CN108569869B - 一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖及其制备方法，所述高保水性渗水砖包括如下质量份数的组分：再生细骨料30~50份、再生砂30~50份、废纸浆1~3份、活化粉煤灰2~5份、硅酸盐水泥15~30份、胶粘剂2~5份、复合保水材料0.3~1份、木质素纤维0.2~0.5份、工业废酸渣0.5~1份、减水剂0.5~1份、矿物颜料0.5~3份、透水剂0.3~0.5份、水10~20份。所制的渗水砖的吸水和保水性能都得到提高，且原材料环保、易得，制备工艺简单。

Description

一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及渗水砖技术领域，具体涉及一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖及其制备方法。

背景技术

渗水砖是一种绿色环保型建材，其原材料多采用水泥、砂、矿渣、粉煤灰等材料为主，经高压成型，具有很好的透水性、耐磨性和防滑性能，多雨天气，雨水能通过渗透砖渗透到地下，成为地下水，避免了路面雨水过多而造成城市内涝的现象。市场上的渗水砖多为采用工业废渣或再生骨料和水泥混合压制成型的免烧砖，这类砖通过砂、石等颗粒较大的原料堆积，砖体内部形成许多空隙通道，渗水性能好，但空隙通道过多，渗水速率往往过大，加上沙石的吸水性能有限，其吸水和保水性能不佳，无法有效调节城市空气的湿度和温度，不能改善城市的“热岛效应”。

发明内容

本发明的目的是提供一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖，本发明的渗水砖具有优异的透水性、保水性和吸水性能，既能避免城市内涝现象，又能调节城市空气的温湿度，且制备工艺简单、环保、成本低。

本发明还公开了利用所述原料组分制备高保水性渗水砖的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是，包括如下质量份数的组分：再生细骨料30~50份、再生砂30~50份、废纸浆1~3份、活化粉煤灰2~5份、硅酸盐水泥15~30份、胶粘剂2~5份、复合保水材料0.3~1份、木质素纤维0.2~0.5份、工业废酸渣0.5~1份、减水剂0.5~1份、矿物颜料0.5~3份、透水剂0.3~0.5份、水10~20份；其中，所述复合保水材料包括：10~20份丙烯酰胺、0.3~2份粉煤灰、0.01~0.1份过硫酸胺、0.002~0.04份交联剂。

以建筑垃圾处理得到的再生细骨料和再生砂为主要成分，由颗粒较大的再生细骨料堆积形成砖体骨架和透水空隙，再通过再生砂对骨架和较大的空隙的进一步填充和加强，得到空隙分布小而均匀的透水通道，由于再生细骨料和再生砂形状规则、粒径分布均匀、表面无包浆，所以渗水砖内的透水通道分布均匀；

纤维素是由D-葡萄糖经ß-1，4-糖苷键交织成的三维网状结构，内含多个游离态的亲水性基团，有一定的吸水能力，是常用的高吸水性材料，而纤维素是重要的造纸原料，所以废纸中含有丰富的纤维素，选用富含纤维素的废纸通过碎解、除杂、筛分、脱墨、净化得到废纸浆，将废纸浆加入渗水砖中可提高渗水砖的吸水性能。木质素纤维的微观结构是带状弯曲的，凹凸不平的，多孔的，交叉处是扁平的，有良好的韧性、分散性和化学稳定性，吸水能力强，有非常优秀的增稠抗裂性能，所以可加入木质素纤维既可改善废纸浆在混凝料中的分散性，又能提高渗水砖的吸水性和抗弯折强度。

加入无机-高分子的复合保水材料，相比高分子吸水材料而言，复合保水材料在无机混凝料中的相容性好，且加入的复合保水材料可有效地改善渗水砖的耐盐性、凝胶强度、热稳定性和保水性等性能，使渗水砖在使用过程中不会因外部压力作用而导致吸收的水份流失。

进一步的，所述再生细骨料来自建筑废固体物料，粒径为1~5mm。

进一步的，所述再生砂来自建筑废渣土，粒径为0.5mm以下。

进一步的，所述胶黏剂为环氧胶粘剂、有机硅胶粘剂或丙烯酸醋类胶粘剂的一种或多种。环氧胶和有机硅胶对无机和有机材料的粘接性都比较好，且都为柔性的分子链结构，有良好的柔性，对硬性的水泥有一定的增韧作用，避免硬性水泥的开裂；而丙烯酸醋类胶粘剂具有强度高、韧性好、可油面粘接、适应性强等优点，对废纸浆、木质素纤维的粘接性强，可提高保水性渗水砖的粘接强度。

进一步的，所述复合保水材料的制备过程如下：将10~20份丙烯酰胺加水搅拌溶解，再依次加入0.3~2份粉煤灰、0.01~0.1份过硫酸胺、0.002~0.04份交联剂搅拌均匀，在70~80℃的水浴锅中反应3~5h，粉碎、干燥得到复合保水材料。聚丙烯酰胺分子链上含有强亲水性的酰胺基，可吸水膨胀，其分子链为交联结构，所以聚丙烯酰胺不可水溶解，吸水形成水凝胶，在加压条件下不易失水，具有优异的保水性能，但单一的聚丙烯酰胺吸水树脂存在价格高、耐盐性差、凝胶强度低等缺点，所以将粉煤灰这类无机矿物加入聚丙烯酰胺吸水树脂可提高其凝胶强度、耐盐性和保水性，同时可改善吸水树脂在无机混凝料中的相容性，所以，以过硫酸胺为引发剂，加入交联剂和粉煤灰得到粉煤灰-聚丙烯酰胺的复合保水材料。

进一步的，所述活化粉煤灰为经过石灰石粉末、硫酸钠和水处理后得到的比表面积为400~500m²/kg的活化粉煤灰。更具体地，所述活化粉煤灰制备过程如下：将2~5份粉煤灰在800~1000℃下煅烧0.5~1h、冷却后，加入0.02~0.25份石灰石粉末、0.02~0.25份硫酸钠和2~6份水混合球磨，干燥，得到比表面积为400~500m²/kg的活化粉煤灰。粉煤灰中含有丰富的SiO₂、Al₂O₃等氧化物组份，粉煤灰经活化处理后，其颗粒表面被破坏，粉煤灰表面的Si-O和Al-O结构被破坏，从而激发粉煤灰表面的反应活性，促进SiO₂、Al₂O₃等氧化物与Ca(OH)₂的反应活性。

进一步的，所述工业废酸渣中的CaSO₄含量为70~90%。有效的CaSO₄与硅酸盐水泥生成钙矾石，沉淀于水泥矿物颗粒表面，抑制水泥水化，对水泥起到缓凝的作用，改善混凝料的流动性和可塑性，工业废酸渣的成本低、来源广。

高保水性渗水砖的制备方法，包括以下步骤：

（1）将预先准备的再生细骨料、再生砂、废纸浆、活化粉煤灰、硅酸盐水泥、胶粘剂、复合保水材料、木质素纤维、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，搅拌均匀得到混凝料；

（2）将步骤（1）的混凝料填入制砖模具，在10~20MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护10~24h，得到高保水性渗水砖。

将预先准备的各物料经混合、模压成型和蒸养养护，得到保水性和透水性佳的渗水砖，该高保水性渗水砖的制备工艺简单，制备成本低。

进一步的，步骤（1）所述再生细骨料为建筑垃圾筛分所得的废固体物料经人工拣选、破碎、磁选、球磨后，筛分得到的粒径为1~5mm的再生细骨料；步骤（1）所述再生砂为建筑垃圾筛分所得的废渣土经磁选、有机物分离、刮砂池、制砂机处理后，制得的粒径为0.5mm以下的再生砂。处理所得的再生细骨料和再生砂具有表面包裹物少、粒度均匀、环保等优点，可堆积形成空隙分布均匀、粘接性好的渗水砖，再生细骨料和再生砂有良好的吸水性，所以赋予渗水砖良好的保水性能。

本发明一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖的有益效果是：通过再生细骨料和再生砂堆积形成空隙通道，提高渗水砖的透水性能；将废纸浆加入渗水砖中，提高渗水砖的吸水性能，并通过加入木质素纤维提高混凝料中废纸浆的分散性和韧性，从而改善渗水砖的抗裂性能；通过加入保水材料，提高渗水砖的保水性能；通过活化粉煤灰、胶粘剂和工业废酸渣为水泥的辅助胶凝料，提高渗水砖的粘接能力，从而提高渗水砖的强度；所得渗水砖不仅透水性能好，还有优异的吸水和保水性，且抗裂性能好。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

以下实施例所用再生细骨料和再生砂，按如下方法制备得到：（1）对建筑垃圾进行预处理，破碎得到粒径150mm以下的混合物料；（2）将经预处理的混合物料用滚动筛进行初步筛选，分离得到废固体物料和废渣土，将废固体物料经人工拣选，除去纤维、塑料、破玻璃、电线、钢筋和木材杂物；（3）将除杂的废固体物料依次经破碎、磁选、筛分得到粒径为30mm以上的一级物料和粒径为30mm以下的二级物料；（4）将所得的一级物料重复步骤（3），直到所得的物料均为粒径为30mm以下的二级物料；将二级物料再破碎，除去表面的包裹物，经球磨机打磨处理后再筛分，得到粒径为5~30mm的再生粗骨料、粒径为1~5mm的再生细骨料和粒径为1mm以下的三级物料；（5）将步骤（2）所得的废渣土依次经磁选、有机物分离，除去钢铁和有机物，再经刮砂池处理，分离得到0.3~3mm的四级物料和泥浆，将四级物料干燥，用制砂机制得粒径不超过0.5mm的再生砂；（6）将步骤（4）所得的三级物料经步骤（5）所述的刮砂池分离得到四级物料和泥浆，将四级物料按步骤（5）处理得到再生砂；（7）将步骤（5）和步骤（6）所得的泥浆用压滤分离器滤除污水制得泥沙，再将泥沙干燥、筛分，得到再生砂。

实施例1

一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖，包括如下质量份数的组分：再生细骨料30份、再生砂50份、废纸浆2份、活化粉煤灰3份、硅酸盐水泥20份、胶粘剂3份、复合保水材料0.5份、木质素纤维0.2份、工业废酸渣0.6份、减水剂0.7份、矿物颜料2份、透水剂0.5份和水20份。

其制备方法如下：

（1）将10份丙烯酰胺加水搅拌溶解，再依次加入0.3份粉煤灰、0.01份过硫酸胺、0.002份交联剂搅拌均匀，在70℃的水浴锅中反应5h，粉碎、干燥得到复合保水材料，备用；

（2）将3份粉煤灰在800℃下煅烧1h、冷却后，加入0.25份石灰石粉末、0.02份硫酸钠和3份水混合球磨，干燥，得到活化的粉煤灰，备用；

（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、废纸浆、活化粉煤灰、硅酸盐水泥、胶粘剂、复合保水材料、木质素纤维、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，搅拌均匀得到混凝料；

（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在20MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护18h，得到高保水性渗水砖。

实施例2

一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖，其包括如下质量份数的组分：再生细骨料40份、再生砂40份、废纸浆3份、活化粉煤灰2份、硅酸盐水泥15份、胶粘剂5份、复合保水材料0.5份、木质素纤维0.3份、工业废酸渣0.5份、减水剂0.5份、矿物颜料1.5份、透水剂0.3份和水15份。

其制备方法如下：

（1）将10份丙烯酰胺加水搅拌溶解，再依次加入0.3份粉煤灰、0.01份过硫酸胺、0.002份交联剂搅拌均匀，在75℃的水浴锅中反应3h，粉碎、干燥得到复合保水材料，备用；

（2）将2份粉煤灰在800℃下煅烧1h、冷却后，加入0.02份石灰石粉末、0.2份硫酸钠和2份水混合球磨，干燥，得到活化粉煤灰，备用；

（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、废纸浆、活化粉煤灰、硅酸盐水泥、胶粘剂、复合保水材料、木质素纤维、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，搅拌均匀得到混凝料；

（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在20MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护15h，得到高保水性渗水砖。

实施例3

一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖，包括如下质量份数的组分：再生细骨料43份、再生砂37份、废纸浆2份、活化粉煤灰4份、硅酸盐水泥25份、胶粘剂2份、复合保水材料0.3份、木质素纤维0.3份、工业废酸渣0.8份、减水剂0.7份、矿物颜料2.5份、透水剂0.3份和水15份。

其制备方法如下：

（1）将10份丙烯酰胺加水搅拌溶解，再依次加入0.4份粉煤灰、0.03份过硫酸胺、0.005份交联剂搅拌均匀，在70℃的水浴锅中反应5h，粉碎、干燥得到复合保水材料，备用；

（2）将4份粉煤灰在900℃下煅烧1h、冷却后，加入0.1份石灰石粉末、0.25份硫酸钠和5份水混合球磨，干燥，得到活化的粉煤灰，备用；

（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、废纸浆、活化粉煤灰、硅酸盐水泥、胶粘剂、复合保水材料、木质素纤维、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，搅拌均匀得到混凝料；

（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在10MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护24h，得到高保水性渗水砖。

实施例4

一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖，包括如下质量份数的组分：再生细骨料50份、再生砂30份、废纸浆1份、活化粉煤灰5份、硅酸盐水泥30份、胶粘剂3份、复合保水材料1份、木质素纤维0.2份、工业废酸渣1份、减水剂1份、矿物颜料0.5份、透水剂0.3份和水10份。

其制备方法如下：

（1）将20份丙烯酰胺加水搅拌溶解，再依次加入2份粉煤灰、0.1份过硫酸胺、0.04份交联剂搅拌均匀，在80℃的水浴锅中反应4h，粉碎、干燥得到复合保水材料，备用；

（2）将5份粉煤灰在1000℃下煅烧0.5h、冷却后，加入0.2份石灰石粉末、0.15份硫酸钠和6份水混合球磨，干燥，得到活化的粉煤灰，备用；

（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、废纸浆、活化粉煤灰、硅酸盐水泥、胶粘剂、复合保水材料、木质素纤维、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，搅拌均匀得到混凝料；

（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在15MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护18h，得到高保水性渗水砖。

实施例5

一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖，包括如下质量份数的组分：再生细骨料45份、再生砂38份、废纸浆3份、活化粉煤灰3份、硅酸盐水泥20份、胶粘剂5份、复合保水材料0.3份、木质素纤维0.5份、工业废酸渣0.5份、减水剂0.7份、矿物颜料3份、透水剂0.3份和水15份。

其制备方法如下：

（1）将12份丙烯酰胺加水搅拌溶解，再依次加入0.4份粉煤灰、0.03份过硫酸胺、0.008份交联剂搅拌均匀，在80℃的水浴锅中反应3h，粉碎、干燥得到复合保水材料，备用；

（2）将3份粉煤灰在900℃下煅烧0.5h、冷却后，加入0.1份石灰石粉末、0.15份硫酸钠和4份水混合球磨，干燥，得到活化的粉煤灰，备用；

（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、废纸浆、活化粉煤灰、硅酸盐水泥、胶粘剂、复合保水材料、木质素纤维、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，搅拌均匀得到混凝料；

（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在20MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护10h，得到高保水性渗水砖。

实施例6

一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖，包括如下质量份数的组分：再生细骨料43份、再生砂43份、废纸浆3份、活化粉煤灰3份、硅酸盐水泥20份、胶粘剂5份、复合保水材料1份、木质素纤维0.5份、工业废酸渣0.7份、减水剂0.7份、矿物颜料1.5份、透水剂0.3份和水15份。

其制备方法如下：

（1）将17份丙烯酰胺加水搅拌溶解，再依次加入1份粉煤灰、0.06份过硫酸胺、0.02份交联剂搅拌均匀，在70℃的水浴锅中反应4h，粉碎、干燥得到复合保水材料，备用；

（2）将3份粉煤灰在900℃下煅烧1h、冷却后，加入0.12份石灰石粉末、0.15份硫酸钠和4份水混合球磨，干燥，得到活化的粉煤灰，备用；

（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、废纸浆、活化粉煤灰、硅酸盐水泥、胶粘剂、复合保水材料、木质素纤维、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，搅拌均匀得到混凝料；

（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在15MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护15h，得到高保水性渗水砖。

根据中华人民共和国建材行业标准JC/T 945-2005，对实施例1~6所得的高保水性渗水砖分别进行抗压强度、保水性和透水系数的测试，其测试结果如表1所示：

表1

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，都在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种建筑再生料制备的高保水性渗水砖，其特征在于，包括如下质量份数的组分：再生细骨料30~50份、再生砂30~50份、废纸浆1~3份、活化粉煤灰2~5份、硅酸盐水泥15~30份、胶粘剂2~5份、复合保水材料0.3~1份、木质素纤维0.2~0.5份、工业废酸渣0.5~1份、减水剂0.5~1份、矿物颜料0.5~3份、透水剂0.3~0.5份、水10~20份；

其中，所述复合保水材料包括：10~20份丙烯酰胺、0.3~2份粉煤灰、0.01~0.1份过硫酸胺、0.002~0.04份交联剂；所述再生细骨料来自建筑废固体物料，粒径为1~5mm；所述再生砂来自建筑废渣土，粒径为0.5mm以下；

所述再生细骨料为建筑垃圾筛分所得的废固体物料经人工拣选、破碎、磁选、球磨后，筛分得到的粒径为1~5mm的再生细骨料；所述再生砂为建筑垃圾筛分所得的废渣土经磁选、有机物分离、刮砂池、制砂机处理后，制得的粒径为0.5mm以下的再生砂；

所述复合保水材料的制备过程如下：将10~20份丙烯酰胺加水搅拌溶解，再依次加入0.3~2份粉煤灰、0.01~0.1份过硫酸胺、0.002~0.04份交联剂搅拌均匀，在70~80℃的水浴锅中反应3~5h，粉碎、干燥得到复合保水材料。

2.根据权利要求1所述的高保水性渗水砖，其特征在于：所述胶粘剂为环氧胶粘剂、有机硅胶粘剂或丙烯酸酯胶粘剂的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的高保水性渗水砖，其特征在于：活化粉煤灰为经过石灰石粉末、硫酸钠和水处理后得到的比表面积为400~500m²/kg的活化粉煤灰。

4.根据权利要求1所述的高保水性渗水砖，其特征在于：所述工业废酸渣中的CaSO₄含量为70~90%。

5.权利要求1-4任一项所述的高保水性渗水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将预先准备的再生细骨料、再生砂、废纸浆、活化粉煤灰、硅酸盐水泥、胶粘剂、复合保水材料、木质素纤维、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，搅拌均匀得到混凝料；

（2）将步骤（1）的混凝料填入制砖模具，在10~20MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护10~24h，得到高保水性渗水砖。