CN111434639A

CN111434639A - 一种陶土烧结海绵体蓄水砖

Info

Publication number: CN111434639A
Application number: CN201910029784.3A
Authority: CN
Inventors: 郭瑞峰
Original assignee: Jilin Sanlu Ceramics Co ltd
Current assignee: Jilin Sanlu Ceramics Co ltd
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2020-07-21

Abstract

本申请提供了一种适合北方高寒地区使用的海绵城市生态铺装新材料的陶土烧结海绵体蓄水砖，所述陶土烧结海绵体蓄水砖主要由以下重量百分比计的组分组成：陶土50％‑55％，煤矸石10％‑15％，铁渣10%，钾长石20%，钛酸钡0.5％，其中所述铁渣的主要组分是氧化铁。本发明提供的陶土烧结海绵体蓄水砖能够有效解决现有海绵城市建设生态铺装材料的一个或多个技术缺陷，例如，本发明的陶土烧结海绵体蓄水砖在耐冻融方面能够有效提升抗冻性能，高强度可以耐小汽车碾压，使用寿命长，良好的渗透蓄水性可以解决城市热岛效应。

Description

一种陶土烧结海绵体蓄水砖

技术领域

本发明涉及海绵城市建设及市政建设领域，尤其涉及透水铺装材料所需一种环保生态型陶土烧结海绵蓄水砖。

背景技术

随着我国海绵城市快速发展，市政道路铺贴材料在生态环保、使用长寿命、高强度、耐冻融等方面的发展需要，环保生态透水铺装材料的需求量越来越大。当前城市建设用砖主要为水泥砖，水泥砖通常是利用粉煤灰、石粉或者天然砂，有机颜料等(以上原料的一种或数种)作为主要原料，用水泥做凝固剂，不经高温煅烧而制造的材料。当前水泥砖主要存在强度低、使用寿命短、抗冻性差、密实性差、易掉色、表层易剥落产生扬尘、不美观不安全、不能回收、不透水等缺陷，因而如何提升市政路面用砖的性能成为当前我国北方海绵城市建设和老小区改造亟待解决的生态环保的难题。

发明内容

本发明的目的之一是针对现有北方高寒地区城市道路铺装产品技术的不足，提出一种适用于高寒地区海绵城市发展和市政路面等用砖领域的生态环保型陶土烧结海绵体蓄水砖，以解决背景技术中提到的水泥铺路砖和道路硬覆盖存在的一个或多个缺陷。

根据本发明的一个方面，提供了一种陶土烧结海绵体蓄水砖，所述陶土烧结海绵体蓄水砖主要由以下重量百分比计的组分组成：陶土50％-55％，铁渣10%，煤矸石10％-15％，钛酸钡0.5％，其中所述铁渣的主要组分是氧化铁。

优选地，所述陶土由以下重量百分比计的组分组成：SiO_2：65%-75%、Ai₂O_3：15%-20%、Fe₂O_3：1%-6%、K₂O_：1%-3%、Na₂O_：1%-2%、TiO_2：0.1%-1%、CaO_：0.1%-1%、MgO_：0.1%-1%、P₂O_5：0.01%-1%、MnO_：0.001%-0.01%、Cr₂O_3：0.001%-0.01%。

优选地，所述陶土中SiO₂的重量百分比为65%-70%。

优选地，所述陶土中Ai₂O₃的重量百分比为15%-17%。

优选地，所述陶土中Fe₂O₃的重量百分比为1%-5％。

优选地，所述陶土中K₂O的重量百分比小于3％。

优选地，所述陶土中Na₂O的重量百分比小于2%。

优选地，所述陶土经过至少1年的风化处理。

优选地，所述陶土烧结海绵体蓄水砖是经过至少1200摄氏度、超过32个小时的烧结处理得到的具有1-15μm孔道的“海绵体”结构的砖。

优选地，所述陶土烧结海绵体蓄水砖在烧结处理前经过100Mpa压力以上的高压成型和脱模处理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的陶土烧结海绵体蓄水砖在生态性上远远好于现有技术的市政路面用砖，蓄水性良好，下雨时可以迅速吸附宝贵的雨水，当雨水饱和时可以向地下补偿水份，减少城市排洪压力，使城市土地得到自由呼吸，解决了绿化植物根系缺乏氧气和水分的生态难题；天晴时又可以将吸附的大量雨水缓慢的释放，可以增加城市的温度，降低城市道路的温度，有效解决城市“热岛效应”。就环保性方面而言，由于本发明的蓄水砖其生产原料为铁渣等大宗工业废弃物，产品具有高强度，耐冻融，摩擦系数高步行安全，耐中小型汽车碾压，使用寿命长达20-50年，不产生粉尘，不使用有机染料，不污染地下水，可以回收或重复利用，降低城市市政维护费用，减少频繁施工维护带来的破坏环境及缓解交通压力，提高市容美感，杜绝城市人行道路“斑秃”现象。综上，发明人基于陶土烧结海绵体蓄水砖的研发成功，能够有效解决传统市政建设道路普通水泥砖使用寿命低和硬覆盖、不透水的生态环保难题，填补了我国高寒地区海绵城市建设透水铺装材料的空白！

另外，本发明在陶土中加入特定比例的二氧化硅，能够有效提升产品的抗冻性能和骨架。

另外，本发明还在陶土中加入特定比例的三氧化二铝，能够有效提升产品的抗压强度和“海绵体”结构形成。

另外，本发明还在陶土中加入特定比例的氧化钾或/和氧化钠，可以有效降低产品的烧成温度，节省热能成本和减少高温污染，尤其是加入特定比例的氧化铁还能加深产品的颜色，得到预定色度的产品。

另外，本发明的陶土经过至少1年的风化预处理，能够显著提升陶土物理性能的稳定性，起到均化的作用。

另外，本发明的陶土烧结海绵体蓄水砖经过至少1200摄氏度、超过32个小时的烧结炻化处理，能够显著提升产品的海绵体微细气孔发育，得到坚固丰富的海绵体结构。因此具有良好的蓄水性能、耐冻融和耐压强度，很好地符合海绵城市生态道路铺装蓄水、渗水、透气呼吸绿色生态发展理念，缓解城市热岛效应产生。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为根据本发明一个优选实施例的制备陶土烧结海绵体蓄水砖的方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，以便于本领域的技术人员更好地理解本发明，但并不因此限制本发明。

为了克服现有的用水泥砖作为市政路面用砖而导致的诸如不环保、使用寿命短、抗冻性差、密实性差、易掉色、表层易剥落、强度低等缺陷，本发明提供了一种陶土烧结海绵体蓄水砖，能很好地适用于市政路面生态铺装。

根据本申请的一个方面，所述陶土烧结海绵体蓄水砖主要由以下重量百分比计的组分组成：陶土50％-55％，铁渣10%，煤矸石10％-15％，钾长石20%，钛酸钡0.5％，其中所述铁渣的主要组分是氧化铁。

通常，在市面上根据陶土的化学属性尤其是铝的含量将陶土进行分级，而本发明优选的陶土在高温煅烧后的颜色发黄，以使得所得到的陶土烧结海绵体蓄水砖的使用寿命更长。根据本发明人的实验统计，采用陶土所得到的陶土烧结海绵体蓄水砖相对于普通陶土所得到的烧结砖，在使用寿命上相对延长10年左右。具体地，所述陶土由以下重量百分比计的组分组成：SiO_2：65%-75%、Ai₂O_3：15%-20%、Fe₂O_3：1%-6%、K₂O_：1%-3%、Na₂O_：1%-2%、TiO_2：0.1%-1%、CaO_：0.1%-1%、MgO_：0.1%-1%、P₂O_5：0.01%-1%、MnO_：0.001%-0.01%、Cr₂O_3：0.001%-0.01%。

优选地，所述陶土中SiO₂的重量百分比为65%-70%，以有效提升产品的抗冻性能。

优选地，所述陶土中Ai₂O₃ 的重量百分比为15%-17%，以有效提升产品的抗压强度。

优选地，所述陶土中Fe₂O₃氧化铁的重量百分比为1%-5％，以有效降低产品的烧成温度，节省热能成本和减少高温污染；并且还能加深产品的颜色，得到预定色度的产品。

优选地，所述陶土中K₂O的重量百分比小于3％，以进一步降低产品的烧成温度，节省热能成本和减少高温污染。

优选地，所述陶土中Na₂O的重量百分比小于2%，以进一步降低产品的烧成温度，节省热能成本和减少高温污染。

优选地，所述陶土经过至少1年的风化处理，以显著提升陶土物理性能的稳定性，起到均化的作用。

优选地，所述陶土烧结海绵体蓄水砖是经过至少1200摄氏度、超过32个小时的烧结处理得到的具有1-15μm孔道的多气孔结构的砖。

优选地，所述陶土烧结海绵蓄水砖在烧结处理前经过100Mpa压力以上的高压成型和脱模处理，以显著提升产品的强度，并且基于得到的陶土烧结海绵蓄水砖具有高蓄水率，有效解决城市热岛效应。

具体地，所述陶土烧结海绵体蓄水砖在成型之前，经过以下处理，请参考图1，包括：

步骤S101，将陶土进行风化。风化的时间优选为1年，风化的目的是让陶土的物理性能更稳定，起到均化的作用。

步骤S102，经过预定时间风化的陶土，通过粉碎机或破碎机进行粉碎，然后进入下一道配料工序。

由于未粉碎的陶土粗细不均，为了减小大直径陶土的比例，便于下一道配料工序的配比和混合更精确，采用粉碎机或破碎机对陶土进行粉碎，已得到预定直径以内的陶土，所述预定直径可以根据实际情况进行灵活调整。

步骤S103，配料。即对陶土以及组成陶土烧结海绵体蓄水砖的其他成分包括煤矸石、铁渣钛酸钡分别进行称重，并按照预定重量比例进行搅拌和轮碾，已得到粉料。

步骤S104，成型和脱模。即将粉料通过工具车（如布料车）送入压机模具，在100MPa的压力下予以成型、脱模，得到半成品的砖。

步骤S105，烧结。将本成品的砖经过1200度的高温进行烧制，烧制的时间优选为32小时，以得到本发明的陶土烧结海绵体蓄水砖。

下面以具体实施例的陶土烧结海绵蓄水砖做技术参数检测，以得到相应的检测结果，如此进一步阐述本发明得到的技术效果。

实施例1

所述陶土烧结海绵蓄水砖主要由以下重量百分比计的组分组成：陶土55％，铁渣10%，煤矸石10%，钾长石20%，钛酸钡0.5％。

表1.实施例1的陶土烧结海绵体蓄水砖的性能参数

性能参数	密度	抗压强度	吸水率	抗冻性	使用寿命
						实测值	1.85g/cm<sup>3</sup>	60MPa	7％	干质量损失0.1％	10年

其中，所述抗冻性性能参数下的干质量损失是指根据零下35摄氏度的设定条件下，对陶土烧结海绵体蓄水砖进行30次以上的冻融实验所产生的质量上的损失量；所述使用寿命是根据所述干质量损失的损失量达到现有技术的通常标准而计算得到的。

实施例2

所述陶土烧结海绵蓄水砖主要由以下重量百分比计的组分组成：陶土52％，铁渣10%，煤矸石13%，钾长石20%，钛酸钡0.5％。

表2.实施例2的陶土烧结海绵体蓄水砖的性能参数

性能参数	密度	抗压强度	吸水率	抗冻性	使用寿命
						实测值	1.95g/cm<sup>3</sup>	62MPa	6.8％	干质量损失0.11％	10年

实施例3

所述陶土烧结海绵蓄水砖主要由以下重量百分比计的组分组成：陶土50％，铁渣10%，煤矸石15%，钾长石20%，钛酸钡0.5％。

表3.实施例3的陶土烧结海绵蓄水砖的性能参数

性能参数	密度	抗压强度	吸水率	抗冻性	使用寿命
						实测值	1.76g/cm<sup>3</sup>	58MPa	7.3％	干质量损失0.11％	10年

为了更清楚地体现本发明陶土烧结海绵蓄水砖的技术优势，发明人还以市面上经常采用的水泥砖进行了对比性技术参数检测。

对照例1

所述水泥砖采用现有技术中以下重量百分比计的组分组成：粉煤灰30%、炉渣 30%、煤矸石15%、尾矿渣15%、水泥10%。

表4.对比例1的水泥砖的性能参数

性能参数	密度	抗压强度	吸水率	抗冻性	使用寿命
						实测值	0.85g/cm<sup>3</sup>	25MPa	18％	干质量损失10.8％	3年

由上可知，本发明提供的陶土烧结海绵蓄水砖的密度基本在1.7 cm³以上，即为现有水泥砖密度的2倍以上；本发明的陶土烧结海绵蓄水砖的抗压强度基本在55MPa以上，也为现有水泥砖抗压强度的2倍以上。本发明的陶土烧结海绵蓄水砖具有贯通的气孔率，空隙在1-15μm左右，明显小于水泥气孔率。在吸水率上明显低于现有水泥砖，从而能够有效地提升耐冻融性和强度，并能延长陶土烧结海绵蓄水砖的使用寿命。生态性环保性能的提升，更加符合为了海绵城市建设和智慧人文城市发展的理念。

需要说明的是，本发明的陶土烧结海绵蓄水砖在陶土的加入量上有多种实施方式，其与其他原料的配方组合也有多种实施方式，在此无法一一例举，故上述实施例仅为若干可实现方式，本发明的保护范围并不局限于上述实施例。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.一种陶土烧结海绵体蓄水砖，其特征在于，所述陶土烧结海绵体蓄水砖主要由以下重量百分比计的组分组成：陶土50％-55％，铁渣10%，煤矸石10％-15％，钾长石20%，钛酸钡0.5％，其中所述铁渣的主要组分是氧化铁。

2.根据权利要求1所述的陶土烧结海绵体蓄水砖，其特征在于，所述陶土由以下重量百分比计的组分组成：SiO_2：65%-75%、Ai₂O_3：15%-20%、Fe₂O_3：1%-6%、K₂O_：1%-3%、Na₂O_：1%-2%、TiO_2：0.1%-1%、CaO_：0.1%-1%、MgO_：0.1%-1%、P₂O_5：0.01%-1%、MnO_：0.001%-0.01%、Cr₂O_3：0.001%-0.01%。

3.根据权利要求2所述的陶土烧结海绵体蓄水砖，其特征在于，所述陶土中SiO₂的重量百分比为65%-70%。

4.根据权利要求2所述的陶土烧结海绵体蓄水砖，其特征在于，所述陶土中Ai₂O₃ 的重量百分比为15%-17%。

5.根据权利要求2所述的陶土烧结海绵体蓄水砖，其特征在于，所述陶土中Fe₂O₃氧化铁的重量百分比为1%-5％。

6.根据权利要求2所述的陶土烧结海绵体蓄水砖，其特征在于，所述陶土中K₂O的重量百分比小于3％。

7.根据权利要求2所述的陶土烧结海绵体蓄水砖，其特征在于，所述陶土中Na₂O的重量百分比小于2％。

8.根据权利要求1所述的陶土烧结海绵体蓄水砖，其特征在于，所述陶土经过至少1年的风化预处理。

9.根据权利要求1所述的陶土烧结海绵体蓄水砖，其特征在于，所述陶土烧结海绵体蓄水砖是经过至少1200摄氏度、超过32个小时的烧结处理得到的具有1-15μm孔道的多气孔结构的砖。

10.根据权利要求1或9所述的陶土烧结海绵体蓄水砖，其特征在于，所述陶土烧结海绵体蓄水砖在烧结处理前经过100Mpa压力以上的高压成型和脱模处理。