一种全固废高透水性烧结型透水砖的制备方法与流程

2021-01-30 22:01:26|

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本发明涉及建筑材料领域，具体为一种全固废高透水性烧结透水砖的制备方法。

背景技术：

随着社会的发展，尤其是科学技术的进步，大大促进了社会生产力的发展，尤其是以建筑材料发展为代表的变废为宝、废气材料再利用的观念和技术的深入，为社会的可持续发展注入了新的活力。

为了防止雨天路面积水，街道、公园、停车场等采用铺设透水砖。透水砖透水主要是通过制样过程中形成排水通道而使雨水快速渗透到地下。从制备工艺上可分为非烧结透水砖和烧结透水砖。非烧结透水砖主要参照透水混凝土的设计原理，依靠胶凝材料（水泥、环氧树脂、沥青等）把一定粒级范围的骨料胶结到一起，制成透水材料。这类透水砖抗冻性较差，且水泥类耐腐蚀性差，环氧树脂类和沥青类水稳定性和耐老化性差。烧结透水砖通过烧结形成高温陶瓷相而形成强度，又称为陶瓷透水砖。烧结透水砖成孔方法主要有两种，一种采用在制坯过程中机械冲孔，另一种是骨架型，类似于非烧结透水砖结构。机械冲孔型透水砖类似多孔砖结构，在使用中易堵塞，造成透水效果下降。骨架型透水砖相对效果较好。与非烧结透水砖相比，烧结透水砖强度高，耐久性好，但由于现有技术中需要1050-1200℃高温煅烧，能耗较大。

骨架型烧结透水砖的原材料主要是骨料和粘结剂。骨料采用的有砂石骨料、废陶瓷碎片、陶粒、建筑垃圾中的石子和红砖、耐火材料等。陶粒类和耐火材料类骨料强度较低，造成透水砖强度偏低；砂石骨料无论花岗岩还是石灰石类耐高温性差，在煅烧中因分解或晶型转变导致骨料破坏；红砖及炉渣不宜破碎成大粒径骨料，且吸水率高，造成坯体难以成型，其耐高温性受组成影响大；废陶瓷片强度较高，耐高温性较好，其吸水率与陶瓷片类型有关。骨料常采用一定粒径范围的颗粒组成，按粒径范围可分为小粒状和稍大粒状，小粒状的颗粒指小于0.6mm（30目以上）的颗粒；稍大粒状的颗粒现采用的有8-0.048mm（3-200目）、4.75-0.55mm（4-30目）、4-0.25mm（5-60目）、3-1mm、2.36-0.55mm（8-30目）、2-6mm、2-0.7mm、1-0.25mm（16-60目）等。在上述粒级中，少粒级骨料比多粒级骨料制成的透水砖具有高的透水性。粘结剂主要是硅铝酸盐材料，常采用的普通粘土、陶瓷废料、膨润土等。普通粘土通常需要加入其它组分才能符合陶瓷相化学成分要求，且目前限制开采；陶瓷废料主要指制备陶瓷坯体时形成的废料，应用效果较好，但由于al2o3含量高，烧成温度较高，且来源有限；膨润土效果也较好，但主要用于制作一些具有特殊功能材料，如吸附材料，造成原料成本高。因此，迫切需要更广泛的粘结剂来源。

降低烧结透水砖的烧成温度，是降低烧结透水砖生产成本的关键措施。降低烧结温度通常采用加入助溶剂，但作用效果与助溶剂及粘结剂种类有关。同时，在保证透水砖强度前提下，提高透水性是需要解决的一个关键技术问题。这取决于骨料堆积空隙率和粘结剂用量。骨料堆积空隙率与其最大粒径及级配有关。粒径越大，空隙率越高；级配越连续，空隙率越低。此外，低的骨料吸水率对于坯体成型非常重要，而骨料的高温稳定性对于保证透水砖的强度至关重要。

此外，为了保证透水砖表面平整，常在表面覆盖一层薄浆。薄浆通常采用与粘结剂相同的原材料。薄浆厚度与透水结构层所采用骨料粒径有关，粒径大，薄浆可以厚点，但太厚会影响吸水率。需注意的是薄浆层在坯体干燥中易因粘结剂收缩而开裂，从而降低外观质量。

综上分析可知，为了得到来源广泛的粘结剂，应尽量采用al2o3和sio2含量较高的硅铝酸盐材料，但若含量低时应进行补偿，使其满足陶瓷晶相形成所需要的化学组成；吸水率低和耐高温性好的骨料有利于保证坯体的可成型性和砖的体积稳定性，而少粒级骨料组成有益于提高砖的透水率；助溶剂要与粘结剂匹配，以获得低的烧成温度。此外，坯体的干燥速率不宜太快，以减少开裂，保证外观质量。

综上所述，提供一种能够解决原材料来源少，即提高废气材料利用率；骨料高温性能差，吸水率高；烧结砖煅烧温度高，透水率低问题的新型高透水性烧结型透水砖是一个亟需解决的问题。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的原材料来源少；骨料高温性能差，吸水率高；烧结砖煅烧温度高，透水率低的问题，本发明提供了一种全固废高透水性烧结透水砖制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种全固废高透水性烧结透水砖制备方法，采用现有的成型设备先成型透水结构层，再在上表面压制一层0.3-0.7厘米薄浆层；薄浆层由粘结剂和低温熔剂组成，其中低温溶剂为粘结剂量的5-10%；透水结构层中由骨料、粘结剂和低温熔剂组成，其中骨料和粘结剂的比例在2.5-4，低温溶剂为粘结剂量的5-10%。

透水结构层的骨料采用瓷砖加工厂和装修中产生废瓷砖，其高温下不会发生分解和结构转变；选用吸水率在1%以下废瓷砖；废瓷砖经破碎后制成粒径在2.36-9.5mm的骨料。

薄浆层和透水结构用的粘结剂采用经干燥处理的赤泥、铝矾土尾矿、生活污泥或河道淤泥，其cao含量要低于10%，以防石灰炸裂，并粉磨至粒度小于80μm；当采用生活污泥或河道淤泥时，要加入组分调节剂，使其化学组分达到陶瓷晶相通常要求的比例范围；调节剂采用废弃高铝耐火材料和硅灰。

薄浆层和透水结构用的低温溶剂为生活中废弃玻璃，包括窗玻璃、玻璃瓶。废玻璃经清洗后粉磨至小于80μm的废玻璃粉。

透水砖混合料压制成坯体后，在无风和无日晒的条件下干燥至含水率小于30%，然后在800-1000℃下煅烧20min-60min，制成烧结透水砖。

积极有益效果：（1）本发明的烧结透水砖不同于一般烧结透水砖，烧成温度低，是一种全固废建筑材料，属于国家重点支持发展的产业；（2）本发明所用的骨料强度高，吸水率低，且高温稳定性好，使透水砖易于成型，并具有高的强度；（3）本发明的透水砖采用少粒级骨料，透水率高，远大于标准a级要求的2.0×10^-2mm/s，更适宜降雨量大的地区；（4）本发明采用低温熔剂替代助溶剂，更有效降低烧成温度；（5）本发明设计的干燥工艺能有效防止薄层在制备中出现开裂现象，保证了产品质量；（6）本发明采用的原材料来源广，费用低；砖的烧成温度低，有效降低生产成本，同时，所制备的砖符合国家免税政策，更易被相关企业接受。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步的说明：

薄浆层和透水结构用的低温溶剂为生活中废弃玻璃，包括窗玻璃、玻璃瓶。废玻璃经清洗后粉磨至小于80μm的废玻璃粉。

透水砖混合料压制成坯体后，在无风和无日晒的条件下干燥至含水率小于30%，然后在800-1000℃下煅烧20min-60min，制成烧结透水砖。

由于赤泥与铝矾土尾矿的组分相似，而河道淤泥与生活污泥的组分相似，下面分别以赤泥和河道淤泥作粘结剂制备透水烧结砖为例，对本发明的技术方案进一步说明，但不限于此。

实施例1

步骤（1）将清洗干净的废窗玻璃和废瓷砖（吸水率为0.5%）及干燥赤泥粉磨至所要求的粒度，其中废瓷砖骨料的粒径2.36-9.5mm，废玻璃粉和赤泥全部通过80μm筛；步骤（2）将赤泥和废玻璃粉按照94：6混合均匀后，加入干料总量10%的水混合均匀，即薄层混合料；步骤（3）将赤泥和废玻璃粉按照94：6混合均匀，再加入10%水和粉料量3倍的骨料，继续混合均匀，即透水结构层混合料；步骤（4）透水结构混合料装入试模静压30s，然后装入薄层混合料，再静压30s，制成坯体；步骤（5）将坯体在室内干燥至含水率小于30%，再在105℃烘干至恒重；步骤（6）将烘干后的骨料进行煅烧，在900℃保温30min，然后自然冷却至室温，即得到烧结透水砖。烧结透水砖的抗折强度等级为rf4.0mpa，透水率为1.2mm/s，远大于标准a级要求的2.0×10^-2mm/s。

实施例2

步骤（1）将干净废玻璃瓶、干净的废瓷砖（吸水率为0.5%）、干燥河道淤泥、废铝质耐火砖磨至所要求的粒度，其中废瓷砖骨料的粒径2.36-9.5mm，废铝质耐火砖、废玻璃粉和淤泥全部通过80μm筛；步骤（2）将河道淤泥、废铝质耐火砖和废玻璃粉按照80：12：8混合均匀后，加入干料总量10%的水混合均匀，即薄层混合料；步骤（3）将淤泥、废铝质耐火砖和废玻璃粉按照80：8：12混合均匀，再加入10%水和粉料量4倍的骨料，继续混合均匀，即透水结构层混合料；步骤（4）透水结构混合料装入试模静压30s，然后装入薄层混合料，再静压30s，制成坯体；步骤（5）将坯体在室内干燥至含水率小于30%，再在105℃烘干至恒重；步骤（6）将烘干后的骨料进行煅烧，在850℃保温50min，然后自然冷却至室温，即得到烧结透水砖。烧结透水砖的抗折强度等级为rf3.5mpa，透水率为2.1mm/s，远大于标准a级要求的2.0×10^-²mm/s。

本发明具有如下优点：（1）本发明的烧结透水砖不同于一般烧结透水砖，烧成温度低，是一种全固废建筑材料，属于国家重点支持发展的产业；（2）本发明所用的骨料强度高，吸水率低，且高温稳定性好，使透水砖易于成型，并具有高的强度；（3）本发明的透水砖采用少粒级骨料，透水率高，远大于标准a级要求的2.0×10^-2mm/s，更适宜降雨量大的地区；（4）本发明采用低温熔剂替代助溶剂，更有效降低烧成温度；（5）本发明设计的干燥工艺能有效防止薄层在制备中出现开裂现象，保证了产品质量；（6）本发明采用的原材料来源广，费用低；砖的烧成温度低，有效降低生产成本，同时，所制备的砖符合国家免税政策，更易被相关企业接受。

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