CN110272233A - 新型轻质高强砂基透水砖 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型轻质高强砂基透水砖及其制备方法，该透水砖按质量计由地聚物水泥100份、增强剂5～12份、增稠剂1～10份、高强陶砂350～650份、速凝剂1.5～3.5份、着色剂3～5份、减水剂0.5～3.0份和水15～20份组成，通过在搅拌机或混料机中多次充分混合搅拌后，置于制砖机中振动成型。本发明利用了钢渣、粉煤灰等大宗固废，解决了现有透水砖孔隙易堵塞、透水时效不佳、密度大的不足。本发明制备的透水砖的透水性能好、透水时效长、抗压强度高、密度较小，可广泛用于海绵城市等市政工程建设，提高了钢渣等大宗固废的利用附加值，保护了生态环境。

Description

新型轻质高强砂基透水砖
技术领域
本发明属于市政建设领域，特别是海绵城市建设领域，尤其涉及一种新型轻质高强砂基透水砖及其制作方法。
背景技术
海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。海绵城市建设是一种对水环境低影响开发的建设模式，其中最重要的是要将原有的硬质不透水混凝土路面改造成为透水路面，透水砖成为了海绵城市建设的最重要的材料和产品。
目前的透水砖基本上是属于石料作为集料、水泥作为胶凝材料的粗集料混凝土系列，这种透水砖存在着透水系数大、抗压强度低、耐磨性能差等不足。更为重要的是，目前市场上的透水砖是依靠孔隙途径实现透水功能的。这样就导致透水砖容易被环境中的粉尘、泥沙堵塞而透水功能减弱甚至消失。因此，一种通过破坏水的表面张力增加透水性的砂基透水砖应运而生。如申请号为201710870556.X的“一种双层结构铁尾矿砂基透水砖”、申请号为201610609759.9的“石英砂基透水砖及其制备方法”等众多专利成功解决了市场其他透水砖空隙大易堵塞的缺点，具有透水时效长的特点。然而，这些专利文献均具有一个明显的共性，使用风吹砂或人工砂作为细骨料，水泥作为胶凝材料，在透水砖的表层或上层采用各种有机树脂作为表层粘结剂，这种砖具有强度整体不高、易老化的不足。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种新型轻质高强砂基透水砖及其制作方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种新型轻质高强砂基透水砖，按质量份包括以下组分：地聚物水泥100份、增强剂5～12份、增稠剂1～10份、高强陶砂350～650份、速凝剂1.5～3.5 份、着色剂3～5份、减水剂0.5～3.0份和水15～20份。
作为优选，所述新型轻质高强砂基透水砖按质量份包括以下组分：地聚物水泥100份、增强剂8份、增稠剂3份、高强陶砂550份、速凝剂1.8份、着色剂4.5份、减水剂2.5份和水15份。
所述地聚物水泥均为钠基高岭土在1250℃环境下煅烧后粉磨成 350～450目的粉末，再与钢渣粉按照质量比5∶95混合而成。
所述高强陶砂以重量份计按250目钢渣粉45份、粉煤灰35份、350 目钙基膨润土9份、减水剂3份、地聚物水泥7份和水6.8份以100r/min的速度进行搅拌3～5min，在圆盘造粒机上进行造粒所得直径为5～9.5mm高强陶砂。
进一步，所述高强陶砂也可以为以重量份计按250目钢渣水洗球磨泥粉38份、粉煤灰28.2份、350目钙基膨润土9份、200目生石灰粉16份、减水剂1.8份、水泥7份和12份水以100r/min的速度进行搅拌3～5min，在圆盘造粒机上进行造粒，再在115℃环境下干燥5～10h，在650℃环境下烧制38min，在1158℃环境下烧成28min，经过滚筒筛整形所得直径为1～3mm高强陶砂。
进一步，所述增强剂为高炉粒化矿渣经过粉磨后所得细度大于800 目、活性指数大于等于115％的粉末。
进一步，所述增稠剂为乙烯醋酸乙烯乳液。
进一步，所述速凝剂为铝矾土、纯碱、生石灰按照质量比1∶1∶0.5比例混合后，在1400℃环境下煅烧后粉磨成350～450目的粉末。
进一步，所述着色剂为铁红、铁黑、铁黄中的一种。
进一步，所述减水剂为蒽系高效减水剂、聚羧酸类高性能减水剂或二者的混合物。减水剂能够吸附于水泥颗粒表面，具有减水和提高水泥砂浆和混凝土强度的作用。
进一步，所述水为自来水或符合标准的工业循环水。
更进一步，所述钢渣粉为转炉炼钢钢渣经过热泼、热闷、滚筒和风淬工艺处理，并经过磁选加工后的尾渣，其金属铁含量小于1.5％，游离氧化钙含量小于3％，再经过球磨或立磨粉磨所得细度为250目的粉末。
更进一步，所述钢渣水洗球磨泥粉是渣钢经球磨机水洗后所得尘泥，再经过烘干后经过球磨或立磨粉磨所得细度为250目的粉末。
更进一步，所述粉煤灰为II级粉煤灰。所述粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物，其主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。
所述的一种新型轻质高强砂基透水砖的制作方法，包括以下步骤：
A.将上述质量份的地聚物水泥、增强剂、增稠剂、高强陶砂和着色剂置于搅拌机或混料机中混合搅拌6～8min；
B.将上述质量份的水的60％加入步骤A所得混合物中搅拌 5～10min；
C.将上述质量份的减水剂和速凝剂加入步骤B所得混合物中搅拌 3～5min；
D.将剩余的水加入步骤C所得混合物中搅拌1～3min后置于制砖机中振动成型。
本发明的技术原理为：高强陶砂作为透水砖的骨料，减小了透水砖的孔隙，也降低了透水砖的密度；地聚物水泥作为透水砖的胶凝材料在透水砖原材料水化早期发挥强度作用，矿渣微粉由于颗粒细，比表面积大在水泥水化初期对透水砖起增强作用。上述材料的科学配伍，降低了透水砖的孔隙，达到砂基透水砖的破坏水的表面张力作用，使得本发明的透水砖实现了毛细管渗水的效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明利用了大宗工业固体废弃物钢渣、高炉粒化矿渣、粉煤灰、赤泥，解决了这些大宗固体废弃物造成的资源浪费和环境污染的问题，提高了这些大宗固体废弃物利用的附加值。
(2)由于钢渣的加入，本发明制备的透水砖不仅透水性好，有利于水汽在路面空间范围内的循环，而且透水砖耐磨性好、抗压强度和弯拉强度高。
(3)由于钢渣先行制成了陶粒，使得制备的透水砖密度降低，减轻了运输成本，降低了透水砖施工工人的劳动强度。
(4)利用本发明制得的砂基透水砖透水效果好、强度高，抗压强度度≥30Mpa，透水系数≥0.05cm/s，其他性能符合JCT945-2005行业标准。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明新型轻质高强砂基透水砖的制备方法作进一步详细说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本发明地聚物水泥均为钠基高岭土在1250℃环境下煅烧后粉磨成 350～450目的粉末，再与钢渣粉按照质量比5∶95混合而成。
所用增强剂为来自马鞍山钢铁公司高炉粒化矿渣采取立磨系统粉磨，其主要化学成分为：SiO2：32.8％、Al2O3：17.54％、Fe2O3：0.20％、 CaO：37.87％、MgO：9.65％、SO3：1.00％、f-CaO：1.38％，经过粉磨后所得细度为820目、活性指数为115％的粉末。
所用增稠剂为乙烯醋酸乙烯乳液。
所用速凝剂为铝矾土、纯碱、生石灰按照质量比1∶1∶0.5比例混合后，在1400℃环境下煅烧后粉磨成350～450目的粉末。
所用粉煤灰为国电武汉青山燃煤电厂所产生的II级灰，经粉磨后，比表面积为330m2/kg，其主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、 CaO、TiO2等。
所用水为自来水或符合标准的工业循环水。
所用高强陶砂以重量份计按250目钢渣粉45份、粉煤灰35份、350 目钙基膨润土9份、减水剂3份、地聚物水泥7份和水6.8份以100r/min的速度进行搅拌3～5min，在圆盘造粒机上进行造粒所得直径为5～9.5mm高强陶砂。
所用高强陶砂也可以为以重量份计按250目钢渣水洗球磨泥粉38 份、粉煤灰28.2份、350目钙基膨润土9份、200目生石灰粉16份、减水剂1.8份、水泥7份和12份水以100r/min的速度进行搅拌3～5min，在圆盘造粒机上进行造粒，再在115℃环境下干燥5～10h，在650℃环境下烧制 38min，在1158℃环境下烧成28min，经过滚筒筛整形所得直径为1～3mm 高强陶砂。
实施例1：
新型轻质高强砂基透水砖，按质量份包括以下组分：地聚物水泥100 份、增强剂8份、增稠剂3份、高强陶砂550份、速凝剂1.8份、着色剂4.5份、减水剂2.5份和水15份。
所述新型轻质高强砂基透水砖的制备方法，具体包括以下步骤：
A.将上述质量份的地聚物水泥、增强剂、增稠剂、高强陶砂和着色剂置于搅拌机或混料机中混合搅拌8min；
B.将上述质量份的水的60％加入步骤A所得混合物中搅拌10min；
C.将上述质量份的减水剂和速凝剂加入步骤B所得混合物中搅拌 5min；
D.将剩余的水加入步骤C所得混合物中搅拌3min后置于制砖机中振动成型。
实施例2：
新型轻质高强砂基透水砖按质量份包括以下组分：地聚物水泥100 份、增强剂5份、增稠剂1份、高强陶砂350份、速凝剂1.5份、着色剂3.0份、减水剂0.5份和水15份。
所述新型轻质高强砂基透水砖的制备方法，具体包括以下步骤：
A.将上述质量份的地聚物水泥、增强剂、增稠剂、高强陶砂和着色剂置于搅拌机或混料机中混合搅拌6min；
B.将上述质量份的水的60％加入步骤A所得混合物中搅拌5min；
C.将上述质量份的减水剂和速凝剂加入步骤B所得混合物中搅拌 3min；
D.将剩余的水加入步骤C所得混合物中搅拌1min后置于制砖机中振动成型。
实施例3：
新型轻质高强砂基透水砖，按质量份包括以下组分：地聚物水泥100 份、增强剂12份、增稠剂10份、高强陶砂650份、速凝剂3.5份、着色剂5份、减水剂3.0份和水20份。
所述新型轻质高强砂基透水砖的制备方法，具体包括以下步骤：
A.将上述质量份的地聚物水泥、增强剂、增稠剂、高强陶砂和着色剂置于搅拌机或混料机中混合搅拌7min；
B.将上述质量份的水的60％加入步骤A所得混合物中搅拌7min；
C.将上述质量份的减水剂和速凝剂加入步骤B所得混合物中搅拌 4min；
D.将剩余的水加入步骤C所得混合物中搅拌2min后置于制砖机中振动成型。
实施例4：
新型轻质高强砂基透水砖，按质量份包括以下组分：地聚物水泥100 份、增强剂10份、增稠剂6份、高强陶砂450份、速凝剂2.0份、着色剂4份、减水剂1.0份和水18份。
所述新型轻质高强砂基透水砖的制备方法，具体包括以下步骤：
A.将上述质量份的地聚物水泥、增强剂、增稠剂、高强陶砂和着色剂置于搅拌机或混料机中混合搅拌7min；
B.将上述质量份的水的60％加入步骤A所得混合物中搅拌8min；
C.将上述质量份的减水剂和速凝剂加入步骤B所得混合物中搅拌 5min；
D.将剩余的水加入步骤C所得混合物中搅拌2min后置于制砖机中振动成型。
性能测试
取实施例1～4制备的砂基透水砖，测定其透水系数及抗压强度，结果如下表1所示：
表1砂基透水砖性能
实施例 透水系数/×10<sup>-2</sup>cm/s 抗压强度/Mpa
实施例1 5.0 59.2
实施例2 6.0 58.5
实施例3 7.0 67.4
实施例4 5.0 63.1
由此可知，所制成的新型高强砂基透水砖，透水系数大等于5.0×10-2cm/s，抗压强度大于58Mpa，符合GB28635-2012《混凝土路面砖》和JCT945-2005《透水砖》行业标准的规定。
上述实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种新型轻质高强砂基透水砖，其特征在于，按质量份包括以下组分：地聚物水泥100份、增强剂5～12份、增稠剂1～10份、高强陶砂350～650份、速凝剂1.5～3.5份、着色剂3～5份、减水剂0.5～3.0份和水15～20份。
2.一种新型轻质高强砂基透水砖，其特征在于，按质量份包括以下组分：地聚物水泥100份、增强剂8份、增稠剂3份、高强陶砂550份、速凝剂1.8份、着色剂4.5份、减水剂2.5份和水15份。
3.根据权利要求1或权利要求2，所述一种新型轻质高强砂基透水砖，其特征在于，所述地聚物水泥均为钠基高岭土在1250℃环境下煅烧后粉磨成350～450目的粉末，再与钢渣粉按照质量比5∶95混合而成。
4.根据权利要求1或权利要求2，所述一种新型轻质高强砂基透水砖，其特征在于，所述高强陶砂以重量份计按250目钢渣粉45份、粉煤灰35份、350目钙基膨润土9份、减水剂3份、地聚物水泥7份和水6.8份以100r/min的速度进行搅拌3～5min，在圆盘造粒机上进行造粒所得直径为5～9.5mm高强陶砂。
5.根据权利要求1或权利要求2，所述一种新型轻质高强砂基透水砖，其特征在于，所述钢渣陶砂也可以为以重量份计按250目钢渣水洗球磨泥粉38份、粉煤灰28.2份、350目钙基膨润土9份、200目生石灰粉16份、减水剂1.8份、水泥7份和12份水以100r/min的速度进行搅拌3～5min，在圆盘造粒机上进行造粒，再在115℃环境下干燥5～10h，在650℃环境下烧制38min，在1158℃环境下烧成28min，经过滚筒筛整形所得直径为1～3mm高强陶砂。
6.根据权利要求4，所述一种新型轻质高强砂基透水砖，其特征在于，所述钢渣粉为转炉炼钢钢渣经过热泼、热闷、滚筒和风淬工艺处理，并经过磁选加工后的尾渣，其金属铁含量小于1.5％，游离氧化钙含量小于3％，再经过球磨或立磨粉磨所得细度为250目的粉末。
7.根据权利要求5，所述一种新型轻质高强砂基透水砖，其特征在于，所述钢渣水洗球磨泥粉是渣钢经球磨机水洗后所得尘泥，再经过烘干后经过球磨或立磨粉磨所得细度为250目的粉末。
8.根据权利要求1或权利要求2，所述一种新型轻质高强砂基透水砖，其特征在于，所述增强剂为高炉粒化矿渣经过粉磨后所得细度大于800目、活性指数大于等于115％的粉末；所述增稠剂为乙烯醋酸乙烯乳液；所述着色剂为铁红、铁黑、铁黄中一种；所述减水剂为蒽系高效减水剂、聚羧酸类高性能减水剂或二者的混合物；所述水为自来水或符合标准的工业循环水；所述速凝剂为铝矾土、纯碱、生石灰按照质量比1∶1∶0.5比例混合后，在1400℃环境下煅烧后粉磨成350～450目的粉末。
9.根据权利要求4或权利要求5，所述一种新型轻质高强砂基透水砖，其特征在于，所述粉煤灰为II级粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物，其主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。
10.根据权利要求1或权利要求2，所述一种新型轻质高强砂基透水砖，其特征在于，其制备方法，具体包括以下步骤：
A.将上述质量份的地聚物水泥、增强剂、增稠剂、高强陶砂和着色剂置于搅拌机或混料机中混合搅拌6～8min；
B.将上述质量份的水的60％加入步骤A所得混合物中搅拌5～10min；
C.将上述质量份的减水剂和速凝剂加入步骤B所得混合物中搅拌3～5min；
D.将剩余的水加入步骤C所得混合物中搅拌1～3min后置于制砖机中振动成型。
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