CN205775701U - 一种复合型钢渣透水砖 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种复合型钢渣透水砖，其包括：基底以及形成在基底之上的钢渣透水材料层；所述钢渣透水材料层为由具有聚合物包覆层的钢渣通过胶粘剂混合粘接并固化形成；其中，所述钢渣的颗粒直径为0.01‑20mm，所述聚合物包覆层为环氧树脂、丙烯酸系树脂和聚氨酯中的一种或多种；所述胶粘剂为环氧树脂胶粘剂、丙烯酸系树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种。该复合型钢渣透水砖既具备良好的透水性能，由具备良好的透水性能。同时，钢渣透水材料层作为透水砖的表层，具有良好的保湿、抗压、抗寒、耐风化、耐磨、防滑、防堵等优良性能。

Description

一种复合型钢渣透水砖

技术领域

本实用新型涉及钢渣的环保应用技术领域，更具体的说，涉及一种复合型钢渣透水砖。

背景技术

目前，全球淡水资源日趋匮乏，科学合理地获取水资源并利用水资源正成为日益重要的研究课题。雨水是人类获取淡水资源的重要途径之一，然而，人类居住的城市主要被用花岗岩、大理石、釉面砖、水泥和柏油等不透水的材质铺设的城市广场、商业街、人行道、社区活动地和停车场等硬化地面所占据。下雨时，硬化地面完全阻止了雨水直接渗入地下，导致路面积水，不仅妨碍了人们的出行，而且宝贵的淡水资源最终随排水管道流走，一方面加重了城市排水设施的运行负担，另一方面导致地下水位难以补充回升，直接影响城市植被的健康，同时雨水的大量流失进一步加剧了城市的干旱和缺水问题。因此，开发新型的环保建筑材料，使地面积水快速渗入地下，从而改善并美化人类生存环境势在必行。

而当下，城镇化建设是保持经济持续健康发展的强大引擎，是促进社会全面进步的必然要求。但是，快速城镇化的同时，城市发展也面临巨大的环境与资源压力，外延增长式的城市发展模式已难以为继，《国家新型城镇化规划(2014-2020)》明确提出，必须坚持可持续发展的新型城镇化发展道路。大力推进建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市，节约水资源，保护和改善城市生态环境，促进生态文明建设。规划也为工业固废的综合利用提出了新的要求与新的思路：取自于自然，必须还之与自然。城镇化进入以提升质量为主的转型发展新阶段。随着社会整体工业进步和材料产业技术升级，目前的建材已非传统意义上的建筑材料，而是生态功能性综合微系统。因此，新型城镇化建设理所应当的成为了工业固废、尤其是大宗固废综合利用的主战场和最大落脚点。

钢渣是炼钢过程中排出的废渣，通过磁选、分类等工艺，将废渣中铁等有用物质回收，剩下的绝大部分物质，我们称之为钢渣。钢渣中除了少部分卖给水泥厂以外，大部分被无组织地堆弃，造成环境污染、土地占用和资源浪费。钢渣尾渣是钢铁企业利用最差的大宗固体废物之一，去年我国钢渣产生量达1亿多吨，目前全国钢渣累积堆存达10亿吨之多，而综合利用率不足10％。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种透水性能良好且力学性能良好的复合型钢渣透水砖。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种复合型钢渣透水砖，其特征在于，包括：基底以及形成在基底之上的钢渣透水材料层；所述钢渣透水材料层为由具有聚合物包覆层的钢渣通过胶粘剂混合粘接并固化形成；其中，所述钢渣的颗粒直径为0.01-20mm，所述聚合物包覆层为环氧树脂、丙烯酸系树脂和聚氨酯中的一种或多种；所述胶粘剂为环氧树脂胶粘剂、丙烯酸系树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种。

优选的，所述基底为混凝土材料层。

优选的，所述基底的厚度为5-50mm。

优选的，所述钢渣透水材料层的厚度为5-300mm，所述聚合物包覆层中含有颜料组分。

优选的，所述基底设置有透水孔。

优选的，所述透水孔的孔径为1-20mm。

优选的，在所述基底与所述钢渣透水材料层之间，还设置有一粘接材料层。

本实用新型带来的益处是：利用颗粒直径为0.01-20mm的钢渣配合聚合物制作成具有聚合物包覆层的颗粒，再通过胶粘剂将具有聚合物包覆层的钢渣进行粘接起来形成透水性良好的钢渣透水材料层，并利用基底作为承托，形成复合的透水砖，基底可以采用混凝土、粘土等具有良好力学性能的建筑材料，从而使得透水砖具备良好的建筑性能，既具备良好的建筑性能，又具备良好的透水性能。同时，钢渣透水材料层作为透水砖的表层，具有良好的保湿、抗压、抗寒、耐风化、耐磨、防滑、防堵等优良性能。

附图说明

图1是本实用新型的复合型钢渣透水砖。

具体实施方式

下面描述本实用新型的优选实施方式，本领域普通技术人员将能够根据下文所述用本领域的相关技术加以实现，并能更加明白本实用新型的创新之处和带来的益处。

实施例一

如图1所示为提供的一种复合型钢渣透水砖的具体实施例，其包括：基底10以及形成在基底10之上的钢渣透水材料层20；所述钢渣透水材料层20为由具有聚合物包覆层的钢渣通过胶粘剂混合粘接并固化形成；其中，所述钢渣的颗粒直径为0.01-20mm，所述聚合物包覆层为环氧树脂、丙烯酸系树脂和聚氨酯中的一种或多种；所述胶粘剂为环氧树脂胶粘剂、丙烯酸系树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种。利用颗粒直径为0.01-20mm的钢渣配合聚合物制作成具有聚合物包覆层的颗粒，再通过胶粘剂将具有聚合物包覆层的钢渣进行粘接起来形成透水性良好的钢渣透水材料层，并利用基底作为承托，形成复合的透水砖，基底可以采用混凝土、粘土等具有良好力学性能的建筑材料，从而使得透水砖具备良好的建筑性能，既具备良好的透水性能，由具备良好的透水性能。同时，钢渣透水材料层作为透水砖的表层，具有良好的保湿、抗压、抗寒、耐风化、耐磨、防滑、防堵等优良性能。

在本实施例中，所述基底为混凝土材料层，混凝土为具有优良的建筑性能，结合使用钢渣透水材料层，可形成既具备良好的建筑性能，又具备良好的透水性能的建筑材料。当然，基底材料除了使用混凝土外，还可以使用粘土或其它的适应性材料，可更具使用的场景选择基底材料。

在本实施例中，所述基底的厚度为5-50mm，在这个厚度下，可以保证透水砖具有良好的力学性能。

在本实施例中，所述钢渣透水材料层的厚度为5-300mm，在这个厚度下，可以保证透水砖具备良好的透水性能，同时保证透水砖表面的保湿性能。

作为本实施例的进一步改进，可以在所述基底设置有透水孔，以达到更好的滤水性能，所述透水孔的孔径可选择为1-20mm，既保证透水砖的透水性，又能具有良好的保湿性。

作为本实施例的另一实施方式，在所述基底与所述钢渣透水材料层之间，还设置有一粘接材料层，这样可以实现工艺的简便，可以使用现有材料直接成形。粘接材料层可以是目前常用的胶粘剂建筑材料。

实施例二

本实施例提供了实施例一中所述钢渣透水层的另一种实施方式，在本实施例中，100重量份的具有聚合物包覆层的复合型钢渣透水砖中，当所述胶粘剂的含量为2-25份时，此时，固化后的建筑材料可以具有良好的力学性能，另外还可以使所述建筑材料的成本适中。

在本实施例中，所述聚合物包覆层的含量可以根据预期的成型体的强度和透水性进行适当的选择。优选的，100重量份的具有聚合物包覆层的钢渣透水材料层中聚合物包覆层的含量为0.5-25份。当所述聚合物包覆层的含量处于上述范围之内时，不仅可以使最终固化后的建筑材料具有良好的透水性，而且还可以提高该固化后的强度。根据本实用新型，所述聚合物包覆层为固化的选自丙烯酸系树脂胶粘剂、环氧树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种。上述聚合物对钢渣具有良好的粘附力，并且具有良好的耐候性，可以使得最终的固化后的建筑材料具有优异的综合性能。

在本实施例中，所述胶粘剂用于将所述具有聚合物包覆层的钢渣粘结在一起，并经成型和固化以后获得具有一定形状和强度的渗水透水功能的建筑材料。

本实施例对所述胶粘剂的种类没有特别限定，可以以钢渣作为骨料制作渗水透水钢渣透水材料层。所述胶粘剂可以为选自丙烯酸系树脂胶粘剂、环氧树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种，上述胶粘剂不仅对钢渣具有良好的粘附力；而且上述胶粘剂还具有好的耐紫外老化性、耐细菌侵蚀性和耐水性，可以使最终得到的渗水透水砖具有良好的耐候性。

在本实施例中，所述钢渣的主要化学成分是C_aO、SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、MgO、MnO、P₂O₅，有的还含有V₂O₅和TiO₂。钢渣是一种由多种矿物和玻璃态物质组成的集合体，由于成形的特殊环境条件，使钢渣质地坚硬，密孔隙较少，比表面积小，渣坨和渣壳结晶细密、界限分明、断口整齐。钢渣具有如下特性：

(1)密度：由于钢渣含铁较高，因此比高炉渣密度高，一般在3.1-3.6g/cm3

(2)容重：钢渣容重不仅受其密度影响，还与粒度由关。通过80目标准筛的渣粉，平炉渣2.-2.20g/cm3，电炉渣为1.62g/cm3左右，转炉渣为1.74g/cm3左右。

(3)易磨性：由于钢渣致密，因此较耐磨。易磨指数:标准砂为1，高炉渣为0.96，而钢渣为0.7,钢渣比硅砂更耐磨。

(4)抗压性：钢渣抗压性能好，压碎值为20.4％-30.8％

所述钢渣的平均颗粒直径可以根据具体的使用要求而定。在本实施例中，所述钢渣的平均颗粒直径选用为0.01-20毫米，当所述钢渣的粒径处于上述范围之内时，可以得到表面致密度高、长期透水性好且美观的功能砖。在确保透水性的前提下，从进一步提高由钢渣透水材料层的强度的角度出发，所述钢渣的平均颗粒直径优选为1-5毫米。本实用新型中，钢渣的平均粒径是采用筛分法测定的。即，使钢渣通过不同尺寸的筛孔来测定钢渣的平均粒径。

本实施例中，所述环氧树脂胶粘剂、丙烯酸树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂是指市场上常用的双组份热固性胶粘剂。

本实施例中，为了增强所述环氧树脂胶粘剂、丙烯酸树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂的耐候性能，还需要进行特定的加工，即需要加入防老剂，光稳定剂等多种助剂。

实施例三

本实施例提供了所述钢渣透水材料层的制备方法，该方法包括将根据本实用新型的钢渣与聚合物进行混合、成型并固化过程。而透水砖的制作，可在固化后的钢渣透水材料层上浇筑行车基底，或者通过另外的粘接材料层将基底与钢渣透水材料曾经进行粘接固化。

具体步骤包括：

步骤S1：对钢渣进行粒度筛选，选出颗粒直径为0.01-20mm的钢渣；

步骤S2：对筛选后的钢渣进行聚合物包覆层加工；

步骤S3：将具有聚合物包覆层的钢渣与胶粘剂进行混合搅拌；

步骤S4：将步骤S3中的钢渣混合搅拌物倒入模具中进行成型制造；

所述聚合物包覆层为环氧树脂胶粘剂、丙烯酸系树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种；所述胶粘剂为环氧树脂胶粘剂、丙烯酸系树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述胶粘剂为环氧树脂胶粘剂，根据本实用新型的制备方法优选先将具有聚合物包覆层的钢渣与环氧树脂混合均匀，然后加入环氧树脂固化剂，混合均匀，接着将上述混合物成型，并进行固化，从而得到钢渣透水材料层。

在另一种实施方式中，所述胶粘剂为聚氨酯胶粘剂，且所述聚氨酯胶粘剂含有保护或未保护的异氰酸酯和聚酯或聚醚多元醇，根据本实用新型的制备方法优选先将聚酯或聚醚多元醇与具有聚合物包覆层的钢渣混合均匀，然后加入保护或未保护的异氰酸酯，接着进行成型和固化，从而得到本钢渣透水材料层。

在又一种实施方式中，所述胶粘剂为丙烯酸系树脂胶粘剂，根据本实用新型的制备方法优选将所述丙烯酸系树脂胶粘剂与具有聚合物包覆层的钢渣混合均匀，并进行固化，从而得到钢渣透水材料层。

本实用新型对于所述成型的方法没有特别限制，可以为本领域技术人员公知的各种方法。例如，可以在模具中，在施加压力的条件下，将本实用新型的混合物压制成型。所述模具可以为本领域技术人员熟知的各种材质的模具，没有特别限定，只要所述模具的尺寸满足具体的使用要求即可。确定压制所需要的压力的方法是本领域技术人员公知的，只要所述压力足以使本实用新型的建筑材料形成致密的成型体即可。一般地，所述压力可以为200-2000N/cm²，优选为300-1500N/cm²，时间可以3-100秒，优选为6-70秒。

本实用新型对于所述固化的条件也没有特别限定，只要所述固化的条件足以使所述胶粘剂固化即可。本实用新型中，所述固化是指胶粘剂由液态或半固态转变成为固态并具有一定的强度。

一般地，所述固化的条件包括：温度为25-180℃，时间为2-108小时。优选地，所述固化的条件包括：温度为45-150℃，时间为3-48小时。

基于实施例三，以下提供的实施例四至六为提供的更具体的应用实施例。

实施例四

(1)制备符合粒度的钢渣

根据钢渣的特殊物理化学特性，将钢渣预粉碎后，烘烤干燥，磁选筛分，磨细粉碎分级，湿法磁选分级等工序，将优选的级粒，依据粒径大小分类，然后通过特殊的表面处理，将钢渣激活，表面处理可以是磨细或者采用化学激发剂改变尾渣颗粒的结构形状,化学激发剂可配制酸性物质，利用酸性物质对钢渣表面进行处理以增大钢渣的表面积。

(2)制备具有聚合物包覆层的钢渣

将24g环氧胶粘剂(其中，18g为NPEL-127环氧树脂，环氧当量为176-184g/eq；2g为NPPN-431A70环氧树脂；4g为T31固化剂)；0.5克光稳定剂GW-3346，步骤(1)得到的平均颗粒直径为5毫米的钢渣1kg，先后添加到搅拌釜中，搅拌10分钟后，升温到120℃继续搅拌20分钟，冷却至室温即得到具有聚合物包覆层的钢渣。

(3)制备钢渣透水材料层

在25℃下，将步骤(2)得到的具有聚合物包覆层的钢渣与108g环氧树脂胶粘剂(其中，81g为E42环氧树脂，环氧当量为230-280g/eq；9g为NPPN-631环氧树脂；18g为T31固化剂)；2克光稳定剂GW-3346在搅拌釜中搅拌15分钟。将上述混合物倒入尺寸为80mm×160mm×45mm的钢制制砖模具中，使用液压机，在20℃下，施加2000N/cm²的压力，压制1分钟，然后卸去压力，在90℃下进行2小时的固化之后脱模，得到钢渣透水材料层。根据上述的检测标准，在干态时的抗压强度为35MPa，在湿态时的抗压强度为28MPa，透水系数为3cm/s。

(4)制备基底

在钢渣透水材料层的表面利用模具进行混凝土浇筑，待混凝土固化后形成复合型的钢渣透水砖

在本实施例中，可以采用的钢渣为没有聚合物包覆层的钢渣制作所述钢渣透水材料层。该钢渣透水材料层的各项性能指标为：在干态时的抗压强度为30MPa，在湿态时的抗压强度为22MPa，透水系数为5cm/s。

实施例五

(1)制备符合粒度的钢渣

根据钢渣的特殊物理化学特性，将钢渣预粉碎后，烘烤干燥，磁选筛分，磨细粉碎分级，湿法磁选分级等工序，将优选的级粒，依据粒径大小分类，然后通过特殊的表面处理，将钢渣激活。

(2)制备具有聚合物包覆层的钢渣

将36g环氧胶粘剂(其中，27g为NPEL-127环氧树脂，环氧当量为176-184g/eq；3g为NPPN-431A70环氧树脂；6g为T31固化剂)；0.5克光稳定剂GW-3346，1kg步骤(1)得到的平均颗粒直径为1毫米的钢渣，先后添加到搅拌釜中，搅拌10分钟后，升温到120℃继续搅拌20分钟，冷却至室温即得到具有聚合物包覆层的钢渣。

(3)制备钢渣透水材料层

在25℃下，将1kg步骤(2)得到的具有聚合物包覆层的钢渣与108g环氧树脂胶粘剂(其中，162g为E42环氧树脂，环氧当量为230-280g/eq；18g为NPPN-631环氧树脂；36g为T31固化剂)；2克光稳定剂GW-3346在搅拌釜中搅拌15分钟。将上述混合物倒入尺寸为80mm×160mm×45mm的钢制制砖模具中，使用液压机，在20℃下，施加2000N/cm²的压力，压制1分钟，然后卸去压力，在90℃下进行2小时的固化之后脱模，得到钢渣透水材料层。在干态时的抗压强度为30MPa，在湿态时的抗压强度为23MPa，透水系数为3cm/s。

(4)制备基底

在钢渣透水材料层的表面利用模具进行混凝土浇筑，待混凝土固化后形成复合型的钢渣透水砖

在本实施例中，可以采用的钢渣为没有聚合物包覆层的钢渣制作所述钢渣透水材料层。该钢渣透水材料层的各项性能指标为：在干态时的抗压强度为18MPa，在湿态时的抗压强度为13MPa，透水系数为4cm/s。

实施例六

本实施例用来说明根据本实用新型的透水功能砖及其制备方法。

(1)制备符合粒度的钢渣

根据钢渣的特殊物理化学特性，将钢渣预粉碎后，烘烤干燥，磁选筛分，磨细粉碎分级，湿法磁选分级等工序，将优选的级粒，依据粒径大小分类，然后通过特殊的表面处理，将钢渣激活。(2)制备具有聚合物包覆层的钢渣

将24g环氧胶粘剂(其中，18g为NPEL-127环氧树脂，环氧当量为176-184g/eq；2g为NPPN-431A70环氧树脂；4g为T31固化剂)；0.5克光稳定剂GW-3346，1kg步骤(1)得到的平均颗粒直径为10毫米的钢渣，先后添加到搅拌釜中，搅拌10分钟后，升温到120℃继续搅拌20分钟，冷却至室温即得到具有聚合物包覆层的钢渣。

(3)制备透水砖

在25℃下，将1kg步骤(2)得到的具有聚合物包覆层的钢渣与108g环氧树脂胶粘剂(其中，81g为E42环氧树脂，环氧当量为230-280g/eq；9g为NPPN-631环氧树脂；18g为T31固化剂)；2克光稳定剂GW-3346在搅拌釜中搅拌15分钟。将上述混合物倒入尺寸为80mm×160mm×45mm的钢制制砖模具中，使用液压机，在20℃下，施加2000N/cm²的压力，压制2分钟，然后卸去压力，在90℃下进行2小时的固化之后脱模，得到钢渣透水材料层。在干态时的抗压强度为40MPa，在湿态时的抗压强度为32MPa，透水系数为5cm/s。

(4)制备基底

在钢渣透水材料层的表面利用模具进行混凝土浇筑，待混凝土固化后形成复合型的钢渣透水砖

在本实施例中，可以采用的钢渣为没有聚合物包覆层的钢渣制作所述钢渣透水材料层。该钢渣透水材料层的各项性能指标为：在干态时的抗压强度为28MPa，在湿态时的抗压强度为25MPa，透水系数为5cm/s。

由上面的数据显示，根据本实用新型的钢渣透水材料层无论是干态还是湿态均具有高的抗压强度和透水系数，表明根据本实用新型的钢渣透水材料层结合基底材料层所制作的透水砖同样具有优异的抗压性能、耐水性、透水性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (7)

1.一种复合型钢渣透水砖，其特征在于，包括：基底以及形成在基底之上的钢渣透水材料层；所述钢渣透水材料层为由具有聚合物包覆层的钢渣通过胶粘剂混合粘接并固化形成；其中，所述钢渣的颗粒直径为0.01-20mm，所述聚合物包覆层为环氧树脂、丙烯酸系树脂和聚氨酯中的一种；所述胶粘剂为环氧树脂胶粘剂、丙烯酸系树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的复合型钢渣透水砖，其特征在于，所述基底为混凝土材料层。

3.如权利要求2所述的复合型钢渣透水砖，其特征在于，所述基底的厚度为5-50mm。

4.如权利要求1所述的复合型钢渣透水砖，其特征在于，所述钢渣透水材料层的厚度为5-300mm。

5.如权利要求1所述的复合型钢渣透水砖，其特征在于，所述基底设置有透水孔。

6.如权利要求5所述的复合型钢渣透水砖，其特征在于，所述透水孔的孔径为1-20mm。

7.如权利要求1所述的复合型钢渣透水砖，其特征在于，在所述基底与所述钢渣透水材料层之间，还设置有一粘接材料层。