CN112343241A - 一种混合纤维再生透水砖及其制备方法 - Google Patents

一种混合纤维再生透水砖及其制备方法 Download PDF

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CN112343241A CN202011164791.3A CN202011164791A CN112343241A CN 112343241 A CN112343241 A CN 112343241A CN 202011164791 A CN202011164791 A CN 202011164791A CN 112343241 A CN112343241 A CN 112343241A
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Abstract

本发明提供一种混合纤维再生透水砖及其制备方法，透水砖包括排架、混凝料和多个钢管；排架包括多条竹纤维连接带、多个竹纤维连接套和多条钢纤维带，多个竹纤维连接套均为上下两端均敞口的中空筒状结构且相互间隔并以矩阵形式排列，多条竹纤维连接带纵横交错的将各个竹纤维连接套连接，多个钢管分别置定于各个竹纤维连接套内，多条钢纤维带分别夹在各条竹纤维连接带的夹层结构内。本发明设置了用于限位及固定多个钢管的排架，钢管利于砖体排水，并且排架中包含钢纤维的钢纤维网和竹纤维的竹纤维连接带，不同种类的纤维不仅显著地改善透水砖的抗拉、抗弯、抗冲击及透水性能，而且克服了普通混凝土透砖的常见问题，扩展了再生透水砖的应用前景。

Description

一种混合纤维再生透水砖及其制备方法
技术领域
本发明主要涉及透水砖技术领域，具体涉及一种混合纤维再生透水砖及其制备方法。
背景技术
为解决我国城市内涝和地下水补给的问题，我国提出了海绵城市建设的理念。2015年4月首批海绵城市建设试点名单出台，标志着我国海绵城市建设进入正式的推广实施阶段。到2020年，试点城市建成区20％以上的面积达到海绵城市建设目标要求。到2030年，试点城市建成区80％以上的面积达到海绵城市建设目标要求。
海绵城市建设是未来城市建设的基本要求，透水砖是海绵城市建设中透水铺装的重要材料，透水砖的性能直接影响了海绵城市功能的发挥。透水砖主要由集料、水泥和增强剂压制成型，其中含泥量、增强剂影响透水砖的性能。目前市面上常用的透水砖类型很多,包括陶质透水砖、混凝土透水砖、砂基透水砖等。
陶瓷透水砖是利用陶瓷原料经筛分选料，组织合理颗粒级配，添加结合剂后而形成的透水建材，具有较好透水性，降低噪音等的特点，但是同时存在抗压、抗弯强度低、耐磨强度低等的问题。砂基透水砖是通过“破坏水的表面张力”的透水原理，有效解决传统透水材料通过孔隙透水易被灰尘堵塞的问题，以沙漠中风积沙为原料生产出的一种新型透水建材，但是存在容易损坏、修理维护周期短，拼接不平整的问题。混凝土透水砖主要是硅酸盐类的水泥以及一定粒径的骨料，加入硅灰等化学外加剂，然后充分混合、均匀搅拌，再经过加压或其它的成型工艺将骨料间粘结在一起，形成具有连通气孔的混凝土，具有成本低、制备简单、实用性强等优点，应用范围非常广，也成为了最为流行的透水建材。但是目前市面上的混凝土透水砖容易损坏、修理维护周期短，拼接不平整，难以满足人们的实际使用需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种混合纤维再生透水砖及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种混合纤维再生透水砖，包括排架、混凝料和多个钢管；所述钢管为上下两端均敞口的中空筒状结构；
所述排架包括多条竹纤维连接带、多个竹纤维连接套和多条钢纤维带，所述竹纤维连接套的数量及形状均与所述钢管相同且一一对应，多个所述竹纤维连接套均为上下两端均敞口的中空筒状结构且相互间隔并以矩阵形式排列，多条所述竹纤维连接带纵横交错的将各个所述竹纤维连接套连接，多个所述钢管分别置定于各个所述竹纤维连接套内，多条所述钢纤维带的数量与多条所述竹纤维连接带的数量相同，所述竹纤维连接带为中空的夹层结构，多条所述钢纤维带分别夹在各条所述竹纤维连接带的夹层结构内；
所述混凝料填充在所述排架与各个钢管之间并向所述排架的外侧延伸，将整个所述排架包裹住，形成砖体结构。
本发明的有益效果是：设置用于限位及固定多个钢管的排架，钢管利于砖体排水，并且排架中包含钢纤维的钢纤维网和竹纤维的竹纤维连接带，不同种类的纤维不仅显著地改善透水砖的抗拉、抗弯、抗冲击及透水性能，而且克服了普通混凝土透砖的常见问题，扩展了再生透水砖的应用前景。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述竹纤维连接带对应两侧的所述钢纤维带处设有圆孔，各条所述钢纤维带的两端穿过所述纤维连接带的圆孔连接在各自一侧的钢管外壁上，所述钢纤维带和所述钢管通过焊接工艺焊接为一体。
进一步，所述钢纤维带由多条钢纤维条通过焊接工艺焊接而成。
进一步，所述竹纤维连接带和所述竹纤维连接套均由多条竹纤维条通过编织工艺编织而成。
采用上述进一步方案的有益效果是：不同种类的纤维不仅显著地改善透水砖的抗拉、抗弯、抗冲击及透水性能。
进一步，所述混凝料的砖体结构的高度与所述竹纤维连接套的高度相等，且所述混凝料的砖体结构的上表面及下表面对应各个所述竹纤维连接套的位置均设有圆形镂空区域。
采用上述进一步方案的有益效果是：砖体的上下表面均设有与钢管数量相同的圆形镂空区域，便于砖体排水。
进一步，透水砖还包括数量与所述钢管相同的多个钢丝盖，所述钢丝盖为圆形的网状结构，所述钢丝盖的大小与所述钢管上端开口的横截面的大小相等，各个所述钢丝盖通过焊接工艺一一对应的焊接在各个所述钢管的上端开口处。
采用上述进一步方案的有益效果是：由于钢管是中空的结构，钢丝盖焊接在钢管的上端开口处，能够避免垃圾过大堵塞，尤其防止穿高跟鞋的女士踩空。
进一步，所述混凝料由如下重量份数的原料制成：再生骨料29.75～36.65％、再生砂29.7～36.5％、水10～15％、水泥15～22％、复合竹纤维0.5～1％、钢纤维0.8～1％、胶粘剂0.1～0.2％、减水剂0.5～1％、矿物颜料0.1～0.3％和透水剂0.1～0.2％。
采用上述进一步方案的有益效果是：具有较好的抗冲击及透水性能。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种混合纤维再生透水砖的制备方法，包括如下步骤：
S1：通过编织工艺编织得到排架；所述排架包括多条竹纤维连接带、多个竹纤维连接套和多条钢纤维带，多条所述钢纤维带的数量与多条所述竹纤维连接带的数量相同，所述竹纤维连接带为中空的夹层结构，将多条所述钢纤维带分别夹在各条所述竹纤维连接带的夹层结构内；
S2：钢管的数量及形状与所述竹纤维连接套的数量及形状相同，将多个所述钢管置定于各个所述竹纤维连接套内；
S3：将混凝料填充至所述排架的各个钢管之间并向所述排架的外侧延伸，将整个所述排架的侧面包裹住，并加压制备得到砖体结构；
S4：将砖体结构放入蒸养釜中养护，即得到混合纤维再生透水砖。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述步骤S3中，在加压10～20MPa的压力下加压制备得到砖体结构。
进一步，所述步骤S4中，所述将砖体结构放入蒸养釜中养护的时间为10～24h。
进一步，所述混凝料由如下重量份数的原料制成：再生骨料29.75～36.65％、再生砂29.7～36.5％、水10～15％、水泥15～22％、复合竹纤维0.5～1％、钢纤维0.8～1％、胶粘剂0.1～0.2％、减水剂0.5～1％、矿物颜料0.1～0.3％和透水剂0.1～0.2％。
附图说明
图1为本发明实施例提供的排架和钢管的连接示意图；
图2为本发明实施例提供的混合纤维再生透水砖的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的排架的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的钢丝盖的结构示意图。
附图中，各标记所代表的部件名称如下：
1、排架，2、混凝料，3、钢管，4、钢丝盖，101、竹纤维连接带，102、竹纤维连接套，103、钢纤维带，201、圆形镂空区域。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-3所示，一种混合纤维再生透水砖，包括排架1、混凝料2和多个钢管3；所述钢管3为上下两端均敞口的中空筒状结构；
所述排架1包括多条竹纤维连接带101、多个竹纤维连接套102和多条钢纤维带103，所述竹纤维连接套102的数量及形状均与所述钢管3相同且一一对应，多个所述竹纤维连接套102均为上下两端均敞口的中空筒状结构且相互间隔并以矩阵形式排列，多条所述竹纤维连接带101纵横交错的将各个所述竹纤维连接套102连接，多个所述钢管3分别置定于各个所述竹纤维连接套102内，多条所述钢纤维带103的数量与多条所述竹纤维连接带101的数量相同，所述竹纤维连接带101为中空的夹层结构，多条所述钢纤维带103分别夹在各条所述竹纤维连接带101的夹层结构内；
所述混凝料2填充在所述排架1与各个钢管3之间并向所述排架1的外侧延伸，将整个所述排架1包裹住，形成砖体结构。
上述实施例中，设置用于限位及固定多个钢管3的排架1，钢管3利于砖体排水，并且排架1中包含钢纤维的钢纤维网102和竹纤维的竹纤维连接带101，不同种类的纤维不仅显著地改善透水砖的抗拉、抗弯、抗冲击及透水性能，而且克服了普通混凝土透砖的常见问题，扩展了再生透水砖的应用前景。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述竹纤维连接带101对应两侧的所述钢纤维带103处设有圆孔，各条所述钢纤维带103的两端穿过所述纤维连接带101的圆孔连接在各自一侧的钢管3外壁上，所述钢纤维带103和所述钢管3通过焊接工艺焊接为一体。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述钢纤维带103由多条钢纤维条通过焊接工艺焊接而成。
可选地，作为本发明的一个实施例，如图3所示，所述竹纤维连接带101和所述竹纤维连接套102均由多条竹纤维条通过编织工艺编织而成。
上述实施例中，不同种类的纤维不仅显著地改善透水砖的抗拉、抗弯、抗冲击及透水性能。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述混凝料2的砖体结构的高度与所述竹纤维连接套102的高度相等，且所述混凝料2的砖体结构的上表面及下表面对应各个所述竹纤维连接套102的位置均设有圆形镂空区域201。
上述实施例中，砖体的上下表面均设有与钢管数量相同的圆形镂空区域201，便于砖体排水。
可选地，作为本发明的一个实施例，如图4所示，透水砖还包括数量与所述钢管3相同的多个钢丝盖4，所述钢丝盖4为圆形的网状结构，所述钢丝盖4的大小与所述钢管3上端开口的横截面的大小相等，各个所述钢丝盖4通过焊接工艺一一对应的焊接在各个所述钢管3的上端开口处。
上述实施例中，由于钢管是中空的结构，钢丝盖焊接在钢管的上端开口处，能够避免垃圾过大堵塞，尤其防止穿高跟鞋的女士踩空。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述混凝料2由如下重量份数的原料制成：再生骨料29.75～36.65％、再生砂29.7～36.5％、水10～15％、水泥15～22％、复合竹纤维0.5～1％、钢纤维0.8～1％、胶粘剂0.1～0.2％、减水剂0.5～1％、矿物颜料0.1～0.3％和透水剂0.1～0.2％。
上述实施例中，具有较好的抗冲击及透水性能。
本发明的混凝料所采用的原料的性能和作用分别如下：
1、再生骨料，是从工地回收拆除道路或房屋建筑得到废弃混凝土，清除废弃物中的渣土和钢筋，然后用颚式破碎机进行破碎，筛分再生骨料。经此处理后，再生骨料的强度、堆积密度接近天然粗骨料和天然细骨料，并且再生骨料的吸水率、压碎指标、空隙率高于天然粗骨料和天然细骨料。
2、再生砂，是将建筑垃圾筛分所得的废渣土经磁选、有机物分离、刮砂池、制砂机处理后，制得颗粒。再生砂和再生骨料堆积形成空隙通道，可以提高成品透水砖的透水性能。
3、钢纤维，是采用钢材为原料，经过加工处理而成的高强度纤维。钢纤维作为一种成熟的工业产品，无毒害，可回收利用，属于高弹性模量纤维，有助于基体的后期强度、韧性等方面的提高。钢纤维的直径小、比表面积大，具有很高的抗拉强度和熔点燃点，耐酸、碱、盐等化学腐蚀，无毒。加入钢纤维，能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。
4、复合竹纤维，是由竹纤维与不饱和聚酯及引发剂热压成型而得，价格便宜，生物活性降低，避免了竹纤维矿物化变脆，对于结构的抗裂性能提升很有帮助，并且能够减少构件早期由于塑性变形而产生的裂缝，以及抑制微裂缝。
5、水泥，是由生料(主要含CaO、Si 02、A1203、Fe203)按适当比例混合后磨细，经过高温锻烧得到熟料，再加入0.5％的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成，是以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质，为混凝土提供强度。
6、胶粘剂，有良好的柔性，对硬性的水泥有一定的增韧作用，避免硬性水泥的开裂，耐燃耐热，延长使用期。
7、减水剂，减水剂对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。
8、透水剂，可以增强成品透水砖的透水性能。
9、矿物颜料，可以让成品透水砖更加美观，符合大众要求。
可选地，作为本发明的一个实施例，一种混合纤维再生透水砖的制备方法，包括如下步骤：
S1：通过编织工艺编织得到排架1；所述排架1包括多条竹纤维连接带101、多个竹纤维连接套102和多条钢纤维带103，多条所述钢纤维带103的数量与多条所述竹纤维连接带101的数量相同，所述竹纤维连接带101为中空的夹层结构，将多条所述钢纤维带103分别夹在各条所述竹纤维连接带101的夹层结构内；
S2：钢管3的数量及形状与所述竹纤维连接套102的数量及形状相同，将多个所述钢管3置定于各个所述竹纤维连接套102内；
S3：将混凝料2填充至所述排架1的各个钢管3之间并向所述排架1的外侧延伸，将整个所述排架1的侧面包裹住，并加压制备得到砖体结构；
S4：将砖体结构放入蒸养釜中养护，即得到混合纤维再生透水砖。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述步骤S3中，在加压10～20MPa的压力下加压制备得到砖体结构。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述步骤S4中，所述将砖体结构放入蒸养釜中养护的时间为10～24h。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述混凝料由如下重量份数的原料制成：再生骨料29.75-36.65％、再生砂29.7-36.5％、水10-15％、水泥15-22％、复合竹纤维0.5-1％、钢纤维0.8-1％、胶粘剂0.1-0.2％、减水剂0.5-1％、矿物颜料0.1-0.3％和透水剂0.1-0.2％。
本发明的原理：
当透水砖在受到荷载时，裂缝率先产生于结构薄弱部位或者集中受荷部位，复合竹纤维将率先起到搭接阻裂的作用。随着裂缝的出现，具有较高抗拉强度的钢纤维承担起了抵抗拉力的重任，并且由于钢纤维一般尺寸较长，可以将拉力传递到裂缝两侧未开裂的混凝土，起到类似桥梁的搭接作用。
本发明中，钢纤维属于高弹性模量纤维，有助于基体的后期强度、韧性等方面的提高。加入钢纤维，能够有效地阻碍透水砖内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善透水砖的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。复合竹纤维属于低弹性模量纤维，掺入再生透水砖后，在保证强度的同时减少钢纤维的用量，降低了混凝土密度，维持透水通道，克服了在再生透水砖中掺加钢纤维导致的流动性差、密实度低的问题，扩展了再生透水砖的应用前景。将钢纤维和复合竹纤维混合加入，使不同尺度与不同性能的纤维在透水砖不同的受荷阶段和不同的结构层次发挥增强、增韧作用，达到逐级阻裂和性能互补的作用，可获得具有优异综合力学性能的混杂纤维增强的透水砖。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种混合纤维再生透水砖，其特征在于，包括排架(1)、混凝料(2)和多个钢管(3)；所述钢管(3)为上下两端均敞口的中空筒状结构；
所述排架(1)包括多条竹纤维连接带(101)、多个竹纤维连接套(102)和多条钢纤维带(103)，所述竹纤维连接套(102)的数量及形状均与所述钢管(3)相同且一一对应，多个所述竹纤维连接套(102)均为上下两端均敞口的中空筒状结构且相互间隔并以矩阵形式排列，多条所述竹纤维连接带(101)纵横交错的将各个所述竹纤维连接套(102)连接，多个所述钢管(3)分别置定于各个所述竹纤维连接套(102)内，多条所述钢纤维带(103)的数量与多条所述竹纤维连接带(101)的数量相同，所述竹纤维连接带(101)为中空的夹层结构，多条所述钢纤维带(103)分别夹在各条所述竹纤维连接带(101)的夹层结构内；
所述混凝料(2)填充在所述排架(1)与各个钢管(3)之间并向所述排架(1)的外侧延伸，将整个所述排架(1)包裹住，形成砖体结构。
2.根据权利要求1所述的混合纤维再生透水砖，其特征在于，所述竹纤维连接带(101)对应两侧的所述钢纤维带(103)处设有圆孔，各条所述钢纤维带(103)的两端穿过所述纤维连接带(101)的圆孔连接在各自一侧的钢管(3)外壁上，所述钢纤维带(103)和所述钢管(3)通过焊接工艺焊接为一体。
3.根据权利要求2所述的混合纤维再生透水砖，其特征在于，所述钢纤维带(103)由多条钢纤维条通过焊接工艺焊接而成。
4.根据权利要求1所述的混合纤维再生透水砖，其特征在于，所述竹纤维连接带(101)和所述竹纤维连接套(102)均由多条竹纤维条通过编织工艺编织而成。
5.根据权利要求1所述的混合纤维再生透水砖，其特征在于，所述混凝料(2)的砖体结构的高度与所述竹纤维连接套(102)的高度相等，且所述混凝料(2)的砖体结构的上表面及下表面对应各个所述竹纤维连接套(102)的位置均设有圆形镂空区域(201)。
6.根据权利要求1所述的混合纤维再生透水砖，其特征在于，透水砖还包括数量与所述钢管(3)相同的多个钢丝盖(4)，所述钢丝盖(4)为圆形的网状结构，所述钢丝盖(4)的大小与所述钢管(3)上端开口的横截面的大小相等，各个所述钢丝盖(4)通过焊接工艺一一对应的焊接在各个所述钢管(3)的上端开口处。
7.根据权利要求1至6任一项所述的混合纤维再生透水砖，其特征在于，所述混凝料(2)由如下重量份数的原料制成：再生骨料29.75～36.65％、再生砂29.7～36.5％、水10～15％、水泥15～22％、复合竹纤维0.5～1％、钢纤维0.8～1％、胶粘剂0.1～0.2％、减水剂0.5～1％、矿物颜料0.1～0.3％和透水剂0.1～0.2％。
8.一种如权利要求1至7任一项所述混合纤维再生透水砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：通过编织工艺编织得到排架(1)；所述排架(1)包括多条竹纤维连接带(101)、多个竹纤维连接套(102)和多条钢纤维带(103)，多条所述钢纤维带(103)的数量与多条所述竹纤维连接带(101)的数量相同，所述竹纤维连接带(101)为中空的夹层结构，将多条所述钢纤维带(103)分别夹在各条所述竹纤维连接带(101)的夹层结构内；
S2：钢管(3)的数量及形状与所述竹纤维连接套(102)的数量及形状相同，将多个所述钢管(3)置定于各个所述竹纤维连接套(102)内；
S3：将混凝料(2)填充至所述排架(1)的各个钢管(3)之间并向所述排架(1)的外侧延伸，将整个所述排架(1)的侧面包裹住，并加压制备得到砖体结构；
S4：将砖体结构放入蒸养釜中养护，即得到混合纤维再生透水砖。
9.根据权利要求8所述的混合纤维再生透水砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，在加压10～20MPa的压力下加压制备得到砖体结构。
10.根据权利要求9所述的混合纤维再生透水砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述将砖体结构放入蒸养釜中养护的时间为10～24h。
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