CN108117382B - 一种以霞石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种以霞石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖及其制备方法，其特征在于：所述陶瓷透水砖包括下述重量百分比的原料制备而成，其中：作为骨料的霞石颗粒30～70%、花岗岩废料颗粒0～60%、弱胶结石英砂岩颗粒0～50%，以及霞石细粉1~5%，成型结合粘土6~10%、结合剂0～3%。制备方法如下：a）将霞石、花岗岩废料、弱胶结石英砂岩破碎、筛分后得到硬质骨料；b)按重量百分比称取硬质骨料和成型结合粘土与结合剂，加水搅拌均匀后，用液压机成型，成型压力为30～50Mpa，得到坯体；c)将坯体在90～110℃的条件下干燥1～2小时后，再放入高温窑炉中，在1130～1180℃条件下煅烧5～8小时，冷却后制得陶瓷透水砖成品。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属材料技术领域，具体涉及一种以霞石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖及其制备方法。
背景技术
随着我国城镇化建设的快速发展，城市大部分地表被建筑物和混凝土等不透水材料覆盖，阻碍了自然降水与地下土壤的接触，加重了城市地下水位下降、城市内涝、城市热岛等现象，城市自然生态恶化。为提高我国城市环境的“呼吸功能”，改善城市的环境质量，国家提出建设绿色生态“海绵城市”计划。
透水砖能有效解决硬化道路的透水性的问题，是提高城市环境 “呼吸功能”的重要材料。目前，市场主要有免烧透水砖和烧结陶瓷透水砖两种。免烧透水砖是以水泥或树脂为结合剂，矿石或废陶瓷颗粒为骨料制成，具有生产成本低、操作简单等特点，但免烧透水砖普遍存在强度低、易粉化、使用寿命短等缺点，后续维护需要投入更多的资金和人力。烧结陶瓷透水砖具有耐压强度高、耐磨性好、抗冻融性好、使用寿命长、后续维护成本低的优点，是“海绵城市”建设的重要铺装材料之一。目前，制备烧结陶瓷透水砖的技术多是以破碎陶瓷或陶瓷废料为主要原料，如：中国专利“一种室外陶瓷透水砖及其制备方法”（CN101182185A）。随着“海绵城市”的大规模建设，陶瓷透水砖的用量将会大幅度增加，单纯利用废陶瓷已经很难满足生产需求。
在我国霞石资源储量丰富，主要产地在四川、河南、陕西、湖北等地。而花岗岩和石英砂岩广泛分布于全国各地，花岗岩开采和石材加工产生大量的废料应用较少，主要采取填埋和堆积处理，对环境造成污染，同时造成资源的严重浪费。而利用储量大且分布广泛的花岗岩废料和石英砂岩配合霞石矿石制备高性能的一次烧成陶瓷透水砖，不仅能够大幅度缓解原料的供应问题，还可有效的缓解花岗岩开采和石材加工过程中对环境的破坏，有效降低陶瓷透水砖的热能消耗，降低生产成本。
发明内容
本发明的目的正是为了提供一种以天然矿石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖及其制备方法。该方法生产成本低、工艺简单易控、资源利用率高，所制备的陶瓷透水砖具有耐压强度高、透水性能好，使用寿命长等特点。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的以霞石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖包括下述重量百分比的原料制备而成，其中：作为骨料的霞石颗粒30～70%、花岗岩废料颗粒0～60%、弱胶结石英砂岩颗粒0～50%，以及霞石细粉1~5%，成型结合粘土6~10%、结合剂0～3%。
本发明中所述作为骨料的霞石颗粒、花岗岩废料颗粒、弱胶结石英砂岩颗粒的粒径为1~5mm；所述骨料中粒径为3～5mm的重量百分比为15～45%、粒径为1～3mm的重量百分比为40～80%。
本发明中所述成型结合粘土取自膨润土、紫木节粘土或其它强可塑性粘土中的任意一种；所述结合剂取自木质素、羧甲基纤维素或糊精中的任意一种或几种组合。
本发明中所述霞石颗粒主要成分质量百分含量为：Al2O3 20～30%、SiO250～60%、K2O 2.5～5.5%、Na2O 8～13%、Fe2O3 0.5～3.5%。所述霞石细粉粒径≤0.074mm。
本发明的制备方法包括如下步骤：
a）将霞石、花岗岩废料、弱胶结石英砂岩破碎、筛分后得到硬质骨料；
b) 按重量百分比称取硬质骨料和成型结合粘土与结合剂，加水搅拌均匀后，用液压机成型，成型压力为30～50Mpa，得到坯体；
c) 将坯体在90～110℃的条件下干燥1～2小时后，再放入高温窑炉中，在1130～1180℃条件下煅烧5～8小时，冷却后制得陶瓷透水砖成品。
本发明所制备的陶瓷透水砖的主要技术指标为:耐压强度≥35MPa，抗折强度≥3.0MPa、透水系数≥2.0×10-2cm/s。
本发明的有益效果如下：
本发明以天然岩石为主要原料，能够综合利用天然矿物资源，有效的减少矿山污染、资源浪费。同时，天然岩石颗粒经过烧结后具有结构致密、强度较大、没有层理、吸水率低、性能稳定等优点，是制备陶瓷透水砖的理想材料。采用一次烧成能显著降低烧结陶瓷透水砖的燃耗，利用天然矿石制备陶瓷透水砖能够丰富陶瓷透水砖的原料来源，满足“海绵城市”建设的需求。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述：
本发明中所述作为骨料的霞石颗粒、花岗岩废料颗粒、弱胶结石英砂岩颗粒的粒径为1~5mm；所述骨料中粒径为3～5mm的重量百分比为15～45%、粒径为1～3mm的重量百分比为40～80%。
本发明中所述成型结合粘土取自膨润土、紫木节粘土或其它强可塑性粘土中的任意一种；所述结合剂取自木质素、羧甲基纤维素或糊精中的任意一种或几种组合。
本发明中所述霞石颗粒主要成分质量百分含量为：Al2O3 20～30%、SiO250～60%、K2O 2.5～5.5%、Na2O 8～13%、Fe2O3 0.5～3.5%。所述霞石细粉粒径≤0.074mm。
以下不再赘述。
实施例1
将霞石矿石、花岗岩废料破碎、筛分，得到岩石骨料；将重量比为40%的霞石骨料、47%的花岗岩骨料、3%的霞石细粉、10%的膨润土与上述原料重量之和3%的水搅拌均匀后，用液压机成型，成型压力为35～50MPa，得到坯体；将坯体在90～110℃的条件下干燥1～2小时后，再放入高温窑炉中，在1130～1180℃条件下煅烧5～8小时，冷却后制得陶瓷透水砖成品。
本实施例所制备的陶瓷透水砖主要性能指标为：耐压强度≥35MPa，抗折强度≥3.0MPa、透水系数≥2.0×10-2cm/s。
实施例2
将霞石矿石、弱胶结石英砂岩破碎、筛分，得到岩石骨料；将重量比为55%的霞石骨料、32%的石英砂骨料、3%的霞石细粉、8%的膨润土、2%的羧甲基纤维素与上述原料重量之和3%的水搅拌均匀后，用液压机成型，成型压力为35～50MPa，得到坯体；将坯体在90～110℃的条件下干燥1～2小时后，再放入高温窑炉中，在1130～1180℃条件下煅烧5～8小时，冷却后制得陶瓷透水砖成品。
本实施例所制备的陶瓷透水砖主要性能指标为：耐压强度≥35MPa，抗折强度≥3.0MPa、透水系数≥2.0×10-2cm/s。
实施例3
将霞石矿石、花岗岩废料、弱胶结石英砂岩破碎、筛分，得到岩石骨料；将重量比为45%的1~5mm霞石骨料、22%的1~5mm石英砂骨料、20%花岗岩颗粒，3%的霞石细粉、10%的紫木节粘土与上述原料重量之和3%的水搅拌均匀后，用液压机成型，成型压力为35～50MPa，得到坯体；将坯体在90～110℃的条件下干燥1～2小时后，再放入高温窑炉中，在1130～1180℃条件下煅烧5～8小时，冷却后制得陶瓷透水砖成品。
本实施例所制备的陶瓷透水砖主要性能指标为：耐压强度≥35MPa，抗折强度≥3.0MPa、透水系数≥2.0×10-2cm/s。
Claims (7)
1.一种以霞石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖，其特征在于：所述陶瓷透水砖包括下述重量百分比的原料制备而成，其中：作为骨料的霞石颗粒30～70%、花岗岩废料颗粒0～60%、弱胶结石英砂岩颗粒0～50%，以及霞石细粉1~5%，成型结合粘土6~10%、结合剂0～3%；制备步骤如下：
a）将霞石、花岗岩废料、弱胶结石英砂岩破碎、筛分后得到硬质骨料；
b) 按重量百分比称取硬质骨料、霞石细粉、成型结合粘土和结合剂，加水搅拌均匀后，用液压机成型，成型压力为30～50MP a，得到坯体；
c) 将坯体在90～110℃的条件下干燥1～2小时后，再放入高温窑炉中，在1130～1180℃条件下煅烧5～8小时，冷却后制得陶瓷透水砖成品。
2.根据权利要求1所述的以霞石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖，其特征在于：所述作为骨料的霞石颗粒、花岗岩废料颗粒、弱胶结石英砂岩颗粒的粒径为1~5mm。
3.根据权利要求2所述的以霞石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖，其特征在于：所述骨料中粒径为3～5mm的重量百分比为15～45%、粒径为1～3mm的重量百分比为40～80%。
4.根据权利要求1所述的以霞石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖，其特征在于：所述成型结合粘土取自膨润土、紫木节粘土或其它强可塑性粘土中的任意一种；所述结合剂取自木质素、羧甲基纤维素或糊精中的任意一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的以霞石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖，其特征在于：所述霞石颗粒主要成分质量百分含量为：Al2O3 20～30%、SiO250～60%、K2O 2.5～5.5%、Na2O 8～13%、Fe2O3 0.5～3.5%。
6.根据权利要求1所述的以霞石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖，其特征在于：所述霞石细粉粒径≤0.074mm。
7.根据权利要求1所述的以霞石为主要原料的一次烧成陶瓷透水砖，其特征在于：所制备的陶瓷透水砖的主要技术指标为:耐压强度≥35MPa，抗折强度≥3.0MPa、透水系数≥2.0×10-2cm/s。
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