CN108751885B - 一种混凝土路面砖及其制备方法 - Google Patents

一种混凝土路面砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土路面砖及其制备方法，该混凝土路面砖包含以下质量份的组分：改性的废弃胶带4‑8份、砂子40‑60份、水泥15‑25份、颜料0.8‑1.2份、减水剂0.2‑0.6份、硅烷偶联剂0.01‑0.2份；其中，改性的废弃胶带由以下方法制备得到：将废弃胶带剪碎后浸于乙醇，取出后进行干燥处理，然后加入到缓冲溶液中，在通氧的条件下，加入多巴胺，反应2‑3h后，即得。本发明使用多巴胺改性的废弃胶带作为骨料，实现了废弃胶带的无害化利用，保护环境，且各组分协同作用，使得到的混凝土路面砖的抗折强度高，耐磨性好。本发明的制备方法简便，无需改变现有混凝土路面砖的生产条件，便于大规模生产。

Description

一种混凝土路面砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别是涉及一种使用改性废弃胶带的混凝土路面砖及其制备方法。
技术背景
目前，混凝土路面砖主要以水泥和石子为原材料，多为压制成型的混凝土块材、板材。混凝土路面砖主要用于城市道路人行道、城市广场、公园小道、停车场等混凝土路面。按有无面层材料，混凝土路面砖分为有面层路面砖的或无面层路面砖两种。然而，在混凝土路面砖的使用过程中，路面砖的厚度不足时(<5cm)时，路面砖的抗折强度往往较低，无法保证施工质量。同时，现有混凝土路面砖的耐磨性较差，这都极大地影响了混凝土路面砖的使用年限。
现在，在快递等行业胶带的使用量增多。在胶带行业蓬勃发展的同时,由于其使用周期短，分解速度慢，降解率低、回收率低，对环境造成严重污染。因此，如此大量的废弃胶带必须要进行回收再利用。现在，国外处理回收废弃塑料、薄膜类材料的主要方法是丢弃、掩埋、焚烧或者运往他国。目前，废弃塑料、薄膜的回收利用受到越来越广泛的关注，将其破碎后掺入其他材料中，是废弃物回收再利用的最佳选择。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种使用改性的废弃胶带的混凝土路面砖及其制备方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种混凝土路面砖包含以下质量份的组分：改性的废弃胶带4-8份、砂子40-60份、水泥15-25份、颜料0.8-1.2份、减水剂0.2-0.6份、硅烷偶联剂0.01-0.2份；
其中，改性的废弃胶带由以下方法制备得到：将废弃胶带剪碎后浸于乙醇溶液中，取出后进行干燥处理，然后加入到缓冲溶液中，在通氧的条件下，加入多巴胺，反应2-3h后，即得。
本发明中多巴胺在水溶液中很容易被溶解氧所氧化，继而发生自聚-交联反应，从而在废弃胶带表面形成紧密附着的复合层。本发明中通过多巴胺改性的废弃胶带作为骨料，并且与其它组分协同作用，提供了抗折强度高，耐磨性好，使用寿命长的混凝土路面砖。
进一步的，所述缓冲液是由质量比为1：1.2-1.6：3-4.5的三羟甲基氨基甲烷、盐酸和水组成的。由于多巴胺的自聚反应对pH值变化非常敏感，缓冲液用于调节溶液的pH在8.5左右，维持了溶液的pH基本不变。
进一步的，所述多巴胺的纯度(质量百分比)为95-98％。
进一步的，所述颜料为钒酸盐颜料。
进一步的，所述减水剂为萘系减水剂。
进一步的，所述砂子的堆积密度1350-1750kg/m3。
进一步的，水泥为42.5型快硬硫铝酸盐水泥，粒径为19.5-26.2μm。
所述的混凝土路面砖的制备方法包括以下步骤：
(1)将改性的废弃胶带、硅烷偶联剂置于搅拌机中，300-400r/min条件下搅拌8-15min，后加入砂子、水泥、减水剂、颜料混合均匀，得到混合料；
(2)将混合料置于模具中加压成型，蒸汽养护，得到所述混凝土路面砖。
本发明通过多巴胺改性的废弃胶带作为骨料，与其它组分搅拌混合，制得了一种抗折强度高，耐磨性好，使用寿命长的混凝土路面砖(厚度为3.5-4.5cm)，完全符合GB28635-2012《混凝土路面砖》标准的规定。本发明的制备方法简便，便于大规模生产应用。
其中，步骤(2)中，加压成型的压力为7-9MPa，温度为40-42℃，保压时间为2-3min。
上述技术方案中，本发明使用多巴胺改性的废弃胶带作为骨料，实现了废弃胶带的无害化利用，保护环境，且多巴胺改性的废弃胶带与其它组分协同作用，使得到的混凝土路面砖的抗折强度高，耐磨性好。本发明的制备方法简便，无需改变现有混凝土路面砖的生产条件，便于大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。
下述实施例中，所用试验仪器、试剂、材料等，如未做特别说明，均可通过商业途径直接购得。
下列实施例中所用的废弃胶带为来自快递行业使用的胶带，废弃胶带的材质为PE、PVC或PP。
实施例1
一种混凝土路面砖，包含以下质量份的组分：改性的废弃胶带4份、砂子40份、水泥15份、钒酸盐颜料0.8份、萘系减水剂0.2份、硅烷偶联剂0.01份；
其中，改性的废弃胶带由以下方法制备得到：将废弃胶带剪成边长为0.5-1.2cm的方形薄膜后浸于质量分数60％的乙醇溶液中12h，取出后进行干燥处理，然后加入到缓冲溶液中，在通氧41.2×10-3Pa·m3·s-1的条件下，加入多巴胺(纯度为96％)，反应2h后，用水清洗胶带，80℃下干燥12h，即得。缓冲液是由质量比为1：1.2：3的三羟甲基氨基甲烷、盐酸和水组成的。
所述的砂子的堆积密度1350kg/m3，根据细度模数划分，选用以下级配和质量比的砂子：粗砂(3.7-3.1):中砂(3.0-2.3):细砂(2.2-1.6)＝1:8:0.6；所述水泥为42.5型快硬硫铝酸盐水泥，粒径为19.5-26.2μm。
所述的混凝土路面砖的制备方法包括以下步骤：
(1)搅拌：将改性的废弃胶带、硅烷偶联剂置于搅拌机中，300r/min条件下搅拌8min，后加入砂子、水泥、萘系减水剂、钒酸盐颜料混合均匀，得到混合料；
(2)成型养护：将混合料置于模具中加压成型，加压成型的压力为7MPa，温度为40℃，保压时间为3min，蒸汽养护，得到所述混凝土路面砖，所得路面砖的厚度为3.5cm。
实施例2
一种混凝土路面砖，包含以下质量份的组分：改性的废弃胶带8份、砂子60份、水泥25份、钒酸盐颜料1.2份、萘系减水剂0.6份、硅烷偶联剂0.2份。
其中，改性的废弃胶带由以下方法制备得到：将废弃胶带剪成边长为0.5-1.2cm的方形薄膜后浸于质量分数60％的乙醇溶液中12h，取出后进行干燥处理，然后加入到缓冲溶液中，在通氧49.8×10-3Pa·m3·s-1的条件下，加入多巴胺(纯度为95％)，反应3h后，用水清洗胶带，80℃下干燥12h，即得。缓冲液是由质量比1：1.2：3的三羟甲基氨基甲烷、盐酸和水组成的。
所述砂子的堆积密度1350-1750kg/m3，根据细度模数划分，选用以下级配和质量比的砂子：粗砂(3.7-3.1):中砂(3.0-2.3):细砂(2.2-1.6)＝1:8.5:0.8；所述水泥为42.5型快硬硫铝酸盐水泥，粒径为19.5-26.2μm。
所述混凝土路面砖的制备方法包括以下步骤：
(1)搅拌：将改性的废弃胶带、硅烷偶联剂置于搅拌机中，350r/min条件下搅拌15min，后加入砂子、水泥、萘系减水剂、钒酸盐颜料混合均匀，得混合料；
(2)成型养护：将混合料置于模具中加压成型，所述加压成型的压力为8MPa，温度为40℃，保压时间为2min，蒸汽养护，得到所述的混凝土路面砖，所得路面砖的厚度为4.5cm。
实施例3
一种混凝土路面砖，包含以下质量份的组分：改性的废弃胶带5份、砂子50份、水泥20份、钒酸盐颜料1份、萘系减水剂0.4份、硅烷偶联剂0.1份。
其中，改性的废弃胶带由以下方法制备得到：将废弃胶带剪成边长为0.5-1.2cm的方形薄膜后浸于质量分数60％的乙醇溶液中12h，取出后进行干燥处理，然后加入到缓冲溶液中，在通氧58.4×10-3Pa·m3·s-1的条件下，加入多巴胺(纯度为98％)，反应2h后，用水清洗胶带，80℃下干燥12h，即得。缓冲液是由质量比为1：1.6：4.5的三羟甲基氨基甲烷、盐酸和水组成的。
所述的，砂子的堆积密度1550kg/m3，根据细度模数划分，选用以下级配和质量比的砂子：粗砂(3.7-3.1):中砂(3.0-2.3):细砂(2.2-1.6)＝1:8.2:0.7；所述水泥为42.5型快硬硫铝酸盐水泥，粒径为19.5-26.2μm。
所述的混凝土路面砖的方法，包括以下步骤：
(1)搅拌：将改性的废弃胶带、硅烷偶联剂置于搅拌机中，400r/min条件下搅拌9min，后加入砂子、水泥、萘系减水剂、钒酸盐颜料混合均匀，得混合料；
(2)成型养护：将混合料置于模具中加压成型，所述加压成型的压力为9MPa，温度为42℃，保压时间为2min，蒸汽养护，得到所述混凝土路面砖，所得路面砖的厚度为4cm。
对比例1
一种混凝土路面砖，包含以下质量份的组分：废弃胶带5份、砂子50份、水泥20份、钒酸盐颜料1份、萘系减水剂0.4份、硅烷偶联剂0.1份。
所述的，砂子的堆积密度1550kg/m3，根据细度模数划分，选用以下级配和质量比的砂子：粗砂(3.7-3.1):中砂(3.0-2.3):细砂(2.2-1.6)＝1:8.2:0.7；所述水泥为42.5型快硬硫铝酸盐水泥，粒径为19.5-26.2μm。
一种混凝土路面砖的方法，包括以下步骤：
(1)原材料处理：将废弃胶带剪切成边长为0.5-1.2cm的方形薄膜，然后浸于质量分数60％的乙醇溶液12h，取出后进行干燥处理；
(2)搅拌：将废弃胶带、硅烷偶联剂置于搅拌机中，400r/min条件下搅拌9min，后加入砂子、水泥、萘系减水剂、钒酸盐颜料混合均匀，得混合料；
(3)成型养护：将混合料置于模具中加压成型，所述加压成型的压力为9MPa，温度为42℃，保压时间为2min，蒸汽养护，得到所述混凝土路面砖，所得路面砖的厚度为4cm。
对比例2
一种混凝土路面砖，包含以下质量份的组分：砂子50份、水泥20份、钒酸盐颜料1份、萘系减水剂0.4份。
所述的，砂子的堆积密度1550kg/m3，根据细度模数划分，选用以下级配和质量比的砂子：粗砂(3.7-3.1):中砂(3.0-2.3):细砂(2.2-1.6)＝1:8.2:0.7；所述水泥为42.5型快硬硫铝酸盐水泥，粒径为19.5-26.2μm。
所述混凝土路面砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)搅拌：将砂子、水泥、萘系减水剂、钒酸盐颜料混合均匀，得混合料；
(2)成型养护：将混合料置于模具中加压成型，所述加压成型的压力为9MPa，温度为42℃，保压时间为2min，蒸汽养护，得到所述混凝土路面砖，所得路面砖的厚度为4cm。
性能测试
根据GB28635-2012《混凝土路面砖》的规定，对实施例1-3和对比例1-2制得的混凝土路面砖进行性能参数测试，同时根据行业标准JTJ053-2006《公路工程水泥混凝土实验规程》测定透水混凝土面层砂浆的磨耗量对混凝土路面砖的耐磨性进行测试，性能测试结果如表1所示。
表1性能测试结果
Figure BDA0001768034800000061
对比实施例1-3和对比例1-2制备的混凝土路面砖的性能，虽然使用改性废弃胶带的混凝土路面砖(实施例1-3)的抗压强度略有降低，但其抗折强度及耐磨性明显提高，这说明加入改性的废弃胶带有效改善了混凝土路面砖的韧性和耐磨性。
以上对本发明所提供的混凝土路面砖及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种混凝土路面砖，其特征在于，该混凝土路面砖包含以下质量份的组分：改性的废弃胶带4-8份、砂子40-60份、水泥15-25份、颜料0.8-1.2份、减水剂0.2-0.6份、硅烷偶联剂0.01-0.2份；
其中，改性的废弃胶带由以下方法制备得到：将废弃胶带剪碎后浸于乙醇溶液中，取出后进行干燥处理，然后加入到缓冲溶液中，在通氧的条件下，加入多巴胺，反应2-3h后，即得；
所述缓冲溶液是由质量比为1：1.2-1.6：3-4.5的三羟甲基氨基甲烷、盐酸和水组成的；
所述多巴胺的纯度为95-98%。
2.根据权利要求1所述的混凝土路面砖，其特征在于，所述颜料为钒酸盐颜料。
3.根据权利要求1所述的混凝土路面砖，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂。
4.根据权利要求1所述的混凝土路面砖，其特征在于，所述砂子的堆积密度1350-1750kg/m3。
5.根据权利要求1所述的混凝土路面砖，其特征在于，水泥为42.5型快硬硫铝酸盐水泥，粒径为19.5-26.2μm。
6.一种制备权利要求1-5任一项所述的混凝土路面砖的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将改性的废弃胶带、硅烷偶联剂置于搅拌机中，300-400r/min条件下搅拌8-15min，后加入砂子、水泥、减水剂、颜料混合均匀，得到混合料；
（2）将混合料置于模具中加压成型，蒸汽养护，得到所述混凝土路面砖。
7.根据权利要求6所述的混凝土路面砖的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，加压成型的压力为7-9MPa，温度为40-42℃，保压时间为2-3min。
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