CN108609946A - 一种建筑再生料制备的高强度渗水砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑再生料制备的高强度渗水砖及其制备方法，所述高强度渗水砖包括：再生细骨料30~40份、再生砂30~40份、改性芳纶纤维5~10份、粉煤灰3~8份、水泥10~20份、胶粘剂2~5份、工业废酸渣0.5~1份、减水剂0.3~0.8份、矿物颜料0.5~3份、透水剂0.3~0.5份、水10~20份。所制的渗水砖的抗压强度和抗弯折强度都得到提高，且原材料环保、易得，制备工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及渗水砖技术领域，具体涉及一种建筑再生料制备的高强度渗水砖及其制备方法。
背景技术
渗水砖是一种绿色环保型建材，其原材料多采用水泥、砂、矿渣、粉煤灰等材料为主，经高压成型，具有很好的透水性、耐磨性和防滑性能，多雨天气，雨水能通过渗透砖渗透到地下，成为地下水，避免了路面雨水过多而造成城市内涝的现象；而晴天，地下水和保留在砖内的水可蒸发，调节城市的空气湿度和温度，改善城市“热岛效应”。
市场上的渗水砖多为采用工业废渣或再生骨料和水泥混合压制成型的免烧砖，这砖采用颗粒较大的原料，所得砖内部有许多空隙，渗水性能好，但以水泥为胶凝材料所得的渗水砖抗压强度和抗弯折强度不高，受压时容易断裂，或内部产生细微的裂缝，影响其使用寿命；为提高渗水砖的强度，加入粘土作为胶凝材料，将砖高温烧制。由于粘土的颗粒小，形成的砖内部致密，虽然强度提高，但粘土堵塞了砖内部的空隙，其渗水性不佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种建筑再生料制备的高强度渗水砖，本发明通过加入改性芳纶纤维对渗水砖进行增强，加入粉煤灰、胶粘剂、工业废酸渣作为水泥的辅助胶凝剂，改善胶凝性能，所制的渗水砖的抗压强度和抗弯折强度都得到提高，且原材料环保、易得，制备工艺简单。
本发明还公开了利用所述原料组分制备高强度渗水砖的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是，包括如下质量份数的组分：再生细骨料30~40份、再生砂30~40份、改性芳纶纤维5~10份、粉煤灰3~8份、水泥10~20份、胶粘剂2~5份、工业废酸渣0.5~1份、减水剂0.3~0.8份、矿物颜料0.5~3份、透水剂0.3~0.5份、水10~20份，所述改性芳纶纤维的制备方法包括如下步骤：将5~10份芳纶纤维切碎成10~20mm的短纤维，在含1~3wt%苯并三唑化合物和0.5~3wt%受阻胺类化合物的丙烯酸乳液中浸泡5~15min，烘干，得到改性芳纶纤维。
以建筑垃圾处理得到的再生细骨料和再生砂为主要成分，由于再生细骨料和再生砂形状规则、粒径分布均匀、表面无包浆，所以堆积形成的渗水砖空隙分布均匀；将高强度和高模量的改性芳纶纤维切碎成10~20mm的短纤维，加入渗水砖中，与长纤维相比，10~20mm的短纤维更易均匀分散在混凝料中，在含苯并三唑化合物和受阻胺类化合物的丙烯酸乳液中浸泡的改性芳纶纤维的耐紫外光照射和耐候性都得到极大的改善，既能增强渗水砖，又能提高渗水砖的耐候性，从而提高渗水砖的使用寿命，且制备方法简单，制备的砖坯经模压成型和养护后其综合性能好。
改性芳纶纤维为高分子材料，与水泥等无机材料的相容性和粘接性不佳，可加入胶粘剂改善渗水砖中改性芳纶纤维的粘接性能；水化水泥中的Ca(OH)2耐酸碱性差，易被腐蚀，影响渗水砖强度，加入活性的粉煤灰消耗水化水泥中的Ca(OH)2，生成耐酸碱性好的硬性物质；水泥加入水搅拌后，有部分水泥会产生一定的硬化，导致其混合物不能均匀分散在再生细骨料和再生砂表面，影响粘接性，加入工业废酸渣作为水泥的缓凝材料，使水泥均匀分布，并提高混凝料的加工性能，得到粘结性好，强度高，耐酸碱性好的渗水砖。
进一步的，所述再生细骨料来自建筑废固体物料，粒径为1~5 mm。
进一步的，所述再生砂来自建筑废渣土，粒径为0.5mm以下。
进一步的，所述胶黏剂为环氧胶粘剂或有机硅胶粘剂。环氧胶和有机硅胶对无机和有机材料的粘接性都比较好，且都为柔性的分子链结构，有良好的柔性，对硬性的水泥有一定的增韧作用，避免硬性水泥的开裂。
进一步的，所述工业废酸渣中的CaSO4含量为70~90%。有效的CaSO4与硅酸盐水泥生成钙矾石，沉淀于水泥矿物颗粒表面，抑制水泥水化，对水泥起到缓凝的作用，改善混凝料的流动性和可塑性，工业废酸渣的成本低、来源广。
进一步的，所述水泥为强度等级不低于52.5级的高强度硅酸盐水泥。
进一步的，所述粉煤灰为经过石灰石粉末、硫酸钠和水处理后得到的比表面积为400~500m2/kg的活化粉煤灰。更具体地，所述活化粉煤灰制备过程如下：将3~8份粉煤灰在800~1000℃下煅烧0.5~1h、冷却后，加入0.03~0.4份石灰石粉末、0.03~0.4份硫酸钠和3~10份水混合球磨，干燥，得到比表面积为400~500m2/kg的活化粉煤灰。粉煤灰中含有丰富的SiO2、Al2O3等氧化物组份，粉煤灰经活化处理后，其颗粒表面被破坏，粉煤灰表面的Si-O和Al-O结构被破坏，从而激发粉煤灰表面的反应活性，促进SiO2、Al2O3等氧化物与Ca(OH)2的反应活性。
高强度渗水砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）将预先准备的再生细骨料、再生砂、改性芳纶纤维、粉煤灰、水泥、胶粘剂、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，并搅拌均匀，得到混凝料；
（2）将步骤（1）的混凝料填入制砖模具，在10~20MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护10~24h，得到高强度渗水砖。
改性芳纶纤维具有良好的分散性、高强度、高模量、耐酸碱性和耐候性，制备得到的渗水砖的强度高，耐紫外光和耐候性好，使用寿命长，此外，该制备工艺简单，制备的周期短，成本低。
进一步的，步骤（1）所述再生细骨料为建筑垃圾筛分所得的废固体物料经人工拣选、破碎、磁选、球磨后，筛分得到的粒径为1~5mm的再生细骨料；步骤（1）所述再生砂为建筑垃圾筛分所得的废渣土经磁选、有机物分离、刮砂池、制砂机处理后，制得的粒径为0.5mm以下的再生砂。再生细骨料和再生砂的制备工艺简单、环保、制备成本低，强度高。
本发明一种建筑再生料制备的高强度渗水砖的有益效果是：将改性芳纶纤维加入混凝料中，提高渗水砖的强度，并通过加入粉煤灰作为水泥的辅助胶凝剂，将水化水泥中的Ca(OH)2消耗，反应生成硬性材料，避免因Ca(OH)2的存在而导致水泥易被酸碱物质腐蚀，加入胶黏剂，形成水泥和胶粘剂的共混胶凝材料，提高改性芳纶纤维的粘接性能，将工业废酸渣作为水泥的缓凝材料，改善凝料的加工性能和可塑性，所得的渗水砖具有优良的抗压强度和抗弯折强度，以及良好的耐候性；该制备工艺简单，原料易得、环保。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
以下实施例所用再生细骨料和再生砂，按如下方法制备得到：（1）对建筑垃圾进行预处理，破碎得到粒径150mm以下的混合物料；（2）将经预处理的混合物料用滚动筛进行初步筛选，分离得到废固体物料和废渣土，将废固体物料经人工拣选，除去纤维、塑料、破玻璃、电线、钢筋和木材杂物；（3）将除杂的废固体物料依次经破碎、磁选、筛分得到粒径为30mm以上的一级物料和粒径为30mm以下的二级物料；（4）将所得的一级物料重复步骤（3），直到所得的物料均为粒径为30mm以下的二级物料；将二级物料再破碎，除去表面的包裹物，经球磨机打磨处理后再筛分，得到粒径为5~30mm的再生粗骨料、粒径为1~5mm的再生细骨料和粒径为1mm以下的三级物料；（5）将步骤（2）所得的废渣土依次经磁选、有机物分离，除去钢铁和有机物，再经刮砂池处理，分离得到0.3~3mm的四级物料和泥浆，将四级物料干燥，用制砂机制得粒径不超过0.5mm的再生砂；（6）将步骤（4）所得的三级物料经步骤（5）所述的刮砂池分离得到四级物料和泥浆，将四级物料按步骤（5）处理得到再生砂；（7）将步骤（5）和步骤（6）所得的泥浆用压滤分离器滤除污水制得泥沙，再将泥沙干燥、筛分，得到再生砂。
实施例1
一种建筑再生料制备的高强度渗水砖，包括如下质量份数的组分：再生细骨料30份、再生砂40份、改性芳纶纤维5份、粉煤灰5份、水泥15份、环氧胶粘剂2份、工业废酸渣0.7份、减水剂0.5份、矿物颜料2份、透水剂0.5份和水16份。
其制备方法如下：
（1）将5份芳纶纤维切碎成10~20mm的短纤维，在含2wt%苯并三唑化合物和1wt%受阻胺类化合物的丙烯酸乳液中浸泡10min，烘干，得到改性芳纶纤维，备用；
（2）将5份粉煤灰在800℃下煅烧1h、冷却后，加入0.4份石灰石粉末、0.2份硫酸钠和5份水混合球磨，干燥，得到活化粉煤灰，备用；
（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、改性芳纶纤维、粉煤灰、水泥、胶粘剂、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，并搅拌均匀，得到混凝料；
（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在20MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护18h，得到高强度渗水砖。
实施例2
一种建筑再生料制备的高强度渗水砖，包括如下质量份数的组分：再生细骨料35份、再生砂40份、改性芳纶纤维7份、粉煤灰6份、水泥17份、环氧胶粘剂3份、工业废酸渣0.8份、减水剂0.6份、矿物颜料2份、透水剂0.5份和水17份。
其制备方法如下：
（1）将7份芳纶纤维切碎成10~20mm的短纤维，在含1wt%苯并三唑化合物和3wt%受阻胺类化合物的丙烯酸乳液中浸泡5min，烘干，得到改性芳纶纤维，备用；
（2）将6份粉煤灰在900℃下煅烧1h、冷却后，加入0.3份石灰石粉末、0.3份硫酸钠和7份水混合球磨，干燥，得到活化粉煤灰，备用；
（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、改性芳纶纤维、粉煤灰、水泥、环氧胶粘剂、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，并搅拌均匀，得到混凝料；
（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在20MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护15h，得到高强度渗水砖。
实施例3
一种建筑再生料制备的高强度渗水砖，包括如下质量份数的组分：再生细骨料40份、再生砂32份、改性芳纶纤维5份、粉煤灰5份、水泥17份、环氧胶粘剂3份、工业废酸渣0.8份、减水剂0.5份、矿物颜料1份、透水剂0.3份和水16份。
其制备方法如下：
（1）将5份芳纶纤维切碎成10~20mm的短纤维，在含2wt%苯并三唑化合物和1wt%受阻胺类化合物的丙烯酸乳液中浸泡10min，烘干，得到改性芳纶纤维，备用；
（2）将5份粉煤灰在1000℃下煅烧0.5h、冷却后，加入0.03份石灰石粉末、0.4份硫酸钠和6份水混合球磨，干燥，得到活化粉煤灰，备用；
（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、改性芳纶纤维、粉煤灰、水泥、环氧胶粘剂、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，并搅拌均匀，得到混凝料；
（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在15MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护20h，得到高强度渗水砖。
实施例4
一种建筑再生料制备的高强度渗水砖，包括如下质量份数的组分：再生细骨料33份、再生砂30份、改性芳纶纤维8份、粉煤灰5份、水泥10份、有机硅胶粘剂5份、工业废酸渣0.5份、减水剂0.5份、矿物颜料0.5份、透水剂0.3份和水10份。
其制备方法如下：
（1）将8份芳纶纤维切碎成10~20mm的短纤维，在含3wt%苯并三唑化合物和1wt%受阻胺类化合物的丙烯酸乳液中浸泡5min，烘干，得到改性芳纶纤维，备用；
（2）将5份粉煤灰在1000℃下煅烧0.5h、冷却后，加入0.4份石灰石粉末、0.03份硫酸钠和5份水混合球磨，干燥，得到活化粉煤灰，备用；
（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、改性芳纶纤维、粉煤灰、水泥、环氧胶粘剂、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，并搅拌均匀，得到混凝料；
（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在15MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护24h，得到高强度渗水砖。
实施例5
一种建筑再生料制备的高强度渗水砖，包括如下质量份数的组分：再生细骨料40份、再生砂40份、改性芳纶纤维10份、粉煤灰8份、水泥20份、有机硅胶粘剂5份、工业废酸渣1份、减水剂0.8份、矿物颜料3份、透水剂0.3份和水20份。
其制备方法如下：
（1）将10份芳纶纤维切碎成10~20mm的短纤维，在含3wt%苯并三唑化合物和1wt%受阻胺类化合物的丙烯酸乳液中浸泡15min，烘干，得到改性芳纶纤维，备用；
（2）将8份粉煤灰在850℃下煅烧1h、冷却后，加入0.4份石灰石粉末、0.3份硫酸钠和10份水混合球磨，干燥，得到活化粉煤灰，备用；
（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、改性芳纶纤维、粉煤灰、水泥、环氧胶粘剂、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，并搅拌均匀，得到混凝料；
（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在10MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护24h，得到高强度渗水砖。
实施例6
一种建筑再生料制备的高强度渗水砖，包括如下质量份数的组分：再生细骨料40份、再生砂32份、改性芳纶纤维5份、粉煤灰3份、水泥13份、环氧胶粘剂3份、工业废酸渣0.5份、减水剂0.3份、矿物颜料2份、透水剂0.3份和水15份。
其制备方法如下：
（1）将5份芳纶纤维切碎成10~20mm的短纤维，在含1wt%苯并三唑化合物和0.5wt%受阻胺类化合物的丙烯酸乳液中浸泡15min，烘干，得到改性芳纶纤维，备用；
（2）将3份粉煤灰在1000℃下煅烧0.5h、冷却后，加入0.05份石灰石粉末、0.1份硫酸钠和3份水混合球磨，干燥，得到活化粉煤灰，备用；
（3）将预先准备的再生细骨料、再生砂、改性芳纶纤维、粉煤灰、水泥、环氧胶粘剂、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，并搅拌均匀，得到混凝料；
（4）将步骤（3）的混凝料填入制砖模具，在10MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护24h，得到高强度渗水砖。
根据中华人民共和国建材行业标准JC/T 945-2005，对实施例1~6所得的高强度渗水砖分别进行抗压强度和抗折破坏荷载的测试，根据如下公式计算抗压强度：R=PL/bh2，其中R为抗折强度（MPa）；P为抗折破坏荷载（N）；L为支座间距离（mm）；b为试件宽度（mm）；h为试件高度（mm）。
其测试结果如表1所示：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种建筑再生料制备的高强度渗水砖，其特征在于，包括如下质量份数的组分：再生细骨料30~40份、再生砂30~40份、改性芳纶纤维5~10份、粉煤灰3~8份、水泥10~20份、胶粘剂2~5份、工业废酸渣0.5~1份、减水剂0.3~0.8份、矿物颜料0.5~3份、透水剂0.3~0.5份、水10~20份，所述改性芳纶纤维的制备方法包括如下步骤：将5~10份芳纶纤维切碎成10~20mm的短纤维，在含1~3wt%苯并三唑化合物和0.5~3wt%受阻胺类化合物的丙烯酸乳液中浸泡5~15min，烘干，得到改性芳纶纤维。
2.根据权利要求1所述的高强度渗水砖，其特征在于：所述再生细骨料来自建筑废固体物料，粒径为1~5mm。
3.根据权利要求1所述的高强度渗水砖，其特征在于：所述再生砂来自建筑废渣土，粒径为0.5mm以下。
4.根据权利要求1所述的高强度渗水砖，其特征在于：所述胶黏剂为环氧胶粘剂或有机硅胶粘剂。
5.根据权利要求1所述的高强度渗水砖，其特征在于：所述工业废酸渣中的CaSO4含量为70~90%。
6.根据权利要求1所述的高强度渗水砖，其特征在于：所述水泥为强度等级不低于52.5级的高强度硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述的高强度渗水砖，其特征在于：所述粉煤灰为经过石灰石粉末、硫酸钠和水处理后得到的比表面积为400~500m2/kg的活化粉煤灰。
8.权利要求1-7任一项所述的高强度渗水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将预先准备的再生细骨料、再生砂、改性芳纶纤维、粉煤灰、水泥、胶粘剂、工业废酸渣、减水剂、矿物颜料、透水剂和水按质量份数比称重混合，并搅拌均匀，得到混凝料；
（2）将步骤（1）的混凝料填入制砖模具，在10~20MPa的压力下加压制备得到砖坯，将砖坯放入蒸养釜中养护10~24h，得到高强度渗水砖。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述再生细骨料为建筑垃圾筛分所得的废固体物料经人工拣选、破碎、磁选、球磨后，筛分得到的粒径为1~5mm的再生细骨料；步骤（1）所述再生砂为建筑垃圾筛分所得的废渣土经磁选、有机物分离、刮砂池、制砂机处理后，制得的粒径为0.5mm以下的再生砂。
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