CN113173744A - 常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法,属于建材领域。本发明利用地聚合物作为凝胶材料,开级配碎石作为骨料,采用常温非压制工艺,覆膜自然养护制备透水砖,不同于目前透水砖高温煅烧、压制和养护箱养护的制备方式。所述的地聚合物凝胶主要由铝硅氧化物和碱激发剂混合制备,制备凝胶的各材料质量份分别为偏高岭土17.5‑23.5份、水玻璃26.5‑38.5份、NaOH 0.75‑1.20份、水3.0‑5.0份。本发明制备得到的透水砖抗压强度大于40MPa,透水系数大于15.0×10‑2cm/s,孔隙率大于20%,符合JCT945‑2005规范要求,具有自清洁功能。

Description

常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法
技术领域
本发明属于建材领域,具体涉及一种常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法。
背景技术
透水砖广泛应用于城市建设,目前透水砖的种类按照制备方法可以分为3类:(1)压制型透水砖:由河沙、水泥、水和碎石搅拌后压制制备而成。(2)烧制型透水砖:由粘土或固体工业废料,经破碎、成型、高温煅烧后制备而成,又称为陶瓷透水砖。(3)养护型透水砖:养护型透水砖材质一般为水泥、碎石、水或者其他粘结材料如环氧树脂或粉煤灰地聚合物,混合料搅拌均匀倒入模具中后需要放在养护箱内养护。
目前透水砖制备工艺为高温煅烧、压制和养护箱养护,所用材料主要是粗骨料、硅酸盐水泥、高分子树脂、细矿物掺合料等。目前透水砖没有常温非压制自然养护的生产方法,也没有采用偏高岭土地聚合物凝胶作为透水砖粘结材料的制备方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法。本发明利用地聚合物作为凝胶、开级配碎石作为骨料,采用常温(0~40℃)状态下放入模具内振动成型(非压制)、自然养护的工艺制备透水砖,不同于透水砖的传统生产方法(高温,压制,养护箱养护)和凝胶材料(水泥)。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种常温(0~40℃)自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法,包括以下步骤:将骨料和地聚合物凝胶混合后倒入砖模中,在振动平台上振动使混合料混匀,抹平砖模开口面层的混合料,覆膜自然养护后,取出透水砖自然风干,得到地聚合物基非压制透水砖。其中,骨料质量占总质量(骨料+地聚合物凝胶)的70%~85%。
进一步地,所述的骨料选取开级配碎石,骨料的粒径优选为3mm~5mm、5mm~10mm、10mm~20mm或者16mm~31.5mm之间,骨料的材质优选为岩浆岩、沉积岩或再生骨料。
进一步地,所述的地聚合物凝胶主要由铝硅氧化物(Si2O5,Al2O2)和碱激发剂混合制备。
进一步地,所述的铝硅氧化物通常由铝硅酸盐水化物制备,所述的铝硅酸盐水化物包括高岭土、黏土、废旧混凝土粉等。进一步地,所述的铝硅氧化物为偏高岭土(煅烧高岭土)。
进一步地,所述的碱激发剂通过下述方法中的一种制备得到:(1)混合强碱粉末(NaOH或KOH)和液体水玻璃(Na2O·nSiO2);(2)混合纳米二氧化硅(SiO2)粉和氢氧化钠(NaOH)溶液;(2)混合高模数液体水玻璃和低模数液体水玻璃。
进一步地,所述的地聚合物凝胶通过包括以下步骤的方法制备得到:往水玻璃中加入NaOH和水后搅拌均匀,得到碱激发剂溶液;把碱激发剂溶液和偏高岭土混合,搅拌均匀后陈化,得到地聚合物凝胶。根据环境温度不同,需要陈化12~24小时。进一步地,所述的地聚合物凝胶各添加材料质量份分别为:偏高岭土17.5-23.5份,水玻璃26.5-38.5份,NaOH0.75-1.20份,水3.0-5.0份;或者所述的地聚合物凝胶各添加材料质量比分别为:偏高岭土32%-38%,水玻璃53%-58%,NaOH 1%-2%,水6%-8%。所述的水玻璃优选为模数为2.3的水玻璃。
进一步地,在振动平台上振动的时间为2~10分钟。
进一步地,所述的自然养护的时间为36~96小时;所述的自然风干的时间为24~60小时。
一种地聚合物基非压制透水砖,通过上述方法制备得到。
本发明利用地聚合物作为凝胶材料,开级配碎石作为骨料,采用常温非压制工艺,覆膜自然养护制作透水砖,具有以下优点和有益效果:
(1)地聚合物凝胶硬化后的地聚合物化学性能稳定,不畏强酸,耐化学腐蚀。耐久性强于硅酸盐水泥。
(2)透水砖生产工艺不再是传统的高温煅烧,或者压制成型,而是放入模具内振动2~10分钟即可,简单快捷。
(3)透水砖不需要放入养护箱内进行养护,在模具内覆膜自然养护即可。
(4)透水砖抗压强度符号规范要求。以20cm×10cm×6cm透水砖为例,采用S12(0.5cm~1.0cm)碎石作为骨料,抗压强度大于40MPa,透水系数大于15.0×10-2cm/s,符合JCT945-2005规范要求。由于孔隙率大于20%,除特殊大范围污泥堵塞情况外,无需专门清洗,高孔隙率透水砖具有自清洁功能。
(5)可回收再利用。地聚合物在强碱环境下(pH>14)能够分解重组,有利于地聚合物废料的循环再利用。
具体实施方式
以下实施例用于进一步说明本发明,但不应理解为对本发明的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
实施例1:
常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖,包括以下步骤:
(1)选取粒径5mm~10mm的开级配碎石作为骨料,骨料材质为花岗岩(岩浆岩)。称取1680g骨料。
(2)选取模数为2.3的水玻璃溶液,往200.3g水玻璃中添加5.69g NaOH颗粒(96%纯度以上)和25.16g水后搅拌均匀,冷却6个小时,制备得到碱激发剂溶液。
(3)称取120g偏高岭土(53%SiO2,43.8%Al2O3)。
(4)把碱激发剂溶液和偏高岭土混合,搅拌均匀后陈化24小时,得到地聚合物凝胶351.2g。
(5)混合开级配骨料和地聚合物凝胶,搅拌均匀后倒入20cm×10cm×6cm砖模中,在振动平台上振动5分钟。
(6)抹平砖模开口面层的混合物,覆膜自然养护60小时后取出,自然风干36小时,得到地聚合物基非压制透水砖。
本实施例制备地聚合物基非压制透水砖的过程中室温为20℃。
所得透水砖抗压强度为46.3MPa,透水系数19.1×10-2cm/s,符合JCT945-2005规范要求。孔隙率为22.8%,具有自清洁功能。
实施例2:
常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖,包括以下步骤:
(1)选取粒径5mm~10mm的开级配碎石作为骨料,骨料材质为花岗岩(岩浆岩)。称取1750g骨料。
(2)选取模数为2.3的水玻璃溶液,往192.0g水玻璃中添加5.45g NaOH颗粒(96%纯度以上)和24.12g水后搅拌均匀,冷却6个小时,制备得到碱激发剂溶液。
(3)称取115g偏高岭土(53%SiO2,43.8%Al2O3)。
(4)把碱激发溶液和偏高岭土混合,搅拌均匀后陈化24小时,得到地聚合物凝胶336.5g。
(5)混合开级配骨料和地聚合物凝胶,搅拌均匀后倒入20cm×10cm×6cm砖模中,在振动平台上振动5分钟。
(6)抹平砖模开口面层的混合物,覆膜自然养护60小时后取出,自然风干36小时,得到地聚合物基非压制透水砖。
本实施例制备地聚合物基非压制透水砖的过程中室温为20℃。
所得透水砖抗压强度为48.5MPa,透水系数19.6×10-2cm/s,符合JCT945-2005规范要求。孔隙率为23.4%,具有自清洁功能。
实施例3:
常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖,包括以下步骤:
(1)选取粒径10mm~20mm的开级配碎石作为骨料,骨料材质为花岗岩(岩浆岩)。称取1700g骨料。
(2)选取模数为2.3的水玻璃溶液,往180.3g水玻璃中添加5.12g NaOH颗粒(96%纯度以上)和22.65g水后搅拌均匀,冷却6个小时,制备得到碱激发剂溶液。
(3)称取108g偏高岭土(53%SiO2,43.8%Al2O3)。
(4)把碱激发溶液和偏高岭土混合,搅拌均匀后陈化24小时,得到地聚合物凝胶316.0g。
(5)混合开级配骨料和地聚合物凝胶,搅拌均匀后倒入20cm×10cm×6cm砖模中,在振动平台上振动5分钟。
(6)抹平砖模开口面层的混合物,覆膜自然养护60小时后取出,自然风干36小时,得到地聚合物基非压制透水砖。
本实施例制备地聚合物基非压制透水砖的过程中室温为20℃。
所得透水砖抗压强度为44.2MPa,透水系数20.7×10-2cm/s,符合JCT945-2005规范要求。孔隙率为30.3%,具有自清洁功能。

Claims (10)

1.一种常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法,其特征在于:包括以下步骤:将骨料和地聚合物凝胶混合后倒入砖模中,在振动平台上振动使混合料混匀,抹平砖模开口面层的混合料,覆膜自然养护后,取出透水砖自然风干,得到地聚合物基非压制透水砖;所述常温的温度范围为0~40℃。
2.根据权利要求1所述的常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法,其特征在于:骨料质量占总质量的70%~85%。
3.根据权利要求1所述的常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法,其特征在于:所述的骨料选取开级配碎石,骨料的粒径为3mm~5mm、5mm~10mm、10mm~20mm或者16mm~31.5mm之间,骨料的材质为岩浆岩、沉积岩或再生骨料。
4.根据权利要求1所述的常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法,其特征在于:所述的地聚合物凝胶主要由铝硅氧化物和碱激发剂混合制备。
5.根据权利要求4所述的常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法,其特征在于:所述的铝硅氧化物为偏高岭土。
6.根据权利要求4所述的常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法,其特征在于:所述的碱激发剂通过下述方法中的一种制备得到:(1)混合强碱和水玻璃;(2)混合纳米二氧化硅和氢氧化钠溶液;(2)混合高模数水玻璃和低模数水玻璃。
7.根据权利要求4所述的常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法,其特征在于:所述的地聚合物凝胶通过包括以下步骤的方法制备得到:往水玻璃中加入NaOH和水后搅拌均匀,得到碱激发剂溶液;把碱激发剂溶液和偏高岭土混合,搅拌均匀后陈化,得到地聚合物凝胶。
8.根据权利要求7所述的常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法,其特征在于:所述的地聚合物凝胶各添加材料质量份分别为:偏高岭土17.5-23.5份,水玻璃26.5-38.5份,NaOH 0.75-1.20份,水3.0-5.0份;或者所述的地聚合物凝胶各添加材料质量比分别为:偏高岭土32%-38%,水玻璃53%-58%,NaOH 1%-2%,水6%-8%。
9.根据权利要求1所述的常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法,其特征在于:所述的自然养护的时间为36~96小时;所述的自然风干的时间为24~60小时。
10.一种地聚合物基非压制透水砖,其特征在于:通过权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。
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