CN109626902A - 一种抗冻环保透水砖及其制备方法 - Google Patents

一种抗冻环保透水砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗冻环保透水砖，由以下重量份数的原料组分制成：再生骨料37～75份、钢渣100～150份、河沙25～27份、水泥18～22份、硅藻土8～10份、玄武岩纤维2～4份、水13～16份、颜料2～4份。本发明还公开了上述抗冻环保透水砖的制备方法，包括以下步骤：S1、按重量份数分别称取再生骨料、钢渣、河沙、水泥、硅藻土、玄武岩纤维、水、颜料，将以上各组分混合均匀，得到混合料；S2、将S1中得到的混合料填布在压机金属转模具中，一次加压成型，得到砖坯；S3、将S2得到砖坯进行养护，即得到抗冻环保透水砖。本发明制备的透水砖不仅实现了废物利用，同时降低了透水砖的生产成本，还提高了抗冻性能。

Description

一种抗冻环保透水砖及其制备方法
技术领域
本发明属于透水砖制备技术领域，具体涉及一种抗冻性环保型透水砖及其制备方法。
背景技术
透水砖因具有较高的强度、良好的透水性一直被看作海绵型城市建设的重要基础材料之一。目前市场透水砖的原料主要来自陶瓷废料、耐火材料废料、钢渣、尾矿、废玻璃等固体废弃物。近年随着我国环保治理力度不断加大，陶瓷、耐火材料、玻璃生产企业生产规模受到限制，产能急剧下降，产生的废料也急剧减少，透水砖行业的原料受到极大限制，原料缺口巨大，严重制约了透水砖市场的生产能力。因此，寻找新的透水砖原料来源，具有十分重要的意义。而且我国东北地区气候寒冷，对透水砖的抗冻性能有较高的要求，但是目前开发的渗水砖、透水砖主要有两张种形式，第一种是陶瓷烧结透水砖，采用颗粒烧结而成，利用颗粒之间的三维贯通孔隙实现透水功能。这类透水砖强度较低，在受到局部撞击和较大压力时，容易破损，尤其是在严寒地区其抗冻性无法满足要求；第二种是利用大孔混凝土的透水特征制备的水泥混凝土透水砖，采用无砂大孔混凝土或粗颗粒级配砂的混凝土，实现透水混凝土的功能，经搅拌、成型和养护，制备透水砖成品，但该类普通工艺的大孔混凝土材料无法适应严寒地区高抗冻的特征，铺设后几个冬季便全部损毁。因而，提高透水砖的抗冻性能成为东北地区对透水砖的必要要求。
钢渣是炼钢过程中的一种副产品。钢渣含有多种有用成分，组成以硅酸三钙为主，其次是硅酸二钙、RO相、铁酸二钙和游离氧化钙。钢渣的综合利用不但可以消除环境污染，还能够变废为宝创造巨大的经济效益，是可持续发展的有效途径，对国家、对社会都具有十分重要的意义。另外再生骨料是现代社会常见建材废料，再生骨料较天然骨料有更轻的密度和更高的吸水率。硅藻土是单细胞生物硅藻的遗骸沉积而成的生物沉积岩，具有良好的火山灰性能，是一种良好的混凝土添加剂，且在吉林地区资源丰富。因此，本发明旨在提供一种抗冻环保透水砖及其制备方法，实现钢渣和再生骨料的资源化利用，减少对环境的污染，并提高透水砖的抗冻性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗冻环保透水砖及其制备方法。
本发明的第一个目的是提供一种抗冻环保透水砖，该抗冻环保透水砖由以下重量份数的原料组分制成：再生骨料37～75份、钢渣100～150份、河沙25～27份、水泥18～22份、硅藻土8～10份、玄武岩纤维2～4份、水13～16份、颜料2～4份。
优选的，再生骨料为混凝土再生骨料经压碎筛分得到，且再生骨料的粒径为4.75～9.5mm，含水率小于5％，压碎值小于30％。
优选的，河沙为中砂，水泥为P42.5标准硅酸盐水泥。
优选的，硅藻土为三级硅藻土，且硅藻土中SiO2含量为60～70％。
优选的，玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，且所述玄武岩纤维的长度为12～14mm，直径为20～24μm。
优选的，钢渣的粒径为4.75～9.5mm，钢渣中的含铁量小于30％，且钢渣中的硅酸三钙、硅酸二钙及铁铝酸盐含量均大于25％。
优选的，再生骨料和钢渣的体积比为1:1～3。
本发明的第二个目的是提供一种上述抗冻环保透水砖的制备方法，该抗冻环保透水砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数分别称取再生骨料37～75份、钢渣100～150份、河沙25～27份、水泥18～22份、硅藻土8～10份、玄武岩纤维2～4份、水13～16份、颜料2～4份，将以上各组分混合均匀，得到混合料；
S2、将S1中得到的混合料填布在压机金属转模具中，一次加压成型，得到砖坯；
S3、将S2得到砖坯按标准混凝土试验养护标准进行养护，即得到抗冻环保透水砖。
优选的，步骤S2中，成型的压力为20～40MPa。
优选的，步骤S3中，标准混凝土试验养护标准为：养护温度18～22℃，相对湿度大于95％，养护时间28天。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)本发明采用的再生骨料及钢渣均属于工业废渣，成本较低且易于获取，玄武岩纤维作为一种常见的纤维材料，其成本也较低，且硅藻土资源丰富，因而通过将再生骨料、钢渣、硅藻土和玄武岩纤维作为透水砖的原料，不仅实现了废物利用，同时降低了透水砖的生产成本。
(2)本发明通过使用单一粒径的方式，并使用较低的水灰比及砂率，制造出多空隙混凝土结构，其透水性大大提升。硅藻土作为掺和料掺入混凝土中能极大地改善混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能。同时硅藻土的有序排列的微孔结构，比表面积大，吸附能力强，可作为吸附材料，有一定的释水功能，使砖体的透水能力更强。
(3)本发明将再生骨料及钢渣作为透水砖的主要骨料，由于再生骨料和钢渣的强度均高于天然骨料，可以使透水砖本身的强度得到较大提升，而且加入的玄武岩纤维不仅容易获得且稳定性高，与其它成分均不会发生反应，从而能够在保证砖体空隙率和透水能力的基础上，发挥纤维的抗拉能力，提高砖体的劈裂抗拉能力。
(4)本发明中再生骨料的吸水性较天然骨料更强，而钢渣中含有的水硬胶凝性的硅酸三钙、硅酸二钙及铁铝酸盐等活性矿物，符合水泥特性，再生骨料、钢渣与水泥和水相结合较天然骨料更好，水化反应更充分，因而透水砖的强度及抗冻性能均得到提升；硅藻土是单细胞生物硅藻的遗骸沉积而成的生物沉积岩，具有良好的火山灰性能，会发生火山灰反应使混凝土的空隙率降低，孔径细化，曲折度增加，从而进一步显著提高强度。随着龄期延长，火山灰反应不断增强，达到一定龄期时，掺硅藻土混凝土的抗冻能力比同龄期的基准混凝土砖更强。
(5)本发明采用加压一次性成型，并按照标准混凝土养护方式养护，砖体整体性好且养护操作简单。
(6)本发明中采用的再生骨料和钢渣的体积相差不大，使得这两者的表观密度相差不大，因此提高了本发明制备的抗冻环保透水砖的强度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中的河沙为中砂，硅藻土为三级硅藻土，且硅藻土中SiO2含量为60～70％；水泥为P42.5标准硅酸盐水泥，玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，且玄武岩纤维的长度为12～14mm，直径为20～24μm；再生骨料为混凝土再生骨料经压碎筛分得到，且再生骨料的粒径为4.75～9.5mm，含水率小于5％，压碎值小于30％；钢渣的粒径为4.75～9.5mm，钢渣中含铁量小于30％，且钢渣中的硅酸三钙、硅酸二钙及铁铝酸盐含量均大于25％。
实施例1
本发明实施例提供的抗冻环保透水砖，按每立方的制备材料计，具体由以下质量的原料组分制成：再生骨料829kg、其表观密度为2663kg/m3；钢渣1104kg、其表观密度为3547kg/m3，河砂341kg、水泥222kg、硅藻土111kg、玄武岩纤维42kg、自来水150kg、颜料42kg。
本发明实施例提供的抗冻环保透水砖的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、按质量分别称取再生骨料829kg、钢渣1104kg、河沙341kg、水泥222kg、硅藻土111kg、玄武岩纤维42kg、水150kg、颜料42kg，将以上各组分混合均匀，得到混合料；
S2、将S1中得到的混合料填布在压机的金属转模具中，加压压力为25MPa，一次加压成型，得到砖坯；
S3、将S2得到的压制成型后的砖坯在温度为20℃、相对湿度为98％的混凝土养生室中养护28天，即得到抗冻环保透水砖。
其中：再生骨料和钢渣的体积比为1：1(经计算得到再生骨料和钢渣的表观密度分别为2663和3547kg/m3)。且经计算得到该抗冻环保透水砖的水灰比为0.45(通过水与硅藻土及水泥的质量和的比值计算得到)。
本实施例透水砖主要技术指标检测结果如下：
28天劈裂抗拉强度达到12.7MPa，透水系数0.062cm/s。50次冻融循环后，其强度损失率仅为14.8％，质量损失仅为4.2％。均满足《GB/T25993-2010透水路面砖和透水路面板》要求。
实施例2
本发明实施例提供的抗冻环保透水砖，按每立方的制备材料计，由以下质量的原料组分制成：再生骨料621kg、钢渣1380kg、河沙353kg、水泥242kg、硅藻土96kg、玄武岩纤维50kg、水166kg、颜料40kg。
本发明实施例提供的抗冻环保透水砖的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、按质量分别称取再生骨料621kg、钢渣1380kg、河沙353kg、水泥242kg、硅藻土96kg、玄武岩纤维50kg、水166kg、颜料40kg，将以上各组分混合均匀，得到混合料；
S2、将S1中得到的混合料填布在压机的金属转模具中，加压压力为30MPa，一次加压成型，得到砖坯；
S3、将S2得到的压制成型后的砖坯在温度为20℃、相对湿度为98％的混凝土养生室中养护28天，即得到抗冻环保透水砖。
其中：再生骨料和钢渣的体积比为1：1.8(经计算得到再生骨料和钢渣的表观密度分别为2959和3662kg/m3)，而且该抗冻环保透水砖的水灰比为0.49(通过水与硅藻土及水泥的质量和的比值计算得到)。
本实施例透水砖主要技术指标检测结果如下：
28天劈裂抗拉强度达到11.4MPa，透水系数0.071cm/s。50次冻融循环后，其强度损失率仅为10.8％，质量损失仅为3.2％。均满足《GB/T25993-2010透水路面砖和透水路面板》要求。
实施例3
本发明实施例提供的抗冻环保透水砖，按每立方的制备材料计，由以下质量的原料组分制成：再生骨料414kg、钢渣1656kg、河沙365kg、水泥214kg、硅藻土119kg、玄武岩纤维41kg、水164kg、颜料40kg。
粒径为4.75mm-9.5mm的再生骨料414kg，其表观密度为2844kg/m3；粒径为4.75mm-9.5mm的钢渣1656kg，其表观密度为3954kg/m3；P42.5标准硅酸盐水泥214kg；三级硅藻土119kg；自来水164kg；中砂365kg；长度为13mm，直径为22μm的玄武岩纤维41kg；颜料40kg。
本发明实施例提供的抗冻环保透水砖的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、按质量分别称取再生骨料414kg、钢渣1656kg、河沙365kg、水泥214kg、硅藻土119kg、玄武岩纤维41kg、水164kg、颜料40kg，将以上各组分混合均匀，得到混合料；
S2、将S1中得到的混合料填布在压机的金属转模具中，加压压力为35MPa，一次加压成型，得到砖坯；
S3、将S2得到的压制成型后的砖坯在温度为22℃、相对湿度为98％的混凝土养生室中养护28天，即得到抗冻环保透水砖。
其中：再生骨料和钢渣的体积比为1:2.9(经计算得到再生骨料和钢渣的表观密度分别为2844和3954kg/m3)，而且该抗冻环保透水砖的水灰比为0.49(通过水与硅藻土及水泥的质量和的比值计算得到)。
本实施例透水砖主要技术指标检测结果如下：
28天劈裂抗拉强度达到14.6MPa，透水系数0.045cm/s。50次冻融循环后，其强度损失率为12.6％，质量损失为3.1％。均满足《GB/T25993-2010透水路面砖和透水路面板》要求。
综上所述，本发明实施例通过经再生骨料及钢渣作为透水砖的主要骨料，不仅实现了废物利用，同时降低了透水砖的生产成本，同时再生骨料及钢渣与其他组分协同作用，使透水砖的强度及抗冻性能均得到提升。
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选实施例及其效果，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种抗冻环保透水砖，其特征在于，由以下重量份数的原料组分制成：再生骨料37～75份、钢渣100～150份、河沙25～27份、水泥18～22份、硅藻土8～10份、玄武岩纤维2～4份、水13～16份、颜料2～4份。
2.如权利要求1所述的抗冻环保透水砖，其特征在于，所述再生骨料为混凝土再生骨料经压碎筛分得到，且再生骨料的粒径为4.75～9.5mm，含水率小于5％，压碎值小于30％。
3.如权利要求1所述的抗冻环保透水砖，其特征在于，所述河沙为中砂，所述水泥为P42.5标准硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的抗冻环保透水砖，其特征在于，所述硅藻土为三级硅藻土，且硅藻土中SiO2含量为60～70％。
5.根据权利要求1所述的抗冻环保透水砖，其特征在于，所述玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，且所述玄武岩纤维的长度为12～14mm，直径为20～24μm。
6.根据权利要求1所述的抗冻环保透水砖，其特征在于，所述钢渣的粒径为4.75～9.5mm，钢渣中的含铁量小于30％，且钢渣中的硅酸三钙、硅酸二钙及铁铝酸盐含量均大于25％。
7.根据权利要求1所述的抗冻环保透水砖，其特征在于，所述再生骨料和钢渣的体积比为1:1～3。
8.一种权利要求1～7任一项所述的抗冻环保透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量份数分别称取再生骨料37～75份、钢渣100～150份、河沙25～27份、水泥18～22份、硅藻土8～10份、玄武岩纤维2～4份、水13～16份、颜料2～4份，将以上各组分混合均匀，得到混合料；
S2、将S1中得到的混合料填布在压机金属转模具中，一次加压成型，得到砖坯；
S3、将S2得到砖坯按标准混凝土试验养护标准进行养护，即得到抗冻环保透水砖。
9.根据权利要求8所述的抗冻环保透水砖的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述成型的压力为20～40MPa。
10.根据权利要求8所述的抗冻环保透水砖的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述标准混凝土试验养护标准为：养护温度18～22℃，相对湿度大于95％，养护时间28天。
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