CN109455990A - 一种回收建筑垃圾再生透水砖及其制备方法 - Google Patents

一种回收建筑垃圾再生透水砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种回收建筑垃圾再生透水砖，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1800～1900份、市政污泥850～950份、水泥300～350份、沼渣400～500份、工业废渣350～450份、固体废弃物焚烧渣350～450份、水150～200份，所述工业废渣为粉煤灰、矿渣、煤渣中的一种或一种以上的混合物。本发明采用建筑、工业、生活等固体废弃物代替天然原料加工制成透水砖，减少了对自然资源的开采，节约能源；而且能够同时将城市垃圾进行无害化、资源化处理，降低了垃圾对城市的压力，解决了建筑、工业、生活垃圾资源化利用低的问题，实现变废为宝、保护环境的目的。

Description

一种回收建筑垃圾再生透水砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑垃圾回收利用技术领域，尤其涉及一种回收建筑垃圾再生透水砖及其制备方法。
背景技术
随着我国国民经济的发展和工业化、城市化进程的加速，城市化建设的推进步伐也逐歩加快，各项基础设施的建设空前增多，一座座新的建筑物拔地而起，旧城换新颜。可随之而来的，却是建筑垃圾越来越多，随意堆置现象也越来越严重，管理方面的问题正益凸显。据统计，我国每年会新增建筑垃圾4000多万吨，建筑垃圾的数量已经占到城市垃圾总量的1/3以上，其中混凝土建筑垃圾又占到了建筑垃圾的40％以上。这种现象已经得到了全社会的广泛关注。我们在享受美好生活的同时，建筑垃圾却在悄悄地侵蚀我们的环境。如何实现城市生态环境与经济、社会的和谐发展正引起人们的重视。
建筑垃圾主要由碎混凝土、碎砖瓦、碎砂石土等无机物类构成，其化学成分是硅酸盐、氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫化物及硫酸盐等，其具有非常好的强度、硬度、耐磨性、抗冲击柔性、抗冻性、耐水性等，即强度高、稳定性好。建筑垃圾的长期堆存不仅浪费土地资源，容易产生安全隐患，不利于资源的可持续发展和资源的回收再利用；而且建筑垃圾的堆放还会对水资源造成污染，影响到空气质量，进而直接影响到人类的生活环境。目前建筑垃圾处理方法花费大量的运输费用，而且大量建筑垃圾不仅占用了大量的土地，甚至造成土地资源的污，而且也给人类生活环境带来了严重污染。
建筑垃圾资源化处理不但可以解决大量建筑垃圾堆放占用可耕地、污染环境等问题，还可以减少因开山采石而造成的对生态环境的负面影响，有着良好的经济效益、社会效益和环保效益，还能达到节能减排、资源循环利用的目的。因此对建筑垃圾进行回收再利用是十分必要的。
透水砖是指具有一定尺寸和数量的孔隙结构，通常孔隙度较大，孔隙结构作为有用的结构存在使其具有透水性，具有一定抗折、抗压强度的陶瓷砖。孔隙的尺寸、数量、分布和孔隙连通性是影响透水砖透水性能的主要因素，透水砖原料的选择决定着透水性能的强弱和抗折抗压强度的大小，这些特征都是可以通过制备工艺来进行调整控制。
市场上的透水砖因生产所用的原料均为新原料，导致生产成本太高，同时现阶段市场上销售的透水砖的抗压强度、耐磨性能及透水系数未能达到有效平衡，因此，如何在保证透水砖性能的同时降低透水砖成本对提高透水砖的市场应用意义重大。目前，也有一些文献将建筑垃圾作为透水砖生产原料，例如：专利申请201610384601.6，公开了一种透水砖及其制备方法，透水砖的成分及重量份数比为：集料：1350～1400，水泥：399～445，硅灰：25～29，减水剂：3～4，水：105～135；集料由生活垃圾经焚烧或气化后产生的无机底渣和包含石子、碎砖块的建筑垃圾两部分组成。将集料中的无机低渣和建筑垃圾混合后粉碎至粒径为5mm～9.5mm的骨料；先用一部分水洗涮集料并将集料湿润，润湿的集料投入搅拌机搅拌，再将剩余的水、水泥、硅灰和减水剂投入搅拌机内搅拌，出料后成型，养护得透水砖。本发明利用建筑垃圾制备出可用于城市道路铺装的透水砖，不仅解决困扰我国的固废处理难题，而且可以以废治废，实现了资源化利用，但是需要添加较多其他新原料，进而提高了透水砖生产成本。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种回收建筑垃圾再生透水砖及其制备方法。本发明采用建筑、工业、生活等固体废弃物代替天然原料加工制成透水砖，减少了对自然资源的开采，节约能源；而且能够同时将城市垃圾进行无害化、资源化处理，降低了垃圾对城市的压力，解决了建筑、工业、生活垃圾资源化利用低的问题，实现变废为宝、保护环境的目的。
为了能够达到上述所述目的，本发明采用以下技术方案：
一种回收建筑垃圾再生透水砖，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1800～1900份、市政污泥850～950份、水泥300～350份、沼渣400～500份、工业废渣350～450份、固体废弃物焚烧渣350～450份、水150～200份，所述工业废渣为粉煤灰、矿渣、煤渣中的一种或一种以上的混合物。
进一步地，所述的一种回收建筑垃圾再生透水砖，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1820～1890份、市政污泥860～930份、水泥310～340份、沼渣420～480份、工业废渣360～430份、固体废弃物焚烧渣370～430份、水160～190份，所述工业废渣为粉煤灰、矿渣、煤渣中的一种或一种以上的混合物。
进一步地，所述的一种回收建筑垃圾再生透水砖，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1850份、市政污泥900份、水泥330份、沼渣450份、工业废渣400份、固体废弃物焚烧渣400份、水180份，所述工业废渣为粉煤灰、矿渣、煤渣中的一种或一种以上的混合物。
进一步地，所述市政污泥是在污水处理过程中产生的粘稠状固体沉淀物。
进一步地，所述固体废弃物焚烧渣是将生活固体垃圾焚烧后产生的固体残渣。
进一步地，一种如上述所述的回收建筑垃圾再生透水砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将建筑垃圾去除塑料袋、树木等杂质，然后将建筑垃圾的二分之一送入粉碎机粉碎成粒径为3.5～6mm的中骨料，将建筑垃圾的四分之一送入粉碎机粉碎成粒径为0.5～3mm的细骨料，剩下的四分之一送入粉碎机粉碎成粒径为6.5～10mm的粗骨料；
(2)混合：将市政污泥、沼渣、工业废渣和固体废弃物焚烧渣混合均匀，送入粉碎机中粉碎至过10～20目筛，然后依次加入步骤(1)的细骨料、中骨料和粗骨料，在搅拌状态下加入水泥，混匀后加入水，搅拌均匀得混合物料；
(3)成型、养护：将步骤(2)的混合物料送入成型模具中，采用压力成型法成型，通风条件下阳光照射10h/d进行自然养护8～10d，然后送入烧结室内进行升温烧结，自然冷却后得到所述透水砖。
进一步地，在步骤(2)，所述搅拌的速度为700～800r/min，时间为15～20min。
进一步地，在步骤(3)，所述成型的压力为5～8Mpa。
进一步地，在步骤(3)，所述自然养护的光照强度为1000～1300Lux，空气相对湿度为25～40％，温度为26～35℃。
进一步地，在步骤(3)，所述升温烧结的烧结温度为960～1000℃，烧结时间为2～2.5h，升温是先以1～2℃/min的速度升温至300～330℃，然后以3～5℃/min的速度升温至650～700，最后以5～7℃/min的速度升温至960～1000℃。
本发明中，市政污泥是在污水处理过程中产生的粘稠状固体沉淀物，其含有大量的菌类、团丝、胞间质、微生物及重金属、无机物，其中的微生物以好氧、厌氧微生物为主体类型，具有有机质含量高、与水体结合紧密的特点，极高的含水率使污泥占据庞大的体积。
由于本发明采用了以上技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明采用建筑、工业、生活等固体废弃物代替天然原料加工制成透水砖，减少了对自然资源的开采，节约能源；而且能够同时将城市垃圾进行无害化、资源化处理，降低了垃圾对城市的压力，解决了建筑、工业、生活垃圾资源化利用低的问题，实现变废为宝、保护环境的目的。
(2)本发明采用建筑垃圾制备透水砖时，原料中除了水泥为天然原料外，其他均为废弃物，降低了透水砖的生产成本，还能增强透水砖的透水性，减少了废弃物排放，提高了城市的资源利用率。
(3)本发明制得的透水砖呈多孔、蜂窝状结构，本身有自然积存、自然渗透、自然净化功能。它能有效的解决城市热岛效应、除尘降噪，其特性如下：具有良好的透水、透气性能，表面非常致密，不易被灰层堵死，具有长时效的透水性，可使雨水迅速渗入地下，补充土水和地下水，保持土壤湿度；可吸收水分与热量，调节地表局部空间的温湿度，有效解决城市热岛效应；可减轻城市排水和防洪压力、对防止公共水域的污染和处理污水具有良好的效果。
(4)本发明制备过程简单，操作简便，建筑垃圾采用粉碎成不同粒径骨料，使得透水砖表面较为平坦、易于清洗，避免透水砖表面凹凸不平容易造成杂物堵塞；原料混合之后进行烧结处理，烧结过程不仅能够杀灭废弃物中的有害病菌，而且在高温下能够使得废弃物的各个原料充分反映，提高透水砖表面的致密性，提高了透水砖的抗压强度、抗折强度和透水系数等特性，并固化废弃物中残留的重金属等有害固体。
(5)本发明制备的透水砖抗压强度达到51MPa以上，抗折强度达到4.9MPa以上，透水系数达到0.079cm/s以上，保水性为0.9g/cm2。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
一种回收建筑垃圾再生透水砖，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1800份、市政污泥850份、水泥300份、沼渣400份、工业废渣350份、固体废弃物焚烧渣350份、水150份，所述工业废渣为粉煤灰。
进一步地，所述市政污泥是在污水处理过程中产生的粘稠状固体沉淀物；所述固体废弃物焚烧渣是将生活固体垃圾焚烧后产生的固体残渣。
一种如上述所述的回收建筑垃圾再生透水砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将建筑垃圾去除塑料袋、树木等杂质，然后将建筑垃圾的二分之一送入粉碎机粉碎成粒径为3.5～6mm的中骨料，将建筑垃圾的四分之一送入粉碎机粉碎成粒径为0.5～3mm的细骨料，剩下的四分之一送入粉碎机粉碎成粒径为6.5～10mm的粗骨料；
(2)混合：将市政污泥、沼渣、工业废渣和固体废弃物焚烧渣混合均匀，送入粉碎机中粉碎至过10～20目筛，然后依次加入步骤(1)的细骨料、中骨料和粗骨料，在搅拌状态下加入水泥，混匀后加入水，搅拌均匀得混合物料；所述搅拌的速度为700～800r/min，时间为15～20min；
(3)成型、养护：将步骤(2)的混合物料送入成型模具中，采用压力成型法成型，通风条件下阳光照射10h/d进行自然养护8～10d，然后送入烧结室内进行升温烧结，自然冷却后得到所述透水砖；所述成型的压力为5～8Mpa；所述自然养护的光照强度为1000～1300Lux，空气相对湿度为25～40％，温度为26～35℃；所述升温烧结的烧结温度为960～1000℃，烧结时间为2～2.5h，升温是先以1～2℃/min的速度升温至300～330℃，然后以3～5℃/min的速度升温至650～700，最后以5～7℃/min的速度升温至960～1000℃。
实施例2
一种回收建筑垃圾再生透水砖，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1900份、市政污泥950份、水泥350份、沼渣500份、工业废渣450份、固体废弃物焚烧渣450份、水200份，所述工业废渣为矿渣。
进一步地，所述市政污泥是在污水处理过程中产生的粘稠状固体沉淀物；所述固体废弃物焚烧渣是将生活固体垃圾焚烧后产生的固体残渣。
其制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种回收建筑垃圾再生透水砖，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1820份、市政污泥860份、水泥310份、沼渣420份、工业废渣360份、固体废弃物焚烧渣370份、水160份，所述工业废渣为煤渣。
进一步地，所述市政污泥是在污水处理过程中产生的粘稠状固体沉淀物；所述固体废弃物焚烧渣是将生活固体垃圾焚烧后产生的固体残渣。
其制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种回收建筑垃圾再生透水砖，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1890份、市政污泥930份、水泥340份、沼渣480份、工业废渣430份、固体废弃物焚烧渣430份、水190份，所述工业废渣为粉煤灰、矿渣、煤渣。
进一步地，所述市政污泥是在污水处理过程中产生的粘稠状固体沉淀物；所述固体废弃物焚烧渣是将生活固体垃圾焚烧后产生的固体残渣。
其制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种回收建筑垃圾再生透水砖，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1850份、市政污泥900份、水泥330份、沼渣450份、工业废渣400份、固体废弃物焚烧渣400份、水180份，所述工业废渣为粉煤灰、煤渣。
进一步地，所述市政污泥是在污水处理过程中产生的粘稠状固体沉淀物；所述固体废弃物焚烧渣是将生活固体垃圾焚烧后产生的固体残渣。
其制备方法与实施例1相同。
对比例1
一种回收建筑垃圾再生透水砖，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1650份、市政污泥1200份、水泥930份、沼渣250份、工业废渣100份、固体废弃物焚烧渣700份、水450份，所述工业废渣为粉煤灰、煤渣。其制备方法与实施例1相同。
对比例2
与实施例5不同之处在于：其制备方法是：将所有原料混合均匀后，在模具中采用压力成型法成型，再烧结、养护制得，其他条件不变。
对比例3
按照专利申请201610384601.6中的实施例进行。
将本申请实施例1～5和对比例1～3方法进行制备透水砖，将制得的透水砖进行性能检测，检测结果如下表1所示。
表1
由表1实验数据可知，本发明制备的透水砖抗压强度达到51MPa以上，抗折强度达到4.9MPa以上，透水系数达到0.079cm/s以上，保水性为0.9g/cm2，耐污性等级达到0级，且本发明制得的透水砖在使用后，其性能下降速度较慢，能够长时间保持优良的性能，这是对比例所不能达到的。
综上所述，本发明采用建筑、工业、生活等固体废弃物代替天然原料加工制成透水砖，减少了对自然资源的开采，节约能源；而且能够同时将城市垃圾进行无害化、资源化处理，降低了垃圾对城市的压力，解决了建筑、工业、生活垃圾资源化利用低的问题，实现变废为宝、保护环境的目的。本发明制得的透水砖呈多孔、蜂窝状结构，本身有自然积存、自然渗透、自然净化功能。它能有效的解决城市热岛效应、除尘降噪，其特性如下：具有良好的透水、透气性能，表面非常致密，不易被灰层堵死，具有长时效的透水性，可使雨水迅速渗入地下，补充土水和地下水，保持土壤湿度；可吸收水分与热量，调节地表局部空间的温湿度，有效解决城市热岛效应；可减轻城市排水和防洪压力、对防止公共水域的污染和处理污水具有良好的效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同腰间的含义和范围内的所有变化囊括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回收建筑垃圾再生透水砖，其特征在于，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1800～1900份、市政污泥850～950份、水泥300～350份、沼渣400～500份、工业废渣350～450份、固体废弃物焚烧渣350～450份、水150～200份，所述工业废渣为粉煤灰、矿渣、煤渣中的一种或一种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种回收建筑垃圾再生透水砖，其特征在于，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1820～1890份、市政污泥860～930份、水泥310～340份、沼渣420～480份、工业废渣360～430份、固体废弃物焚烧渣370～430份、水160～190份，所述工业废渣为粉煤灰、矿渣、煤渣中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种回收建筑垃圾再生透水砖，其特征在于，由以下重量份的原料制成：建筑垃圾1850份、市政污泥900份、水泥330份、沼渣450份、工业废渣400份、固体废弃物焚烧渣400份、水180份，所述工业废渣为粉煤灰、矿渣、煤渣中的一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种回收建筑垃圾再生透水砖，其特征在于：所述市政污泥是在污水处理过程中产生的粘稠状固体沉淀物。
5.根据权利要求4所述的一种回收建筑垃圾再生透水砖，其特征在于：所述固体废弃物焚烧渣是将生活固体垃圾焚烧后产生的固体残渣。
6.根据权利要求5所述的一种回收建筑垃圾再生透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理：将建筑垃圾去除塑料袋、树木等杂质，然后将建筑垃圾的二分之一送入粉碎机粉碎成粒径为3.5～6mm的中骨料，将建筑垃圾的四分之一送入粉碎机粉碎成粒径为0.5～3mm的细骨料，剩下的四分之一送入粉碎机粉碎成粒径为6.5～10mm的粗骨料；
(2)混合：将市政污泥、沼渣、工业废渣和固体废弃物焚烧渣混合均匀，送入粉碎机中粉碎至过10～20目筛，然后依次加入步骤(1)的细骨料、中骨料和粗骨料，在搅拌状态下加入水泥，混匀后加入水，搅拌均匀得混合物料；
(3)成型、养护：将步骤(2)的混合物料送入成型模具中，采用压力成型法成型，通风条件下阳光照射10h/d进行自然养护8～10d，然后送入烧结室内进行升温烧结，自然冷却后得到所述透水砖。
7.根据权利要求6所述的一种回收建筑垃圾再生透水砖的制备方法，其特征在于：在步骤(2)，所述搅拌的速度为700～800r/min，时间为15～20min。
8.根据权利要求6所述的一种回收建筑垃圾再生透水砖的制备方法，其特征在于：在步骤(3)，所述成型的压力为5～8Mpa。
9.根据权利要求6所述的一种回收建筑垃圾再生透水砖的制备方法，其特征在于：在步骤(3)，所述自然养护的光照强度为1000～1300Lux，空气相对湿度为25～40％，温度为26～35℃。
10.根据权利要求6所述的一种回收建筑垃圾再生透水砖的制备方法，其特征在于：在步骤(3)，所述升温烧结的烧结温度为960～1000℃，烧结时间为2～2.5h，升温是先以1～2℃/min的速度升温至300～330℃，然后以3～5℃/min的速度升温至650～700，最后以5～7℃/min的速度升温至960～1000℃。
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