CN107857568A - 一种高强度路面砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度路面砖及其制备方法，涉及新型建材技术领域，该路面砖包括以下原料：普通硅酸盐水泥、改性长石粉、废矿尾砂、煤矸石、脱硫石膏粉、硬脂酸钙、稻壳炭和外加剂；该种路面砖通过混料、搅拌、压制成型、自然养护、高温烘干以及高温煅烧等步骤制得。本发明的透水路面砖利用改性长石粉、废矿尾砂、脱硫石膏粉以及稻壳炭作为路面砖的原料，替代传统的天然碎石和石英砂等生产的路面砖，有效利用了固体废弃物以及高性价比的原料，不仅节能环保，降低生产成本，还具有明显的社会、经济和环保效益，且其具有透水能力强，抗压强度高、抗冻性好及耐磨性强的特性，适宜推广应用。

Description

一种高强度路面砖及其制备方法
技术领域
本发明属于新型建材技术领域，具体涉及一种高强度路面砖及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，对能源的消耗也越来越大，能源短缺问题日益突出，因此，节能环保型的建筑材料逐渐被人们所重视，而透水路面砖作为新型功能性道路铺装材料中的一种，可以保证大地与大气之间的水汽和热能的交换。同时，透水路面砖和透水路面板也是有效利用雨水资源的重要途径。其主要有以下五个突出特点：
(1)不仅可使自然降水能够迅速透过地表，降低地面积水，而且可以适时补充地下水资源；
(2)透水透气性好，使城市空间的温度和湿度得以调节，减轻热岛现象；
(3)雨天可以防止路面积水和夜间反光，改善车辆行驶及行人的舒适性与安全性；
(4)吸收车辆行驶所产生的噪音，创造安静舒适的交通环境；
(5)透水路面砖和透水路面板规格全、色彩多，可铺设出格调高雅的城市景观。
然而现有的透水路面砖为了满足上述性能要求，在本身的强度、抗冻性以及耐磨性上大打折扣，其中强度包括抗折强度和劈裂抗拉强度。因此，研制出一种能够解决上述性能问题的路面砖非常有必要。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高强度路面砖及其制备方法，该种路面砖不仅具有良好的透水系数，而且还具有抗折抗拉强度高、抗冻性好以及耐磨性强的特性，适宜推广应用。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种高强度路面砖，以重量份数计，包括以下原料：普通硅酸盐水泥80-120份、改性长石粉40-60份、废矿尾砂30-40份、煤矸石20-30份、脱硫石膏粉15-25份、硬脂酸钙10-20份、稻壳炭10-20份、外加剂4-6份；
上述改性长石粉通过以下步骤制得的：将钠长石在温度为420-460℃的条件下煅烧40-50min，然后粉碎至粒径≤1mm，得长石粉，再将长石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡1-3h后，取出干燥，加入相当于长石粉重量2-4％的硅烷偶联剂KH550、相当于长石粉重量1-3％的月桂醇硫酸钠和相当于长石粉重量3-5％的碳化铌于400-600r/min转速条件下搅拌15-25min后研磨，过150-250目筛即得。
进一步地，上述路面砖以重量份数计，包括以下原料：普通硅酸盐水泥100份、改性长石粉50份、废矿尾砂35份、煤矸石25份、脱硫石膏粉20份、硬脂酸钙15份、稻壳炭15份、外加剂5份。
进一步地，上述外加剂按重量百分比计包括30％的发泡剂、25％的稳泡剂、20％的早强剂和25％的减水剂。
优选地，上述发泡剂采用十二烷基硫酸钠、钠偶氮二异丁腈或偶氮二甲酰胺中的一种。
优选地，上述稳泡剂采用硅树脂聚醚乳液、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇中的一种。
优选地，上述早强剂采用硝酸钙、硫酸钠、氯化钙或三乙醇胺中的一种或者一种以上。
优选地，上述减水剂采用木质素磺酸钙、聚丙烯酸钠或氨基磺酸钠中的一种。
进一步地，上述废矿尾砂、煤矸石和稻壳炭粒径大小为1-2mm。
上述的一种高强度路面砖的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按照配比称重上述原料，先将煤矸石、脱硫石膏粉、硬脂酸钙、稻壳炭和外加剂搅拌混合均匀后加入到主料普通硅酸盐水泥、改性长石粉和废矿尾砂的混合物中，加入适量水搅拌混合，之后输送至搅拌机中进行搅拌处理，搅拌转速70-80r/min，搅拌时间为50-60min，得含水量在7-9wt％的浆料；
(2)将所述浆料倒入模具中，通过压力机进行压制成型；
(3)将成型后的路面砖置于干燥室温的条件下自然养护2-4天；
(4)将养护后的路面砖放置于高温烘干机内进行高温烘干处理，且烘干温度设定为75-85℃，烘干时间24-32h；
(5)将烘干后的路面砖放置于高温煅烧炉中进行高温煅烧处理，且煅烧温度为1100-1300℃，高温煅烧时间为12-16h。
进一步地，上述压制成型的压制强度为18-24MPa，压制时间为20-30s。
本发明具有如下的有益效果：本发明以改性长石粉、废矿尾砂、脱硫石膏粉以及稻壳炭作为路面砖的原料，替代传统的天然碎石和石英砂等生产的路面砖，有效利用了固体废弃物以及高性价比的原料，不仅节能环保，降低生产成本，还具有明显的社会、经济和环保效益，通过实施例制得与检测，在满足透水路面砖对雨水的吸收储存的性能外，本发明的透水路面砖各方面性能超出了国家标准《透水路面砖和透水路面板》(GB/T25993-2010)的要求，具体表现在以下方面：
(1)抗折强度和劈裂抗拉强度：本发明的透水路面砖抗折强度平均值≥4.6MPa，单块最小值为3.7MPa，劈裂抗拉强度平均值≥5.2MPa，单块最小值为4.2MPa；
(2)抗冻性：本发明的透水路面砖冻后单块质量损失率≤3％，强度损失率≤10％；
(3)耐磨性：本发明的透水路面砖经反复摩擦实验后测得顶面磨坑长度≤20mm。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一、原料选取
一种高强度路面砖，预备以下原料，如下表1所示；
表1：
其中，上述改性长石粉通过以下步骤制得的：将钠长石在温度为420℃的条件下煅烧40min，然后粉碎至粒径≤1mm，得长石粉，再将长石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡1h后，取出干燥，加入相当于长石粉重量2％的硅烷偶联剂KH550、相当于长石粉重量1％的月桂醇硫酸钠和相当于长石粉重量3％的碳化铌于400r/min转速条件下搅拌15min后研磨，过150目筛即制得所需改性长石粉；
并且在具体实施中将上述原料中的废矿尾砂、煤矸石和稻壳炭通过锤式破碎机粉碎至粒度1-2mm。
二、制备过程
上述的高强度路面砖的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将上述称取好的煤矸石、脱硫石膏粉、硬脂酸钙、稻壳炭和外加剂搅拌混合均匀后加入到主料普通硅酸盐水泥、改性长石粉和废矿尾砂的混合物中，加入适量水搅拌混合，之后输送至搅拌机中进行搅拌处理，搅拌转速70r/min，搅拌时间为60min，得含水量在7wt％的浆料；
(2)再将所述浆料倒入模具中，通过压力机进行压制成型，其中，压制强度为18MPa，压制时间为30s；
(3)之后将成型后的路面砖置于干燥室温的条件下自然养护2天；
(4)然后将养护后的路面砖放置于高温烘干机内进行高温烘干处理，且烘干温度设定为75℃，烘干时间32h；
(5)最后将烘干后的路面砖放置于高温煅烧炉中进行高温煅烧处理，且煅烧温度为1100℃，高温煅烧时间为16h，便制得本发明的高强度路面砖。
实施例2
一、原料选取
一种高强度路面砖，预备以下原料，如下表2所示；
表2：
其中，上述改性长石粉通过以下步骤制得的：将钠长石在温度为440℃的条件下煅烧45min，然后粉碎至粒径≤1mm，得长石粉，再将长石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡2h后，取出干燥，加入相当于长石粉重量3％的硅烷偶联剂KH550、相当于长石粉重量2％的月桂醇硫酸钠和相当于长石粉重量4％的碳化铌于500r/min转速条件下搅拌20min后研磨，过200目筛即制得所需改性长石粉。
并且在具体实施中将上述原料中的废矿尾砂、煤矸石和稻壳炭通过锤式破碎机粉碎至粒度1-2mm。
二、制备过程
上述的高强度路面砖的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将上述称取好的煤矸石、脱硫石膏粉、硬脂酸钙、稻壳炭和外加剂搅拌混合均匀后加入到主料普通硅酸盐水泥、改性长石粉和废矿尾砂的混合物中，加入适量水搅拌混合，之后输送至搅拌机中进行搅拌处理，搅拌转速75r/min，搅拌时间为55min，得含水量在8wt％的浆料；
(2)再将所述浆料倒入模具中，通过压力机进行压制成型，其中，压制强度为21MPa，压制时间为25s；
(3)之后将成型后的路面砖置于干燥室温的条件下自然养护3天；
(4)然后将养护后的路面砖放置于高温烘干机内进行高温烘干处理，且烘干温度设定为80℃，烘干时间28h；
(5)最后将烘干后的路面砖放置于高温煅烧炉中进行高温煅烧处理，且煅烧温度为1200℃，高温煅烧时间为14h，便制得本发明的高强度路面砖。
实施例3
一、原料选取
一种高强度路面砖，预备以下原料，如下表3所示；
表3：
其中，上述改性长石粉通过以下步骤制得的：将钠长石在温度为460℃的条件下煅烧50min，然后粉碎至粒径≤1mm，得长石粉，再将长石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡3h后，取出干燥，加入相当于长石粉重量4％的硅烷偶联剂KH550、相当于长石粉重量3％的月桂醇硫酸钠和相当于长石粉重量5％的碳化铌于600r/min转速条件下搅拌25min后研磨，过250目筛即制得所需改性长石粉。
并且在具体实施中将上述原料中的废矿尾砂、煤矸石和稻壳炭通过锤式破碎机粉碎至粒度1-2mm。
二、制备过程
上述的高强度路面砖的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将上述称取好的煤矸石、脱硫石膏粉、硬脂酸钙、稻壳炭和外加剂搅拌混合均匀后加入到主料普通硅酸盐水泥、改性长石粉和废矿尾砂的混合物中，加入适量水搅拌混合，之后输送至搅拌机中进行搅拌处理，搅拌转速80r/min，搅拌时间为50min，得含水量在9wt％的浆料；
(2)再将所述浆料倒入模具中，通过压力机进行压制成型，其中，压制强度为24MPa，压制时间为20s；
(3)之后将成型后的路面砖置于干燥室温的条件下自然养护4天；
(4)然后将养护后的路面砖放置于高温烘干机内进行高温烘干处理，且烘干温度设定为85℃，烘干时间24h；
(5)最后将烘干后的路面砖放置于高温煅烧炉中进行高温煅烧处理，且煅烧温度为1300℃，高温煅烧时间为12h，便制得本发明的高强度路面砖。
性能检测
将实施例1-3制得路面砖进行性能检测与国家标准《透水路面砖和透水路面板》(GB/T25993-2010)要求进行对比，检测数据见下表4：
表4：
其中，上述中抗折强度等级大小排序：Rf4.5(≥4.5MPa)＞Rf4.0(≥4.0MPa)＞Rf3.5(≥3.5MPa)＞Rf3.0(≥3.0MPa)；
劈裂抗拉强度等级大小排序：Rtk4.5(≥4.5MPa)＞Rtk4.0(≥4.0MPa)＞Rtk3.5(≥3.5MPa)＞Rtk3.0(≥3.0MPa)；
透水系数等级大小排序：A级(2.0×10-2)＞B级(1.0×10-2)。
由上表1可知，本发明的路面砖相对国家标准《透水路面砖和透水路面板》(GB/T25993-2010)在抗折强度和劈裂抗拉强度上均超出了的最高要求指数，冻后单块质量损失率降低了2-3个百分点，冻后强度损失率降低了9-12个百分点，耐磨性实验中顶面磨坑长度减少了13-17mm，透水系数也达到了国家最高标准的A级。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度路面砖，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料：普通硅酸盐水泥80-120份、改性长石粉40-60份、废矿尾砂30-40份、煤矸石20-30份、脱硫石膏粉15-25份、硬脂酸钙10-20份、稻壳炭10-20份、外加剂4-6份；
所述改性长石粉通过以下步骤制得的：将钠长石在温度为420-460℃的条件下煅烧40-50min，然后粉碎至粒径≤1mm，得长石粉，再将长石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡1-3h后，取出干燥，加入相当于长石粉重量2-4％的硅烷偶联剂KH550、相当于长石粉重量1-3％的月桂醇硫酸钠和相当于长石粉重量3-5％的碳化铌于400-600r/m in转速条件下搅拌15-25min后研磨，过150-250目筛即得。
2.根据权利要求1所述的一种高强度路面砖，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料：普通硅酸盐水泥100份、改性长石粉50份、废矿尾砂35份、煤矸石25份、脱硫石膏粉20份、硬脂酸钙15份、稻壳炭15份、外加剂5份。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种高强度路面砖，其特征在于，所述外加剂按重量百分比计包括30％的发泡剂、25％的稳泡剂、20％的早强剂和25％的减水剂。
4.根据权利要求3所述的一种高强度路面砖，其特征在于，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、钠偶氮二异丁腈或偶氮二甲酰胺中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种高强度路面砖，其特征在于，所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种高强度路面砖，其特征在于，所述早强剂为硝酸钙、硫酸钠、氯化钙或三乙醇胺中的一种或者一种以上。
7.根据权利要求3所述的一种高强度路面砖，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸钙、聚丙烯酸钠或氨基磺酸钠中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种高强度路面砖，其特征在于，所述废矿尾砂、煤矸石和稻壳炭粒径大小为1-2mm。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的高强度路面砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照配比称重上述原料，先将煤矸石、脱硫石膏粉、硬脂酸钙、稻壳炭和外加剂搅拌混合均匀后加入到主料普通硅酸盐水泥、改性长石粉和废矿尾砂的混合物中，加入适量水搅拌混合，之后输送至搅拌机中进行搅拌处理，搅拌转速70-80r/min，搅拌时间为50-60min，得含水量在7-9wt％的浆料；
(2)将所述浆料倒入模具中，通过压力机进行压制成型；
(3)将成型后的路面砖置于干燥室温的条件下自然养护2-4天；
(4)将养护后的路面砖放置于高温烘干机内进行高温烘干处理，且烘干温度设定为75-85℃，烘干时间24-32h；
(5)将烘干后的路面砖放置于高温煅烧炉中进行高温煅烧处理，且煅烧温度为1100-1300℃，高温煅烧时间为12-16h。
10.根据权利要求9所述的一种高强度路面砖的制备方法，其特征在于，所述压制成型的压制强度为18-24MPa，压制时间为20-30s。
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