CN108249888A - 一种烧结透水砖专用的粘结剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烧结透水砖专用的粘结剂，包括20‑80wt％粘结基料和20‑80wt％液体胶，所述粘结基料为膨润土、粘土中的一种或多种，所述液体胶为硅溶胶溶液、聚丙烯酰胺溶液、瓜尔豆胶溶液的一种或多种。相应的，本发明还提供一种烧结透水砖专用的粘结剂的制备方法。采用本发明，所述粘结剂极限荷载高，用量少，制得的透水砖的强度高、抗冻性强、透水性优异。

Description

一种烧结透水砖专用的粘结剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及透水砖技术领域，尤其涉及一种烧结透水砖专用的粘结剂及其制备方法。
背景技术
透水砖是为缓解城市内涝，同时保持水分，维护城市生态平衡构建海绵城市而隆重诞生的世纪环保建材新产品。它采用废瓷砖(废抛光砖、废抛釉砖、废瓷片等)、石材碎料、矿渣等固体废料为主要原料，配以成型助剂，添加适量的粘结剂，经两次布料成型，高温烧成，是绿色环保产品。
透水砖可以消耗大量废瓷砖(石材碎料或矿渣等固体废料)，这不仅解决了现阶段固体废料的处理难题，还大大减小了对环境的污染。生产出来的陶瓷透水砖能直接用于城市建设，变废为宝。因此，具有明显的社会意义。
透水砖分为烧结类透水砖和混凝土类透水砖，其中烧结类透水砖是需要经过高温烧成，而混凝土类透水砖无需经过高温烧成。
现有技术1是公开号为CN 101955349B的发明专利，其公开了一种透水砖，透水砖采用陶瓷废渣粉料、废玻璃粉料、废瓷碎片粉料、市政基础废泥粉料、氧化钙、硫酸钙、膨润土、滑石粉、垃圾灰渣粉料、废植物粉料和水为原料，搅拌呈潮湿状后用机械振动挤压成型为透水砖下层砖，再用二次布料机在透水砖下层砖的上部均匀布上一层细面料(主要成分为废陶瓷碎片粉料、膨润土、水)，然后在25～30MPa的压力下制造成陶瓷废渣烧结透水环保砖坯，进行自然干燥。再将成型经自然干燥后的陶瓷废渣透水环保砖坯送进隧道窑进行焙烧，温度控制在1150～1200℃范围内烧制成。上述方案中，市政基础废泥渣细粉和膨润土为粘结剂。现有技术1中，废陶瓷碎片粉料的加入量为20-30份，膨润土的加入量为5-8份，市政基础废泥粉料的加入量为20-30份，也就是说，废陶瓷碎片粉料的加入量大概为20-30份，粘结剂的加入量大概为25-38份。废陶瓷碎片粉料的加入量较少，粘结剂用量较多，且所述粘结剂的极限荷载较低，导致成型后的坯体强度低。
现有技术2公开的透水砖的原材料主要为废抛光砖,原材料的配方为：废瓷砖10-40份、粘结剂66-130份，其中，粘结剂包括膨润土60-90份、熔块(玻璃粉等)5-20份、羧甲基纤维素钠1-20份。现有技术中，废瓷砖的加入量极少，粘结剂用量极多。且所述粘结剂的极限荷载较低，一般在64.8N左右，导致成型后的坯体强度低。
另外，现有的透水砖的粘结剂需要单独的球磨，但是，球磨工序操作时间长，球磨设备体积庞大，占地面积大，这样将大大增加了透水砖的生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种烧结透水砖专用的粘结剂，极限荷载高，用量少，制得的透水砖的强度高、抗冻性强、透水性优异。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种烧结透水砖专用的粘结剂，包括20-80wt％粘结基料和20-80wt％液体胶，所述粘结基料为膨润土、粘土中的一种或多种，所述液体胶为硅溶胶溶液、聚丙烯酰胺溶液、瓜尔豆胶溶液的一种或多种。
作为上述方案的改进，所述粘结基料为膨润土或粘土。
作为上述方案的改进，所述粘土包括高岭土、黑泥、城市市政污泥中的一种或多种。
作为上述方案的改进，所述液体胶为聚丙烯酰胺溶液。
作为上述方案的改进，所述聚丙烯酰胺溶液为聚丙烯酸钠、聚乙烯吡啶盐、聚乙烯亚胺的一种或多种。
作为上述方案的改进，所述粘结剂包括粘结基料、液体胶和熔块，所述熔块的用量为粘结基料、液体胶用量总和的10-50wt％。
作为上述方案的改进，所述熔块的用量为粘结基料、液体胶用量总和的15-30wt％。
作为上述方案的改进，所述粘结剂的加入量为透水砖原料总用量的6-24wt％。
本发明还公开一种烧结透水砖专用的粘结剂的制备方法，包括：
将粘结基料和液体胶按配合混合，即得成品。
作为上述方案的改进，所述制备方法包括：将粘结基料、液体胶和熔块按配合混合，即得成品。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明烧结透水砖专用的粘结剂，包括粘结基料和液体胶，粘结基料可以是膨润土、高岭土、黑泥或城市市政污泥中的一种或多种，本发明粘结剂创新性地加入液体胶，首先大大增加了粘结剂的极限荷载，本发明粘结剂的极限荷载高达150.8N，提高了透水砖的坯体强度；其次，本发明粘结剂使得坯体易成型，简化成型的工序，降低成型的难度；最后，本发明粘结剂操作简单，只需简单混料即可，无需预先混合球磨的步骤，简化工序，降低成本。
采用本发明的粘结剂，其加入量为透水砖原料总用量的6-24wt％，粘结剂的加入量少，使得其他原料，例如废瓷砖、石材碎料、矿渣、煤矸石、链排炉渣等骨料用量比普通的透水砖要高很多，骨料的用量＞85wt％，可以大量消耗废瓷砖、石材碎料、矿渣、煤矸石、链排炉渣等固体废料，达到高度回收利用固体废料的目的，变废为宝，环保节能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。
本发明提供一种烧结透水砖专用的粘结剂，包括20-80wt％粘结基料和20-80wt％液体胶，所述粘结基料为膨润土、粘土中的一种或多种，所述液体胶为硅溶胶溶液、聚丙烯酰胺溶液、瓜尔豆胶溶液的一种或多种。优选的，所述粘结基料为膨润土或粘土；所述液体胶为硅溶胶溶液、聚丙烯酰胺溶液或瓜尔豆胶溶液,所述液体胶更佳为聚丙烯酰胺溶液。
粘结基料具有可塑性，可帮助成型及增强坯体强度，液体胶可以使骨料和粘结基料的结合更为紧密。二者配合，可以确保透水砖在生产过程中具有好的强度及好的烧成性能。
本发明透水砖的强度主要是分别指两个阶段：一个阶段是压机成型后的成型强度(主要是保障成型坯体在烧成前不易破损)，一个是烧成后的成品强度(主要是产品最终的使用性能，产品使用时能够承受多大的压力，比如车能不能直接压上去等)。本发明液体胶主要是用于保障配方的成型性能及成型强度；粘结基料主要是经过高温烧结后能够在颗粒与颗粒之间起到粘结作用，是用于保障最终产品的强度。
具体的，所述粘土包括高岭土、黑泥、城市市政污泥中的一种或多种。所述聚丙烯酰胺溶液为聚丙烯酸钠、聚乙烯吡啶盐、聚乙烯亚胺的一种或多种。本发明选用聚丙烯酸钠、聚乙烯吡啶盐、聚乙烯亚胺等高分子有机粘结剂，使得液体胶可以充分包裹透水砖骨料颗粒的表面，提高透水砖的强度。
优选的，烧结透水砖专用的粘结剂包括30-70wt％粘结基料和30-70wt％液体胶。更佳的，烧结透水砖专用的粘结剂包括40-60wt％粘结基料和40-60wt％液体胶。
进一步，作为粘结剂的更佳的实施方式，所述粘结剂包括粘结基料、液体胶和熔块，所述熔块的用量为粘结基料、液体胶用量总和的10-50wt％。所述熔块可以提高产品强度及降低透水砖的烧成温度。优选的，所述熔块的用量为粘结基料、液体胶用量总和的15-30wt％。
所述粘结剂的加入量为透水砖原料总用量的6-24wt％，粘结剂的加入量少，使得其他原料，例如废瓷砖、石材碎料、矿渣、煤矸石、链排炉渣等骨料用量比普通的透水砖要高很多，骨料的用量＞85wt％，可以大量消耗废瓷砖、石材碎料、矿渣、煤矸石、链排炉渣等固体废料，达到高度回收利用固体废料的目的，变废为宝，环保节能。
本发明还公开一种烧结透水砖专用的粘结剂的制备方法，包括：
将粘结基料和液体胶按配合混合，即得成品。
优选的，所述制备方法包括：
将粘结基料、液体胶和熔块按配合混合，即得成品。
粘结剂在加入等量的情况下，本发明粘结剂与现有粘结剂的性能对比如下：
粘结剂 测试坯体尺寸(mm) 极限荷载(N) 成本
市场现有粘结剂 80×40×15 62-65 7.92元/平方
本发明粘结剂 80×40×15 150-160 3.2元/平方
本发明粘结剂创新性地加入液体胶，首先大大增加了粘结剂的极限荷载，本发明粘结剂的极限荷载高达150.8N，提高了透水砖的坯体强度；其次，本发明粘结剂使得坯体易成型，简化成型的工序，降低成型的难度；最后，本发明粘结剂操作简单，只需简单混料即可，无需预先混合球磨的步骤，简化工序，降低成本。
进一步，本发明的粘结剂用于制备透水砖时，还需要配合骨料，骨料分为面料混合料中的骨料和底料混合料中的骨料。具体的，
所述面料混合料中的骨料包括：
4-20目骨料 100wt％。
所述面料混合料中的骨料选用4-20目的骨料，这种颗粒级配有助于成品形成孔洞，达到透水效果,而且获得良好的外观性能和舒适度。
如果面料颗粒太大，一方面成品表面太粗糙，不适合于广场砖使用，人走到上面或者单车骑在上面影响舒适度，另一方面，砖坯表面的平整度会比较差，尤其边缘位置不平整，铺贴出来美观度和密合度较差。
如果面料颗粒太小，则颗粒与颗粒之间形成的透水孔会非常小，这样容易造成透水砖孔很易被污水或者砂粒等堵塞，经过一段时间使用后影响产品的透水性能。
所述底料混合料中的骨料包括：
4-20目骨料 20-50wt％
12-40目骨料 20-50wt％
＜40目骨料 0-60wt％。
所述底料混合料中的骨料选用4-20目、12-40目以及＜40目的骨料，并且4-20目、12-40目以及＜40目的骨料按一定配比混合，这种颗粒级配有助于成品形成孔洞，达到透水效果。而且,在满足产品最终强度的情况下还可以尽可能让破碎出来的料都基本能用完，不留有余料,节约成本,避免浪费。
下面以具体实施例进一步阐述本发明，实施例1-6为制备粘结剂，实施例7-12为制备透水砖。
实施例1
将20kg粘结基料和80kg液体胶混合，得到粘结剂。其中，所述粘结基料为膨润土，所述液体胶为硅溶胶溶液。
实施例2
将30kg粘结基料、35kg液体胶和30kg熔块混合，得到粘结剂。其中，所述粘结基料为高岭土，所述液体胶为聚丙烯酸钠。
实施例3
将40kg粘结基料、40kg液体胶和20kg熔块混合，得到粘结剂。其中，所述粘结基料为黑泥，所述液体胶为瓜尔豆胶溶液。
实施例4
将50kg粘结基料、60kg液体胶和12kg熔块混合，得到粘结剂。其中，所述粘结基料为城市市政污泥，所述液体胶为聚乙烯吡啶盐。
实施例5
将60kg粘结基料、40kg液体胶混合，得到粘结剂。其中，所述粘结基料为膨润土，所述液体胶为聚乙烯亚胺。
实施例6
将80kg粘结基料和20kg液体胶混合，得到粘结剂。其中，所述粘结基料为高岭土和城市市政污泥，高岭土和城市市政污泥用量比为1:1，所述液体胶为硅溶胶溶液和聚丙烯酸钠，硅溶胶溶液和聚丙烯酸钠用量比为1:2。
实施例7
(一)将骨料破碎，所述骨料为废瓷砖，所述废瓷砖为废抛光砖；
(二)将破碎后的骨料过不同孔径的筛，得到不同颗粒度的骨料颗粒；
(三)将过筛后的骨料颗粒，按底料配方进行配料，将35kg的4-20目骨料和35kg的12-40目骨料,加入4.2kg实施例1中的粘结剂，并搅拌均匀，得到底料混合料；将过筛后的骨料颗粒，按面料配方进行配料，将30kg的4-20目骨料,加入1.8kg实施例1中的粘结剂和0.6kg色料，得到面料混合料；
(四)将底料混合料和面料混合料分别进行混料搅拌；
(五)将搅拌后的面料混合料和底料混合料经两次布料并压制成型，其中，压机的压力为1500T，得到坯体；
(六)将坯体在窑炉内经过烧制，烧制的温度为1100℃，得到成品。
实施例8
(一)将骨料破碎，所述骨料为石材碎料，所述石材碎料包括花岗岩；
(二)将破碎后的骨料过不同孔径的筛；得到不同颗粒度的骨料颗粒；
(三)将过筛后的骨料颗粒，按底料配方进行配料，将35kg的4-20目骨料、35kg的12-40目骨料和5kg的＜40目骨料,加入8kg实施例2中的粘结剂，并搅拌均匀，得到底料混合料；将过筛后的骨料颗粒，将25kg的4-20目骨料,按面料配方进行配料，加入2.5kg实施例2中的粘结剂和0.8kg色料，得到面料混合料；
(四)将底料混合料和面料混合料分别进行混料搅拌；
(五)将搅拌后的面料混合料和底料混合料经两次布料并压制成型，其中，压机的压力为1600T，得到坯体；
(六)将坯体在窑炉内经过烧制，烧制的温度为1170℃，得到成品。
实施例9
(一)将骨料破碎，所述骨料为矿渣，所述矿渣为铁矿渣。
(二)将破碎后的骨料过不同孔径的筛，得到不同颗粒度的骨料颗粒；
(三)将过筛后的颗粒，按底料配方进行配料，将40kg的4-20目骨料、30kg的12-40目骨料和10kg的＜40目骨料,加入12kg实施例3中的粘结剂，并搅拌均匀，得到底料混合料；将过筛后的骨料颗粒，按面料配方进行配料，将20kg的4-20目骨料,加入3kg实施例3中的粘结剂和0.5kg色料，得到面料混合料；
(四)将底料混合料和面料混合料分别进行混料搅拌；
(五)将搅拌后的面料混合料和底料混合料经两次布料并压制成型，其中，压机的压力为1700T，得到坯体；
(六)将坯体在窑炉内经过烧制，烧制的温度为1180℃，得到成品。
实施例10
(一)将骨料破碎；所述骨料包括废瓷砖、石材碎料；其中，所述废瓷砖包括废抛光砖；所述石材碎料包括石英石；
(二)将破碎后的骨料过不同孔径的筛，得到不同颗粒度的骨料颗粒；
(三)将过筛后的骨料颗粒，按底料配方进行配料，将30kg的4-20目骨料、30kg的12-40目骨料和30kg的＜40目骨料,加入16.2kg实施例4中的粘结剂，并搅拌均匀，得到底料混合料；将过筛后的骨料颗粒，按面料配方进行配料，将10kg的4-20目骨料,加入1.8kg实施例4中的粘结剂和0.5kg色料，得到面料混合料；
(四)将底料混合料和面料混合料分别进行混料搅拌；
(五)将搅拌后的面料混合料和底料混合料经两次布料并压制成型，其中，压机的压力为1900T，得到坯体；
(六)将坯体在窑炉内经过烧制，烧制的温度为1200℃，得到成品。
实施例11
(一)将骨料破碎；所述骨料包括废瓷砖、煤矸石；所述废瓷砖包括废内墙砖、废仿古砖；
(二)将破碎后的骨料过不同孔径的筛，得到不同颗粒度的骨料颗粒；
(三)将过筛后的骨料颗粒，按底料配方进行配料，将35kg的4-20目骨料、30kg的12-40目骨料和5kg的＜40目骨料,加入14kg实施例5中的粘结剂，并搅拌均匀，得到底料混合料；将过筛后的骨料颗粒，按面料配方进行配料，将30kg的4-20目骨料,加入6kg实施例5中的粘结剂和0.6kg色料，得到面料混合料；
(四)将底料混合料和面料混合料分别进行混料搅拌；
(五)将搅拌后的面料混合料和底料混合料经两次布料并压制成型，其中，压机的压力为2000T，得到坯体；
(六)将坯体在窑炉内经过烧制，烧制的温度为1210℃，得到成品。
实施例12
(一)将骨料破碎，所述骨料包括链排炉渣；
(二)将破碎后的骨料过不同孔径的筛；得到不同颗粒度的骨料颗粒；
(三)将过筛后的骨料颗粒，按底料配方进行配料，将20kg的4-20目骨料、20kg的12-40目骨料和35kg的＜40目骨料,加入18kg实施例6中的粘结剂，并搅拌均匀，得到底料混合料；将过筛后的骨料颗粒，按面料配方进行配料，将25kg的4-20目骨料,加入6kg实施例6中的粘结剂和0.5kg色料，得到面料混合料；
(四)将底料混合料和面料混合料分别进行混料搅拌；
(五)将搅拌后的面料混合料和底料混合料经两次布料并压制成型，其中，压机的压力为2000T，得到坯体；
(六)将坯体在窑炉内经过烧制，烧制的温度为1220℃，得到成品。
将实施例1-6所得的粘结剂做技术检测，结果如下：
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
极限荷载(N) 151.5 150.8 153.7 154.2 152.0 155.6
将实施例7-12所得的透水砖做技术检测，结果如下：
(一)力学性能测试:
由上可知，本发明烧结透水砖专用的粘结剂，极限荷载≥150.8N，提高了透水砖的坯体强度，采用所述粘结剂制得的透水砖，抗压强度≥55MPa，透水系数≥4.2*10-2，且25次冻融循环后质量损失和抗压强度损失率都非常小，证明抗冻性好。
综上所述，实施本发明，具有如下有益效果：
本发明烧结透水砖专用的粘结剂，包括粘结基料和液体胶，粘结基料可以是膨润土、高岭土、黑泥或城市市政污泥中的一种或多种，本发明粘结剂创新性地加入液体胶，首先大大增加了粘结剂的极限荷载，本发明粘结剂的极限荷载高达150.8N，提高了透水砖的坯体强度；其次，本发明粘结剂使得坯体易成型，简化成型的工序，降低成型的难度；最后，本发明粘结剂操作简单，只需简单混料即可，无需预先混合球磨的步骤，简化工序，降低成本。
采用本发明的粘结剂，其加入量为透水砖原料总用量的6-24wt％，粘结剂的加入量少，使得其他原料，例如废瓷砖、石材碎料、矿渣、煤矸石、链排炉渣等骨料用量比普通的透水砖要高很多，骨料的用量＞85wt％，可以大量消耗废瓷砖、石材碎料、矿渣、煤矸石、链排炉渣等固体废料，达到高度回收利用固体废料的目的，变废为宝，环保节能。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种烧结透水砖专用的粘结剂，其特征在于，包括20-80wt％粘结基料和20-80wt％液体胶，所述粘结基料为膨润土、粘土中的一种或多种，所述液体胶为硅溶胶溶液、聚丙烯酰胺溶液、瓜尔豆胶溶液的一种或多种。
2.如权利要求1所述的烧结透水砖专用的粘结剂，其特征在于，所述粘结基料为膨润土或粘土。
3.如权利要求2所述的烧结透水砖专用的粘结剂，其特征在于，所述粘土包括高岭土、黑泥、城市市政污泥中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的烧结透水砖专用的粘结剂，其特征在于，所述液体胶为聚丙烯酰胺溶液。
5.如权利要求4所述的烧结透水砖专用的粘结剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺溶液为聚丙烯酸钠、聚乙烯吡啶盐、聚乙烯亚胺的一种或多种。
6.如权利要求1-5任一项所述的烧结透水砖专用的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括粘结基料、液体胶和熔块，所述熔块的用量为粘结基料、液体胶用量总和的10-50wt％。
7.如权利要求6所述的烧结透水砖专用的粘结剂，其特征在于，所述熔块的用量为粘结基料、液体胶用量总和的15-30wt％。
8.如权利要求1所述的烧结透水砖专用的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂的加入量为透水砖原料总用量的6-24wt％。
9.一种烧结透水砖专用的粘结剂的制备方法，其特征在于，包括：
将粘结基料和液体胶按配合混合，即得成品。
10.如权利要求9所述的烧结透水砖专用的粘结剂的制备方法，其特征在于，包括：
将粘结基料、液体胶和熔块按配合混合，即得成品。
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