CN110950605A - 高耐磨性透水砖面层及其制备方法 - Google Patents

高耐磨性透水砖面层及其制备方法 Download PDF

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周文
赵杰
彭绍强
高亮
潘晓晓
孙堂钦
蒋发燕
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    • C04B2111/00284—Materials permeable to liquids

Abstract

本发明公开了高耐磨性透水砖面层及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明高耐磨性透水砖面层按重量份计包括以下组分：水91～97份、水泥310～330份、雾化钢渣2060～2080份、增强剂14～18份、聚羧酸减水剂2.7～3.7份，制备方法，包括如下步骤：S1.利用高速空气射流，对液态含钒转炉钢渣进行破碎，然后经筛分得到雾化钢渣；S2.将水、水泥、含钒雾化钢渣、增强剂、聚羧酸减水剂按重量份计量后搅拌混合，搅拌均匀制得混凝土拌合物；S3.布料、成型、养护。本发明透水砖面层的耐磨性能优异，耐磨性指标能够满足《透水路面砖和透水路面板》GB/T25993‑2010的相关要求。

Description

高耐磨性透水砖面层及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及高耐磨性透水砖面层及其制备方法。
背景技术
近年来，我国的钢铁工业取得了迅猛发展，钢渣产量不断上升，钢渣的处理及资源化利用日益受到重视。不同的处理工艺，能赋予钢渣不同的特性，利用高速空气射流，直接将含钒液态转炉钢渣破碎成细小颗粒，这种工艺既可以提高钢渣的稳定性，又可以拓展钢渣的利用途径。同时，钢渣的资源化利用，既能够避免因弃渣而造成的环境污染，也能尽量减少砂石等天然原材料的开采，从而保护生态环境。
透水砖是由特定级配的骨料、水泥、水、增强剂和无机颜料等原材料，按一定配比经特殊工艺制备而成的一种路面材料，具有一定的连通孔隙。与普通路面砖相比，透水砖具有透水、透气、保护地下水资源和缓解城市热岛效应等众多优良的使用性能，现已广泛的应用在市政工程、园林工程、环境工程和生态环保工程等多个领域。随着我国城市化建设的不断推进，对透水砖性能的要求也越来越高，高强、高耐磨性已成为透水砖的发展趋势。
发明内容
本发明首先要解决的技术问题是提供一种以雾化钢渣为骨料的透水砖面层，以满足市场对透水砖高强、高耐磨的性能要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，高耐磨性透水砖面层材料按重量份计包括以下组分：水91～97份、水泥310～330份、雾化钢渣2060～2080份、增强剂14～18份、聚羧酸减水剂2.7～3.7份。
优选的，高耐磨性透水砖面层按重量份计包括以下组分：水96份、水泥320份、雾化钢渣2070份、增强剂16份、聚羧酸减水剂3.2份。
其中，高耐磨性透水砖面层孔隙率为18％～22％；水胶比为0.35。
优选的，高耐磨性透水砖面层孔隙率为20％，水胶比为0.35。
其中，雾化钢渣粒径为0.6～1.25mm。
其中，水为自来水，且满足《混凝土用水标准》JGJ63-2006的规定；水泥为硅酸盐水泥，强度等级42.5R，且满足《通用硅酸盐水泥》GB175-2007的相关规定；雾化钢渣满足《道路用钢渣》GB/T25824-2010的相关规定；减水剂为聚羧酸减水剂，满足《混凝土外加剂》GB8076-2008的相关规定。
其中，增强剂为透水砖专用增强剂。
本发明还提供上述高耐磨性透水砖面层的制备方法，包括如下步骤：
S1.利用高速空气射流，对液态转炉钢渣进行破碎，然后经筛分得到雾化钢渣；
S2.将水、水泥、含钒雾化钢渣、增强剂、聚羧酸减水剂按重量份计量后搅拌混合，搅拌均匀制得混凝土拌合物；
S3.布料、成型；
S4.养护。
进一步的，步骤S2先将含钒雾化钢渣和30％的水加入搅拌机中搅拌均匀，然后再将水泥、增强剂、减水剂加入搅拌机中搅拌，最后将剩余70％的水加入搅拌机，整个搅拌过程的时间不得低于4min。
其中，步骤S3将搅拌均匀的混凝土拌合物由皮带输送至布料机料仓，待透水砖底层布料完成后，开始面层料的布料工作，布料完成后，采用振压成型，振动时间控制在3～7s。
其中，步骤S4将透水砖运送至太阳能养护棚中进行养护，养护棚内的相对湿度控制在90％以上，养护时间25～30天。
本发明的有益效果是：
本发明透水砖面层的耐磨性能优异，耐磨性指标能够满足《透水路面砖和透水路面板》GB/T25993-2010的相关要求。同时，该发明有利于拓展钢渣的利用途径和提高透水砖的耐磨性，也有助于解决工业废弃物占地问题和环境污染。
具体实施方式
本发明高耐磨性透水砖面层材料按重量份计包括以下组分：水91～97份、水泥310～330份、雾化钢渣2060～2080份、增强剂14～18份、聚羧酸减水剂2.7～3.7份。
优选的，高耐磨性透水砖面层按重量份计包括以下组分：水96份、水泥320份、雾化钢渣2070份、增强剂16份、聚羧酸减水剂3.2份。
其中，高耐磨性透水砖面层孔隙率为18％～22％。
优选的，高耐磨性透水砖面层孔隙率孔隙率为20％，水胶比为0.35。
其中，雾化钢渣粒径为0.6～1.25mm。
其中，水为自来水，且满足《混凝土用水标准》JGJ63-2006的规定；水泥为硅酸盐水泥，强度等级42.5R，且满足《通用硅酸盐水泥》GB175-2007的相关规定；雾化钢渣满足《道路用钢渣》GB/T25824-2010的相关规定；减水剂为聚羧酸减水剂，满足《混凝土外加剂》GB8076-2008的相关规定。
其中，增强剂通常包含混凝土超塑化剂、缓凝剂、聚合物胶粉、保水剂、高纯度二氧化硅等主要成分。本发明增强剂采购自南京佳境生态景观工程技术有限公司，商品名称为透水砖专用增强剂。
上述高耐磨性透水砖面层的制备方法，具体可按如下步骤进行：
1、雾化处理：利用高速空气射流，将液态含钒转炉钢渣破碎成细小颗粒，具体采用CN109306384A公开的雾化处理方法；
2、筛分：利用双层振动筛对雾化处理后的钢渣颗粒进行筛分处理，双层振动筛的上层筛网孔径为1.25mm，下层筛网孔径为0.6mm，两层筛网之间的物料，其粒径为0.6～1.25mm，可作为透水砖的面层料；
3、检测：经筛分后得到的含钒雾化钢渣必须进行检测，检测合格后，方可投入使用；
4、配合比设计：设计目标孔隙率为20％，水胶比为0.35，采用绝对体积法计算各种原料的添加量；
5、称量：按重量份包括以下组分：水96份、水泥320份、含钒雾化钢渣2070份、增强剂16份、聚羧酸减水剂3.2份。
6、搅拌：先将含钒雾化钢渣和30％的水加入搅拌机中搅拌均匀，然后再将水泥和增强剂加入搅拌机中搅拌，最后将剩余70％的水加入搅拌机，整个搅拌过程的时间不得低于4min；
7、成型：将搅拌均匀的混凝土拌合物由皮带输送至布料机料仓，待透水砖底层布料完成后，开始面层料的布料工作，布料完成后，采用振压成型，振动时间控制在5s左右；
8、养护：将透水砖运送至太阳能养护棚中进行养护，养护棚内的相对湿度控制在90％以上，养护时间28天。
本发明在透水砖面层中使用雾化钢渣，雾化钢渣是对液态钢渣直接进行雾化破碎处理得到的细小颗粒状钢渣。例如，可利用高速空气射流，将液态含钒转炉钢渣破碎成细小颗粒从而得到本发明所需的雾化钢渣。液态钢渣经雾化处理后呈球状，表面较为光滑，而且可以更好地控制钢渣粒径。
雾化处理不需要额外的破碎工序，经过雾化处理的钢渣，其硬度较高，符合耐磨性的要求。普通钢渣的破碎性和易磨性较差，若采用常规破碎方式还存在成本较高的问题。
本发明的关键在于雾化钢渣的使用，具体的雾化工艺可根据产品实际性能需求进行选择和调整。作为优选的，可采用CN 109306384A公开的雾化处理方法。
混凝土配合比设计是配制混凝土的一个重要步骤，并将相关指标作为基础参数，通过试验进行调整从而得到各种原料的添加量，其中最重要的两个指标为孔隙率和水胶比。本发明将高耐磨性透水砖面层孔隙率控制在18％～22％，作为优选的，面层孔隙率设计为20％，水胶比为0.35。
孔隙率是反映混凝土结构的主要参数，可表征混凝土的透水性能。在混凝土的配制过程中，水胶比必须严格控制。水胶比对混凝土的强度和透水性能都有很大的影响。若水胶比过小，则水泥浆体过于黏稠，造成水泥浆不能完全且均匀地包裹在粗骨料颗粒的表面，严重影响透水混凝土的强度。若水胶比过大，则水泥浆过稀，造成水泥浆从粗骨料表面滑落，粗骨料表面的水泥包裹层过薄，严重影响混凝土的强度。同时，水泥浆过稀，会沉积在混凝土底部，造成底部孔隙全部堵塞，严重影响透水混凝土的透水性。因此，合适的水胶比能使透水混凝土拌合物的表面具有金属光泽，且水泥浆不会滑落。
从透水面料的性能要求来分析，雾化钢渣若粒径过小，则对透水性能会产生不利影响，若粒径过大，砖的表观感受有所下降。因此，本发明将雾化钢渣的粒径控制在0.6～1.25mm。
本发明对钢渣的选用优先使用含钒钢渣，攀西地区钢渣的含钒量都较高，而且经过试验表明，含钒钢渣在硬度方面较普通钢渣会有所提高。
透水砖实际生产过程中通常是一条生产线上，分为面层搅拌和底层搅拌，待底层布料完成后，在底层上开始面层料的布料工作，最后经成型、养护得到透水砖。也就是说本发明实际上还公开了一种高耐磨性透水砖的制备方法，该方法按照上述步骤制得面层混凝土拌合物后，按照本领域常规工艺制得透水砖即可。作为优选的，底层混凝土拌合物可参照CN 109437762 A的配方制得。
以下通过性能测试对本发明作进一步的说明。
按照上述步骤1-8制得的透水砖，并按GB/T 25993-2010《透水路面砖和透水路面板》对按照上述步骤制得透水砖样品进行耐磨性和透水系数测试，具体数据见表1。根据表1可得，该透水砖面层的耐磨性远优于国家标准，且透水系数能达到A级标准。
表1高耐磨性透水砖面层技术性能指标
项目 计量单位 性能要求 检测值 判定
耐磨性(磨坑长度) mm ≤35 16 合格
透水系数(15℃) cm/s ≥2.0×10<sup>-2</sup> 2.8×10<sup>-2</sup> A级

Claims (10)

1.高耐磨性透水砖面层，其特征在于：所述面层材料按重量份计包括以下组分：水91～97份、水泥310～330份、雾化钢渣2060～2080份、增强剂14～18份、聚羧酸减水剂2.7～3.7份。
2.根据权利要求1所述的高耐磨性透水砖面层，其特征在于：所述面层材料按重量份计包括以下组分：水96份、水泥320份、雾化钢渣2070份、增强剂16份、聚羧酸减水剂3.2份。
3.根据权利要求1所述的高耐磨性透水砖面层，其特征在于：所述面层孔隙率为18％～22％；面层水胶比为0.35。
4.根据权利要求1所述的高耐磨性透水砖面层，其特征在于：所述雾化钢渣通过对液态钢渣雾化处理得到。
5.根据权利要求1所述的高耐磨性透水砖面层，其特征在于：所述雾化钢渣粒径为0.6～1.25mm。
6.根据权利要求1所述的高耐磨性透水砖面层，其特征在于：所述水为自来水，且满足《混凝土用水标准》JGJ63-2006的规定；水泥为硅酸盐水泥，强度等级42.5R，且满足《通用硅酸盐水泥》GB175-2007的相关规定；雾化钢渣满足《道路用钢渣》GB/T25824-2010的相关规定；减水剂为聚羧酸减水剂，满足《混凝土外加剂》GB8076-2008的相关规定。
7.权利要求1～5任一项所述的高耐磨性透水砖面层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1.利用高速空气射流，对液态含钒转炉钢渣进行破碎，然后经筛分得到含钒雾化钢渣；
S2.将水、水泥、含钒雾化钢渣、增强剂、聚羧酸减水剂按重量份计量后搅拌混合，搅拌均匀制得混凝土拌合物；
S3.布料、成型；
S4.养护。
8.权利要求7所述的高耐磨性透水砖面层的制备方法，其特征在于：步骤S2先将含钒雾化钢渣和30％的水加入搅拌机中搅拌均匀，然后再将水泥、增强剂、减水剂加入搅拌机中搅拌，最后将剩余70％的水加入搅拌机，整个搅拌过程的时间不得低于4min。
9.根据权利要求7所述的高耐磨性透水砖面层的制备方法，其特征在于：步骤S3将搅拌均匀的混凝土拌合物由皮带输送至布料机料仓，待透水砖底层布料完成后，开始面层料的布料工作，布料完成后，采用振压成型，振动时间控制在3～7s。
10.权利要求7所述的高耐磨性透水砖面层的制备方法，其特征在于：步骤S4将透水砖运送至太阳能养护棚中进行养护，养护棚内的相对湿度控制在90％以上，养护时间25～30天。
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