CN111807775B - 仿真铺装材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿真铺装材料的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：A、污泥生物质炭的制备：将污水处理厂的生活污水污泥在500～600℃无氧条件下炭化3～5小时，冷却、磨碎、过筛后获得污泥生物质炭；B、混合物的制备：将污泥生物质炭，水泥，河沙，颜料混合均匀得到混合物，包装后至施工现场制作；C、仿真铺装材料的制备：在施工现场，将混合物加水搅拌均匀后，灌注于仿真模具内，12～24小时后脱模得到所需的仿真铺装材料。与现有技术相比，本发明制备方法得到的仿真铺装材料可根据项目需求现场制作、操作简便和应用形式灵活。

Description

仿真铺装材料的制备方法

技术领域

本发明涉及环保材料技术领域，具体指一种仿真铺装材料的制备方法。

背景技术

随着城市化进程加速，城市表面80％以上面积被建筑物混凝土覆盖，城市不透水面积急剧增加。一方面雨水长期不能渗入地下对城市的生态环境带来了许多社会问题：致使城市地下水位下降，使雨水对地下土壤的补充被阻断，影响地表面植物生长，城市生态系统失调，扬尘使城市空气中PM2.5颗粒物增多，暴雨造成路面积水严重，交通受阻等等；另一方面，径流产汇流时间缩短、雨水冲刷能力增强、径流污染负荷变大，城市降雨径流污染已经成为水体污染的主要来源之一。

因此，透水性铺装材料应运而生，其研发与应用随着海绵城市建设的不断推进已经进入一个新阶段。透水路面铺装材料主要有水泥基透水材料、高分子透水混凝土材料、烧结透水材料。其中，高分子透水混凝土采用高分子树脂为胶结材料，耐候性差，在大气环境的作用下容易老化，且温度升高时容易软化，使透水性受到影响；烧结透水材料制作过程中需要消耗能量，成本高，仅适用于量小的高档地面铺装。比较而言，水泥基透水混凝土铺装材料制作工艺简单，成本低廉且性能稳定，适合于大规模推广应用。

针对铺装材料技术应用中的透水性变差、吸附饱和、成本高等问题，专利申请号为CN201710642807.9(公布号为CN107324710A)的发明专利《一种具备高吸附性能的污泥生物质炭透水砖的制备方法》采用脱水污泥经过淋洗去除部分重金属后，板框压滤，然后加入粉煤灰或者高炉渣混合均匀，造粒干燥之后，经高温裂解得到污泥生物炭，碎石骨料与处理过的废弃织物混合后，将搅拌好的混凝土和污泥生物炭一起装模、加压、成型，脱模，养护，即得到污泥生物炭透水砖，可以阻止地表径流中的重金属氮、磷、有机污染物等向地下水迁移，防治地下水污染。

但是上述透水砖形状固定，应用形式局限性大，且透水性能变差后不便更换。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种可根据项目需求现场制作、操作简便和应用形式灵活的仿真铺装材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种仿真铺装材料的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：

A、污泥生物质炭的制备：将污水处理厂的生活污水污泥在500～600℃无氧条件下炭化3～5小时，冷却、磨碎、过筛后获得污泥生物质炭；

B、混合物的制备：按质量份数配比，将16～36份污泥生物质炭，25～35份水泥，24～44份河沙，1～3份颜料混合均匀得到混合物，包装后至施工现场制作；

C、仿真铺装材料的制备：在施工现场，将混合物加6～10份水搅拌均匀后，灌注于仿真模具内，12～24小时后脱模得到所需的仿真铺装材料，24～48小时后养护即可使用，工期紧张的情况下也可直接放置在应用处进行养护。

为了方便使混合物成型为仿真形状，步骤C中所述的仿真模具包括有

下模，顶部开设有多个间隔布置的第一凹槽，外缘向上凸设有包围部；以及

上模，能拆卸地盖设在下模的上方，底部开设有多个间隔布置的第二凹槽，顶部开设有多个与第二凹槽相贯通的出浆口；

所述上模盖设在所述下模上的状态下，所述上模的外周壁与所述包围部的内周壁相抵，所述的第二凹槽与所述的第一凹槽一一对应，且第二凹槽与对应的第一凹槽组成有模腔；

步骤C的具体步骤如下：

a、在施工现场，将混合物加水搅拌均匀后倒入到下模的顶部，直到混合物铺满至包围部的顶端；

b、将上模的第二凹槽对准下模的第一凹槽使得上模压紧在下模的包围部内，以使混合物填充满模腔并通过出浆口溢出，刮去出浆口溢出的多余的混合物；

c、12～24小时后将上模从下模上脱离，然后取出成型的仿真铺装材料，24～48小时后养护即可使用。

为了保证混合物能填充满模腔，所述上模盖设在所述下模上的状态下，所述包围部的顶面与所述上模的顶面处于同一平面。

为了进一步提高仿真铺装材料的应用灵活性，且方便其应用时性能下降后进行更换，所述的模腔呈鹅卵石状、贝壳状或海螺状。当然，还可以根据用户的需求设计成其他仿真形状。

为了保证污泥生物质炭在混合物中的分散性，步骤A中所述污泥生物质炭的粒径值为0.10～0.25mm。

优选地，步骤B中将29份污泥生物质炭，30份水泥，39份河沙，2份氧化铁染料混合均匀得到混合物，步骤C中将混合物加8份水搅拌均匀。

为了赋予仿真铺装材料装饰效果，步骤B中所述的颜料为氧化铁染料。当然，也可根据用户需求替换为其他颜色的颜料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的仿真铺装材料透水性好，且可吸附农药与肥料中的各类元素，减缓释放，减少雨水污染，适用于排水沟、裸土覆盖、驳岸护坡、古建地面卵石铺装等各类市政园林景观工程中；

(2)本发明的仿真铺装材料技术操作难度低，可现场制作，更换成本低廉，体量小，固化快，养护时间短；

(3)本发明的仿真铺装材料呈仿真形状，具有较优的装饰效果；

(4)本发明的仿真铺装材料可补充、可更换，解决了吸附饱和的问题，克服了硬质铺装材料透水性能变差后不便更换的缺点；

综上所述，该仿真铺装材料吸附效果好，且可根据项目需求现场制作、操作简便、应用形式灵活。

附图说明

图1为本发明仿生模具的实施例的立体结构示意图；

图2为图1中仿生模具的纵向剖视图；

图3为图1中仿生模具的立体分解示意图；

图4为本发明仿真铺装材料的制备方法的实施例1中仿真铺装材料对氨氮的等温吸附曲线图；

图5为本发明仿真铺装材料的制备方法的实施例1中仿真铺装材料对磷酸盐的等温吸附曲线图；

图6为本发明仿真铺装材料的制备方法的实施例1中仿真铺装材料对Cu²⁺的等温吸附曲线图；

图7为本发明仿真铺装材料的制备方法的实施例1中仿真铺装材料对Zn²⁺的等温吸附曲线图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图3所示，为本发明仿生模具的一个优选实施例。该仿真模具包括有下模1和上模2。

其中，下模1的顶部开设有多个间隔布置的第一凹槽11，下模1的外缘向上凸设有包围部12；上模2能拆卸地盖设在下模1的上方，上模2的底部开设有多个间隔布置的第二凹槽21，上模2的顶部开设有多个与第二凹槽21相贯通的出浆口22。上模2盖设在下模1上的状态下，上模2的外周壁与包围部12的内周壁相抵，包围部12的顶面与上模2的顶面处于同一平面，上述第二凹槽21与第一凹槽11一一对应，且第二凹槽21与对应的第一凹槽11组成有模腔10。本实施例中，模腔10呈鹅卵石状，基本呈椭圆形，短轴30mm，长轴50mm，当然，还可以根据用户的需求设计成其他仿真形状。

本发明还提供了一种仿真铺装材料的制备方法。

实施例1：

A、污泥生物质炭的制备：将污水处理厂的生活污水污泥在550℃无氧条件下炭化4小时，冷却、磨碎、过筛后获得粒径值0.2mm的污泥生物质炭；

B、混合物的制备：按质量份数配比，将29份污泥生物质炭，30份水泥，39份河沙，2份氧化铁染料混合均匀得到混合物，以成品袋装至施工现场制作；

C、仿真铺装材料的制备：

a、在施工现场，将混合物加8份水搅拌均匀后倒入到下模1的包围部12内，直到混合物铺满至包围部12的顶端；

b、将上模2的第二凹槽21对准下模1的第一凹槽11使得上模2压紧在下模1的上方，以使混合物填充满模腔10并通过出浆口22溢出，刮去出浆口22溢出的多余的混合物；

c、18小时后将上模2从下模1上脱离，然后取出成型的呈鹅卵石状的仿真铺装材料，36小时后养护即可使用。

实施例2：

A、污泥生物质炭的制备：将污水处理厂的生活污水污泥在500℃无氧条件下炭化3～5小时，冷却、磨碎、过筛后获得粒径值0.10mm的污泥生物质炭；

B、混合物的制备：按质量份数配比，将16份污泥生物质炭，25份水泥，24份河沙，1份氧化铁染料混合均匀得到混合物，以成品袋装至施工现场制作；

C、仿真铺装材料的制备：

a、在施工现场，将混合物加6份水搅拌均匀后倒入到下模1的包围部12内，直到混合物铺满至包围部12的顶端；

b、将上模2的第二凹槽21对准下模1的第一凹槽11使得上模2压紧在下模1的上方，以使混合物填充满模腔10并通过出浆口22溢出，刮去出浆口22溢出的多余的混合物；

c、12小时后将上模2从下模1上脱离，然后取出成型的呈鹅卵石状的仿真铺装材料，24小时后养护即可使用。

实施例3：

A、污泥生物质炭的制备：将污水处理厂的生活污水污泥在600℃无氧条件下炭化5小时，冷却、磨碎、过筛后获得粒径值0.25mm的污泥生物质炭；

B、混合物的制备：按质量份数配比，将36份污泥生物质炭，35份水泥，44份河沙，3份氧化铁染料混合均匀得到混合物，以成品袋装至施工现场制作；

C、仿真铺装材料的制备：

a、在施工现场，将混合物加10份水搅拌均匀后倒入到下模1的包围部12内，直到混合物铺满至包围部12的顶端；

b、将上模2的第二凹槽21对准下模1的第一凹槽11使得上模2压紧在下模1的上方，以使混合物填充满模腔10并通过出浆口22溢出，刮去出浆口22溢出的多余的混合物；

c、24小时后将上模2从下模1上脱离，然后取出成型的呈鹅卵石状的仿真铺装材料，48小时后养护即可使用。

将实施例1制得的仿真铺装材料进行吸附性能测试，具体测试步骤如下：

(1)配制NH₄Cl标准溶液、KH₂PO₄标准溶液、CuCl₂标准溶液、ZnCl₂标准溶液这4种不同的吸附溶液：

分别配置0mg/L、0.1g/L、0.5g/L、1.0g/L、1.5g/L、2.0g/L的NH₄Cl标准溶液，用0.1mol/L的NaOH和0.1mol/L的稀硝酸，将标准溶液的pH调为7；

分别配置0mg/L、0.1g/L、0.5g/L、1.0g/L、1.5g/L、2.0g/L的KH₂PO₄标准溶液，用0.1mol/L的NaOH和0.1mol/L的稀硝酸，将标准溶液的pH调为7；

分别配置0mg/L、1g/L、5g/L、10g/L、15g/L、20g/L的CuCl₂标准溶液，用0.1mol/L的NaOH和0.1mol/L的稀硝酸，将标准溶液的pH调为7；

分别配置0mg/L、0.1g/L、0.2g/L、0.4g/L、0.8g/L、1.2g/L的ZnCl₂标准溶液，用0.1mol/L的NaOH和0.1mol/L的稀硝酸，将标准溶液的pH调为7；

(2)分别取100ml的标准溶液倒入240ml的组培PC瓶中，将仿真铺装材料浸泡在吸附溶液中振荡24小时后，静置沉淀取上清液进行测定。

其中，吸附力的测定公式为：

q_e＝(Co-Ce)V/m

式中，qe为吸附量(mg/g)；Co为溶液的原始浓度(mg/L)；Ce为溶液的吸附后浓度(mg/L)；V为溶液体积(L)；m为吸附剂质量(mg)。

仿真铺装材料对不同标准溶液的吸附结果如表1所示：

表1仿真铺装材料对不同标准溶液的吸附结果

根据仿真铺装材料在不同浓度的NH₄Cl标准溶液中的吸附数据如图4所示的仿真铺装材料对氨氮的等温吸附曲线图；

根据仿真铺装材料在不同浓度的KH₂PO₄标准溶液中的吸附数据如图5所示的仿真铺装材料对磷酸盐的等温吸附曲线图；

根据仿真铺装材料在不同浓度的CuCl₂标准溶液中的吸附数据如图6所示的仿真铺装材料对Cu²⁺的等温吸附曲线图；

根据仿真铺装材料在不同浓度的ZnCl₂标准溶液中的吸附数据如图7所示的仿真铺装材料对Zn²⁺的等温吸附曲线图。

从上述测试结果可见，实施例1制得的仿真铺装材料对各污染物具有良好的吸附效果。

Claims (4)

1.一种仿真铺装材料的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：

A、污泥生物质炭的制备：将污水处理厂的生活污水污泥在550～600℃无氧条件下炭化3～5小时，冷却、磨碎、过筛后获得粒径值为0.10～0.25mm的污泥生物质炭；

B、混合物的制备：按质量份数配比，将16～36份污泥生物质炭，25～35份水泥，24～44份河沙，1～3份颜料混合均匀得到混合物，包装后至施工现场制作；

C、仿真铺装材料的制备：在施工现场，将混合物加6～10份水搅拌均匀后，灌注于仿真模具内，12～24小时后脱模得到所需的仿真铺装材料；

步骤C中所述的仿真模具包括有

下模(1)，顶部开设有多个间隔布置的第一凹槽(11)，外缘向上凸设有包围部(12)；以及

上模(2)，能拆卸地盖设在下模(1)的上方，底部开设有多个间隔布置的第二凹槽(21)，顶部开设有多个与第二凹槽(21)相贯通的出浆口(22)；

所述上模(2)盖设在所述下模(1)上的状态下，所述上模(2)的外周壁与所述包围部(12)的内周壁相抵，所述的第二凹槽(21)与所述的第一凹槽(11)一一对应，且第二凹槽(21)与对应的第一凹槽(11)组成有模腔(10)；

所述上模(2)盖设在所述下模(1)上的状态下，所述包围部(12)的顶面与所述上模(2)的顶面处于同一平面；

步骤C的具体步骤如下：

a、在施工现场，将混合物加水搅拌均匀后倒入到下模(1)的包围部(12)内，直到混合物铺满至包围部(12)的顶端；

b、将上模(2)的第二凹槽(21)对准下模(1)的第一凹槽(11)使得上模(2)压紧在下模(1)的上方，以使混合物填充满模腔(10)并通过出浆口(22)溢出，刮去出浆口(22)溢出的多余的混合物；

c、12～24小时后将上模(2)从下模(1)上脱离，然后取出成型的仿真铺装材料，24～48小时后养护即可使用。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的模腔(10)呈鹅卵石状、贝壳状或海螺状。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤B中将29份污泥生物质炭，30份水泥，39份河沙，2份氧化铁染料混合均匀得到混合物，步骤C中将混合物加8份水搅拌均匀。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤B中所述的颜料为氧化铁染料。

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