CN109912277A - 一种路面载重透水砖 - Google Patents
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Abstract
一种路面载重透水砖，涉及建筑材料技术领域。本发明利用石英砂、白水泥为主要原材料做透水砖面层，石英砂100份，白水泥35‑50份，以工业固体废弃物镍铁渣、水泥为主要原材料做透水砖底层，镍铁渣100份，灰水泥30‑40份，同时添加矿渣、水泥抑碱剂、乳液等，采用振动压制制成路面载重透水砖。本发明制得的路面载重透水砖抗压强度大于86MPa，透水系数大于2.0×10‑2cm/s，透水等级为A。
Description
技术领域
本发明提供一种路面载重透水砖，属于建筑材料技术领域。
背景技术
目前，我国城市建设中大多采用水泥、柏油、大理石等非透水性的硬化材质铺设地面，硬化路面地表与空气的热量、水分交换困难，调节城市地面温度和湿度能力差。透水砖是为解决城市地表硬化、营造高质量的自然生活环境、维护城市生态平衡而诞生的环保建材新产品。透水砖铺设人行道、停车场、城市广场可使雨水迅速渗入地下，减轻城市排水压力，又可补充地下水资源，缓解城市热岛效应，有助于推进“海绵城市”的建设。
近些年来，随着镍市场需求的不断增加，利用红土镍矿生产镍铁合金的规模在逐步扩大，而红土镍矿在电热还原过程中会产生大量镍铁渣。据统计，每生产1吨镍铁合金就会形成6-10吨的镍铁渣，与其它冶金渣相比，镍铁渣有价金属回收价值低，排渣量大，其运输、存放和出路一直困扰着众多钢铁企业，目前只有少部分镍铁渣作为建材辅料制备建材，大部分只能长期堆放或填埋，不仅占用大量土地，而且会对土壤和水体造成严重污染。因此，镍铁渣的高效回用成为众多冶炼技术面临的难点之一。
透水砖的制备主要有烧结型透水砖和免烧型透水砖，随着国家进一步推进海绵城市进程，透水砖的应用由人行道逐步向广场等应用场所发展。但是由于透水砖自身抗压强度不足，限制了其在商场广场等有微小型货车通过的区域应用。如公开号为CN106045416A的中国发明申请，公开了一种绿色环保高强透水砖，采用振动挤压成型制得的透水砖，其抗压强度可达48MPa，然而该强度仍然不能满足城市广场区域的铺设需求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种路面载重透水砖。以镍铁渣、石英砂、水泥为主要原材料，将原料浆料振动压制而成，保证了路面载重透水砖的抗压强度和透水性。
本发明采用以下技术方案：
一种路面载重透水砖，包括底层和面层：
面层包括以下重量份的原料：石英砂100份，白水泥35-50份，矿渣3.5-5份，乳液0.7-1.5份,可再分散乳胶粉1-5份，聚乙烯醇0.1-1.5份，水泥抑碱剂1-3份,减水剂0.35-1.0份，水7-13份，颜料0.01-1.0份；
底层包括以下重量份的原料：镍铁渣100份，灰水泥30-40份，矿渣3-4份，乳液0.6-1.2份,可再分散乳胶粉0.1-0.5份，水泥抑碱剂0.5-5份,减水剂0.3-0.8份，水6-10份。
进一步的，底层原料中的镍铁渣包括粒径为4-8目的粗颗粒和粒径为40-100目的细颗粒，底层原料中镍铁渣粗颗粒和镍铁渣细颗粒的含量比为17:3。在以自身强度高的粗颗粒镍铁渣为透水砖骨料的基础上，添加适量的细颗粒镍铁渣骨料不仅可以提高骨料骨架连接作用，还能加大镍铁渣与水泥的接触面积，这是因为镍铁渣本身具有相应的反应活性，加入细镍铁渣可增大与水泥的接触面积，增强与水泥的反应，增强骨料与粘接材料的连接性，从而增强透水砖强度。
进一步的，面层原料中石英砂的粒径为20-60目。
进一步的，面层原料中的白水泥和底层原料中的灰水泥均为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5、52.5或62.5。
进一步的，水泥抑碱剂为硅灰、粉煤灰、煅烧高岭土中的一种或多种，选用高活性物质，可有效抑制水泥泛碱现象。
进一步的，面层中聚乙烯醇为超高聚合度、高聚合度、中聚合度、低聚合度中的一种或多种，添加少量在面层混合料中，可以增强面层混合料的粘性，使镍铁渣颗粒间的粘结性变强，提高路面载重透水砖的抗压强度；乳液为苯丙乳液、纯丙乳液中的一种或两种，乳液可与水泥产生反应，形成交联结构，进而增强透水砖强度，苯丙乳液、纯丙乳液与水泥形成的交联结构呈网格性，保证了产品的透水性；可再分散乳胶粉为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中一种或多种，可再分散乳胶粉具有极为突出的粘结强度，可提高透水砖整体的抗压强度；减水剂为木质素磺酸钠盐减水剂、萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂、聚羧酸高效减水剂中的一种或多种。
进一步的，本发明的路面载重透水砖的制备方法如图1所示：按比例称取底层原料和面层原料并分别搅拌呈均匀浆料，搅拌完成后依次倒入模框内，振动压制成型并养护；
进一步的，底层原料和面层原料的搅拌速度均为50-150r/min。
进一步的，振动压制时采用激振力30-50KN,气压0.55-0.8MPa。
进一步的，振压成型的坯料先150-200℃下蒸汽养护24小时，再自然养护48小时。
进一步的，本发明的路面载重透水砖的制备方法还包括对镍铁渣的预处理工艺：
(1)烘干：将镍铁渣利用烘干设备在100-400℃下烘干；
(2)破碎：利用破碎机将烘干后的镍铁渣破碎；
(3)筛分：将破碎后的镍铁渣利用筛分设备进行筛分处理，按照4-8目和40-100目的粒径分别袋装待用。
具体的，烘干设备为带式烘干机、滚筒烘干机、箱式烘干机、塔式烘干机中的任意一种；破碎机为对辊破碎机、颚式破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机中的任意一种；筛分设备为旋振筛、直线筛、滚筒筛、气流筛、摇摆筛中的任意一种。
进一步的，路面载重透水砖可用作路缘石，路缘石的成型方法为：将面料和底料分别运送至面层布料仓和底层布料仓，先将底料满布于模箱中，正面和侧面压紧，使得模箱顶部空出两个面，再将面料布于空出的两个平面，并振动压制成型。
本发明的路面载重透水砖，以镍铁渣、石英砂、水泥为主要原材料，同时添加乳液、可再分散乳胶粉、水泥抑碱剂和减水剂等原料制备面层和底层。底层原料采用的镍铁渣以二级颗粒级配，选用4-8目的粗颗粒和粒径为40-100目的细颗粒，粒径大小和配比合理，保证了路面载重透水砖具有良好的抗压强度和透水性。其中的镍铁渣细颗粒主要含SiO2、Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3等成分，这些成分占90％以上，具有胶凝材料的成分与活性，且具有火山灰活性，在一定条件下可与水泥熟料发生交联反应，可作用水泥掺合料，提高混凝土后期强度。选用水泥作为无机粘结剂，降低了原料成本，也避免了有机粘结剂造成的易老化、掉砂等问题，且底层和面层均为无机粘结剂，结合较好，面层和底层结合牢固，提高路面载重透水砖的强度。乳液选用能与水泥形成网格性结构的苯丙乳液或纯丙乳液，在不影响产品透水性的前提下增强了抗压强度。
本发明的路面载重透水砖通过镍铁渣预处理-底层/面层原料混合-振压成型-养护工艺得到，制备方法简单，且通过成型过程中布料方式的不同制备得到路面载重透水地砖和透水路缘石，扩大了路面载重透水砖的应用范围，且其透水效果好。本发明制备的路面载重透水砖抗压强度大于86MPa，透水系数大于2.0×10-2cm/s。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明路面载重透水砖的制备工艺流程图
具体实施方式：
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种路面载重透水砖，包括底层和面层：
面层包括以下重量份的原料：粒径20-60目的石英砂100份，白水泥35份，矿渣3.5份，苯丙乳液0.7份，可再分散乳胶粉3份，聚乙烯醇0.1份，煅烧高岭土1份，木质素磺酸钠盐减水剂0.35份，水7份，红色颜料0.01份。
底层包括以下重量份的原料：粒径4-8目的粗镍铁渣85份，粒径40-100目的细镍铁渣15份，灰水泥30份，矿渣3份，苯丙乳液0.6份，可再分散乳胶粉0.1份，硅灰0.5份，木质素磺酸钠盐减水剂0.3份，水6份；
制备过程如下：
1.镍铁渣预处理：将镍铁渣用滚筒烘干机在200℃下烘干至水分在1％以下，利用对辊破碎机将烘干后的镍铁渣破碎，将破碎后的镍铁渣用旋振筛进行筛分处理，按照4-8目、40-100目的粒径分别袋装待用；
2.制浆：按比例分别称取底料和面料，分别置于不同搅拌罐中以50-150r/min的转速搅拌均匀；
3.振压：将搅拌完成的底料倒入模框内后振动压制，再将搅拌完成的面料倒入模框内，采用激振力30KN,气压为0.55MPa压制成型；
4.养护：将振压成型的坯料置于蒸汽养护室中150℃下养护24小时，再置于自然条件下养护48小时；
实施例2
一种路面载重透水砖，包括底层和面层：
面层包括以下重量份的原料：粒径20-60目的石英砂100份，白水泥40份，矿渣3.8份，苯丙乳液0.9份，可再分散乳胶粉1份，聚乙烯醇0.5份，硅灰1份，萘系高效减水剂0.4份，水8.8份，蓝色颜料0.1份。
底层包括以下重量份的原料：粒径4-8目的粗镍铁渣85份，粒径40-100目的细镍铁渣15份，灰水泥35份，矿渣3.2份，苯丙乳液0.8份，可再分散乳胶粉0.1份，粉煤灰1份,萘系高效减水剂0.4份，水7.8份。
制备过程如下：
1.镍铁渣预处理：将镍铁渣用滚筒烘干机在100℃下烘干至水分在1％以下，利用对辊破碎机将烘干后的镍铁渣破碎，将破碎后的镍铁渣用旋振筛进行筛分处理，按照4-8目、40-100目的粒径分别袋装待用；
2.制浆：按比例分别称取底料和面料，分别置于不同搅拌罐中以50-150r/min的转速搅拌均匀；
3.振压：将搅拌完成的底料倒入模框内后振动压制，再将搅拌完成的面料倒入模框内，采用激振力38KN,气压为0.62MPa压制成型；
4.养护：将振压成型的坯料置于蒸汽养护室中160℃下养护24小时，再置于自然条件下养护48小时；
实施例3
一种路面载重透水砖，包括底层和面层：
面层包括以下重量份的原料：粒径20-60目的石英砂100份，白水泥42份，矿渣4份，苯丙乳液0.4份，纯丙乳液0.4份，可再分散乳胶粉4份，聚乙烯醇1份，硅灰2份,木质素磺酸钠盐减水剂0.5份，水10份，黑色颜料0.5份。
底层包括以下重量份的原料：粒径4-8目的粗镍铁渣85份，粒径40-100目的细镍铁渣15份，灰水泥38份，矿渣4份，苯丙乳液0.3份，纯丙乳液0.3份，可再分散乳胶粉0.4份，粉煤灰4份,木质素磺酸钠盐减水剂0.6份，水8份。
制备过程如下：
1.镍铁渣预处理：将镍铁渣用滚筒烘干机在300℃下烘干至水分在1％以下，利用对辊破碎机将烘干后的镍铁渣破碎，将破碎后的镍铁渣用旋振筛进行筛分处理，按照4-8目、40-100目的粒径分别袋装待用；
2.制浆：按比例分别称取底料和面料，分别置于不同搅拌罐中以50-150r/min的转速搅拌均匀；
3.振压：将搅拌完成的底料倒入模框内后振动压制，再将搅拌完成的面料倒入模框内，采用激振力40KN,气压为0.66MPa压制成型；
4.养护：将振压成型的坯料置于蒸汽养护室中170℃下养护24小时，再置于自然条件下养护48小时；
实施例4
一种路面载重透水砖，包括底层和面层：
面层包括以下重量份的原料：粒径20-60目的石英砂100份，白水泥46份，矿渣4.8份，纯丙乳液1.2份，可再分散乳胶粉5份，聚乙烯醇1.5份，粉煤灰3份,脂肪族高效减水剂0.8份，水10份，黄色颜料0.3份。
底层包括以下重量份的原料：粒径4-8目的粗镍铁渣85份，粒径40-100目的细镍铁渣15份，灰水泥36份，矿渣3.8份，纯丙乳液1.0份，可再分散乳胶粉0.5份，粉煤灰4份,脂肪族高效减水剂0.6份，水8.2份。
制备过程如下：
1.镍铁渣预处理：将镍铁渣用滚筒烘干机在300℃下烘干至水分在1％以下，利用对辊破碎机将烘干后的镍铁渣破碎，将破碎后的镍铁渣用旋振筛进行筛分处理，按照4-8目、40-100目的粒径分别袋装待用；
2.制浆：按比例分别称取底料和面料，分别置于不同搅拌罐中以50-150r/min的转速搅拌均匀；
3.振压：将搅拌完成的底料倒入模框内后振动压制，再将搅拌完成的面料倒入模框内，采用激振力42KN,气压为0.69MPa压制成型；
4.养护：将振压成型的坯料置于蒸汽养护室中180℃下养护24小时，再置于自然条件下养护48小时；
实施例5
一种路面载重透水砖，包括底层和面层：
面层包括以下重量份的原料：粒径20-60目的石英砂100份，白水泥50份，矿渣5份，苯丙乳液1.5份，可再分散乳胶粉5份，聚乙烯醇1.5份，粉煤灰3份,木质素磺酸钠盐减水剂1.0份，水13份，黄色颜料1.0份。
底层包括以下重量份的原料：粒径4-8目的粗镍铁渣85份，粒径40-100目的细镍铁渣15份，普通硅酸盐水泥40份，矿渣4份，苯丙乳液0.5份，纯丙乳液1.2份，木质素磺酸钠盐减水剂0.8份，可再分散乳胶粉0.5份，煅烧高岭土5份,水10份。
制备过程如下：
1.镍铁渣预处理：将镍铁渣用滚筒烘干机在400℃下烘干至水分在1％以下，利用对辊破碎机将烘干后的镍铁渣破碎，将破碎后的镍铁渣用旋振筛进行筛分处理，按照4-8目、40-100目的粒径分别袋装待用；
2.制浆：按比例分别称取底料和面料，分别置于不同搅拌罐中以50-150r/min的转速搅拌均匀；
3.振压：将搅拌完成的底料倒入模框内后振动压制，再将搅拌完成的面料倒入模框内，采用激振力50KN,气压为0.80MPa压制成型；
4.养护：将振压成型的坯料置于蒸汽养护室中200℃下养护24小时，再置于自然条件下养护48小时；
实施例6
一种路面载重透水砖，包括底层和面层：
面层包括以下重量份的原料：粒径20-60目的石英砂100份，白水泥50份，矿渣5份，苯丙乳液1.5份，可再分散乳胶粉5份，聚乙烯醇1.5份，粉煤灰3份,木质素磺酸钠盐减水剂1.0份，水13份，黄色颜料1.0份。
底层包括以下重量份的原料：粒径4-8目的粗镍铁渣85份，粒径40-100目的细镍铁渣15份，普通硅酸盐水泥40份，矿渣4份，苯丙乳液0.5份，纯丙乳液1.2份，木质素磺酸钠盐减水剂0.8份，可再分散乳胶粉0.5份，煅烧高岭土5份,水10份。
制备过程如下：
1.镍铁渣预处理：将镍铁渣用滚筒烘干机在400℃下烘干至水分在1％以下，利用对辊破碎机将烘干后的镍铁渣破碎，将破碎后的镍铁渣用旋振筛进行筛分处理，按照4-8目、40-100目的粒径分别袋装待用；
2.制浆：按比例分别称取底料和面料，分别置于不同搅拌罐中以50-150r/min的转速搅拌均匀；
3.振压：将面料和底料分别运送至面层布料仓和底层布料仓，先将底料满布于模箱中，正面和侧面压紧，使得模箱顶部空出两个面，再将面料布于空出的两个平面，采用激振力50KN,气压为0.80MPa压制成型；
4.养护：将振压成型的坯料置于蒸汽养护室中200℃下养护24小时，再置于自然条件下养护48小时；
对比例1
将实施例1中底层原料中的粗细镍铁渣换为相同粒径的石子，其它原料与添加量不变，制备得到路面载重透水砖。
对比例2
将实施例1中底层原料中的细镍铁渣换为粒径在4-8目的粗镍铁渣，其它原料与添加量不变，制备得到路面载重透水砖。
对比例3
将实施例1中底层原料中的粗镍铁渣换为粒径在40-100目的细镍铁渣，其它原料与添加量不变，制备得到路面载重透水砖。
以下对实施例1-6和对比例1-3中的透水砖性能进行比较，其结果如下表所示：
| 抗压强度，MPa | 透水系数，cm/s | |
| 实施例1 | 86.2 | 3.1×10<sup>-2</sup> |
| 实施例2 | 88.3 | 2.9×10<sup>-2</sup> |
| 实施例3 | 90.6 | 2.6×10<sup>-2</sup> |
| 实施例4 | 94.1 | 2.1×10<sup>-2</sup> |
| 实施例5 | 87.5 | 2.3×10<sup>-2</sup> |
| 实施例6 | 86.8 | 2.2×10<sup>-2</sup> |
| 对比例1 | 73.4 | 2.5×10<sup>-2</sup> |
| 对比例2 | 78.2 | 2.4×10<sup>-2</sup> |
| 对比例3 | 79.5 | 2.3×10<sup>-2</sup> |
比较表中测得的数据可以看出，实施例1中路面载重透水砖的抗压强度和透水系数明显优于对比例1，体现了镍铁渣原料制备透水砖的优势。此外，实施例1制备的路面载重透水砖的抗压强度和透水系数均优于对比例2和3，表明合理的颗粒级配能有效改善产品的抗压性和透水性。
综上所述，本发明制得的路面载重透水砖，抗压强度大于86MPa，透水系数大于2.0×10-2cm/s，透水等级为A，远高于CJJT 188-2012《透水砖路面技术规程》标准中关于“小区道路(支路)广场、停车场”的设计要求。综上所述，本发明提供的路面载重透水砖抗压强度高，透水性能佳，且绿色环保，适于大规模生产。
Claims (10)
1.一种路面载重透水砖，包括面层和底层，其特征在于：
所述面层包括以下重量份的原料：石英砂100份，白水泥35-50份，矿渣3.5-5份，乳液0.7-1.5份,可再分散乳胶粉1-5份，聚乙烯醇0.1-1.5份，水泥抑碱剂1-3份,减水剂0.35-1.0份，水7-13份，颜料0.01-1.0份；
所述底层包括以下重量份的原料：镍铁渣100份，灰水泥30-40份，矿渣3-4份，乳液0.6-1.2份,可再分散乳胶粉0.1-0.5份，水泥抑碱剂0.5-5份,减水剂0.3-0.8份，水6-10份。
2.根据权利要求1所述的路面载重透水砖，其特征在于，底层原料中的镍铁渣包括粒径为4-8目的粗颗粒和粒径为40-100目的细颗粒，底层原料中镍铁渣细颗粒和镍铁渣粗颗粒的含量比为3:17。
3.根据权利要求1所述的路面载重透水砖，其特征在于，所述石英砂的粒径为20-60目。
4.根据权利要求1所述的路面载重透水砖，其特征在于，所述白水泥和灰水泥均为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5、52.5或62.5。
5.根据权利要求1所述的路面载重透水砖，其特征在于，所述水泥抑碱剂为硅灰、粉煤灰、煅烧高岭土中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的路面载重透水砖，其特征在于，所述乳液为苯丙乳液、纯丙乳液中的一种或两种；所述可再分散乳胶粉为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中一种或多种；所述减水剂为木质素磺酸钠盐减水剂、萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂、聚羧酸高效减水剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的路面载重透水砖，其特征在于，其制备方法是按比例称取底层原料和面层原料并分别搅拌呈均匀浆料，搅拌完成后依次倒入模框内，振动压制成型并养护。
8.根据权利要求7所述的路面载重透水砖，其特征在于，制备过程中振动压制时采用激振力30-50KN,气压0.55-0.8MPa。
9.根据权利要求7所述的路面载重透水砖，其特征在于，振动压制成型的坯料先150-200℃下蒸汽养护24小时，再自然养护48小时。
10.根据权利要求7所述的路面载重透水砖，其特征在于，其制备方法还包括对镍铁渣的预处理工艺：
(1)烘干：将镍铁渣利用烘干设备在100-400℃下烘干；
(2)破碎：利用破碎机将烘干后的镍铁渣破碎；
(3)筛分：将破碎后的镍铁渣利用筛分设备进行筛分处理。
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