳，继续超声7min，接着加入4份甲酸混合均匀，水洗至中性，然后于65℃真空干燥25min得到改性碳纳米管。
改性木粉按如下工艺进行制备：按重量份将9份木粉在115℃干燥3h，然后加入4份异氰酸酯偶联剂混合均匀，接着于1800r/min转速搅拌25min，冷却至室温得到改性木粉。
其中，复合减水剂由木质磺酸钙、三乙醇胺和硫酸钠按重量比1.5：4：4.5混合而成。中砂的细度模数为2.8。尾矿中粒径小于0.044mm占49.27％，尾矿的塑性指数为13.9。
本发明的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将胶粉、苯丙乳液、丁二烯、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯、聚二甲基硅氧烷和间苯二酚加入反应釜中，升温至82℃，于480r/min搅拌38min，冷却至室温即得物料A；
S2、将改性碳纳米管、凹凸棒土、粉煤灰、尾矿、中砂、高岭土和改性木粉研磨至55目颗粒状物料，然后加入反应釜中，于520r/min搅拌52min，即得物料B；
S3、将物料A、物料B、普硅42.5水泥、复合减水剂与水混合均匀，于880r/min搅拌45min，升温至52℃，于620r/min搅拌28min，冷却至室温后得到物料C；
S4、用免烧砖成型机在28MPa的压力下将物料C压制成型免烧砖；
S5、用喷水法在常温下自然干燥养护四周。
实施例5
本发明提出的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥115份、胶粉7份、苯丙乳液7份、丁二烯3份、苯乙烯3份、丙烯酸酯3.5份、醋酸乙烯5.5份、改性碳纳米管22份、凹凸棒土8份、聚二甲基硅氧烷0.8份、间苯二酚4份、硅烷偶联剂KH-560 1.5份、粉煤灰7份、尾矿14份、中砂75份、高岭土2份、改性木粉5份、复合减水剂5份。
改性碳纳米管按如下工艺进行制备：按重量份将10份碳纳米管和3份OP-10混合均匀，置于超声反应器中,然后加入11份去离子水，超声分散2min，然后加入3.5份天然胶乳，继续超声6min，接着加入5份甲酸混合均匀，水洗至中性，然后于55℃真空干燥35min得到改性碳纳米管。
改性木粉按如下工艺进行制备：按重量份将11份木粉在105℃干燥4h，然后加入3份异氰酸酯偶联剂混合均匀，接着于2200r/min转速搅拌15min，冷却至室温得到改性木粉。
其中，复合减水剂由木质磺酸钙、三乙醇胺和硫酸钠按重量比2.5：3：5.5混合而成。中砂的细度模数为2.5。尾矿中粒径小于0.044mm占49.27％，尾矿的塑性指数为13.9。
本发明的一种具有耐磨和防水性能的免烧砖的制备方法，包括如下步骤：
S1、将胶粉、苯丙乳液、丁二烯、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯、聚二甲基硅氧烷和间苯二酚加入反应釜中，升温至88℃，于420r/min搅拌42min，冷却至室温即得物料A；
S2、将改性碳纳米管、凹凸棒土、粉煤灰、尾矿、中砂、高岭土和改性木粉研磨至45目颗粒状物料，然后加入反应釜中，于580r/min搅拌38min，即得物料B；
S3、将物料A、物料B、普硅42.5水泥、复合减水剂与水混合均匀，于1220r/min搅拌25min，升温至58℃，于480r/min搅拌42min，冷却至室温后得到物料C；
S4、用免烧砖成型机在22MPa的压力下将物料C压制成型免烧砖；
S5、用喷水法在常温下自然干燥养护四周。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有耐磨和防水性能的免烧砖，其特征在于，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥100-120份、胶粉6-12份、苯丙乳液4-8份、丁二烯2-5份、苯乙烯1-4份、丙烯酸酯3-5份、醋酸乙烯4-6份、改性碳纳米管20-30份、凹凸棒土4-9份、聚二甲基硅氧烷0.5-1.5份、间苯二酚2-5份、硅烷偶联剂KH-560 1-3份、粉煤灰4-8份、尾矿12-24份、中砂60-80份、高岭土1-4份、改性木粉3-6份、复合减水剂4-8份。
2.根据权利要求1所述的具有耐磨和防水性能的免烧砖，其特征在于，改性碳纳米管按如下工艺进行制备：将碳纳米管和OP-10混合均匀，置于超声反应器中,然后加入去离子水，超声分散1-4min，然后加入天然胶乳，继续超声5-8min，接着加入甲酸混合均匀，水洗至中性，然后于50-70℃真空干燥20-40min得到改性碳纳米管。
3.根据权利要求1或2所述的具有耐磨和防水性能的免烧砖，其特征在于，改性碳纳米管的制备工艺中，碳纳米管、OP-10、去离子水、天然胶乳和甲酸的重量比为6-12：2-5：8-12：2-4：3-6。
4.根据权利要求1-3任一项所述的具有耐磨和防水性能的免烧砖，其特征在于，改性木粉按如下工艺进行制备：将木粉在100-120℃干燥2-5h，然后加入异氰酸酯偶联剂混合均匀，接着于1500-2500r/min转速搅拌10-30min，冷却至室温得到改性木粉。
5.根据权利要求1-4任一项所述的具有耐磨和防水性能的免烧砖，其特征在于，改性木粉的工艺中，木粉和异氰酸酯偶联剂的重量比为8-12：2-5。
6.根据权利要求1-5任一项所述的具有耐磨和防水性能的免烧砖，其特征在于，复合减水剂由木质磺酸钙、三乙醇胺和硫酸钠按重量比1-3：2-5：4-6混合而成。
7.根据权利要求1-6任一项所述的具有耐磨和防水性能的免烧砖，其特征在于，中砂的细度模数为2.5-2.8。
8.根据权利要求1-7任一项所述的具有耐磨和防水性能的免烧砖，其特征在于，尾矿中粒径小于0.044mm占49.27％，尾矿的塑性指数为13.9。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的具有耐磨和防水性能的免烧砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将胶粉、苯丙乳液、丁二烯、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯、聚二甲基硅氧烷和间苯二酚加入反应釜中，升温至80-90℃，于400-500r/min搅拌35-45min，冷却至室温即得物料A；
S2、将改性碳纳米管、凹凸棒土、粉煤灰、尾矿、中砂、高岭土和改性木粉研磨至40-60目颗粒状物料，然后加入反应釜中，于500-600r/min搅拌35-55min，即得物料B；
S3、将物料A、物料B、普硅42.5水泥、复合减水剂与水混合均匀，于850-1250r/min搅拌20-50min，升温至50-60℃，于450-650r/min搅拌25-45min，冷却至室温后得到物料C；
S4、用免烧砖成型机在20-30MPa的压力下将物料C压制成型免烧砖；
S5、用喷水法在常温下自然干燥养护四周。
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