CN111003977A - 一种利用建筑垃圾制备的透水砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用建筑垃圾制备的透水砖及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。包括基层和面层；所述基层按重量份包括以下组分：活化建筑垃圾30～60份、河沙10～20份、水泥10～20份，外加剂0.5～1份、色料0～5份；所述面层按重量份包括以下组分：石英石50～70份、水泥15～20份、石墨烯0～3份，增强剂0～1份、色料0～1份；所述河沙包括质量比为1～3:1的4～8目河沙和8～16目河沙。该透水砖，基层以活化建筑垃圾和河沙为骨料，提高了透水砖的透水性和抗压强度，面料采用石英石为主要材料，并添加石墨烯提高了透水砖的耐磨性和强度。

Description

一种利用建筑垃圾制备的透水砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种利用建筑垃圾制备的透水砖及其制备方法。

背景技术

在我国长期城市化发展过程中，大规模的不透水地面(混凝土，水泥地面)取代了原有的森林、绿地和田野，造成不透水面积大大增加，使得城市雨水不能顺利进入土壤，造成了地下水补充涵养大量减少，洪峰流量大大增加。许多城市一遇暴雨，其路面雨水无法快速渗漏，当排水设施不畅，很容易造成城市内涝。同时，地面硬化弱化了城市环境的呼吸功能，造成热岛效应、扬尘和噪音加剧，恶化了城市小气候，降低了城市的舒适度。

随着城市水资源的不断匾乏，以及城市环境人性化的追求，透水砖的研发引起了材料、环境和市政工程专家的广泛关注。透水砖具有良好的渗水性及保湿性，能很好的缓解城市由于被非透水地面铺装覆盖造成的“城市荒漠化”及“热岛效应”，还可以在一定程度上缓解城市内涝，补充城市地下水，调节城市环境，有利于保持城市水平衡。

现有的透水砖向高密实、高强度方向发展，其抗压强度比较高，但依然存在诸多缺陷，一方面是透水性非常差，即使有透水性能好的砖块，但其抗压强度达不到路面铺装要求。另一方面，须消耗大量矿物资源及能源。但是，矿产资源是一种不可再生的耗竭性资源。随着中国矿产资源的不断开发，有限的资源已日渐枯竭。而在新建和拆迁过程中，一方面产生了大量的建筑垃圾，出现了垃圾围城现象；另一方面，新建又需要消耗大量的水泥、砂、石、砖等建筑材料，而生产这些建筑材料的原料均取之于岩土，这又将导致山林、耕地和江河受到毁损、水土流失、环境破坏，长此下去，人类赖以生存的环境将受到严重的威胁。

申请号为CN201611135175.9的发明专利公开了一种利用生活垃圾和建筑垃圾制备透水砖的方法，虽然将生活垃圾和建筑垃圾回收利用，减低了成本，解决了环境污染的问题，但是，透水砖的透水性和强度仍然不能满足现在市场的高需求，因此，如何将建筑垃圾合理再利用，并能制备出具有高强度和高透水性的透水砖，具有积极的意义。

发明内容

本发明的发明目的之一是，针对上述问题，提供一种利用建筑垃圾制备的透水砖，基层以活化建筑垃圾和河沙为骨料，提高了透水砖的透水性和抗压强度，面料采用石英石为主要材料，并添加石墨烯提高了透水砖的耐磨性和抗压强度。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种利用建筑垃圾制备的透水砖，包括基层和面层；

所述基层按重量份包括以下组分：活化建筑垃圾30～60份、河沙10～20份、水泥10～20份，外加剂0.5～1份、色料0～5份。

所述面层按重量份包括以下组分：石英石50～70份、水泥15～20份、石墨烯0～3份，增强剂0～1份、色料0～1份。

所述河沙包括质量比为1～3:1的4～8目河沙和8～16目河沙。

所述活化建筑垃圾制备方法为：先将建筑垃圾粉碎并筛分出粒径在1～8mm的粗料和粒径≤1mm的细料，然后将粗料在600～800℃下加热煅烧2～5h得到活化粗料；将细料在400～600℃下加热煅烧1～3h，然后与生石灰混合并粉磨，最后在600～800℃下加热煅烧0.5～2h得到活化粗料，最后将活化粗料和活化细料混合得到活化建筑垃圾。

优选的，将所述石英石破碎到10～30目使用。

优选的，所述活化细料和活化粗料的质量比为1:3～5。

优选的，所述外加剂包括减水剂、增稠剂和分散剂。

优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述分散剂为羟丙基甲基纤维素，所述增稠剂为乙烯醋酸乙烯乳液。

还提供一种利用建筑垃圾制备的透水砖的制备方法，采用压制成型的制备方法，避免高温烧制，节约了燃料，降低了成本，且有利于环境保护。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是

一种利用建筑垃圾制备的透水砖的制备方法，包括以下步骤：

S1.准备原材料：

1)先将建筑垃圾粉碎并筛分出粒径在1～8mm的粗料和粒径≤1mm的细料，然后将粗料在600～800℃下加热煅烧2～5h得到活化粗料；将细料在400～600℃下加热煅烧1～3h，然后与生石灰混合并粉磨，最后在600～800℃下加热煅烧0.5～2h得到活化粗料，最后将活化粗料和活化细料混合得到活化建筑垃圾。

2)将石英石破碎并筛分处理得到10～30目的石英砂使用。

3)将处理好的活化建筑垃圾与水泥、河沙、外加剂和色料颜料混合搅拌均匀，得基层料；将得到的石英砂与水泥、增强剂、色料混合搅拌均匀，得面层料。

S2.成型：将所述基层料和面层料经布料成型，得到坯体。

S3.干燥：将步骤S2制备的坯体养护得到透水砖成品。

优选的，步骤S2中，成型时分两次布料，首先是基层料低压成型，压力在80～120Mpa，再布入面层料，压力在120～150Mpa之间，成型后得到坯体。

优选的，步骤S3中，所述养护为将坯体放在15～30℃、湿度60～75％下室内恒温、避光晾晒20～36h。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的透水砖，基层以活化建筑垃圾和河沙为骨料，提高了透水砖的透水性和强度，面料采用石英石为主要材料，并添加石墨烯提高了透水砖的耐磨性和强度。

建筑垃圾中有大量的混凝土结构废弃物,使用时，由于结点间摩擦阻力效应，密实性较差；将建筑垃圾进行粉碎、添加生石灰研磨并加热活化制备活化建筑垃圾细料与活化建筑垃圾粗料搭配使用，更好地解决了建筑垃圾活性低、密实性差的缺陷。

河沙选择4～8目河沙和8～16目河沙搭配使用，有利于形成有规律的孔隙，避免颗粒过大，影响透水砖强度，颗粒过小，影响透水砖透水性，从而在保证强度的同时提高透水砖的透水性。

2.本发明的透水砖，将建筑垃圾破碎，分出粒径在1～8mm的粗料和粒径≤1mm的细料，并分别进行活化，得到活化建筑垃圾细料与活化建筑垃圾粗料，综合利用，提高利用率。采用粗料作为制备基层的骨料，粗骨料的粒径较大，粗骨料之间可以形成较多孔隙，从而使透水层内部具有较多孔隙，这些孔隙使透水砖具有较好的透水和保水性能。将用细料和粗料混合使用，细骨料可以填充粗骨料形成的孔隙，细骨料和粗骨料可以充分混合，从而提高基层的密实度和耐压强度，进而提高了透水砖的强度和使用寿命。

3.本发明的透水砖，采用压制成型的制备方法，避免高温烧制，节约了燃料，降低了成本，且有利于环境保护。同时，在恒温避光下晾晒，有利于提高透水砖的强度，在阳光下晾晒容易使透水砖变脆，降低强度。

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。

实施例1

一种利用建筑垃圾制备的透水砖，包括基层和面层；

所述基层按重量份包括以下组分：活化建筑垃圾50份、河沙15份、水泥15份，外加剂1份。

所述面层按重量份包括以下组分：石英石60份、水泥20份、石墨烯2份，增强剂0.5份。将所述石英石破碎到过20目筛使用。

所述河沙包括质量比为2:1的4～8目河沙和8～16目河沙。

所述活化建筑垃圾制备方法为：先将建筑垃圾粉碎并筛分出粒径在1～8mm的粗料和粒径≤1mm的细料，然后将粗料在700℃下加热煅烧3h得到活化粗料；将细料在500℃下加热煅烧2h，然后与生石灰混合并粉磨，最后在700℃下加热煅烧1h得到活化粗料，最后将活化粗料和活化细料混合得到活化建筑垃圾。

所述活化细料和活化粗料的质量比为1:4。

所述外加剂包括减水剂、增稠剂和分散剂。所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述分散剂为羟丙基甲基纤维素，所述增稠剂为乙烯醋酸乙烯乳液。

制备方法，包括以下步骤：

S1.准备原材料：

1)先将建筑垃圾粉碎并筛分出粒径在1～8mm的粗料和粒径≤1mm的细料，然后将粗料在700℃下加热煅烧3h得到活化粗料；将细料在4500℃下加热煅烧2h，然后与生石灰混合并粉磨，最后在700℃下加热煅烧1h得到活化粗料，最后将活化粗料和活化细料混合得到活化建筑垃圾。

2)将石英石破碎并过20目筛筛分处理得石英砂使用。

3)将处理好的活化建筑垃圾与水泥、河沙、外加剂和色料颜料混合搅拌均匀，得基层料；将得到的石英砂与水泥、增强剂、色料混合搅拌均匀，得面层料。

S2.成型：将所述基层料和面层料经布料成型，得到坯体。成型时分两次布料，首先是基层料低压成型，压力在100Mpa，再布入面层料，压力在130Mpa之间，成型后得到坯体。

S3.干燥：将步骤S2制备的坯体养护得到透水砖成品。

所述养护为将坯体放在20℃、湿度70％下室内恒温、避光晾晒30h。

实施例2

一种利用建筑垃圾制备的透水砖，包括基层和面层；

所述基层按重量份包括以下组分：活化建筑垃圾60份、河沙10份、水泥20份，外加剂1份、色料2份。

所述面层按重量份包括以下组分：石英石50份、水泥20份、石墨烯3份，增强剂1份、色料1份。将所述石英石破碎过30目筛使用。

所述河沙包括质量比为1:1的4～8目河沙和8～16目河沙。

所述活化建筑垃圾制备方法为：先将建筑垃圾粉碎并筛分出粒径在1～8mm的粗料和粒径≤1mm的细料，然后将粗料在600℃下加热煅烧5h得到活化粗料；将细料在600℃下加热煅烧1h，然后与生石灰混合并粉磨，最后在800℃下加热煅烧2h得到活化粗料，最后将活化粗料和活化细料混合得到活化建筑垃圾。

所述活化细料和活化粗料的质量比为1:3。

所述外加剂包括减水剂、增稠剂和分散剂。所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述分散剂为羟丙基甲基纤维素，所述增稠剂为乙烯醋酸乙烯乳液。

制备方法，包括以下步骤：

S1.准备原材料：

1)先将建筑垃圾粉碎并筛分出粒径在1～8mm的粗料和粒径≤1mm的细料，然后将粗料在600℃下加热煅烧5h得到活化粗料；将细料在600℃下加热煅烧1h，然后与生石灰混合并粉磨，最后在800℃下加热煅烧2h得到活化粗料，最后将活化粗料和活化细料混合得到活化建筑垃圾。

2)将石英石破碎并筛分处理得到30目的石英砂使用。

3)将处理好的活化建筑垃圾与水泥、河沙、外加剂和色料颜料混合搅拌均匀，得基层料；将得到的石英砂与水泥、增强剂、色料混合搅拌均匀，得面层料。

S2.成型：将所述基层料和面层料经布料成型，得到坯体。成型时分两次布料，首先是基层料低压成型，压力在120Mpa，再布入面层料，压力在150Mpa之间，成型后得到坯体。

S3.干燥：将步骤S2制备的坯体养护得到透水砖成品。

所述养护为将坯体放在30℃、湿度75％下室内恒温、避光晾晒24h。

对比例1

一种利用建筑垃圾制备的透水砖，包括基层和面层；

所述基层按重量份包括以下组分：建筑垃圾50份、河沙15份、水泥15份，外加剂1份。

所述面层按重量份包括以下组分：石英石60份、水泥20份、石墨烯2份，增强剂0.5份。将所述石英石破碎到过20目筛使用。

所述河沙包括质量比为2:1的4～8目河沙和8～16目河沙。

将建筑垃圾破碎直接使用。其他制备步骤同实施例1。

对比例2

一种利用建筑垃圾制备的透水砖，包括基层和面层；

所述基层按重量份包括以下组分：活性建筑垃圾50份、河沙15份、水泥15份，外加剂1份。

所述面层按重量份包括以下组分：石英石60份、水泥20份、石墨烯2份，增强剂0.5份。将所述石英石破碎到过20目筛使用。

所述河沙包括质量比为2:1的4～8目河沙和8～16目河沙。

所述活化建筑垃圾制备方法为：将建筑垃圾粉碎到1～8mm，然后在700℃下加热煅烧3h得到活化建筑垃圾；其他制备步骤同实施例1。

对比例3

一种利用建筑垃圾制备的透水砖，包括基层和面层；

所述基层按重量份包括以下组分：活性建筑垃圾50份、河沙15份、水泥15份，外加剂1份。

所述面层按重量份包括以下组分：石英石60份、水泥20份、石墨烯2份，增强剂0.5份。将所述石英石破碎到过20目筛使用。

所述河沙包括质量比为2:1的4～8目河沙和8～16目河沙。

所述活化建筑垃圾制备方法为：将建筑垃圾粉碎粒径≤1mm，研磨在500℃下加热煅烧2h，然后与生石灰混合并粉磨，最后在700℃下加热煅烧1h得到活化建筑垃圾。其他制备步骤同实施例1。

对比例4

一种利用建筑垃圾制备的透水砖，包括基层和面层；

所述基层按重量份包括以下组分：活性建筑垃圾50份、河沙15份、水泥15份，外加剂1份。

所述面层按重量份包括以下组分：石英石60份、水泥20份、石墨烯2份，增强剂0.5份。将所述石英石破碎到过20目筛使用。

所述河沙为4～8目河沙。

所述活化建筑垃圾制备方法为：先将建筑垃圾粉碎并筛分出粒径在1～8mm的粗料和粒径≤1mm的细料，然后将粗料在700℃下加热煅烧3h得到活化粗料；将细料在500℃下加热煅烧2h，然后与生石灰混合并粉磨，最后在700℃下加热煅烧1h得到活化粗料，最后将活化粗料和活化细料混合得到活化建筑垃圾。所述活化细料和活化粗料的质量比为1:4。其他同实施例1。

对实施例1-2和对比例1-4的透水砖的透水性、抗压强度、耐磨性进行了测试，并与《GBT25993-2010透水路面砖和透水路面板》的标准进行了对比，结果如下表1所述：

表1透水砖的性能测试结果与国标对比

从表1结合实施例1-2可以看出，本发明制备的透水砖，在透水性、耐磨性和抗折强度上远远高于国家标准。

从表1结合实施例1和对比例1可以看出，将建筑垃圾直接使用，透水砖的抗折强度耐磨性较差，不符合国家标准。

从表1结合实施例1和对比例2可以看出，将建筑垃圾直接活化使用，能够提高透水砖的抗折强度和耐磨性，达到国家标准。

从表1结合实施例1和对比例3可以看出，将建筑垃圾破碎、分级并分别活化配合使用，能够进一步提高透水砖的抗折强度和耐磨性。

采用粗料作为制备基层的骨料，粗骨料的粒径较大，粗骨料之间可以形成较多孔隙，从而使透水层内部具有较多孔隙，这些孔隙使透水砖具有较好的透水和保水性能。将用细料和粗料混合使用，细骨料可以填充粗骨料形成的孔隙，细骨料和粗骨料可以充分混合，从而提高基层的密实度和耐压强度，进而提高了透水砖的强度和使用寿命。

从表1结合实施例1和对比例3可以看出，采用不同目数的河沙搭配使用，能够提高透水砖的透水性。有利于形成有规律的孔隙，避免颗粒过大，影响透水砖强度，颗粒过小，影响透水砖透水性，从而在保证强度的同时提高透水砖的透水性。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (8)

1.一种利用建筑垃圾制备的透水砖，其特征在于，包括基层和面层；

所述基层按重量份包括以下组分：活化建筑垃圾30～60份、河沙10～20份、水泥10～20份，外加剂0.5～1份、色料0～5份；

所述面层按重量份包括以下组分：石英石50～70份、水泥15～20份、石墨烯0～3份，增强剂0～1份、色料0～1份；

所述河沙包括质量比为1～3:1的4～8目河沙和8～16目河沙；

所述活化建筑垃圾制备方法为：先将建筑垃圾粉碎并筛分出粒径在1～8mm的粗料和粒径≤1mm的细料，然后将粗料在600～800℃下加热煅烧2～5h得到活化粗料；将细料在400～600℃下加热煅烧1～3h，然后与生石灰混合并粉磨，最后在600～800℃下加热煅烧0.5～2h得到活化粗料，最后将活化粗料和活化细料混合得到活化建筑垃圾。

2.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾制备的透水砖，其特征在于，将所述石英石破碎过10～30目筛使用。

3.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾制备的透水砖，其特征在于，所述活化细料和活化粗料的质量比为1:3～5。

4.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾制备的透水砖，其特征在于，所述外加剂包括减水剂、增稠剂和分散剂。

5.根据权利要求4所述的利用建筑垃圾制备的透水砖，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述分散剂为羟丙基甲基纤维素，所述增稠剂为乙烯醋酸乙烯乳液。

6.根据任一权利要求1-5所述的利用建筑垃圾制备的透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.准备原材料：

1)先将建筑垃圾粉碎并筛分出粒径在1～8mm的粗料和粒径≤1mm的细料，然后将粗料在600～800℃下加热煅烧2～5h得到活化粗料；将细料在400～600℃下加热煅烧1～3h，然后与生石灰混合并粉磨，最后在600～800℃下加热煅烧0.5～2h得到活化粗料，最后将活化粗料和活化细料混合得到活化建筑垃圾；

2)将石英石破碎并筛分处理得到10～30目的石英砂使用；

3)将处理好的活化建筑垃圾与水泥、河沙、外加剂和色料颜料混合搅拌均匀，得基层料；将得到的石英砂与水泥、增强剂、色料混合搅拌均匀，得面层料；

S2.成型：将所述基层料和面层料经布料成型，得到坯体；

S3.干燥：将步骤S2制备的坯体养护得到透水砖成品。

7.根据权利要求6所述的利用建筑垃圾制备的透水砖的制备方法，其特征在于，步骤S2中，成型时分两次布料，首先是基层料低压成型，压力在80～120Mpa，再布入面层料，压力在120～150Mpa之间，成型后得到坯体。

8.根据权利要求6所述的利用建筑垃圾制备的透水砖的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述养护为将坯体放在15～30℃、湿度60～75％下室内恒温、避光晾晒20～36h。