CN107698232A - 新型透水砖及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种新型透水砖及其制备工艺，涉及透水建筑材料领域，该新型透水砖的制备工艺是将硬质高岭土煅烧，破碎筛分，得到粒度为‑8‑+20目的硬质高岭土粉末；按重量百分比计，称取固体原料：73％‑77％的硬质高岭土粉末、8％‑12％的粘结剂、8％‑12％的粘土以及4％‑6％的熔剂，加水搅拌混合均匀，得浆料；将浆料压制成型，得砖坯，并干燥、烧制，该制备工艺的原料易得、绿色环保，适宜大规模化生产；制得的新型透水砖的强度高，透水性能佳。

Description

新型透水砖及其制备工艺

技术领域

本发明涉及透水建筑材料领域，且特别涉及一种新型透水砖及其制备工艺。

背景技术

目前，城市建设中大多采用水泥、柏油、大理石等非透水性材质铺设地面，这些硬化路面使地表与空气的热量、水分交换很困难，自然调节城市地面温度和湿度的能力很差，地表吸收热量困难，导致城市空间内存留大量余热，地面还会大量反射，辐射太阳热能，从而导致出现城市夜间温度比郊外夜间温度高的现象。而且，在雨天时，硬化路面会阻止雨水直接渗入地下，造成到处积水，影响道路的舒适性和安全性，同时阻断了雨水直接补充地下水的途径，使城市地下水位难以回升，直接影响城市地表植被的健康生长，绿化困难，加重了城市的干旱缺水问题；而积水涌入下水道后注入江河，加重了城市排水系统和江河的排泄负担，晴天时地面又极为干燥，尘土飞扬，环境舒适度大大降低。

透水砖是为解决城市地表硬化、营造高质量的自然生活环境、维护城市生态平衡而诞生的环保建材新产品。其用以保持地面的透水性、保湿性，具备防滑、高强度、抗寒、耐风化、降噪、吸音等特点，是绿色环保产品。

但是，现有技术中，透水砖主要采用瓷砖生产中的废砖作为主要原料进行成型操作及高温烧成操作，由于瓷砖生产中的废砖产量有限，导致透水砖的生产资源紧缺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型透水砖的制备工艺，原料易得、绿色环保，适宜大规模化生产。

本发明的另一目的在于提供一种新型透水砖，其强度高，透水性能佳。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种新型透水砖的制备工艺，其包括以下步骤：

将硬质高岭土煅烧，破碎筛分，得到粒度为-8-+20目的硬质高岭土粉末；

按重量百分比计，称取固体原料：73％-77％的硬质高岭土粉末、8％-12％的粘结剂、8％-12％的粘土以及4％-6％的熔剂，加水搅拌混合均匀，得浆料；

将浆料压制成型，得砖坯，并干燥、烧制。

进一步地，在本发明较佳实施例中，煅烧的温度为1150-1250℃，煅烧的时间为40-80min。

进一步地，在本发明较佳实施例中，粘结剂为水玻璃类粘结剂。

进一步地，在本发明较佳实施例中，粘土为改性粘土，改性粘土的制备方法是：

将粘土原料制成质量浓度为5％-15％的悬浮液，加入占悬浮液质量0.2％-0.7％的十二烷基磺酸钠和占悬浮液质量0.5％-3.1％的硅油，搅拌混合均匀后，沉降，固液分离，除去水相成分，洗涤烘干，研磨成粉末；

将上述粉末制成质量浓度为3％-6％的悬浮液，与摩尔浓度为1-2mol/L的亚铁溶液按照体积比0.5:0.7-1.5混合，搅拌混合均匀后，沉降，固液分离，除去水相成分，直接烘干，研磨成粉末，即得。

进一步地，在本发明较佳实施例中，熔剂为长石类矿物中的一种或至少两种。

进一步地，在本发明较佳实施例中，干燥为微波干燥，干燥时间为9-15min，干燥温度为190-210℃。

进一步地，在本发明较佳实施例中，烧制的方法为：将干燥后的砖坯，先在40-90min内升温至800-850℃，保温8-15min，再在8-15min内降温至680-750℃，接着在30-60min内降温至30-60℃，常温冷却。

进一步地，在本发明较佳实施例中，浆料的制备方法是：先将硬质高岭土粉末、粘土和熔剂，加水进行球磨，再加入粘结剂和剩余量的水，混合均匀。

进一步地，在本发明较佳实施例中，水的加入量为固体原料总量的10％-20％。

一种新型透水砖，其采用如上述的新型透水砖的制备工艺制得。

本发明实施例的新型透水砖及其制备工艺的有益效果是：本发明实施例的新型透水砖的制备工艺是将硬质高岭土煅烧，破碎筛分，得到粒度为-8-+20目的硬质高岭土粉末；按重量百分比计，称取固体原料：73％-77％的硬质高岭土粉末、8％-12％的粘结剂、8％-12％的粘土以及4％-6％的熔剂，加水搅拌混合均匀，得浆料；将浆料压制成型，得砖坯，并干燥、烧制，该制备工艺的原料易得、绿色环保，适宜大规模化生产；制得的新型透水砖的强度高，透水性能佳。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的新型透水砖及其制备工艺进行具体说明。

本发明实施例提供一种新型透水砖的制备工艺，其包括以下步骤：

S1硬质高岭土的预处理：将硬质高岭土煅烧，破碎筛分，得到硬质高岭土粉末。本实施例中，煅烧的温度为1150-1250℃，煅烧的时间为40-80min，较佳地，煅烧温度约为1180-1220℃、煅烧时间为50-70min，进一步较佳地，煅烧温度约为1200℃、煅烧时间为60min。煅烧处理可在物料的运动中如传输、搅拌等过程中加热，以使煅烧更加充分。筛分具体是用筛分机筛分出-8-+20目的硬质高岭土粉末，即硬质高岭土粉末能通过筛分粒度规格为8目的标准筛的筛孔，但是不能通过筛分粒度规格为20目的标准筛的筛孔，该粒度要求使硬质高岭土具有较好的可塑性和干燥强度，能够提高透水砖的强度。

S2制浆料：按重量百分比计，称取固体原料：73％-77％的硬质高岭土粉末、8％-12％的粘结剂、8％-12％的粘土以及4％-6％的熔剂，较佳地，固体原料包括：硬质高岭土粉末74％-76％、粘结剂9％-11％、粘土9％-11％以及熔剂4％-6％，进一步较佳地，固体原料包括：硬质高岭土粉末75％、粘结剂10％、粘土10％以及熔剂5％，固体原料加水搅拌混合均匀，得浆料。本实施例中，水的加入量为固体原料总量的10％-20％。浆料的具体制备方法是：先将硬质高岭土粉末、粘土和熔剂，加部分水进行球磨，再加入粘结剂和剩余量的水，混合均匀。采用分次加料，并结合球磨的湿混方式，可以保证固体原料与水混合制得的浆料的均匀性好。

其中，粘结剂为水玻璃类粘结剂，粘结剂可选为甲基硅酸钠粘结剂；粘土为改性粘土，改性粘土的粒度为-60目，即改性粘土能够通过筛分粒度规格为60目的标准筛的筛孔。熔剂为长石类矿物中的一种或至少两种。

改性粘土的制备方法是：

将粘土原料加水制成质量浓度为5％-15％的悬浮液，加入占悬浮液质量0.2％-0.7％的十二烷基磺酸钠和占悬浮液质量0.5％-3.1％的硅油，搅拌混合均匀后，沉降，固液分离，除去水相成分，洗涤烘干，研磨成粉末。

将上述粉末加水制成质量浓度为3％-6％的悬浮液，与摩尔浓度为1-2mol/L的亚铁溶液按照体积比0.5:0.7-1.5混合，亚铁溶液可以为2-羟基丙二酸亚铁溶液、柠檬酸亚铁溶液、酒石酸亚铁溶液或草酸亚铁溶液，搅拌混合均匀后，沉降，固液分离，除去水相成分，直接烘干，研磨成粉末，即得。

S3制砖：将浆料压制成型，得砖坯，并干燥、烧制，得新型透水砖。

本实施例中，干燥为微波干燥，干燥时间为9-15min，干燥温度为190-210℃。

本实施例中，烧制的方法为：将干燥后的砖坯，置于窑炉进行烧结，先在40-90min内升温至800-850℃，保温8-15min，再在8-15min内降温至680-750℃，接着在30-60min内降温至30-60℃，常温冷却。

本发明实施例还提供一种新型透水砖，其采用上述的新型透水砖的制备工艺制得。

本发明实施例所采用的原料中，高岭土具有良好的可塑性及耐火性能等，烧结性能优异。硬质高岭土作为贵州本底特有的矿产，其同时具备较好的粘结性、较好的干燥收缩性、较好的烧结收缩性以及较高的干燥强度等，开发利用价值大、成本低。

本发明的实施例将硬质高岭土作为主要原料，充分利用了硬质高岭土的工业应用价值，同时提高了透水砖的透水性能及使用强度。

同时，由于现有技术中透水砖主要采用瓷砖生产过程中的废砖作为主要原料进行生产，由于瓷砖生产中的废砖产量有限，导致透水砖的生产资源紧缺，采用资源丰富、成本低的硬质高岭土作为原料能够克服原料紧缺的现状，便于实现产业化的大量生产。

本发明实施例对硬质高岭土进行煅烧处理，煅烧处理使硬质高岭土分解生成莫来石，同时煅烧处理能够降低硬质高岭土的表面能，是硬质高岭土的分散性能提高，能够提高产品的强度。

粘结剂用于提高透水砖原料中各组分之间的粘结强度，便于成型及烧结，有利于提高透水砖的强度。粘结剂为水玻璃类粘结剂，水玻璃即指硅酸钠的水溶液，水玻璃类粘结剂指的是主要含水玻璃或者改性水玻璃中的一种或者至少两种的粘结剂。其具备粘结力强、强度较高、耐酸性好及耐热性好等特点；粘结剂可选为甲基硅酸钠粘结剂，其是指主要含甲基硅酸钠的粘结剂。其在具备粘结力强、强度较高、耐酸性好及耐热性好等特点的同时，还具备能够增加生坯强度、烧结后易挥发以及使透水砖烘干后强度较好的优点。

改性粘土与适量的水混合后形成泥团，在外力的作用下，泥团发生变形但不开裂，外力散去后，仍能保持原有形状不变，具有较好的可塑性，其结合硬质高岭土等非塑性原料能够形成良好的可塑泥团并且具有一定的干燥强度，能够提高透水砖的可塑性及干燥强度；改性粘土还具备触变性，振动或搅拌时黏度降低而流动性增加，有利于提高透水砖的原料在混合操作中的流动性，从而提高透水砖的力学性能。

熔剂为在高温下与试样一起熔融，使试样转化为能溶于水或酸的化合物的一类化学试剂，用于降低烧成温度、节约能源。本发明中较佳地实施例中，熔剂采用长石类矿物中的一种或至少两种，如采用钾长石、钠长石或者钙长石等中的任意一种或至少两种的组合。本实施例的固体原料均为粉末原料，有助于混合均匀，从而保证烧结后的烧结砖孔径均匀，透水性好。

经发明人研究发现，按照上述的比例将新型透水砖原料中的各组分进行配合，并按照上述制备工艺制得的新型透水砖在透气性、透水性及强度等方面都具有较佳的性能。

上述新型透水砖在道路及运动场地中的应用，采用上述的新型透水砖进行道路及运动场地表面的建设，使道路及运动场地具备环保、降噪、透气、透水、防滑以及气候调节等优点。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种新型透水砖，其按照以下制备工艺制得：

将硬质高岭土经过1200℃煅烧60min，破碎筛分，得到-8-+20目的硬质高岭土粉末。

称取固体原料：75kg硬质高岭土粉末、10kg甲基硅酸钠粘结剂、10kg改性粘土(粒度为-60目)以及5kg钾长石，加15kg水搅拌混合均匀。

将浆料压制成型，得砖坯，将砖坯于200℃微波干燥12min，再置于窑炉进行烧结，具体是先在60min内升温至810℃，保温10min，再在10min内降温至700℃，接着在40min内降温至50℃，常温冷却，得新型透水砖。

实施例2

本实施例提供一种新型透水砖，其按照以下制备工艺制得：

将硬质高岭土经过1150℃煅烧80min，破碎筛分，得到-8-+20目的硬质高岭土粉末。

称取固体原料：73kg的硬质高岭土粉末、9kg甲基硅酸钠粘结剂、12kg改性粘土以及6kg钾长石，先将硬质高岭土粉末、改性粘土和钾长石加8kg水进行球磨，再加入甲基硅酸钠粘结剂和2kg的水，混合均匀，得浆料。其中，改性粘土是以下方法制得：

将粘土原料加水制成质量浓度为10％的悬浮液，加入占悬浮液质量0.5％的十二烷基磺酸钠和占悬浮液质量2％的硅油，搅拌混合均匀后，沉降，固液分离，除去水相成分，洗涤烘干，研磨成粉末。将上述粉末加水制成质量浓度为5％的悬浮液，与摩尔浓度为1.5mol/L的2-羟基丙二酸亚铁溶液按照体积比0.5:1混合，搅拌混合均匀后，沉降，固液分离，除去水相成分，直接烘干，研磨成粉末，即得。

将浆料压制成型，得砖坯，将砖坯于190℃微波干燥15min，置于窑炉进行烧结，先在40min内升温至800℃，保温15min，再在15min内降温至680℃，接着在60min内降温至30℃，常温冷却，得新型透水砖。

实施例3

本实施例提供一种新型透水砖，其按照以下制备工艺制得：

将硬质高岭土经过1180℃煅烧约70min，破碎筛分，得到-8-+20目的硬质高岭土粉末。

称取固体原料：74kg的硬质高岭土粉末、11kg甲基硅酸钠粘结剂、10kg改性粘土以及5kg钾长石，先将硬质高岭土粉末、改性粘土和钾长石加8kg水进行球磨，再加入甲基硅酸钠粘结剂和2kg的水，混合均匀，得浆料。其中，改性粘土是以下方法制得：

将粘土原料加水制成质量浓度为15％的悬浮液，加入占悬浮液质量0.7％的十二烷基磺酸钠和占悬浮液质量3％的硅油，搅拌混合均匀后，沉降，固液分离，除去水相成分，洗涤烘干，研磨成粉末。将上述粉末加水制成质量浓度为6％的悬浮液，与摩尔浓度为1mol/L的柠檬酸亚铁溶液按照体积比0.5:1.5混合，搅拌混合均匀后，沉降，固液分离，除去水相成分，直接烘干，研磨成粉末，即得。

将浆料压制成型，得砖坯，将砖坯于210℃微波干燥9min，置于窑炉进行烧结，先在90min内升温至850℃，保温85min，再在8min内降温至750℃，接着在30min内降温至60℃，常温冷却，得新型透水砖。

实施例4

本实施例提供一种新型透水砖，该新型透水砖的制备工艺与实施例2中的制备工艺大致相同，不同之处在于：本实施例中，硬质高岭土的煅烧的温度为1220℃，煅烧约50min；称取固体原料：76kg的硬质高岭土粉末、12kg甲基硅酸钠粘结剂、8kg改性粘土以及4kg钾长石。

实施例5

本实施例提供一种新型透水砖，该新型透水砖的制备工艺与实施例2中的制备工艺大致相同，不同之处在于：本实施例中，硬质高岭土的煅烧的温度为1250℃，煅烧约40min；称取固体原料：77kg的硬质高岭土粉末、8kg甲基硅酸钠粘结剂、11kg改性粘土以及4kg钾长石。

实施例6

本实施例提供一种新型透水砖，该新型透水砖的制备工艺与实施例2中的制备工艺大致相同，不同之处在于：本实施例中，硬质高岭土的煅烧的温度为1200℃，煅烧约60min；称取固体原料：75kg的硬质高岭土粉末、11kg甲基硅酸钠粘结剂、9kg改性粘土以及5kg钾长石。

实施例7

本实施例提供一种新型透水砖，该新型透水砖的制备工艺与实施例2中的制备工艺大致相同，不同之处在于：本实施例中，硬质高岭土的煅烧的温度为1200℃，煅烧约60min；称取固体原料：75kg的硬质高岭土粉末、10kg甲基硅酸钠粘结剂、10kg改性粘土、3kg钾长石以及2kg钠长石。

实施例8

本实施例提供一种新型透水砖，该新型透水砖的制备工艺与实施例2中的制备工艺大致相同，不同之处在于：本实施例中，硬质高岭土的煅烧的温度为1150℃，煅烧约80min；称取固体原料：75kg的硬质高岭土粉末、10kg水玻璃、10kg改性粘土以及5kg钾长石。

对比例

本对比例提供一种透水砖，该透水砖的制备工艺如下：

将瓷砖废料，破碎筛分，得到10-20mm的瓷砖粉末。

称取固体原料：80kg瓷砖粉末、10kg甲基硅酸钠粘结剂、8kg改性粘土(粒度为-60目)以及2kg钾长石，加15kg水搅拌混合均匀。

将浆料压制成型，得砖坯，将砖坯置于窑炉进行烧结，于810℃烧结30min，得透水砖。

以下通过试验对实施例1-实施例8的新型透水砖，以及对比例中的透水砖的性能指标进行检测，其结果如下表所示：

另外，对实施例1-实施例8中的新型透水砖，以及对比例的透水砖的吸水性能进行检测：

取9个碗并在碗中装满水后，分别取实施例1-实施例8的新型透水砖，以及对比例中的透水砖，对应盖在1个碗上，并置于阳光下照射7天，再观察透水砖上的水分情况以及碗中的剩余水量。

结果发现，实施例1-实施例8中的新型透水砖覆盖碗的一面残留大量的水珠，并且对应碗中的水并未被完全晒开，而采用对比例中的透水砖覆盖的碗中的水无剩余，透水砖砖体较干燥。

由此可知：本发明实施例的透水砖具有较优的保水性能，能够为城市生态环境的水平衡起到调节作用。

综上所述，本发明实施例的新型透水砖的制备工艺，原料易得、绿色环保，适宜大规模化生产；制得的新型透水砖，其强度高，透水性能佳。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种新型透水砖的制备工艺，其特征在于，其包括以下步骤：

将硬质高岭土煅烧，破碎筛分，得到粒度为-8-+20目的硬质高岭土粉末；

按重量百分比计，称取固体原料：73％-77％的所述硬质高岭土粉末、8％-12％的粘结剂、8％-12％的粘土以及4％-6％的熔剂，加水搅拌混合均匀，得浆料；

将所述浆料压制成型，得砖坯，并干燥、烧制。

2.根据权利要求1所述的新型透水砖的制备工艺，其特征在于，所述煅烧的温度为1150-1250℃，所述煅烧的时间为40-80min。

3.根据权利要求1所述的新型透水砖的制备工艺，其特征在于，所述粘结剂为水玻璃类粘结剂。

4.根据权利要求1所述的新型透水砖的制备工艺，其特征在于，所述粘土为改性粘土，所述改性粘土的制备方法是：

将粘土原料制成质量浓度为5％-15％的悬浮液，加入占悬浮液质量0.2％-0.7％的十二烷基磺酸钠和占悬浮液质量0.5％-3.1％的硅油，搅拌混合均匀后，沉降，固液分离，除去水相成分，洗涤烘干，研磨成粉末；

将上述粉末制成质量浓度为3％-6％的悬浮液，与摩尔浓度为1-2mol/L的亚铁溶液按照体积比0.5:0.7-1.5混合，搅拌混合均匀后，沉降，固液分离，除去水相成分，直接烘干，研磨成粉末，即得。

5.根据权利要求1所述的新型透水砖的制备工艺，其特征在于，所述熔剂为长石类矿物中的一种或至少两种。

6.根据权利要求1所述的新型透水砖的制备工艺，其特征在于，所述干燥为微波干燥，所述干燥时间为9-15min，所述干燥温度为190-210℃。

7.根据权利要求1所述的新型透水砖的制备工艺，其特征在于，所述烧制的方法为：将干燥后的砖坯，先在40-90min内升温至800-850℃，保温8-15min，再在8-15min内降温至680-750℃，接着在30-60min内降温至30-60℃，常温冷却。

8.根据权利要求1所述的新型透水砖的制备工艺，其特征在于，所述浆料的制备方法是：先将所述硬质高岭土粉末、粘土和熔剂，加水进行球磨，再加入粘结剂和剩余量的水，混合均匀。

9.根据权利要求1所述的新型透水砖的制备工艺，其特征在于，水的加入量为固体原料总量的10％-20％。

10.一种新型透水砖，其特征在于，其采用如权利要求1至9中任一项所述的新型透水砖的制备工艺制得。