CN115403339A - 一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖及其制备方法，由以下质量百分比的原料制备而成：30‑40%碳酸钙废料、8‑12%碱激发剂、10‑20%活性外加剂、0.5‑1%减水剂、10‑15%水性聚氨酯、10‑16%水、5‑10%动植物纤维、5‑10%发泡剂。本发明采用碳酸钙废料作为活性填充骨料，以碱激化剂、活性外加剂、水作为聚合反应的辅料，水性聚氨酯作为胶凝材料和疏水辅料，发泡剂作为造孔剂，经混合搅拌，振动成型，多步养护而制成新型多孔透水砖。本发明有效利用碳酸钙废料和天然动植物纤维，减少对不可再生资源消耗，同时优化配比，调整透水砖的孔隙均匀分布，使其强度稳定并具有良好的疏水和导水能力。

Description

一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及多孔透水砖，具体涉及一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖及其制备方法。
背景技术
随着近年来极端天气在多地出现，以及国家海绵城市建设的推广，原有的混凝土材料的渗水效果无法满足实际需要，透水砖作为一种环境友好新型建材，用于道路和广场等场所，可以大大降低城市“看海”和“热岛效应”现象，不仅可以保持地下水，又能够利用土壤提高水质，改善城市的微气候。在我国各个城市的道路建设中，人行道、景观大道、景观路面也占有很大一部分比例，这些路面一般承担的荷载比较小，但需要有良好的透水性能，所以这些路面比较适合用透水砖进行铺装。我国经过近几年海绵城市的试点，许多地方建成了大面积的透水铺装道路、停车场等。
目前，对透水砖的研制主要集中在两个方面：（1）透水砖的制作原材料。现在制备透水砖的原材料主要包括建筑垃圾、生活垃圾、生活垃圾废弃物、废弃陶瓷等，科研人员将这些废弃物回收再利用，一方面减少了对环境的污染，另一方面可以实现废物利用，降低透水砖的生产成本。（2）透水砖性能的增强。透水砖较强的透水性能是由于其本身具备的多孔结构，因此导致其力学性能、耐久性能等各方面的性能比较差，常常使用几年后就需要重新铺设，导致各方面资源的浪费。因此本领域技术人员都在通过调整骨料组成、配合比、外加剂等，来改善透水砖的综合性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖及其制备方法，本发明采用固体废弃物、天然动植物纤维为原料能够变废为宝，在降低成本的同时带来经济效益，同时优化配比，调整透水砖的孔隙均匀分布，使其强度稳定并具有良好的疏水和导水能力。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖，由以下质量百分比的原料制备而成：30-40%碳酸钙废料、8-12%碱激发剂、10-20%活性外加剂、0.5-1%减水剂、10-15%水性聚氨酯、10-16%水、5-10%动植物纤维、5-10%发泡剂。
本发明的进一步改进方案为：
所述碳酸钙废料为人造岗石加工、碳酸钙矿开采过程中产生的废料，粒径范围为0.5-1mm。
进一步的，所述碱激发剂为氢氧化镁、氢氧化钠或氢氧化钙中的一种或两种以上混合。
进一步的，所述活性外加剂为氧化铝、轻质氧化镁、硅灰或木质素中的一种或两种以上混合。
进一步的，所述减水剂为HSB脂肪族高效减水剂、萘系减水剂或氨基减水剂中的一种或两种以上混合。
进一步的，所述动植物纤维为经除糖、脱脂、干燥、抓绒后的亚麻纤维、棉短绒、玉米秸秆纤维或动物绒毛纤维中的一种或两种以上混合，所述动植物纤维的长度为10-20mm。
进一步的，所述发泡剂为双氧水、铝粉或生物蛋白发泡剂中的一种或两种以上混合。
本发明的更进一步改进方案为：
一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照权利要求1所述质量百分比称取各原料备用；
（2）将碳酸钙废料、碱激发剂、活性外加剂、减水剂、水性聚氨酯混合，30~50 r/min低速搅拌20-30min，确保干物料混合均匀；
（3）向步骤（2）中加入一半的水，80~100 r/min中速搅拌10-15min，混合均匀；
（4）向步骤（3）的混合物中加入动植物纤维，200~240 r/min高速搅拌15min，打浆均匀；
（5）待步骤（4）中混合物混合均匀后向其中加入发泡剂与剩余水的混合溶液，200~240 r/min高速搅拌5-8min，搅拌均匀，在模具中制备特定砖形后，经过微波固化10-15min，紫外光固化10min后，蒸汽养护12h，得到碳酸钙废料填充多孔透水砖。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明利用碳酸钙废料作为活性填充骨料，以碱激化剂、活性外加剂、水发生聚合反应形成水化硅铝酸钙xCaO·Al2O3·2SiO2·yCaCO3·nH2O、水化硅酸钙CaSiO3·nH2O、水化铝酸镁MgO·Al2O3•nH2O等，水性聚氨酯作为胶凝材料和疏水辅料，通过-N-O-共价键作用与-O-Si-O-网络形成共价键作用力，并消除与水的氢键作用力更利于疏水，发泡剂作为造孔剂，经混合搅拌，振动成型，多步养护而制成的新型多孔透水砖。
本发明用碳酸钙废料和天然纤维为主要原材料生产新型多孔透水砖，生产过程简单、能耗低。
本发明应用于城市路基材料，结构工程造价有效降低，提高城市的排水能力，大大降低城市“看海”和“热岛效应”现象，为环保、经济建筑材料。另外，本发明产品生产整个过程没有废弃物排放、能耗低于目前的烧结砖，属于环境友好性技术。
本发明制备的多孔透水砖，表观密度不大于1000kg/m3，抗压强度不小于20MPa，抗折强度不低于4MPa，透水系数大于3.0×10-3m/s，冻融循环35次无贯通裂纹。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1-实施例4
按照以下步骤制备碳酸钙废料填充的多孔透水砖：
（1）按照表1所示质量百分比称取各原料备用；
（2）将碳酸钙废料、碱激发剂、活性外加剂、减水剂、水性聚氨酯混合，30~50 r/min低速搅拌20-30min，确保干物料混合均匀；
（3）向步骤（2）中加入一半的水，80~100 r/min中速搅拌10-15min，混合均匀；
（4）向步骤（3）的混合物中加入动植物纤维，200~240 r/min高速搅拌15min，打浆均匀；
（5）待步骤（4）中混合物混合均匀后向其中加入发泡剂与剩余水的混合溶液，200~240 r/min高速搅拌5-8min，搅拌均匀，在模具中制备特定砖形后，经过微波固化10-15min，紫外光固化10min后，蒸汽养护12h，得到碳酸钙废料填充多孔透水砖。
对得到的碳酸钙废料填充的多孔透水砖进行性能检测，结果见表1.
表1
Figure 42248DEST_PATH_IMAGE002
由表1可知，本发明制备的碳酸钙废料填充的多孔透水砖，抗压强度不小于20MPa，抗折强度不低于4MPa，透水系数大于3.0×10-3m/s，冻融循环35次无贯通裂纹。本发明采用碳酸钙废料作为活性填充骨料，以碱激化剂、活性外加剂、水作为聚合反应的辅料，水性聚氨酯作为胶凝材料和疏水辅料，发泡剂作为造孔剂，经混合搅拌，振动成型，多步养护而制成新型多孔透水砖。本发明有效利用碳酸钙废料和天然动植物纤维，减少对不可再生资源消耗，同时优化配比，调整透水砖的孔隙均匀分布，使其强度稳定并具有良好的疏水和导水能力。
以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明的结构并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖，其特征在于，由以下质量百分比的原料制备而成：30-40%碳酸钙废料、8-12%碱激发剂、10-20%活性外加剂、0.5-1%减水剂、10-15%水性聚氨酯、10-16%水、5-10%动植物纤维、5-10%发泡剂。
2.根据权利要求1所述的一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖，其特征在于：所述碳酸钙废料为人造岗石加工、碳酸钙矿开采过程中产生的废料，粒径范围为0.5-1mm。
3.根据权利要求1所述的一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖，其特征在于：所述碱激发剂为氢氧化镁、氢氧化钠或氢氧化钙中的一种或两种以上混合。
4.根据权利要求1所述的一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖，其特征在于：所述活性外加剂为氧化铝、轻质氧化镁、硅灰或木质素中的一种或两种以上混合。
5.根据权利要求1所述的一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖，其特征在于：所述减水剂为HSB脂肪族高效减水剂、萘系减水剂或氨基减水剂中的一种或两种以上混合。
6.根据权利要求1所述的一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖，其特征在于：所述动植物纤维为经除糖、脱脂、干燥、抓绒后的亚麻纤维、棉短绒、玉米秸秆纤维或动物绒毛纤维中的一种或两种以上混合，所述动植物纤维的长度控制为10-20mm。
7.根据权利要求1所述的一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖，其特征在于：所述发泡剂为双氧水、铝粉或生物蛋白发泡剂中的一种或两种以上混合。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种碳酸钙废料填充的多孔透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照权利要求1所述质量百分比称取各原料备用；
（2）将碳酸钙废料、碱激发剂、活性外加剂、减水剂、水性聚氨酯混合，30~50 r/min低速搅拌20-30min，确保干物料混合均匀；
（3）向步骤（2）中加入一半的水，80~100 r/min中速搅拌10-15min，混合均匀；
（4）向步骤（3）的混合物中加入动植物纤维，200~240 r/min高速搅拌15min，打浆均匀；
（5）待步骤（4）中混合物混合均匀后向其中加入发泡剂与剩余水的混合溶液，200~240r/min高速搅拌5-8min，搅拌均匀，在模具中制备特定砖形后，经过微波固化10-15min，紫外光固化10min后，蒸汽养护12h，得到碳酸钙废料填充多孔透水砖。
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