CN112194438B - 一种含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖 - Google Patents

一种含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖 Download PDF

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Abstract

本申请属于建筑废弃物再回收利用及建筑材料及其结构设计技术领域，尤其涉及一种无机砂基仿石透水砖。采用无机砂基混合物加工制作；所述无机砂基混合物以如下质量份数计算的基础底料材料和再生料混合后制成：所述基础底料包括：河沙600～750份；碎石500～550份；水泥：200～300份；减水剂0～5份；可再分散性乳胶粉添加剂1～3份；所述再生料包括建筑碎砖底料40～60份；废弃混凝土破碎料450～550份。本申请的无机砂基仿石透水砖不仅能够有效利用现在建筑废弃物，并通过合理的破碎处理和配比使得该产品各项指标和参数满足甚至优于现有的砖瓦结构，通过配比以及优化结构设计，使其能够在涉水坡面上实现比传统混凝土透水砖更好的透水保护效果。

Description

一种含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖
技术领域
本申请属于建筑废弃物再回收利用及建筑材料及其结构设计技术领域，尤其涉及一种含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖。
背景技术
进入新时代以来，根据国家的发展规划计划，中国农村地区以及城市边缘区域的城镇化进程的不断推进，城镇化规模不断发展壮大，同时国内各个城市中也都在持续进行着各类建筑物的规划建设，包括城市内部城中村改造，老旧建筑物的翻新等。上述规划设计有效提高了当代人民的居住环境，保障了国家经济民生的统筹规划。但另一方面也伴随着巨量的接建筑废弃物，由于目前国内的废弃物资源的在回收利用产业和技术水平上市属于发展阶段，同时大量现有的城镇化等改造项目并没有对此进行前期设计，往往只是将产生的大量建筑废弃物向外部输送或者掩埋，虽然成本较低，但却为未来城市的发展规划以及周边居住环境以及土地资源的利用带来不利影响，大多数建筑物废弃物虽然能够自然降解，但周期十分长，往往导致土地的长时间无效占用浪费，同时废弃物讲解后含有的各类化学物质和硅酸盐等会改变或者影响当地土质结构，引起未知的隐患，因此有必要对大量的建筑废弃物进行在回收利用。
发明内容
本发明创造的目的在于，提供一种基于科学合理的配比处理，以实现建筑废弃物再回收利用的含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖。
为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。
一种含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖，采用无机砂基混合物加工制作；所述无机砂基混合物以如下质量份数计算的基础底料材料和再生料混合后制成：
所述基础底料包括：完全干燥情况下自然堆积密度不低于1.5×103kg/m3的河沙600～750份；平均粒径为8～15mm，自然堆积密度不低于1×103kg/m3的碎石500～550份；标准硅酸盐水泥：200～300份；常规减水剂0～5份；自然堆积密度600±50g/L的可再分散性乳胶粉添加剂1～3份；
所述再生料包括：平均粒径为5～15mm且自然堆积密度不小于0.8×103kg/m3建筑碎砖底料：40～60份；平均粒径为5～15mm且自然堆积密度1～2.5×103kg/m3废弃混凝土破碎料：450～550份。
对前述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的进一步改进和优化，所述河沙在完全干燥情况下孔隙率为45％～53％，河沙中杂质含量≤1.0％，所述杂质包括泥土；所述可再分散性乳胶粉添加剂300um筛余≤1.5％，固态物质含量不低于97％。
对前述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的进一步改进和优化，所述无机砂基混合物还包括50～70份的煤炭燃烧固态排料；所述煤炭燃烧固态排料自然状态下堆积密度为0.5～0.1g/cm3，含水量≤0.8，50um筛余≤5％。
对前述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的进一步改进和优化，所述煤炭燃烧固态排料包括如下质量百分比的成分：二氧化硅大于等于30％、铁氧化合物小于等于1.5％、硫痒化合物小于等于3％。
对前述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的进一步改进和优化，在用作平面涉水结构时，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖为非对称的多边形结构，厚度50～100mm，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的开孔面积≤端面总面积的15％，单孔最大宽度尺寸≤80mm。
对前述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的进一步改进和优化，在用作斜面涉水结构时，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖为非对称的多边形结构，厚度50～150mm，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的开孔面积≤端面总面积的25％，单孔最大宽度尺寸≤200mm。
对前述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的进一步改进和优化，在用作斜面冲击涉水结构时，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖为多边形非对称结构，各含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖之间相互嵌套拼接，含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖上的透水结构由垂直于最大宽度方向的多个条状透水孔构成，透水孔的宽度小于等于15mm。
对前述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的进一步改进和优化，呈上下侧对称嵌套左右侧非对称嵌套结构；以含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖沿坡面自下而上排列的方向为上下方向作为基准；
所述上下侧非对称嵌套是指，含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的上侧和下侧分别设置有左右对称的凸出部1a和凹槽部1b；
所述左右侧非对称嵌套是指，含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的左侧和右侧分别设置有不对称的左凹槽1c和右凹槽1d。
对前述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的进一步改进和优化，所述左凹槽1c和右凹槽1d呈非等边梯形结构；左凹槽1c和右凹槽1d以含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖端面中心点为旋转中心呈180°环形对称。
对前述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的进一步改进和优化，所述透水孔的上侧开口尺寸d≤下侧开口的尺寸D，且d＝0.5～0.8D。
对前述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的进一步改进和优化，还包括设于含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖左右侧的透水砖勾连件；所述透水砖勾连件包括可分别设置在含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的左侧或者右侧的左勾连件和右勾连件；左勾连件的右侧设有与右凹槽1d尺寸一致的凹槽；右勾连件的左侧设与左凹槽11c尺寸一致的凹槽。
其有益效果在于：
本申请的含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖不仅能够有效利用现在建筑废弃物，并通过合理的破碎处理和配比使得该产品各项指标和参数满足甚至优于现有的砖瓦结构，通过配比以及优化结构设计，使其能够在涉水坡面上实现比传统混凝土透水砖更好的透水保护效果；通过理化测试测量，基于本申请的含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖在生成过程中其混合物组合和碳化后其主要结构材料依然是碳酸钙、二氧化硅及其同系化合物，且新生成的结构材料能够与原有破碎块有效粘附结合，在经过标准烘干箱处理并进行标准化的混凝土碳化测试后，其各期碳化深度均复合国家建筑物材料标准要求，其一周期平均碳化参数为4.5～5.5mm碳化层深度，二周期平均碳化参数为7～8.0mm，四周期平均碳化参数为10～12mm，稳定碳化后平均碳化参数不小于11mm，材料碳化参数满足要求且偏高，因此表面强度以及耐冲击能力由于现有标准混凝土砖块；
传统建筑废弃物回收利用只是简单的破碎组合使用，导致生产的砖块等建筑材料内部存在大量固有孔隙主要存在与建筑废弃物碎料中，结构稳定性更差，内部细碎杂质多，难以控制，当作为透水砖以及水基坡面例如河堤、道路两侧导水沟时，容易在砖块空隙内残留水分，并在冬季以及夏季等季节或者温差变化剧烈的时候因为水团凝固体积变大，或者水分蒸发内部压力增大等原因造成的砖块内部结构破坏碎裂等问题，为此通过添加添加剂以及合理控制底料和再生料的尺寸和配比，在采用传统的混凝搅拌加工工艺时，使得流体态泥浆在前期首先进入和填补旧材料中的固有孔隙形成致密结构，在中后期凝固收缩后在新旧材料之间生成透水孔道，使得在新旧材料之间形成新生透水孔隙，在不对砖块基础透水性产生较大影响的条件下，实现了大幅减少固有孔隙，有效抑制前述温差变化引起的内部破坏效应，通过对成品透水砖的常温水浸泡和冷冻冰释试验，在涉水基面环境下砖块的抗温差冷冻冰释破坏的能力达到GD/TJ08现行标准F98，由于标准要求的F50，且增幅明显，由于现有常规纯混凝土透水砖，相对而言，在低涉水深度和频次的基面上也具有更好的理化参数。
附图说明
图1是含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的一种安装结构示意图；
图2是含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的内侧结构示意图；
图3是含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的安装示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。
本申请的一种含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖，采用无机砂基混合物加工制作；本申请中的透水砖的生产工艺采用行业通用生产工艺，在实际生产时根据不同需求可能对工艺具体操作以及流程有一定改变，主要用于控制产品形状结构以及干燥速度等过程参数，不影响本申请中混凝土最终的成型产品参数，在符合国家混凝土实心砖GB/T21144-2007的各项材料以及加工参数要求时，其产品质量可有效控制。
本申请中的无机砂基混合物以如下质量份数计算的基础底料材料和再生料混合后制成：
所述基础底料包括：完全干燥情况下自然堆积密度不低于1.5×103kg/m3的河沙600～750份；平均粒径为8～15mm，自然堆积密度不低于1×103kg/m3的碎石500～550份；标准硅酸盐水泥：200～300份；常规减水剂0～5份；自然堆积密度600±50g/L的可再分散性乳胶粉添加剂1～3份；
所述再生料包括：平均粒径为5～15mm且自然堆积密度不小于0.8×103kg/m3建筑碎砖底料：40～60份；平均粒径为5～15mm且自然堆积密度1～2.5×103kg/m3废弃混凝土破碎料：450～550份。
前述原料尺寸和质量份数以及结构参数标准是本申请中含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的基础，需要严格控制，同时，在实际生产实施过程中，上述参数示意平均参数值来来进行限定，实际实施时不可避免的会存在一定出入，为有效保证透水砖品质，材料中掺杂的未达标材料比例应低于0.5％。
其中各材料的质量分均以常温下直接正常测量为准有干燥要求的除外；其中破碎料采用常规机械冲击粉碎机即可，但应该对粉碎后的原料进行粉末吹除或者过滤，仅保留碎块，在要求较高时，应该对河沙以及碎石进行冲洗等表面除灰等操作；材料粒径通过标准筛网筛选；
混凝土搅拌采用常规的强制式搅拌机，采用人工或者配料机排料，并根据配料进行过程中混凝状态进行水的适时补充；
其中各原料基本配料顺序如下：
1河沙、2碎石+混凝土破碎料+碎砖底料、3水泥、4水、5乳胶粉添加剂；水分以及减水剂根据水分状态适当添加；
全物料混合后搅拌时间不低于10min～25min；搅拌时间随再生料总质量份数比率的增加而延长；控制减水剂，优先保证完全混合后混凝土用铁锨翻动后可堆积但没有流动泥浆；
其中可再分散性乳胶粉添加剂为水溶性可再分散粉末，具体可以是乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物等，实际生产时，可以根据希望附加的特性以及根据可能得建筑废料的排斥进行优选或者排除选择
进一步地，为控制透水砖物理性能，防止透水砖使用后内部缺陷以及缺损，应当对部分材料进行进一步优选，具体而言，河沙在完全干燥情况下孔隙率为45％～53％，河沙中杂质含量≤1.0％，所述杂质包括泥土；所述可再分散性乳胶粉添加剂300um筛余≤1.5％，固态物质含量不低于97％。
进一步地，为提高透水砖作为涉水基面结构的性能，减少内部空隙，提高透水砖抑制温度变化和水团凝结冰释破坏的能力，在无机砂基混合物还增添了50～70份的煤炭燃烧固态排料；所述煤炭燃烧固态排料自然状态下堆积密度为0.5～0.1g/cm3，含水量≤0.8，50um筛余≤5％；所述煤炭燃烧固态排料包括如下质量百分比的成分：二氧化硅大于等于30％、铁氧化合物小于等于1.5％、硫痒化合物小于等于3％。
煤炭燃烧固态排料是由煤炭等燃料燃烧后排除的废气冷却收集得来，通过对其性能进行测试分析，我们发现其表面光滑，粒径合适≤100μm，在加入至混凝土混合物并加水之后，能够迅速侵入表面更加粗糙的建筑废气料内部，同时与泥浆混合后是泥浆能够更好的进入内部空隙，能够有效抑制孔隙率，生产出更好的涉水透水砖，并具有耐波浪冲击，不易变形破坏等优点，非常适合与作为波浪面堤坝、水冲击堤坝的基面。
为便于测试和筛选，以下基于前述配比给出两种优选配比方案并对其进行理化测试，具体材料配比见表1
表1两种优选配比方案表
Figure BDA0002742054040000061
基于表1中的四种配比，其中A、B型为本申请提供的常规平面或者低涉水率的路面等位置的透水砖方案，其中B型中的建筑废气材料比率高于A中；其中C、D型为本申请提供的一种该改进的更适宜于长期涉水以及堤坝等水冲击斜坡面的耐水耐冲击防内部应力破坏的专用涉水透水砖方案，其中D型提高了煤炭燃烧固态排料，其各项理化参数测量结果如表2所示：
表2四种配比下各项核心理化参数测量结果
Figure BDA0002742054040000062
由测量数据可知，四种配比方案的抗拉和抗折强度均达到了GB/T25993―2010《透水路面砖和透水路面板》的相应标准要求，其中含有建筑废气材料比率较高的B型也符合要求，且相对而言，废气材料的含量增加对其抗压以及抗折性能的损失比非常小，产品质量能够有效保证，其中煤炭燃烧固态排料更高的D型产品更是具有突出的冻融抗性，能够在堤坝等涉水冲击基面很很好的应用，这位煤炭燃烧排放废料的在回收利用提供了一个新的途径，有利于减少环境污染，提高资源回收利用效率。
进一步地，在产品实际测试使用过程中，通过总结分析，我们发现，由于涉水坡面需要频繁应对波浪冲击以及反复浸泡，同时由于坡面的倾斜角度容易导致透水砖单相应力集中，相互作用导致相应的透水砖结构使用寿命短，板块之间易发生相对位移产生缝隙滑动等，不利于堤坝基面整体形台的稳定，为此本申请还提供一种改进了结构的透水砖，当在此类平面涉水结构时，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖为非对称的多边形结构，厚度50～100mm，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的开孔面积≤端面总面积的10％，单孔大宽度尺寸≤100mm。
优选的，在用作斜面涉水结构时，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖为非对称的多边形结构，厚度150～200mm，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的开孔面积≤端面总面积的25％，单孔大宽度尺寸≤200mm。
如图1、图2所示，进一步优选的，在用作斜面冲击涉水结构时，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖为六字形非对称结构10，各含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖之间相互嵌套拼接，含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖上的透水结构由垂直于最大宽度方向的多个条状透水孔11构成，透水孔的宽度≤150mm，宽度小于等于15mm。
进一步地，呈上下侧对称嵌套左右侧非对称嵌套结构；以含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖沿坡面自下而上排列的方向为上下方向作为基准；
所述上下侧非对称嵌套是指，含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的上侧和下侧分别设置有左右对称的凸出部1a和凹槽部1b；所述左右侧非对称嵌套是指，含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的左侧和右侧分别设置有不对称的左凹槽1c和右凹槽1d。
利用上下侧对称嵌套结构能够保证透水砖铺设时能够快速找正连接，提高安装使用效率，利用左右侧凹槽非对称嵌套结构能够抑制砖块间的沿在竖直方向上的相对移动，保证在斜面安装竖直方向受挤压等作用力情形下具有更好的定型抵抗能力。
进一步地，所述左凹槽1c和右凹槽1d呈非等边梯形结构；左凹槽1c和右凹槽1d以含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖端面中心点为旋转中心呈180°环形对称。进一步地提高左右侧非对称结构。
进一步地，所述透水孔的上侧开口尺寸d≤下侧开口的尺寸D，且d＝0.5～0.8D。
如图3所示，还包括设于含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖左右侧的透水砖勾连件；所述透水砖勾连件包括可分别设置在含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的左侧或者右侧的左勾连件和右勾连件；左勾连件的右侧设有与右凹槽1d尺寸一致的凹槽；右勾连件的左侧设与左凹槽11c尺寸一致的凹槽。
通过合理控制控制厚度以及开孔面积，结合前述配比材料支撑的透水砖，能够有效防止透水砖内层透水面积，增加渗透距离，进一步抑制渗水后的冻融现象，进一步配合非回转结构的六字形透水砖，利用各透水砖之间相互嵌套设置，避免了单一方向上的应力集中现象，将内应力的相互抵消，防止极限破坏，提高了透水砖的使用寿命和整体板面而机构的稳定性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖，其特征在于，采用无机砂基混合物加工制作；所述无机砂基混合物以如下质量份数计算的基础底料材料和再生料混合后制成：
所述基础底料包括：完全干燥情况下自然堆积密度不低于1.5×103kg/m3的河沙600～750份；平均粒径为8～15mm，自然堆积密度不低于1×103kg/m3的碎石500～550份；标准硅酸盐水泥：200～300份；常规减水剂0～5份；自然堆积密度600±50g/L的可再分散性乳胶粉添加剂1～3份；
所述再生料包括：平均粒径为5～15mm且自然堆积密度不小于0.8×103kg/m3建筑碎砖底料：40～60份；平均粒径为5～15mm且自然堆积密度1～2.5×103kg/m3废弃混凝土破碎料：450～550份；
所述无机砂基混合物还包括50～70份的煤炭燃烧固态排料；所述煤炭燃烧固态排料自然状态下堆积密度为0.5～0.1g/cm3，含水量≤0.8，50um筛余≤5％；
所述煤炭燃烧固态排料包括如下质量百分比的成分：二氧化硅大于等于30％、铁氧化合物小于等于1.5％、硫氧 化合物小于等于3％。
2.根据权利要求1所述一种含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖，其特征在于，所述河沙在完全干燥情况下孔隙率为45％～53％，河沙中杂质含量≤1.0％，所述杂质包括泥土；所述可再分散性乳胶粉添加剂300um筛余≤1.5％，固态物质含量不低于97％。
3.根据权利要求1所述一种含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖，其特征在于，在用作平面涉水结构时，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖为非对称的多边形结构，厚度50～100mm，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的开孔面积≤端面总面积的15％，单孔最大宽度尺寸≤80mm。
4.根据权利要求1所述一种含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖，其特征在于，在用作斜面涉水结构时，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖为非对称的多边形结构，厚度50～150mm，所述含可再分散性乳胶粉的无机砂基仿石透水砖的开孔面积≤端面总面积的25％，单孔最大宽度尺寸≤200mm。
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