CN116135814A - 一种陶瓷砂基透水板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷砂基透水板及其制备方法，属于陶瓷砖技术领域。本发明的陶瓷透水板，包括面层和透水基层，面层是以粒度D50为300～420μm的细砂作为骨架材料经过烧成形成；细砂主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O组成；所述细砂的砂粒球形度≥0.5。该陶瓷砂基透水板的面层以小粒度的砂粒球形度≥0.5的细砂作为骨架材料进行烧结制备形成，可以使面层触感细腻，减少刮蹭刺破感，同时球状粉体烧结后形成透水孔道圆滑通畅并且数量更多，能够减小透水阻力，使得面层具有良好的透水性；此外，由于烧结形成的透水孔道较为细小，还可以减少纤维和泥沙的堵塞，并使陶瓷透水板具有一定的防滑性。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷砂基透水板及其制备方法，属于陶瓷砖技术领域。
背景技术
近年来，由于城市化的迅速发展，为缓解城市内涝问题，我国提出具有渗、滞、蓄、净、排等多种技术一体化的海绵城市建设规划，而透水砖的研发和设计是城市规划中的重要环节之一。透水砖因其结构存在连续孔隙的特性，可以使雨水等及时排入地下土壤中，补充地下水资源，改善城市生态环境，使具有透水性能的透水砖得到大范围的应用，且采用透水砖进行铺设还能够缓解城市排水系统的压力，改善人们的生活环境。
现在市场上采用的透水砖多为砂基透水砖，砂基透水砖是用海砂、水泥、树脂等主要材料混合免烧凝结而成的，不仅强度低、耐用性差，而且在户外时间日晒雨淋会形成因树脂易老化而出现强度损失、掉色(失色)，分层脱皮等现象。陶瓷透水砖则通常不存在上述问题，例如申请公布号为CN106673617A的中国发明专利申请中公开了一种陶瓷透水砖，该陶瓷透水砖由基体层和面层构成，其基体层和面层功效原料组成分别为：基体层功效原料组成为陶瓷废料、耐火砖废料、长石和硼玻璃；面层功效原料组成为陶瓷废料、刚玉废料、长石和硼玻璃，其中，陶瓷废料、刚玉废料为颗粒料，其余为细粉料，颗粒料为粒径为3-1毫米的细颗粒料。该陶瓷透水砖制备时，基体层和面层分别混料，然后依次分别布料后压制成型，成型的压力为18-25MPa，烧成温度为1100-1200℃，保温时间120-180min。如同上述陶瓷透水砖，为保证陶瓷透水具有较好的透水性，陶瓷透水砖在制备时面层原料采用的颗粒料(即骨架材料)的粒径一般较大，但较大粒径颗粒料容易使面层表面较为粗糙，影响差。
发明内容
本发明的目的是提供一种透水性良好且触感细腻的陶瓷砂基透水板。
本发明还提供了一种陶瓷砂基透水板的制备方法。
为了实现以上目的，本发明的陶瓷砂基透水板所采用的技术方案是：
一种陶瓷砂基透水板，包括面层和透水基层；所述面层以粒度D50为300～420μm的细砂作为骨架材料经过烧成形成；所述细砂主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O组成，各主要组分在细砂中的质量百分含量为：SiO2 55～85％、Al2O3 8～26％、Fe2O3 0.5～6％、CaO 0.5～5％、MgO 0.5～5％、K2O 1～8％、Na2O 1～8％；所述细砂的砂粒的球形度≥0.5。
本发明的陶瓷砂基透水板的面层以小粒度的砂粒球形度≥0.5的细砂作为骨架材料进行烧结制备形成，可以使面层触感细腻，减少刮蹭刺破感，同时烧结后形成透水孔道圆滑通畅并且数量更多，能够减小透水阻力，使得面层具有良好的透水性；此外，由于烧结形成的透水孔道较为细小且圆滑通畅，不易被纤维和泥沙堵塞，并且极易清洗干净，大大地延长陶瓷砂基透水板的使用寿命，同时砂粒球形度≥0.5的细砂使陶瓷水砖具有较好的防滑性。本发明的陶瓷砂基透水板的抗折强度可以达到国标4.5MPa以上，透水率可以同样可达到国标A级2.0×10-2(cm/s)。可以理解的是本发明对陶瓷砂基透水板的尺寸没有限定，当陶瓷砂基透水板的尺寸较小时，也可以被视为透水砖。
本发明中的“球形度”是指与颗粒相同体积的球体的表面积和颗粒的表面积的比。
本发明的陶瓷砂基透水板，既柔顺又防滑，相较于传统透水砖外观品质得到较大提升，不仅可以用于户外的市政广场、绿道，也可以用于家居花园、洗手间、厨房等地面，完全可替代现有传统透水砖及水泥砂基透水砖。
可以理解的是本发明所述细砂的颗粒表面棱角圆滑。优选的，所述细砂的粒度D50为300～400μm。
优选的，细砂中Al2O3的质量百分含量为10～25％。
为了进一步减少纤维或泥沙对面层透水孔道的堵塞，所述细砂经过研磨形成。经过研磨的细砂表面棱角圆滑，类似天然砂粒。所述研磨为球磨或水磨。进一步的，所述球磨为湿法球磨，湿法球磨不使用磨球，料水比为1:0.8-1.2。球磨时间优选为1-3h。更进一步的，所述球磨采用连续式球磨机。
进一步地，所述细砂的砂粒的球形度为0.5-0.8。优选的，所述细砂的粒度为150μm-850μm。例如细砂的粒度为20目-80目。可以理解的是粒度为20目-80目的细砂，是将砂料过20目筛后取筛下物过80目筛所得的筛上物。
优选的，所述细砂为瓷石细砂。进一步优选的，所述瓷石细砂粒的制备方法包括以下步骤：将选好的瓷石进行破碎后水磨或球磨得到砂粒满足球形度要求的砂料，对砂料进行筛选，得到符合粒度要求的砂粒，然后除铁，陈腐处理，即得。优选的，对砂料筛选前，先对砂料进行干燥处理。所述干燥处理将砂料的水份控制在水质量百分含量1％以下。所述干燥处理可以在回转窑炉烘干设备中进行。所述筛选处理还可以将砂料中杂质去除。所述陈腐处理可以实现水份的均化，以提高配料的准确性。对于进行过干燥处理砂料，其温度在陈腐处理过程中降下来。
优选的，所述面层由以下重量份数原料经过烧结形成：细砂100份、粘结剂2～8份和助熔剂1～8份。优选的，所述粘结剂为膨润土。所述助熔剂为玻璃粉。所述玻璃粉优选为熔块粉。
优选的，烧成温度为1160-1220℃。
可以理解是，本发明的陶瓷砂基透水板中透水基层没有特别限制，可以耐受面层的烧结温度并具有一定的透水性即可，可以为单层也可以由多个透水层组成。优选的，所述透水基层主要由以下重量份数的原料烧结形成：废陶瓷制品的颗粒100份、粘结剂2～10份和助熔剂1～8份。所述废陶瓷制品优选为废瓷砖。所述的废瓷砖制品的颗粒的粒度为500μm-3500μm，例如可以为6-30目，也可以为8-10目。
面层原料和透水基层原料还可以根据需要，添加一些其他成分。优选的，所述透水基层的制备原料中的粘结剂为膨润土。所述透水基层的制备原料中的助熔剂为玻璃粉。所述玻璃粉优选为熔块粉。
优选的，所述面层的体积占陶瓷砂基透水板总体积的15～25％，进一步优选为20～25％。
本发明的陶瓷砂基透水板的制备方法所采用的技术方案为：
上述的陶瓷砂基透水板的制备方法包括以下步骤：将面层原料和透水基层原料进行二次布料，压制后送入窑炉在1160-1220℃烧成、冷却，即得；所述面层原料包括骨料，所述骨料为粒度D50为300～420μm的细砂；所述细砂主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O组成，各主要组分在细砂中的质量百分含量为：SiO2 55～85％、Al2O3 8～26％、Fe2O30.5～6％、CaO 0.5～5％、MgO 0.5～5％、K2O 1～8％、Na2O 1～8％；所述细砂的砂粒的球形度≥0.5。
本发明的陶瓷砂基透水板的制备方法，工艺简单，烧成过程中面层以及中各物质烧结为一体。
所述烧结和冷却在窑炉中进行。优选的，所述烧成温度下的保温时间为1～4h。优选的，所述冷却的时间为2～5h。
优选的，所述面层原料包括以下重量份数的原料：球状砂粒100份、粘结剂2～8份和助熔剂1～8份。
优选的，所述透水基层原料主要由以下重量份数的组分组成：废陶瓷制品的颗粒100份、粘结剂2～10份和助熔剂1～8份。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
本实施例的陶瓷砂基透水板，包括面层和透水基层，面层占陶瓷砂基透水板体积的15％；面层由以下重量份数的原料经过烧成形成：瓷石细砂100份、粘结剂8份和助熔剂1份；瓷石砂粒的粒度D50为300μm，粒度为20-80目，球形度为0.5-0.8，主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O组成，各组分在瓷石细砂中的质量百分含量分别为：SiO2 55％、Al2O3 17％、Fe2O3 0.5％、CaO 5％、MgO 5％、K2O 8％、Na2O 8％；烧成温度为1190℃；
透水基层由以下重量份数的原料经过烧成形成：废瓷砖颗粒100份、粘结剂2份和助熔剂8份；废瓷砖颗粒的粒度为6-30目；
面层和透水基层的制备原料中的粘结剂均为膨润土，助熔剂均为熔块粉。
本实施例的陶瓷砂基透水板采用实施例4的制备方法制得。
实施例2
本实施例的陶瓷砂基透水板，包括面层和透水基层，面层占陶瓷砂基透水板体积的20％；面层由以下重量份数的原料经过烧成形成：瓷石细砂100份、粘结剂5份和助熔剂8份；瓷石细砂的粒度D50为350μm，粒度为20-80目，球形度为0.5-0.8，主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O组成，各组分在瓷石细砂中的质量百分含量分别为：SiO2 85％、Al2O3 8％、Fe2O3 0.5％、CaO 0.5％、MgO 0.5％、K2O 1％、Na2O 1％；烧成温度为1160℃；
透水基层由以下重量份数的原料在1160℃烧结而成：废瓷砖颗粒100份、粘结剂10份和助熔剂5份；废瓷砖颗粒的粒度为8-10目；
面层和透水基层的制备原料中的粘结剂均为膨润土，助熔剂均为熔块粉。
本实施例的陶瓷砂基透水板采用实施例5的制备方法制得。
实施例3
本实施例的陶瓷砂基透水板，包括面层和透水基层，面层占陶瓷砂基透水板体积的25％；面层由以下重量份数的原料经过烧结形成：瓷石细砂100份、粘结剂2份和助熔剂5份；瓷石细砂的粒度D50为400μm，粒度为20-80目，球形度为0.5-0.8，主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O组成，各组分在瓷石细砂中的质量百分含量分别为：SiO2 58％、Al2O3 26％、Fe2O3 2％、CaO 4％、MgO 3％、K2O 2％、Na2O 3％；烧成温度为1220℃；
透水基层由以下重量份数的原料在1220℃烧结而成：废瓷砖颗粒100份、粘结剂6份和助熔剂1份；废瓷砖颗粒的粒度为8-10目；
面层和透水基层的制备原料中的粘结剂均为膨润土，助熔剂均为熔块粉。
本实施例的陶瓷砂基透水板采用实施例6的制备方法制得。
以下实施例4-6中采用的连续式球磨机为佛山市浩丰重工有限公司生产的产品。
实施例4
本实施例的陶瓷砂基透水板的制备方法，为实施例1的陶瓷砂基透水板的制备方法，包括以下步骤：
1)将瓷石破碎成粒度为18-60目的颗粒后进行球磨，得到颗粒棱角圆滑、形状不规则的粉料；球磨采用连续式球磨机加水进行湿法球磨，料水比为1:1，球磨过程不使用磨球，通过瓷石颗粒在水中的相互碰撞研磨成符合球形度要求的颗粒；
然后将粉料输送到烘干设备进行烘干处理(将粉料中水份控制在1％以下)，然后输送到筛选区过筛，把其中20-80目范围颗粒筛选出来，得到粒度D50为300μm的细砂，再对筛选出来的细砂进行除铁，然后送到粉料仓存放让其有充足时间陈腐，得到的瓷石细砂；
2)将步骤1)得到的瓷石细砂、膨润土和熔块粉按照质量比为100:8:1的比例混合均匀，得到面层原料混合物；
将废瓷砖颗粒、膨润土和熔块粉按照质量比为100:2:8的比例混合均匀，得到透水基层原料混合物；
3)把以上面层原料混合物、透水基层原料混合物分别输送至压机备用料斗，然后按面层原料混合物、透水基层原料混合物按照体积比为15:85的比例进行二次布料压制，将压制得到的坯料直接送进窑炉煅烧，控制烧成温度为1190℃，在该烧成温度下保温2.5h，然后冷却3.5h，即得到实施例1的陶瓷砂基透水板。
实施例5
本实施例的陶瓷砂基透水板的制备方法，为实施例2的陶瓷砂基透水板的制备方法，包括以下步骤：
1)将瓷石破碎成粒度为20-80目的颗粒后进行球磨，得到颗粒棱角圆滑、形状不规则的粉料；球磨采用连续式球磨机加水进行湿法球磨，料水比为1:1，球磨过程不使用磨球，通过瓷石颗粒在水中的相互碰撞研磨成符合球形度要求的颗粒；
然后将粉料输送到烘干设备进行烘干处理(将粉料中水份控制在1％以下)，然后输送到筛选区过筛，把其中20-80目范围颗粒筛选出来，得到粒度D50为350μm的砂粒，再对筛选出来的细砂进行除铁，然后送到粉料仓存放让其有充足时间陈腐，得到的瓷石细砂；
2)将步骤1)得到的瓷石细砂、膨润土和熔块粉按照质量比为100:5:8的比例混合均匀，得到面层原料混合物；
将废瓷砖颗粒、膨润土和熔块粉按照质量比为100:10:5的比例混合均匀，得到透水基层原料混合物；
3)把以上面层原料混合物、透水基层原料混合物分别输送至压机备用料斗，然后按面层原料混合物、透水基层原料混合物按照体积比为20:80的比例进行二次布料压制，将压制得到的坯料直接送进窑炉煅烧，控制烧成温度为1160℃，在该烧成温度下保温4h，然后冷却2h，即得到实施例2的陶瓷砂基透水板。
实施例6
本实施例的陶瓷砂基透水板的制备方法，为实施例3的陶瓷砂基透水板的制备方法，包括以下步骤：
1)将瓷石破碎成粒度为20-60目的颗粒后进行球磨，得到颗粒棱角圆滑、形状不规则的粉料；球磨采用连续式球磨机加水进行湿法球磨，料水比为1:1，球磨过程不使用磨球，通过瓷石颗粒在水中的相互碰撞研磨成符合球形度要求的颗粒；
然后将粉料输送到烘干设备进行烘干处理(将粉料中水份控制在1％以下)，然后输送到筛选区过筛，把其中20-80目范围颗粒筛选出来，得到粒度D50为400μm的细砂，再对筛选出来的细砂进行除铁，然后送到粉料仓存放让其有充足时间陈腐，得到的瓷石细砂；
2)将步骤1)得到的瓷石细砂、膨润土和熔块粉按照质量比为100:6:1的比例混合均匀，得到面层原料混合物；
将废瓷砖颗粒、膨润土和熔块粉按照质量比为100:6:1的比例混合均匀，得到透水基层原料混合物；
3)把以上面层原料混合物、透水基层原料混合物分别输送至压机备用料斗，然后按面层原料混合物、透水基层原料混合物按照体积比为25:75的比例进行二次布料压制，将压制得到的坯料直接送进窑炉煅烧，控制烧成温度为1220℃，在该烧成温度下保温1h，然后冷却5h，即得到实施例3的陶瓷砂基透水板。
本发明的实施例3-6中制备的陶瓷砂基透水板除了其外观及性能优于传统透水砖外，其抗折强度同样可达到国标4.5MPa以上，透水率也同样可达到国标A级2.0×10-2(cm/s)，其他指标数据也同样可达到国标GB-25993-2010的范围。
Claims (10)
1.一种陶瓷砂基透水板，包括面层和透水基层，其特征在于：所述面层以粒度D50为300～420μm的细砂作为骨架材料经过烧成形成，所述细砂主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O组成，各主要组分在细砂中的质量百分含量为：SiO2 55～85％、Al2O3 8～26％、Fe2O3 0.5～6％、CaO 0.5～5％、MgO 0.5～5％、K2O 1～8％、Na2O 1～8％；所述细砂的砂粒的球形度≥0.5。
2.根据权利要求1所述的陶瓷砂基透水板，其特征在于：所述细砂的砂粒的球形度为0.5-0.8。
3.根据权利要求1所述的陶瓷砂基透水板，其特征在于：所述细砂的粒度为150μm-850μm。
4.根据权利要求1所述的陶瓷砂基透水板，其特征在于：所述细砂为瓷石细砂；所述面层主要由以下重量份数原料经过烧结形成：细砂100份、粘结剂2～8份和助熔剂1～8份。
5.根据权利要求4所述的陶瓷砂基透水板，其特征在于：所述粘结剂为膨润土，所述助熔剂为玻璃粉。
6.根据权利要求1所述的陶瓷砂基透水板，其特征在于：烧成温度为1160-1220℃。
7.根据权利要求1所述的陶瓷砂基透水板，其特征在于：所述透水基层主要由以下重量份数的原料经过烧结形成：废陶瓷制品的颗粒100份、粘结剂2～10份和助熔剂1～8份。
8.根据权利要求1所述的陶瓷砂基透水板，其特征在于：所述面层的体积占陶瓷砂基透水板总体积的15～25％。
9.一种如权利要求1所述的陶瓷砂基透水板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将面层原料和透水基层原料进行二次布料，压制后送入窑炉在1160-1220℃烧成、冷却，即得；所述面层原料包括骨料，所述骨料为粒度D50为300～420μm的细砂；所述细砂主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O组成，各主要组分在细砂中的质量百分含量为：SiO255～85％、Al2O3 8～26％、Fe2O3 0.5～6％、CaO 0.5～5％、MgO 0.5～5％、K2O 1～8％、Na2O1～8％；所述细砂的砂粒的球形度≥0.5。
10.根据权利要求9所述的陶瓷砂基透水板的制备方法，其特征在于：所述烧成的时间为1～4h。
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