CN109180108B - 一种彩色混凝土路面砖及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种彩色混凝土路面砖，它由基层和面层固连组成，其特点是，基层由按kg/m3计的水泥259‑333、飞灰37‑111、炉渣242、粗骨料982、细骨料638、水180和减水剂1.1组成；面层由按kg/m3计的水泥259‑333、飞灰37‑111、炉渣242、粗骨料982、细骨料638、水180、减水剂1.1、负载型TiO2光催化溶液18和适量染色剂组成。能够利用垃圾电厂废弃的飞灰替代部分水泥，以炉渣替代部分骨料，以负载型TiO2光催化溶液作为原料掺入混凝土路面砖中处理路面砖中的重金属，即安全可靠，变废为宝，又有利于环境保护。并公开了制作方法，其方法科学合理，适用性强，效果佳。

Description

一种彩色混凝土路面砖及其制作方法
技术领域
本发明涉及路面砖，是一种混凝土彩色路面砖及其制作方法。
背景技术
彩色混凝土路面砖在国外已经有超过50年的发展历史，由于其外形美观、制作工艺简单、铺设方式方便、施工工期短等优点，在我国也得到了越来越广泛的应用。彩色混凝土路面砖多用于庭院、公园、人行道，停车场等多种场所。
现有垃圾电厂焚烧产生的主要废弃物包括飞灰和炉渣，飞灰和炉渣由于含有危害环境的Cu、Zn、Gr、Gd、Pb等重金属离子，会对环境造成二次污染，其通常的处理方式是使用水泥固化后再进行填埋，将其应用于建材行业并不常见，已有技术掺量小，掺入成分单一，对重金属的固化效果不明确。
将垃圾电厂飞灰和炉渣同时应用于混凝土路面砖的制作，并且采用有效的方法处理路面砖中的重金属，使其更安全可靠。即能够变废为宝，又有利于环境保护。
发明内容
本发明的目的是，利用垃圾电厂废弃的飞灰替代部分水泥，以炉渣替代部分骨料，以负载型TiO2光催化溶液作为原料掺入混凝土路面砖中处理路面砖中的重金属而提供一种安全可靠，即能够变废为宝，又有利于环境保护的混凝土彩色路面砖及其制作方法。
本发明目的的实现，首先是对生活垃圾掺杂煤粉后焚烧灰渣的化学成分进行分析，并将炉渣和飞灰的化学成分与胶凝材料中的化学成分进行对比可知，飞灰中含有大量的CaO和SiO2，可以代替一部分水泥作为胶凝材料，炉渣经过筛分得到粒径为5mm～25mm的部分。可以代替一部分石子作为粗骨料。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：以C30基准混凝土的配合比为基础，飞灰充当部分胶凝材料，按照10％～30％取代水泥，炉渣充当部分粗骨料按照20％取代粗骨料。并掺加一定量的染色剂作为混凝土路面砖的底层。面层材料在底层配合比的基础上加入一定量的负载型TiO2光催化溶液，用于去除高价态的重金属离子。
实现本发明目的之一采用的技术方案是，一种彩色混凝土路面砖，它由基层和面层固连组成，其特征是，所述的基层由按kg/m3计的水泥259-333、飞灰37-111、炉渣242、粗骨料982、细骨料638、水180和减水剂1.1组成；所述的面层由按kg/m3计的水泥259-333、飞灰37-111、炉渣242、粗骨料982、细骨料638、水180、减水剂1.1、负载型TiO2光催化溶液18和适量染色剂组成。
所述的水泥为42.5普通硅酸盐水泥。
所述的粗骨料为石子，粒径5mm～25mm，连续级配，表观密度2680kg/m3。
所述的细骨料为河砂，表观密度2640kg/m3。
所述的减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
所述的染色剂为氧化铁。
所述的负载型TiO2光催化溶液由溶液A和溶液B组成，溶液A由无水乙醇、盐酸和去离子水按体积比250：5：10组成，溶液B由钛酸丁酯和无水乙醇按照体积比100：125组成。
实现本发明目的之二采用的技术方案是，一种彩色混凝土路面砖，其特征是，它的制作方法是：先进行将面层的制作，将制作面层用的水泥、粗骨料、细骨料、炉渣、飞灰、减水剂、染色剂加入搅拌机后，先干拌20s-25s，加入水搅拌1～2min，然后加入掺入负载型TiO2光催化溶液溶液再搅拌1～2min，加入到路面砖模具内，震动1min，静止10min；再进行基层的制作，将制作基层的水泥、粗骨料、细骨料、炉渣、飞灰、减水剂加入搅拌机后，先干拌20s-25s，加入水搅拌1～2min，加入到路面砖模具内的面层上，再次震动2-5min制成彩色混凝土路面砖。
本发明的技术效果:通过对不同掺量飞灰、炉渣的混凝土抗压强度试验及数据分析，研究飞灰和炉渣对混凝土力学性能的影响。实验结果表明抗压强度最小为30Mpa，抗折强度最小为4Mpa。混凝土路面砖的强度最大可以达到38Mpa，抗折强度最大可达5Mpa，经过25次冻融循环厚抗压强度均可达到28Mpa。按照GB/T16925的规定进行耐磨试验，摩擦时间为1min，测得的摩坑长度均小于32mm。由于飞灰和炉渣中含有一定量的Cu、Zn、Gr、Gd、Pb等重金属，排放到环境中可能对地下水产生一定的污染。负载型TiO2光催化溶液为纳米TiO2作为一种功能性半导体材料，在环境保护、光电转换、涂料及工业催化行业应用广泛。以路面砖面层中含有的SiO2为载体，制备了负载型二氧化钛光催化材料。将TiO2应用于混凝土路面砖的面层中，达到其去除重金属的目的。主要作用原理为：负载型TiO2光催化溶液的TiO2颗粒能够吸附路面砖中的重金属离子，受紫外光照射后，电子向颗粒表面转移，得到电子的低价金属离子可以转化为单质沉积在TiO2周围。
本发明的一种彩色混凝土路面砖，能够利用垃圾电厂废弃的飞灰替代部分水泥，以炉渣替代部分骨料，以负载型TiO2光催化溶液作为原料掺入混凝土路面砖中处理路面砖中的重金属，即安全可靠，变废为宝，又有利于环境保护。其方法科学合理，适用性强，效果佳。
附图说明
图1为本发明的一种彩色混凝土路面砖的平面图；
图2为图1的剖面图。
具体实施方式
下面利用附图所示的实施例对本发明作进一步说明。
本发明的彩色混凝土路面砖采用的水泥为42.5普通硅酸盐水泥；粗骨料为石子，粒径5mm～25mm，连续级配，表观密度2680kg/m3；细骨料为河砂(中砂)，表观密度2640kg/m3；减水剂为聚羧酸高性能减水剂；染色剂为氧化铁；所述的负载型TiO2光催化溶液由溶液A和溶液B组成，溶液A由无水乙醇、盐酸和去离子水按体积比250：5：10组成，溶液B由钛酸丁酯和无水乙醇按照体积比100：125组成。
本发明的一种彩色混凝土路面砖的制作方法是：先进行将面层的制作，将制作面层用的水泥、粗骨料、细骨料、炉渣、飞灰、减水剂、染色剂加入搅拌机后，先干拌20s-25s，加入水搅拌1～2min，然后加入掺入负载型TiO2光催化溶液溶液再搅拌1～2min，加入到路面砖模具内，震动1min，静止10min；再进行基层的制作，将制作基层的水泥、粗骨料、细骨料、炉渣、飞灰、减水剂加入搅拌机后，先干拌20s-25s，加入水搅拌1～2min，加入到路面砖模具内的面层上，再次震动2-5min制成彩色混凝土路面砖。
本发明的彩色混凝土路面砖的实施例1-3如表一所示。
表一：三种实施例的彩色混凝土路面砖的配比
Figure BDA0001841917050000031
三种实施例面层所用的染色剂适量。
表二为胶凝材料和炉渣飞灰的化学成分对比，由表中可知，生活垃圾掺杂煤粉后产生飞灰的主要成分很接近水泥。同时炉渣在取代粗骨料的同时也可以有效的促进路面砖强度的提高。
表二：胶凝材料和炉渣飞灰的化学成分对比(％)
Figure BDA0001841917050000032
Figure BDA0001841917050000041
表三为生活垃圾掺杂煤粉后焚烧灰渣的重金属含量。从表中可知，生活垃圾焚烧飞灰和炉渣中的重金属含量都高于Ⅲ类土壤标准，尤其是飞灰中的重金属含量更高，属于危险废弃物。
表三：生活垃圾焚烧灰渣的重金属含量mg/kg
Figure BDA0001841917050000042
表四为样品重金属浸出浓度，从表中可知路面砖中的水泥在水后会对重金属有一个很好的固化作用，但是加入负载型TiO2光催化溶液后重金属的浸出浓度变得更低，极大地提高了安全性能。
表四：样品重金属浸出浓度(mg/L)
Figure BDA0001841917050000043
表五为不同方案下路面砖的抗压强度、抗折强度、摩坑长度。以C30基准混凝土的配合比为基础，飞灰和水泥都充当胶凝材料，炉渣充当粗骨料。通过改变飞灰和水泥的比例、炉渣和粗骨料比例等因素制作不同强度的混凝土试块，最后通过对混凝土立方体试件力学性能分析，确定最佳的方案为方案三，即飞灰的最佳取代率为30％，炉渣的取代率为20％。
表五：彩色混凝土路面砖的主要物理性能
Figure BDA0001841917050000051
参照图1和图2，本发明的彩色混凝土路面砖的总尺寸长×宽×高＝a×b×(c+d),即为：250×250×(10+40)mm，其中，底层厚度40mm，面层厚度10mm。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种彩色混凝土路面砖，它由基层和面层固连组成，其特征是，所述的基层由按kg/m3计的水泥259-333、飞灰37-111、炉渣242、粗骨料982、细骨料638、水180和减水剂1.1组成；所述的面层由按kg/m3计的水泥259-333、飞灰37-111、炉渣242、粗骨料982、细骨料638、水180、减水剂1.1、负载型TiO2 光催化溶液18和适量染色剂组成。
2.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土路面砖，其特征是，所述的水泥为42.5普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土路面砖，其特征是，所述的粗骨料为石子，粒径5mm～25mm，连续级配，表观密度2680kg/m3。
4.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土路面砖，其特征是，所述的细骨料为河砂，表观密度2640kg/m3。
5.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土路面砖，其特征是，所述的减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土路面砖，其特征是，所述的染色剂为氧化铁。
7.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土路面砖，其特征是，所述的负载型TiO2光催化溶液由溶液A和溶液B组成，溶液A由无水乙醇、盐酸和去离子水按体积比250：5：10组成，溶液B由钛酸丁酯和无水乙醇按照体积比100：125组成。
8.根据权利要求1所述的一种彩色混凝土路面砖，其特征是，它的制作方法是：先进行将面层的制作，将制作面层用的水泥、粗骨料、细骨料、炉渣、飞灰、减水剂、染色剂加入搅拌机后，先干拌20s-25s，加入水搅拌1～2min，然后加入掺入负载型TiO2光催化溶液再搅拌1～2min，加入到路面砖模具内，震动1min，静止10min；再进行基层的制作，将制作基层的水泥、粗骨料、细骨料、炉渣、飞灰、减水剂加入搅拌机后，先干拌20s-25s，加入水搅拌1～2min，加入到路面砖模具内的面层上，再次震动2-5min制成彩色混凝土路面砖。
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