CN113582616A - 一种高强抑碱建筑垃圾再生透水砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强抑碱建筑垃圾再生透水砖，包括基层和面层，所述基层包括如下重量份的原料组分：建筑垃圾再生粗骨料50～80份、建筑垃圾再生细骨料5～20份、水泥15～30份、粉煤灰3～15份、水8～10份、增强剂0.02～1.0份、抑碱剂0.02～1.0份，所述面层包括如下重量份的原料组分：天然砂70～85份、水泥15～30份、增强剂0.02～1.0份、抑碱剂0.02～1.0份。本发明采用建筑垃圾再生骨料制成的再生透水砖，实现了废旧建筑垃圾的减量化和资源化，绿色节能、孔隙率高、吸水性强、不泛碱，透水系数可达2.0×10^‑2cm/s以上，透水性高，抗压强度可达40MPa以上，抗压强度高。

Description

一种高强抑碱建筑垃圾再生透水砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强抑碱建筑垃圾再生透水砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

据统计，我国建筑垃圾的排放量占城市垃圾总量的30％～40％，每年新产生建筑垃圾超过3亿吨。产生的建筑垃圾，一部分用于回填，绝大部分直接运往城郊或乡村，采用露天堆放或填埋处理。这样不仅占用耕地、耗用大量的垃圾清运及填埋等建设费用，还对大气和水域造成严重的污染，破坏自然生态环境。随着国家海绵城市建设力度的不断加大，透水砖铺装作为海绵城市建设最常见的铺装方式，在海绵城市建设中的应用十分广泛，透水砖在海绵城市建设中消除内涝、解决雨水径流污染、补充地下水、恢复水生态、雨水资源化利用、节约水资源等方面正在发挥重要的作用。因此，将建筑垃圾资源化利用和海绵城市建设有机结合起来，使用这些建筑垃圾制造再生透水砖，使建筑垃圾得到循环再利用，意义重大。

再生透水砖强度低的原因是再生骨料相比于天然骨料的力学性能差，造成再生透水砖整体骨架较为脆弱。通过控制温湿度养护条件，可以避免养护过程中出现泛碱，但是在工程应用铺装时，透水砖内部仍然一直会有未水化的水泥和结晶盐存在，且透水砖本身孔隙率较大，随着表面空气流动和水分蒸发，极容易将透水砖内部的各类结晶盐携带到透水砖表面形成聚集泛碱发白。

现有技术生产的再生骨料透水砖因其抗压强度较低，会极大地降低再生骨料透水砖的耐久性和使用寿命，同时极大限制了建筑垃圾再生骨料的资源化利用。并且，现有技术对天然骨料透水砖的泛碱研究只能使透水砖在生产养护过程中不发生泛碱，并不能使透水砖避免在恶劣环境中应用(比如秋冬季节)造成的后续泛碱，更不能抑制碱性更大的再生透水砖的泛碱。

目前行业内建筑垃圾再生透水砖抗压强度只能达到30MPa左右；且行业内只对造成天然骨料透水砖泛碱的原因、成分和养护条件进行了分析，尚未有对再生骨料透水砖通过添加有效抑碱剂抑制泛碱的措施进行研究。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种高强抑碱建筑垃圾再生透水砖及其制备方法，该透水砖不但抗压强度可以达到40MPa以上，并且具有良好的抗泛碱性能，极大提升了再生透水砖的性能和使用寿命。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高强抑碱建筑垃圾再生透水砖，所述透水砖包括基层和面层，所述基层包括如下重量份的原料组分：建筑垃圾再生粗骨料50～80份、建筑垃圾再生细骨料5～20份、水泥15～30份、粉煤灰3～15份、水8～10份、增强剂0.02～1.0份、抑碱剂0.02～1.0份，所述面层包括如下重量份的原料组分：天然砂70～85份、水泥15～30份、增强剂0.02～1.0份、抑碱剂0.02～1.0份。

本发明解决了因建筑垃圾再生骨料力学性能差和碱性大，使再生透水砖强度低和易泛碱的问题。本发明通过在基层和面层加入特定增强剂用来提高再生透水砖的强度，通过加入特定抑碱剂用来阻止再生透水砖的泛碱。

本发明的透水砖中，水泥、粉煤灰作为体系胶凝材料和填充材料；建筑垃圾再生骨料作为再生透水砖基层骨架支撑结构；面层砂作为再生透水砖面层骨架支撑结构；增强剂和抑碱剂作为功能性辅助材料。

本发明通过在基层和面层拌合料中添加增强剂(比如减水剂、无机粘接剂、高分子树脂、硅锂基固化剂等)，提高再生透水砖的整体抗压强度至40MPa以上；通过在基层和面层拌合料中添加不影响透水率的抑碱剂(比如乳液、乳胶粉、表面活性剂、微硅粉、偏高领土、聚乙烯醇等)，使再生透水砖泛碱结晶物被锁定在透水砖内部，彻底抑制生产养护过程中的泛碱和工程应用的后续泛碱问题。

作为本发明所述透水砖的优选实施方式，所述透水砖包括基层和面层，所述基层包括如下重量份的原料组分：建筑垃圾再生粗骨料65份、建筑垃圾再生细骨料5份、水泥25份、粉煤灰5份、水9份、增强剂0.1份、抑碱剂0.15份，所述面层包括如下重量份的原料组分：天然砂75份、水泥25份、增强剂0.1份、抑碱剂0.15份。

作为本发明所述透水砖的优选实施方式，所述建筑垃圾再生粗骨料为建筑垃圾经过破碎筛分后得到的粒径为5～10mm的骨料。

作为本发明所述透水砖的优选实施方式，所述建筑垃圾再生细骨料为建筑垃圾经过破碎筛分后得到的粒径为0～5mm的骨料。

本发明的建筑垃圾是指由各类建筑、道路桥梁或其他建筑物拆迁和装修产生的废砖瓦和废混凝土。

作为本发明所述透水砖的优选实施方式，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥中的至少一种。

作为本发明所述透水砖的优选实施方式，所述粉煤灰为一级灰或二级灰。

作为本发明所述透水砖的优选实施方式，所述天然砂的粒径不超过20目。

作为本发明所述透水砖的优选实施方式，所述增强剂为减水剂、无机粘接剂、高分子树脂、固化剂中的至少一种，所述抑碱剂为乳液、乳胶粉、表面活性剂、微硅粉、偏高领土、聚乙烯醇中的至少一种，所述天然砂为河砂、机制砂、尾矿砂、彩砂中的至少一种。

作为本发明所述透水砖的优选实施方式，所述减水剂为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸减水剂中的至少一种，所述无机粘接剂为水玻璃、石膏、特种水泥、磷酸盐、氧化铝中的至少一种，所述固化剂为纳基、钾基、锂基、纳米二氧化硅中的至少一种，所述表面活性剂为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯中的至少一种，所述乳液为叔醋乳液、VAE乳液、丙烯酸类乳液中的至少一种，所述乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯类、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯类、丙烯酸类中的至少一种。

第二方面，本发明提供了上述透水砖的制备方法，包括以下步骤：

(1)将建筑垃圾再生粗骨料、建筑垃圾再生细骨料、水泥、粉煤灰、水、增强剂和抑碱剂分别称重，加入基层搅拌机搅拌均匀后作为基层料；

(2)将天然砂、水泥、增强剂和抑碱剂分别称重，加入面层搅拌机搅拌均匀后作为面层料；

(3)通过砌块成型机按设定的成型参数成型，养护后得到高强抑碱建筑垃圾再生透水砖。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用建筑垃圾再生骨料制成的再生透水砖，实现了废旧建筑垃圾的减量化和资源化，绿色节能、孔隙率高、吸水性强、不泛碱，透水系数可达2.0×10^-2cm/s以上，透水性高，抗压强度可达40MPa以上，抗压强度高。并且具有良好的抗泛碱性能，极大提升了再生透水砖的性能和使用寿命；而且能够大量消耗目前城市产生的混凝土固废、砖瓦固废等各类建筑垃圾，变废为宝，实现了建筑垃圾的循环再利用，具有很高的环保价值和经济价值。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例中的测试参考标准为GB/T25993-2010《透水路面砖与透水路面板》。

实施例1

一种高强抑碱建筑垃圾再生透水砖，所述透水砖包括基层和面层，所述基层包括如下重量份的原料组分：建筑垃圾再生粗骨料55份、建筑垃圾再生细骨料20份、水泥25份、粉煤灰15份、水10份、增强剂0.02份、抑碱剂1.0份，所述面层包括如下重量份的原料组分：天然砂75份、水泥25份、增强剂0.02份、抑碱剂1.0份。

本实施例的建筑垃圾再生粗骨料为建筑垃圾经过破碎筛分后得到的粒径为5～10mm的骨料，建筑垃圾再生细骨料为建筑垃圾经过破碎筛分后得到的粒径为0～5mm的骨料，水泥为硅酸盐水泥，粉煤灰为一级灰，天然砂的粒径不超过20目，增强剂为萘系减水剂，抑碱剂为微硅粉，天然砂为河砂。

本实施例透水砖的制备方法包括以下步骤：

(1)将建筑垃圾再生粗骨料、建筑垃圾再生细骨料、水泥、粉煤灰、水、增强剂和抑碱剂分别称重，加入基层搅拌机搅拌均匀后作为基层料；

(2)将天然砂、水泥、增强剂和抑碱剂分别称重，加入面层搅拌机搅拌均匀后作为面层料；

(3)通过砌块成型机按设定的成型参数成型，养护后得到高强抑碱建筑垃圾再生透水砖。

本实施例制备的再生骨料透水砖，抗压强度可达到47.2MPa，劈裂抗拉强度可达到4.6MPa，透水率可达到A级(2.0×10^-2cm/s)以上，实测为2.1×10^-2cm/s)，经过一年四季泛碱观测，未出现泛碱现象。

实施例2

一种高强抑碱建筑垃圾再生透水砖，所述透水砖包括基层和面层，所述基层包括如下重量份的原料组分：建筑垃圾再生粗骨料60份、建筑垃圾再生细骨料5份、水泥28份、粉煤灰3份、水8份、增强剂1.0份、抑碱剂0.02份，所述面层包括如下重量份的原料组分：天然砂72份、水泥22份、增强剂1.0份、抑碱剂0.02份。

本实施例的建筑垃圾再生粗骨料为建筑垃圾经过破碎筛分后得到的粒径为5～10mm的骨料，建筑垃圾再生细骨料为建筑垃圾经过破碎筛分后得到的粒径为0～5mm的骨料，水泥为铝酸盐水泥，粉煤灰为二级灰，天然砂的粒径不超过20目，增强剂为水玻璃，抑碱剂为羧酸盐，天然砂为尾矿砂。

本实施例透水砖的制备方法同实施例1。

本实施例制备的再生骨料透水砖，抗压强度可达到44.6MPa，劈裂抗拉强度可达到4.3MPa，透水率可达到A级(2.0×10^-2cm/s)以上，实测为2.3×10^-2cm/s)，经过一年四季泛碱观测，未出现泛碱现象。

实施例3

一种高强抑碱建筑垃圾再生透水砖，所述透水砖包括基层和面层，所述基层包括如下重量份的原料组分：建筑垃圾再生粗骨料77份、建筑垃圾再生细骨料15份、水泥20份、粉煤灰5份、水9份、增强剂0.5份、抑碱剂0.5份，所述面层包括如下重量份的原料组分：天然砂80份、水泥20份、增强剂0.5份、抑碱剂0.5份。

本实施例的建筑垃圾再生粗骨料为建筑垃圾经过破碎筛分后得到的粒径为5～10mm的骨料，建筑垃圾再生细骨料为建筑垃圾经过破碎筛分后得到的粒径为0～5mm的骨料，水泥为火山灰水泥，粉煤灰为一级灰，天然砂的粒径不超过20目，增强剂为氧化铝，抑碱剂为偏高领土，天然砂为彩砂。

本实施例透水砖的制备方法同实施例1。

本实施例制备的再生骨料透水砖，抗压强度可达到41.8MPa，劈裂抗拉强度可达到4.2MPa，透水率可达到A级(2.0×10^-2cm/s)以上，实测为2.6×10^-2cm/s)，经过一年四季泛碱观测，未出现泛碱现象。

实施例4～7

实施例4～7中各原料的种类选择、制备方法均同实施例1，仅各原料的用量不同。实施例4～7中各原料的用量如表1所示。

对比例1～4

对比例1～4中各原料的种类选择、制备方法均同实施例1，仅各原料的用量不同。对比例1～4中各原料的用量如表1所示。

表1

效果例1

对实施例4～7和对比例1～4的透水砖进行测试，测试结果如表2所示。

表2

由表2可知，采用本发明配比制备得到的透水砖抗压强度可达40MPa以上，抗压强度高，透水系数可达2.0×10^-2cm/s以上，透水性高，劈裂抗拉强度高。其中，当基层包括如下重量份的原料组分：建筑垃圾再生粗骨料65份、建筑垃圾再生细骨料5份、水泥25份、粉煤灰5份、水9份、增强剂0.1份、抑碱剂0.15份，面层包括如下重量份的原料组分：天然砂75份、水泥25份、增强剂0.1份、抑碱剂0.15份时，抗压强度可达到45.6MPa，劈裂抗拉强度可达到4.5MPa，透水率可达到A级(2.0×10^-2cm/s)以上，实测为2.3×10-2cm/s)，经过一年四季泛碱观测，未出现泛碱现象。

对比例1～2中各原料的用量不在本发明的范围内，其抗压强度、劈裂抗拉强度、透水率不如本发明；对比例3中未添加增强剂，对比例4未添加抑碱剂，其效果均不如本发明。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种高强抑碱建筑垃圾再生透水砖，其特征在于，所述透水砖包括基层和面层，所述基层包括如下重量份的原料组分：建筑垃圾再生粗骨料50～80份、建筑垃圾再生细骨料5～20份、水泥15～30份、粉煤灰3～15份、水8～10份、增强剂0.02～1.0份、抑碱剂0.02～1.0份，所述面层包括如下重量份的原料组分：天然砂70～85份、水泥15～30份、增强剂0.02～1.0份、抑碱剂0.02～1.0份。

2.如权利要求1所述的透水砖，其特征在于，所述透水砖包括基层和面层，所述基层包括如下重量份的原料组分：建筑垃圾再生粗骨料65份、建筑垃圾再生细骨料5份、水泥25份、粉煤灰5份、水9份、增强剂0.1份、抑碱剂0.15份，所述面层包括如下重量份的原料组分：天然砂75份、水泥25份、增强剂0.1份、抑碱剂0.15份。

3.如权利要求1～2任一项所述的透水砖，其特征在于，所述建筑垃圾再生粗骨料为建筑垃圾经过破碎筛分后得到的粒径为5～10mm的骨料。

4.如权利要求1～2任一项所述的透水砖，其特征在于，所述建筑垃圾再生细骨料为建筑垃圾经过破碎筛分后得到的粒径为0～5mm的骨料。

5.如权利要求1～2任一项所述的透水砖，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥中的至少一种。

6.如权利要求1～2任一项所述的透水砖，其特征在于，所述粉煤灰为一级灰或二级灰。

7.如权利要求1～2任一项所述的透水砖，其特征在于，所述天然砂的粒径不超过20目。

8.如权利要求1～2任一项所述的透水砖，其特征在于，所述增强剂为减水剂、无机粘接剂、高分子树脂、固化剂中的至少一种，所述抑碱剂为乳液、乳胶粉、表面活性剂、微硅粉、偏高领土、聚乙烯醇中的至少一种，所述天然砂为河砂、机制砂、尾矿砂、彩砂中的至少一种。

9.如权利要求8所述的透水砖，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸减水剂中的至少一种，所述无机粘接剂为水玻璃、石膏、特种水泥、磷酸盐、氧化铝中的至少一种，所述固化剂为纳基、钾基、锂基、纳米二氧化硅中的至少一种，所述表面活性剂为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯中的至少一种，所述乳液为叔醋乳液、VAE乳液、丙烯酸类乳液中的至少一种，所述乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯类、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯类、丙烯酸类中的至少一种。

10.如权利要求1～9任一项所述的透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将建筑垃圾再生粗骨料、建筑垃圾再生细骨料、水泥、粉煤灰、水、增强剂和抑碱剂分别称重，加入基层搅拌机搅拌均匀后作为基层料；

(2)将天然砂、水泥、增强剂和抑碱剂分别称重，加入面层搅拌机搅拌均匀后作为面层料；

(3)通过砌块成型机按设定的成型参数成型，养护后得到高强抑碱建筑垃圾再生透水砖。