CN115677286A - 一种利用废砂制备的高强度透水砖及其制备方法 - Google Patents
一种利用废砂制备的高强度透水砖及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115677286A CN115677286A CN202211371140.0A CN202211371140A CN115677286A CN 115677286 A CN115677286 A CN 115677286A CN 202211371140 A CN202211371140 A CN 202211371140A CN 115677286 A CN115677286 A CN 115677286A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waste sand
- parts
- mixture
- water permeable
- permeable brick
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 112
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 110
- 239000004576 sand Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 239000011449 brick Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 44
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical class O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 34
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 20
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 claims abstract description 18
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 claims abstract description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 18
- 210000003278 egg shell Anatomy 0.000 claims abstract description 18
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 17
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 38
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 15
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 12
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 10
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 9
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 9
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 9
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims description 8
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims description 8
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 claims description 6
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 5
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 5
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 5
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 80
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 4
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 239000011479 Dutch brick Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 208000034189 Sclerosis Diseases 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229960004887 ferric hydroxide Drugs 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明涉及透水砖技术领域，具体为一种利用废砂制备的高强度透水砖及其制备方法。包括以下步骤：步骤1：将铸造废砂粉碎处理，筛分，得到粗废砂和细废砂；步骤2：将细废砂置于盐酸溶液中预处理、干燥、热处理，得到细废砂A；步骤3：将玄武岩纤维热处理、丙酮浸泡，硅烷偶联剂表面改性，表面负载聚乙烯醇气凝胶，得到增强剂；步骤4：将粗废砂置于去离子水中，加入盐酸进行预处理；然后依次加入表面活性剂、多孔陶瓷、碳酸钙晶须、改性蒙脱土、蛋壳粉、细废砂A、水泥、氯丁胶乳、增强剂、减水剂搅拌均匀，得到混合料；步骤5：将混合料压制成砖坯，阴凉处风干至含水量为＜10％，蒸汽养护1～2小时，自然养护7～10天，得到高强度透水砖。
Description
技术领域
本发明涉及透水砖技术领域，具体为一种利用废砂制备的高强度透水砖及其制备方法。
背景技术
近年来，城市绿色发展的倡导，产生了多种新型城市建设思想。而海绵城市的建设就是体现了绿色城市的发展理念的一种；海绵城市不仅能够减少碳排放，还能够在确保城市排水防涝安全的前提下，最大化实现对雨水资源利用，促进生态环境保护。其中，透水砖作为实现雨水在城市区域积存、渗透、净化的介质之一，其可以有效解决城市地表硬化问题，保持地面透水性，提高空气质量，从而助力海绵城市建设。
透水砖，也叫做荷兰砖，多采用水泥、石英砂轧制而成，具有良好的透水性。现有技术中，大多采用粒径较大的粗骨料，从而产生较多孔隙，提高透湿性能，这也使得透水砖的密度较低，抗压强度较低，高压下易断裂，极大地降低了其使用寿命。同时，现有技术中，还存在冻融性能差的问题，极大地限制了其应用范围。
另一方面，铸件工艺中每年产生的铸造废砂产量较大，直接丢弃会造成资源浪费和环境污染，因此，铸造废砂的回收利用也是需要解决的问题之一。
因此，解决上述问题，一种利用废砂制备得到高强度透水砖具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用废砂制备的高强度透水砖及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铸造废砂粉碎处理，筛分，得到粗废砂和细废砂；
步骤2：将细废砂置于盐酸溶液中预处理、干燥、热处理，得到细废砂A；
步骤3：将玄武岩纤维热处理、丙酮浸泡，硅烷偶联剂表面改性，表面负载聚乙烯醇气凝胶，得到增强剂；
步骤4：将粗废砂置于去离子水中，加入盐酸进行预处理；然后依次加入表面活性剂、多孔陶瓷、碳酸钙晶须、改性蒙脱土、蛋壳粉、细废砂A、水泥、氯丁胶乳、增强剂、减水剂搅拌均匀，得到混合料；
步骤5：将混合料在压力为45～55KN下压制成砖坯，阴凉处风干至含水量为＜10％，蒸汽养护1～2小时，自然养护7～10天，得到高强度透水砖。
较为优化地，所述高强度透水砖由以下原料制成：按重量份计，25～28份粗废砂、12～16份细废砂、20～22份多孔陶瓷、5～8份碳酸钙晶须、3～4份改性蒙脱土、2～3份蛋壳粉、7～9份水泥、2～3份氯丁胶乳、3～4份增强剂、1～2份表面活性剂、2～3份减水剂、4～6份去离子水、2～3份盐酸。
较为优化地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中一种或两种；所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
较为优化地，步骤2中，具体过程为：将细废砂置于14～16wt％的盐酸溶液中，在温度为40～50℃下搅拌2～3小时；降至室温，使用柠檬酸钠水溶液调节pH＝4.4～4.6，加入氢氧化钠水溶液调节pH＝10.6～10.9；将其置于转移至高压反应釜中，在温度为180～200℃下反应10～12小时，洗涤，干燥；在温度为200～250℃下热处理2～3小时，得到细废砂A。
较为优化地，步骤3中，具体过程为：将玄武岩纤维先在温度为200～250℃下热处理2～3分钟，然后在丙酮中浸泡2～2.5小时；将其置于氨基硅烷偶联剂溶液中，搅拌浸渍30～40分钟；转移至聚乙烯醇溶液中搅拌浸渍1～2小时，过滤干燥；将其置于纤维素溶液中，在温度为90～100℃下搅拌浸渍2～4小时，过滤，置于-30～-35℃下冻干，得到增强剂。
较为优化地，所述氨基硅烷偶联剂溶液的浓度为0.8～1wt％，溶质为氨基硅烷偶联剂；聚乙烯醇溶液的浓度为1.8～2wt％，溶质为聚乙烯醇；所述纤维素溶液的浓度为0.8～1wt％，溶质包括质量比为3：1的纳米纤维素和硼砂；所述玄武岩纤维与氨基硅烷偶联剂溶液、聚乙烯醇溶液、纤维素溶液的浴比均为3:10。
较为优化地，改性蒙脱土的制备方法为：将蒙脱土分散在去离子水中，加入乙醇、氨基硅烷偶联剂，设置温度为40～50℃搅拌2～4小时，室温搅拌1～2小时，过滤、洗涤干燥，得到改性蒙脱土；其中，蒙脱土与氨基硅烷偶联剂的质量比为1:(3～5)。
较为优化地，所述粗废砂的粒径大小为4～10目、所述细废砂的粒径大小为12～18目、所述多孔陶瓷的粒径大小为20～40目，孔隙率为35～39％。
较为优化地，所述碳酸钙晶须的直径为1～2μm，长径比为20～30；玄武岩纤维的直径为10～20μm，长度为1～3mm。
较为优化地，一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法制备得到的高强度透水砖。
本技术方案中，利用不同粒径的铸造废砂协同多孔陶瓷，形成三级主体骨料、配以碳酸钙晶须、增强剂作为增强骨料；然后配合改性蒙脱土、蛋壳粉、水泥、氯丁胶乳，在表面活性剂和减水剂的辅助下，利用去离子水有效水化和交联，从而得到具有高强度透水砖，同时，其具有良好的透水性、抗压性和抗冻融性。
(1)方案中，以铸造废砂作为基料(主要成分为二氧化硅，Fe含量为3.5～3.7％、Al含量为28.3～30.2％，还有其他Ca、Ti等元素)，将其破碎筛分，得到4～10目粗废砂和12～18目细废砂，然后配以20～40目的多孔陶瓷，从而产生三级集配的基本骨料，有效提高强度；但是，集配会使得大孔隙降低，从而降低透水性，因此方案中，一是通过将细废砂处理后，在酸中浸渍，使得细废砂A中铁元素，水解生成氯化铁，溶胶化后，水热反应下生成纳米氧化铁负载在细废砂上，由于表面存在负载颗粒，具有粗糙度，从而增加了与其余两级填料直接的接触的界面孔隙；同时，引入的三级填料多孔陶瓷本身具有孔隙率，在协同三种填料含量的优化设置，有效在保证透水性的基础上，增加强度。
此外，细废砂作为二级填料，其表面含有氧化铁，其可以作为成核位点，促进水化；另一方面，其可以作为填料，有效增强抗压强度。同时由于原位负载，并不会存在分散性问题。
而粗废砂作为一级填料，首先其含有的铁可以氧化成稀疏的氧化物，提高透水性。另外，其并未与细废砂一样表面负载纳米氧化铁，而是保留氯化铁，引入的蛋壳粉和改性蒙脱土可以促进氯化铁的水解，产生氢氧化铁，提高了强度、透水性和抗冻性。而蛋壳粉和改性蒙脱土的引入液部分替代了水泥的用量，降低了环境污染。
(2)方案中，使用的是氯丁胶乳作为粘结剂，相较于使用建筑胶水耐水性差，造成养护后强度下降的缺点，其可以在用量较少的情况下，有效提高填料的黏结，增加水化程度，增强抗压轻度。但是其耐寒性能差，使得制备得到的透水砖，抗冻融能力差，因此，进一步引入了增强剂，用以优化互补该缺陷，同时进一步提高力学性能。
其中，增强剂是以玄武岩纤维经过预处理，然后表面接枝氨基硅烷偶联剂，并利用氨基与聚乙烯醇之间的氢键，将聚乙烯醇锚定，然后在将其置于含有硼砂的纳米纤维素溶解中，以硼砂作为交联剂交联，表面负载多孔气凝胶。其中，少量的硼砂的引入促进了多孔结构的形成，有效增强了孔隙性，增加了透水性，而利用硅烷偶联剂有效连接气凝胶层，可以增强韧性。同时，其具有吸水性、保水性、耐水性好，提高透水性的同时，保证了整体强度。此外，增强剂是以玄武岩纤维制备的，其可以与碳酸钙晶须协同降低应力集中，抑制裂缝产生，提高了透水砖的韧性和强度。
另外，方案中，蒙脱土预先使用偶联剂改性，硅烷处理后增加了层间距，降低了收缩，抑制了微裂纹产生，提高了力学性能，同时，增加了骨料之间的界面孔隙，增加了透水性。同时，其与增强剂协同提高了透水砖的抗冻融性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，粗废砂的粒径大小为4～10目；细废砂的粒径大小为12～18目；多孔陶瓷的粒径大小为20～40目，孔隙率为35～39％；碳酸钙晶须的直径为1～2μm，长径比为20～30；玄武岩纤维的直径为10～20μm，长度为1～3mm；蒙脱土购自西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司；水泥为42.5级硅酸盐水泥，购自无锡市江淮建材科技有限公司、氯丁胶乳为双组分型，购自科思创聚合物(中国)有限公司、聚羧酸高效减水剂购自南京七星高新材料有限公司。蛋壳粉的制备：将蛋壳粉碎、磨粉，使用200目的筛子过筛，得到蛋壳粉。
实施例1：
步骤1：将铸造废砂粉碎处理，筛分，得到粗废砂和细废砂；
步骤2：将15份细废砂置于15wt％的盐酸溶液中，在温度为45℃下搅拌2小时；降至室温，使用1mol/L柠檬酸钠水溶液调节pH＝4.4，加入2mol/L氢氧化钠水溶液调节pH＝10.8；将其置于转移至高压反应釜中，在温度为200℃下反应12小时，洗涤，干燥；在温度为200℃下热处理3小时，得到细废砂A；
步骤3：(1)将3份玄武岩纤维先在温度为200℃下热处理3分钟，然后在丙酮中浸泡2小时；将其置于10份浓度为1wt％的KH550溶液(KH550溶于体积比为9:1的乙醇-水)中，搅拌浸渍30分钟；转移至10份浓度为2wt％的聚乙烯醇溶液(聚乙烯醇在95℃下分散均匀在去离子水中，降温至60℃)中搅拌浸渍2小时，过滤干燥；将其置于10份浓度为0.8wt％的纤维素溶液(将质量比为3：1的纳米纤维素和硼砂依次分散在去离子水)中，在温度为95℃下搅拌浸渍3小时，过滤，置于-35℃下冻干，得到增强剂；
(2)改性蒙脱土的制备方法为：将5份蒙脱土分散在50份去离子水中，加入150份乙醇、20份KH550溶液，设置温度为50℃搅拌4小时，室温搅拌1小时，过滤、洗涤干燥，得到改性蒙脱土；
步骤4：将26份粗废砂置于5份去离子水中，加入3份盐酸(浓度为36wt％)在温度为45℃下搅拌1小时；然后依次加入1.5份的十二烷基苯磺酸钠、21份多孔陶瓷、7份碳酸钙晶须、4份改性蒙脱土、2份蛋壳粉、细废砂A、8份水泥、3份氯丁胶乳、3.5份增强剂、2份聚羧酸高效减水剂搅拌均匀，得到混合料；
步骤5：将混合料在压力为50KN下压制成砖坯，阴凉处风干至含水量为＜10％，蒸汽养护1.5小时，自然养护7天，得到高强度透水砖。
实施例2：
步骤1：将铸造废砂粉碎处理，筛分，得到粗废砂和细废砂；
步骤2：将16份细废砂置于15wt％的盐酸溶液中，在温度为45℃下搅拌2小时；降至室温，使用1mol/L柠檬酸钠水溶液调节pH＝4.5，加入2mol/L氢氧化钠水溶液调节pH＝10.9；将其置于转移至高压反应釜中，在温度为200℃下反应12小时，洗涤，干燥；在温度为200℃下热处理3小时，得到细废砂A；
步骤3：(1)将3份玄武岩纤维先在温度为200℃下热处理3分钟，然后在丙酮中浸泡2小时；将其置于10份浓度为0.8wt％的KH550溶液(KH550溶于体积比为9:1的乙醇-水)中，搅拌浸渍30分钟；转移至10份浓度为1.8wt％的聚乙烯醇溶液(聚乙烯醇在95℃下分散均匀在去离子水中，降温至60℃)中搅拌浸渍2小时，过滤干燥；将其置于10份浓度为1wt％的纤维素溶液(将质量比为3：1的纳米纤维素和硼砂依次分散在去离子水)中，在温度为95℃下搅拌浸渍3小时，过滤，置于-35℃下冻干，得到增强剂；
(2)改性蒙脱土的制备方法为：将5份蒙脱土分散在50份去离子水中，加入150份乙醇、20份KH550溶液，设置温度为50℃搅拌4小时，室温搅拌1小时，过滤、洗涤干燥，得到改性蒙脱土；
步骤4：将25份粗废砂置于4份去离子水中，加入3份盐酸(浓度为36wt％)在温度为45℃下搅拌1小时；然后依次加入2份的十二烷基苯磺酸钠、22份多孔陶瓷、5份碳酸钙晶须、4份改性蒙脱土、2份蛋壳粉、细废砂A、7份水泥、3份氯丁胶乳、3份增强剂、2份聚羧酸高效减水剂搅拌均匀，得到混合料；
步骤5：将混合料在压力为50KN下压制成砖坯，阴凉处风干至含水量为＜10％，蒸汽养护1.5小时，自然养护7天，得到高强度透水砖。
实施例3：
步骤1：将铸造废砂粉碎处理，筛分，得到粗废砂和细废砂；
步骤2：将12份细废砂置于15wt％的盐酸溶液中，在温度为45℃下搅拌2小时；降至室温，使用1mol/L柠檬酸钠水溶液调节pH＝4.6，加入2mol/L氢氧化钠水溶液调节pH＝10.8；将其置于转移至高压反应釜中，在温度为200℃下反应12小时，洗涤，干燥；在温度为200℃下热处理3小时，得到粗废砂A；
步骤3：(1)将3份玄武岩纤维先在温度为200℃下热处理3分钟，然后在丙酮中浸泡2小时；将其置于10份浓度为1wt％的KH550溶液(KH550溶于体积比为9:1的乙醇-水)中，搅拌浸渍30分钟；转移至10份浓度为2wt％的聚乙烯醇溶液(聚乙烯醇在95℃下分散均匀在去离子水中，降温至60℃)中搅拌浸渍2小时，过滤干燥；将其置于10份浓度为0.8wt％的纤维素溶液(将质量比为3：1的纳米纤维素和硼砂依次分散在去离子水)中，在温度为95℃下搅拌浸渍3小时，过滤，置于-35℃下冻干，得到增强剂；
(2)改性蒙脱土的制备方法为：将5份蒙脱土分散在50份去离子水中，加入150份乙醇、20份KH550溶液，设置温度为50℃搅拌4小时，室温搅拌1小时，过滤、洗涤干燥，得到改性蒙脱土；
步骤4：将28份粗废砂置于6份去离子水中，加入2份盐酸(浓度为36wt％)在温度为45℃下搅拌1小时；然后依次加入1份的十二烷基苯磺酸钠、20份多孔陶瓷、8份碳酸钙晶须、3份改性蒙脱土、3份蛋壳粉、细废砂A、9份水泥、2份氯丁胶乳、4份增强剂、3份聚羧酸高效减水剂搅拌均匀，得到混合料；
步骤5：将混合料在压力为50KN下压制成砖坯，阴凉处风干至含水量为＜10％，蒸汽养护1.5小时，自然养护7天，得到高强度透水砖。
对比例1：不引入增强剂，其余与实施例1相同；
具体更改为：步骤4：将26份粗废砂置于5份去离子水中，加入3份盐酸(浓度为36wt％)在温度为45℃下搅拌1小时；然后依次加入1.5份的十二烷基苯磺酸钠、21份多孔陶瓷、7份碳酸钙晶须、4份改性蒙脱土、2份蛋壳粉、细废砂A、8份水泥、3份氯丁胶乳、2份聚羧酸高效减水剂搅拌均匀，得到混合料。
对比例2：直接引入玄武岩纤维，其余与实施例1相同；
具体更改为：步骤4：将26份粗废砂置于5份去离子水中，加入3份盐酸(浓度为36wt％)在温度为45℃下搅拌1小时；然后依次加入1.5份的十二烷基苯磺酸钠、21份多孔陶瓷、7份碳酸钙晶须、4份改性蒙脱土、2份蛋壳粉、细废砂A、8份水泥、3份氯丁胶乳、3.5份玄武岩纤维、2份聚羧酸高效减水剂搅拌均匀，得到混合料。
对比例3：不对蒙脱土改性，其余与实施例1相同；
具体更改为：步骤4：将26份粗废砂置于5份去离子水中，加入3份盐酸(浓度为36wt％)在温度为45℃下搅拌1小时；然后依次加入1.5份的十二烷基苯磺酸钠、21份多孔陶瓷、7份碳酸钙晶须、4份蒙脱土、2份蛋壳粉、细废砂A、8份水泥、3份氯丁胶乳、3.5份增强剂、2份聚羧酸高效减水剂搅拌均匀，得到混合料。
对比例4：不将细废砂预先处理，直接与粗废砂一起置于去离子水中，盐酸处理，其余与实施例1相同；
具体更改为：步骤4：将26份粗废砂、15份细废砂置于5份去离子水中，加入3份盐酸(浓度为36wt％)在温度为45℃下搅拌1小时；然后依次加入1.5份的十二烷基苯磺酸钠、21份多孔陶瓷、7份碳酸钙晶须、4份改性蒙脱土、2份蛋壳粉、细废砂A、8份水泥、3份氯丁胶乳、3.5份增强剂、2份聚羧酸高效减水剂搅拌均匀，得到混合料。
对比例5：更改细废砂、粗废砂、多孔陶瓷的比例，具体为：26份细废砂、21份粗废砂、15份多孔陶瓷，其余与实施例1相同。
实验：将制备得到的高强度透水砖，取300×150×100mm3的样品；以JC/T945-2005为标准，在0.5Mpa/s的速率下检测抗压强度；使用透水系数仪检测透水系数；抗冻融性测试，将高强度透水砖浸渍在20℃水中24小时，擦干表面水分，置于-20℃下冷冻5小时，再次放入20℃水中解冻3小时，如此循环25次，得到高强度透水砖B，并检测高强度透水砖B的抗压强度，通过计算得到冻融后的强度损失率。所得数据如下所示：
| 抗压强度Mpa | 透水系数mm/s | 强度损失率％ | |
| 实施例1 | 53.4 | 1.63 | 2.73 |
| 实施例2 | 52.4 | 1.59 | 2.81 |
| 实施例3 | 52.8 | 1.60 | 2.76 |
| 对比例1 | 48.3 | 1.39 | 14.35 |
| 对比例2 | 49.8 | 1.48 | 12.13 |
| 对比例3 | 49.5 | 1.52 | 7.54 |
| 对比例4 | 46.9 | 1.56 | 6.67 |
| 对比例5 | 55.4 | 1.03 | 6.36 |
结论：实施例1～3的数据可知：所制备的透水砖具有良好透水系数，优异的抗压强度和抗冻融性。将实施例1的数据与对比例1～6对比，对比例1中，未引入增强剂，使得抗冻融性直线下降，强度和透水性也有一定幅度下降；对比例2中，直接引入玄武岩纤维，由于不含有聚乙二醇气凝胶，使得强度有小幅下降，相较而言，透水系数和抗冻融性下降幅度较大；对比例3中，由于未对蒙脱土改性，未抑制收缩，使得抗冻融性等性能下降；对比例4中，不对细废砂预先处理，表面未形成纳米粒子，使得强度等性能下降；对比例5中，将比例变化，使得致密度增加，抗压强度增加，透水性下降明显。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将铸造废砂粉碎处理，筛分，得到粗废砂和细废砂；
步骤2：将细废砂置于盐酸溶液中预处理、干燥、热处理，得到细废砂A；
步骤3：将玄武岩纤维热处理、丙酮浸泡，硅烷偶联剂表面改性，表面负载聚乙烯醇气凝胶，得到增强剂；
步骤4：将粗废砂置于去离子水中，加入盐酸进行预处理；然后依次加入表面活性剂、多孔陶瓷、碳酸钙晶须、改性蒙脱土、蛋壳粉、细废砂A、水泥、氯丁胶乳、增强剂、减水剂搅拌均匀，得到混合料；
步骤5：将混合料在压力为45～55KN下压制成砖坯，阴凉处风干至含水量为＜10％，蒸汽养护1～2小时，自然养护7～10天，得到高强度透水砖。
2.根据权利要求1所述的一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法，其特征在于：所述高强度透水砖由以下原料制成：按重量份计，25～28份粗废砂、12～16份细废砂、20～22份多孔陶瓷、5～8份碳酸钙晶须、3～4份改性蒙脱土、2～3份蛋壳粉、7～9份水泥、2～3份氯丁胶乳、3～4份增强剂、1～2份表面活性剂、2～3份减水剂、4～6份去离子水、2～3份盐酸。
3.根据权利要求2所述的一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中一种或两种；所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
4.根据权利要求1所述的一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法，其特征在于：步骤2中，具体过程为：将细废砂置于14～16wt％的盐酸溶液中，在温度为40～50℃下搅拌2～3小时；降至室温，使用柠檬酸钠水溶液调节pH＝4.4～4.6，加入氢氧化钠水溶液调节pH＝10.6～10.9；将其置于转移至高压反应釜中，在温度为180～200℃下反应10～12小时，洗涤，干燥；在温度为200～250℃下热处理2～3小时，得到细废砂A。
5.根据权利要求1所述的一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法，其特征在于：步骤3中，具体过程为：将玄武岩纤维先在温度为200～250℃下热处理2～3分钟，然后在丙酮中浸泡2～2.5小时；将其置于氨基硅烷偶联剂溶液中，搅拌浸渍30～40分钟；转移至聚乙烯醇溶液中搅拌浸渍1～2小时，过滤干燥；将其置于纤维素溶液中，在温度为90～100℃下搅拌浸渍2～4小时，过滤，置于-30～-35℃下冻干，得到增强剂。
6.根据权利要求5所述的一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法，其特征在于：所述氨基硅烷偶联剂溶液的浓度为0.8～1wt％，溶质为氨基硅烷偶联剂；聚乙烯醇溶液的浓度为1.8～2wt％，溶质为聚乙烯醇；所述纤维素溶液的浓度为0.8～1wt％，溶质包括质量比为3：1的纳米纤维素和硼砂；所述玄武岩纤维与氨基硅烷偶联剂溶液、聚乙烯醇溶液、纤维素溶液的浴比均为3:10。
7.根据权利要求1所述的一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法，其特征在于：改性蒙脱土的制备方法为：将蒙脱土分散在去离子水中，加入乙醇、氨基硅烷偶联剂，设置温度为40～50℃搅拌2～4小时，室温搅拌1～2小时，过滤、洗涤干燥，得到改性蒙脱土；其中，蒙脱土与氨基硅烷偶联剂的质量比为1:(3～5)。
8.根据权利要求1所述的一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法，其特征在于：所述粗废砂的粒径大小为4～10目、所述细废砂的粒径大小为12～18目、所述多孔陶瓷的粒径大小为20～40目，孔隙率为35～39％。
9.根据权利要求1所述的一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法，其特征在于：所述碳酸钙晶须的直径为1～2μm，长径比为20～30；玄武岩纤维的直径为10～20μm，长度为1～3mm。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的一种利用废砂制备的高强度透水砖的制备方法制备得到的高强度透水砖。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211371140.0A CN115677286A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 一种利用废砂制备的高强度透水砖及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211371140.0A CN115677286A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 一种利用废砂制备的高强度透水砖及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115677286A true CN115677286A (zh) | 2023-02-03 |
Family
ID=85048706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211371140.0A Pending CN115677286A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 一种利用废砂制备的高强度透水砖及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115677286A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000001351A (ja) * | 1999-04-16 | 2000-01-07 | Showa Dde Seizo Kk | 透水性硬化物およびその形成方法 |
| CN106747096A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 岳承华 | 一种玄武岩纤维复配聚氯乙烯提高了吸音效果的抗压透水砖 |
| CN108314363A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-07-24 | 柳州市柳晶科技股份有限公司 | 一种利用铸铁铸造废弃物制备透水砖的方法及制得的透水砖 |
| CN109173981A (zh) * | 2018-08-07 | 2019-01-11 | 济南大学 | 一种聚乙烯亚胺功能化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法 |
| CN109369077A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-02-22 | 魏林涛 | 一种高强度耐磨透水砖 |
| CN110655744A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-01-07 | 中南林业科技大学 | 一种纳米纤维素/硼砂/聚乙烯醇自愈合水凝胶的制备方法 |
| CN114349432A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-15 | 中建西部建设新疆有限公司 | 一种混杂纤维增强自密实高强混凝土及其制备方法 |
-
2022
- 2022-11-03 CN CN202211371140.0A patent/CN115677286A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000001351A (ja) * | 1999-04-16 | 2000-01-07 | Showa Dde Seizo Kk | 透水性硬化物およびその形成方法 |
| CN106747096A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 岳承华 | 一种玄武岩纤维复配聚氯乙烯提高了吸音效果的抗压透水砖 |
| CN108314363A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-07-24 | 柳州市柳晶科技股份有限公司 | 一种利用铸铁铸造废弃物制备透水砖的方法及制得的透水砖 |
| CN109173981A (zh) * | 2018-08-07 | 2019-01-11 | 济南大学 | 一种聚乙烯亚胺功能化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法 |
| CN109369077A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-02-22 | 魏林涛 | 一种高强度耐磨透水砖 |
| CN110655744A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-01-07 | 中南林业科技大学 | 一种纳米纤维素/硼砂/聚乙烯醇自愈合水凝胶的制备方法 |
| CN114349432A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-15 | 中建西部建设新疆有限公司 | 一种混杂纤维增强自密实高强混凝土及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 汪多仁: "《绿色纳米化学品》", 科学技术文献出版社, pages: 283 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021189886A1 (zh) | 一种原状盾构渣土免烧建筑材料及其制备方法 | |
| CN114436601B (zh) | 一种再生骨料自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN103058619B (zh) | 一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆及其使用方法 | |
| CN112679190B (zh) | 一种用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆 | |
| CN112723806A (zh) | 一种轻质保温高强度混凝土及其制备方法 | |
| CN111499293A (zh) | 一种抗裂防渗混凝土 | |
| CN113461388B (zh) | 一种GO-TiO2纳米流体改性的高致密自清洁混凝土及其制备方法 | |
| CN115385593A (zh) | 全固废纳米水化硅酸钙凝胶早强剂及其制备方法和应用 | |
| CN107935433B (zh) | 高性能混凝土缓控释水内养护材料及其制备方法 | |
| CN113149553A (zh) | 一种轻质保温高强度混凝土及其制备方法 | |
| CN113200719A (zh) | 生物基纳米改性再生透水混凝土及其制备方法 | |
| CN103043970A (zh) | 一种核电站用混凝土 | |
| CN110451876B (zh) | 一种建筑垃圾废弃砖为载体的自修复混凝土及其制备方法 | |
| CN114804787B (zh) | 一种高粘结高耐候的瓷砖粘结砂浆及其制备方法 | |
| CN115677286A (zh) | 一种利用废砂制备的高强度透水砖及其制备方法 | |
| CN113004011B (zh) | 一种用于道路面层的碳酸钙晶须生态透水混凝土 | |
| CN115724625A (zh) | 一种建筑固废免烧砖复合固化剂及其制成的免烧砖 | |
| CN1296308C (zh) | 纳米基混凝土改性剂 | |
| CN113816686A (zh) | 利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法 | |
| CN114349417A (zh) | 一种高水胶比塑性混凝土制备方法 | |
| CN111635244A (zh) | 一种高强度透水型生态混凝土及其制备工艺 | |
| CN117865582B (zh) | 一种建筑固废再生砂粉混凝土的制备方法 | |
| CN117285304B (zh) | 一种抹面砂浆及其制备方法 | |
| CN113429182B (zh) | 一种碳气凝胶水泥砖及其制备方法 | |
| CN117865582A (zh) | 一种建筑固废再生砂粉混凝土的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20230203 |