CN113896464B - 一种有机人造石加工废料及废橡塑粉制备再生水泥基透水路面砖的方法 - Google Patents

一种有机人造石加工废料及废橡塑粉制备再生水泥基透水路面砖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机人造石加工废料及废橡塑粉制备再生水泥基透水路面砖的方法，包括以下重量份原料：水泥15～28份，水8～14份，有机人造石加工废料有机人造石加工废料20～40份，粗骨料20～35份，硅灰2.5～6份，混纺纤维固废0.5～1.5份，废橡塑粉3～10份，减水剂1.6～6份，硅丙乳液0.45～1.5份，高效利用有机人造石加工废料有机人造石加工废料的同时，消耗高杂低值的混纺纤维固废以及制革制鞋产生的废料及边角料，获得具有优异的耐候性、耐磨性和强度的水泥基透水路面砖，解决了现有技术水泥基透水路面砖的强度、耐磨性和耐候性不能满足要求问题。

Description

一种有机人造石加工废料及废橡塑粉制备再生水泥基透水路 面砖的方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料以废弃物回收高值利用领域，具体涉及一种有机人造石加工废料及废橡塑粉制备再生水泥基透水路面砖的方法。
背景技术：
透水路面砖按生产工艺可分为烧结型透水砖和免烧型透水砖两大类。烧结型透水砖虽然强度高、耐磨性好，但是生产工艺复杂，需要高温煅烧，资源能源消耗大，售价高达200元/m2。免烧型透水砖又分为树脂结合透水砖和水泥结合透水砖两种基本类型，树脂结合透水砖一般以环氧树脂等有机聚合物为胶结剂，此类透水砖具有强度大、韧性好、耐磨性能好的特点，但是，此类透水砖由于以有机聚合物作为粘结剂，其生产造价高，耐老化性能差；水泥结合透水砖(即水泥基透水路面砖)生产成本较低，但纯水泥在水化过程中收缩率大，在集料约束作用下，硬化水泥浆体与集料界面之间产生较大应力差，易产生微裂纹，降低了浆体与集料之间的粘结力，造成透水砖后期抗压强度倒缩，且耐磨性差，在一定程度上限制了透水砖的推广应用。在透水路面砖中添加纤维对其改性以增强其力学强度是常用的方法。目前常用的增强纤维包括钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维等。但其强度、耐磨性和耐候性不能满足要求。
发明内容：
本发明的目的是提供一种有机人造石加工废料及废橡塑粉制备再生水泥基透水路面砖的方法，包括以下重量份原料：水泥15～28份，水8～14份，有机人造石加工废料20～40份，粗骨料20～35份，硅灰2.5～6份，混纺纤维固废0.5～1.5份，废橡塑粉3～10份，减水剂1.6～6份，硅丙乳液0.45～1.5份，高效利用有机人造石加工废料的同时，消耗高杂低值的混纺纤维固废以及制革制鞋产生的废料及边角料，获得具有优异的耐候性、耐磨性和强度的水泥基透水路面砖，解决了现有技术水泥基透水路面砖的强度、耐磨性和耐候性不能满足要求问题。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种再生水泥基透水路面砖，包括以下重量份原料：水泥15～28份，水8～14份，有机人造石加工废料20～40份，粗骨料20～35份，硅灰2.5～6份，混纺纤维固废0.5～1.5份，废橡塑粉3～10份，减水剂1.6～6份，硅丙乳液0.45～1.5份；所述的有机人造石加工废料指有机人造石加工产生的废石粉，为含不饱和聚酯残余物的废石粉(因为有机人造石生产过程中添加不饱和聚酯作为粘结剂，所以在加工过程中磨切的时候产生的石粉，里面含有不饱和聚酯)，含水量为8wt％～20wt％，粒径为1μm～53μm；所述粗骨料为10-25mm的石料；所述的混纺纤维固废为纺织边角料或回收的废纤维，经撕松、剪切处理后，形成2～3mm的短纤维，选自涤纶、锦纶、丙纶和锦纶中的两种或多种，其中，涤纶的含量不超过50wt％；所述的废橡塑粉主要为制革制鞋中产生的废料、边角料，经物理粉碎后制成粒径30～80目的废粉料。
优选地，包括以下重量份原料：水泥21～28份，水10～12份，有机人造石加工废料25～30份，粗骨料30～35份，硅灰2.5～5份，混纺纤维固废0.5～1.2份，废橡塑粉3～7份，减水剂3.2～6份，硅丙乳液0.8～1.2份。
所述再生水泥基透水路面砖的制备方法包括以下步骤：
(1)将有机人造石加工废料与减水剂混合，加入占总水量9-11％的水搅拌均匀，搅拌时间为30～60min，然后加入混纺纤维继续搅拌，且边搅拌边加入占总水量9-11％的水，以保证混纺纤维润湿及均匀分散，搅拌均匀后得到预拌料；
(2)将废橡塑粉在硅丙乳液中浸泡24h；
(3)将水泥、粗骨料、硅灰、步骤(2)得到的在硅丙乳液中浸泡过的废橡塑粉、剩下的占总水量78-82％的水在搅拌机中搅拌成浆料；
(4)将步骤(1)的预拌料加入步骤(3)中拌合均匀，得到混合料；
(5)将混合料置于模具中，振压成型，压强为3-5MPa，振动时间为10～15s，成型后脱模，24h后洒水养护6-8d制得水泥基透水路面砖。
在水泥水化高碱度环境中，有机人造石加工废料中的不饱和聚酯水解带负电，与混纺纤维固废表面含有的羧基、羟基等活性基团，废橡塑粉表面亲水的硅丙乳液，以及水泥之间的键合，构建C-S-H有机/无机凝胶化三维网络结构，其中，混纺纤维在透水路面砖结构中起到纤维增强的作用，通过抑制透水路面砖裂缝的扩展，提升路面砖的强度和耐久性；合适粒径的废橡塑粉则填充到透水路面砖的结构缝隙中，当雨水渗透进去时，会在废橡塑粉的颗粒表面形成水膜，橡胶颗粒与水泥界面会产生空隙，保证透水率；此外，废橡塑粉具备弹性，可以吸收外部界面的动荷载，增加路面砖的韧性，延缓路面砖微裂纹的扩展及提高其耐磨性。
本发明的有益效果如下：
1)本发明组分间协同作用，高效利用有机人造石加工废料的同时，消耗高杂低值的混纺纤维固废以及制革制鞋产生的废料及边角料，变废为宝，获得具有优异的抗冻性、耐磨性和强度的水泥基透水路面砖，不仅解决了现有技术水泥基透水路面砖的强度、耐磨性和耐候性不能满足要求的问题，同时也解决了粒度小、吸油值高、含水量高的有机人造石加工废料难利用的问题。
2)本发明采用多种固废资源作为原料，减少环境污染的同时，可降低生产成本，可大力推广。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
制备工艺如下：
将有机人造石加工废料物理粉碎，过270目筛，有机人造石加工废料含水量10wt％；混纺纤维固废中涤纶纤维含量25wt％，锦纶纤维40wt％，丙纶纤维35wt％；废橡塑粉颗粒平均粒径为30目。
(1)将25份有机人造石加工废料与3.2份减水剂混合，加入1份的水搅拌均匀，搅拌时间30min，加入1.2份混纺纤维继续搅拌，且边搅拌边加入1份的水，以保证混纺纤维润湿及均匀分散，搅拌均匀后得到预拌料；
(2)将3份废橡塑粉在0.45份硅丙乳液(古道科技有限公司提供的牌号为8901的硅丙乳液)中浸泡24h；
(3)将15份水泥、20份粗骨料、5份硅灰、步骤(2)得到的浸泡于硅丙乳液中的废橡塑粉、剩下的8份的水在搅拌机中搅拌成浆料；
(4)将步骤(1)的预拌料加入步骤(3)中拌合均匀，得到混合料；
(5)将混合料置于模具中，振压成型，压强为5MPa，振动时间为11s成型后脱模，24h后洒水养护7d制得水泥基透水路面砖。
实施例2
制备工艺如下：
将有机人造石加工废料物理粉碎，过270目筛，有机人造石加工废料含水率20％；混纺纤维固废涤纶纤维含量15％，锦纶纤维50％，丙纶纤维35％；废橡塑粉颗粒平均粒径为55目。
(1)将40份有机人造石加工废料与5份减水剂混合，加入1.3份的水搅拌均匀，搅拌时间40min，加入1.5份混纺纤维继续搅拌，且边搅拌边加入1.3份的水，以保证混纺纤维润湿及均匀分散，搅拌均匀后得到预拌料；
(2)将7份废橡塑粉在1.05份硅丙乳液(郑州鑫科化工产品有限公司提供的牌号SW-02硅丙乳液)中浸泡24h；
(3)将28份水泥、30份粗骨料、4份硅灰、步骤(2)得到的浸泡于硅丙乳液中的废橡塑粉、剩下的11.4份的水在搅拌机中搅拌成浆料；
(4)将步骤(1)的预拌料加入步骤(3)中拌合均匀，得到混合料；
(4)将混合料置于模具中，振压成型，压强为5MPa，振动时间为15s，成型后脱模，24h后洒水养护7d制得水泥基透水路面砖。
实施例3
制备工艺如下：
将有机人造石加工废料物理粉碎，过270目筛，有机人造石加工废料含水率12％；混纺纤维固废涤纶纤维含量20％，锦纶纤维39％，丙纶纤维41％；废橡塑粉颗粒平均粒径为60目。
(1)将30份有机人造石加工废料与5.5份减水剂混合，加入1.2份的水搅拌均匀，搅拌时间60min，加入1.5份混纺纤维继续搅拌，且边搅拌边加入1.2份的水，以保证混纺纤维润湿及均匀分散，搅拌均匀后得到预拌料；
(2)将6份废橡塑粉在1.2份硅丙乳液(广州市深创化工有限公司提供的牌号为SC-60的硅丙乳液)中浸泡24h；
(3)将21份水泥、32份粗骨料、4.4份硅灰、步骤(2)得到的浸泡于硅丙乳液中的废橡塑粉、剩下的9.6份的水在搅拌机中搅拌成浆料；
(4)将步骤(1)的预拌料加入步骤(3)中拌合均匀，得到混合料；
(5)将混合料置于模具中，振压成型，压强为5MPa，振动时间为13s，成型后脱模，24h后洒水养护7d制得水泥基透水路面砖。
实施例4
制备工艺如下：
将有机人造石加工废料物理粉碎，过270目筛，有机人造石加工废料含水率8％；混纺纤维固废涤纶纤维含量43％，丙纶纤维57％；废橡塑粉颗粒平均粒径为80目。
(1)将20份有机人造石加工废料与6份减水剂混合，加入1.4份的水搅拌均匀，搅拌时间50min，加入1.5份混纺纤维继续搅拌，且边搅拌边加入1.4份的水，以保证混纺纤维润湿及均匀分散，搅拌均匀后得到预拌料；
(2)将10份废橡塑粉在1.5份硅丙乳液(广州市扬美化工有限公司提供的牌号为KD338的硅丙乳液)中浸泡24h；
(3)将18份水泥、35份粗骨料、2.5份硅灰、步骤(2)得到的浸泡于硅丙乳液中的废橡塑粉、剩下的11.2份的水在搅拌机中搅拌成浆料；
(4)将步骤(1)的预拌料加入步骤(3)中拌合均匀，得到混合料；
(5)将混合料置于模具中，振压成型，压强为5MPa，振动时间为10s，成型后脱模，24h后洒水养护7d制得水泥基透水路面砖。
对比例1
参考实施例3，不同之处在于，没有加入浸泡于硅丙乳液中的废橡塑粉。
制备工艺如下：
将有机人造石加工废料物理粉碎，过270目筛，有机人造石加工废料含水率12％；混纺纤维固废中涤纶纤维含量20％，锦纶纤维39％，丙纶纤维41％；
(1)将30份有机人造石加工废料与5.5份减水剂混合，加入1.2份的水搅拌均匀，搅拌时间60min，加入1.5份混纺纤维继续搅拌，且边搅拌边加入1.2份的水，以保证混纺纤维润湿及均匀分散，搅拌均匀后得到预拌料；
(2)将21份水泥、32份粗骨料、4.4份硅灰、剩下的9.6份的水在搅拌机中搅拌成浆料。
(3)将步骤(1)的预拌料加入步骤(2)中拌合均匀，得到混合料。
(4)将混合料置于模具中，振压成型，压强为5MPa，振动时间为13s，成型后脱模，24h后洒水养护7d制得透水路面砖。
对比例2
参考实施例3，不同之处在于，没有加入混纺纤维固废。
将有机人造石加工废料物理粉碎，过270目筛，有机人造石加工废料含水率12％；废橡塑粉颗粒平均粒径为60目。
(1)将30份有机人造石加工废料与5.5份减水剂混合，加入1.2份的水搅拌均匀，搅拌时间60min，搅拌均匀后得到预拌料；
(2)将6份废橡塑粉在1.2份硅丙乳液中浸泡24h；
(3)将21份水泥、32份粗骨料、4.4份硅灰、浸泡于硅丙乳液中的废橡塑粉、剩下的9.6份的水在搅拌机中搅拌成浆料。
(4)将步骤(1)的预拌料加入步骤(3)中拌合均匀，得到混合料。
(5)将混合料置于模具中，振压成型，压强为5MPa，振动时间为13s，成型后脱模，24h后洒水养护7d制得透水路面砖。
对比例3：
参考实施例3，不同之处在于，没有加入有机人造石加工废料。
(1)将5.5份减水剂加入1.2份的水搅拌均匀，搅拌时间60min，加入1.5份混纺纤维继续搅拌，且边搅拌边加入1.2份的水，以保证混纺纤维润湿及均匀分散，搅拌均匀后得到预拌料；
(2)将6份废橡塑粉在1.2份硅丙乳液中浸泡24h；
(3)将21份水泥、32份粗骨料、4.4份硅灰、步骤(2)得到的浸泡于硅丙乳液中的废橡塑粉、剩下的9.6份的水在搅拌机中搅拌成浆料；
(4)将步骤(1)的预拌料加入步骤(3)中拌合均匀，得到混合料；
(5)将混合料置于模具中，振压成型，压强为5MPa，振动时间为13s，成型后脱模，24h后洒水养护7d制得水泥基透水路面砖。
性能测试：
对实施例1-4和对比例1-3制备的透水路面砖的按照GB/T 25993-2010方法进行性能测试，结果如表1。
表1本发明中实施例及对比例的路面砖性能
Figure BDA0003304448290000091

Claims (4)

1.一种再生水泥基透水路面砖，其特征在于，包括以下重量份原料：水泥15～28份，水8～14份，有机人造石加工废料20～40份，粗骨料20～35份，硅灰2.5～6份，混纺纤维固废0.5～1.5份，废橡塑粉3～10份，减水剂1.6～6份，硅丙乳液0.45～1.5份；所述的有机人造石加工废料指有机人造石加工产生的废粉，为含不饱和聚酯残余物的废石粉，含水量为8wt％～20wt％，粒径为1μm～53μm；所述粗骨料为10-25mm的石料；所述的混纺纤维固废为纺织边角料或回收的废纤维，经撕松、剪切处理后，形成2～3mm的短纤维，选自涤纶、丙纶和锦纶中的两种或多种，其中，涤纶的含量不超过50wt％；所述的废橡塑粉主要为制革制鞋中产生的废料、边角料，经物理粉碎后制成粒径30～80目的废粉料。
2.根据权利要求1所述的再生水泥基透水路面砖，其特征在于，包括以下重量份原料：水泥21～28份，水10～12份，有机人造石加工废料25～30份，粗骨料30～35份，硅灰2.5～5份，混纺纤维固废0.5～1.2份，废橡塑粉3～7份，减水剂3.2～6份，硅丙乳液0.8～1.2份。
3.权利要求1或2所述再生水泥基透水路面砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将有机人造石加工废料与减水剂混合，加入占总水量9-11％的水搅拌均匀，搅拌时间为30～60min，然后加入混纺纤维固废继续搅拌，且边搅拌边加入占总水量9-11％的水，搅拌均匀后得到预拌料；
(2)将废橡塑粉在硅丙乳液中浸泡24h；
(3)将水泥、粗骨料、硅灰、步骤(2)得到的在硅丙乳液中浸泡过的废橡塑粉、剩下的占总水量78-82％的水在搅拌机中搅拌成浆料；
(4)将步骤(1)的预拌料加入步骤(3)中拌合均匀，得到混合料；
(5)将混合料置于模具中，振压成型，压强为3-5MPa，振动时间为10～15s，成型后脱模，24h后洒水养护6-8d制得水泥基透水路面砖。
4.根据权利要求3所述再生水泥基透水路面砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将有机人造石加工废料与减水剂混合，加入占总水量10％的水搅拌均匀，搅拌时间为30～60min，然后加入混纺纤维固废继续搅拌，且边搅拌边加入占总水量10％的水，搅拌均匀后得到预拌料；
(2)将废橡塑粉在硅丙乳液中浸泡24h；
(3)将水泥、粗骨料、硅灰、步骤(2)得到的在硅丙乳液中浸泡过的废橡塑粉、剩下的占总水量80％的水在搅拌机中搅拌成浆料；
(4)将步骤(1)的预拌料加入步骤(3)中拌合均匀，得到混合料；
(5)将混合料置于模具中，振压成型，压强为5MPa，振动时间为10～15s，成型后脱模，24h后洒水养护7d制得水泥基透水路面砖。
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