技术领域
[0001] 本
发明公开了一种高透水率砂基透水砖,属于
建筑材料技术领域。
背景技术
[0002] 沙漠中的
风积沙分布广泛,既是一种危害,又是一种资源,科学利用可以使其变害为利,变废为宝。随着经济的发展,城市化建设步伐的加快,现代城市的地表越来越多的被不透水
建筑物、路面和
混凝土等所
覆盖,这种地表的“硬化”使得大气降水难以及时渗入地下,
地表径流增大,形成了城市“热岛效应”以及排水不足造成内涝、城市地表沉降等现象,增加了城市的防洪危险、加剧了城市干旱缺水等环境问题。多孔透水砖作为一种环境材料,应用于道路、广场的铺设,可以使部分降水渗入地下,减少地表径流,从而较好地解决了上述问题。以沙漠沙为主要原料,配以适量的
助熔剂和粘结剂等组分,经一定工艺可以制成性能良好的透水砖。
[0003] 目前,采用小粒径
骨料,矿物细掺料和有机增强剂等方法,已经研制出了
力学性能和透水性能符合国家建材行业标准要求的混凝土道路材料。而且,已经降低了混凝土透水砖的造价。但混凝土透水砖因其骨料间空隙较大,存在易被堵塞问题,使其透水能力在使用2年后就显著降低。混凝土透水砖易堵塞现象降低了其适用性,因此,寻找新型骨料研制高效透水砖促进城市生态建设是非常必要的。风积沙在力学性能上能够满足道路铺设的要求,且透水性能卓越。现在的环境沙漠化严重,其中储藏着大量的风积沙,这些风积沙具有颗粒细小、含水率低的特点,为砂基透水砖的研制提供了廉价的原料。但是,传统的砂基透水砖还存在抗压强度不佳的问题,因此,研制适用于生产的高效透水砖,不仅能够促进城市建设,也能缓解沙漠化,从而带来巨大的社会经济和生态效益。
发明内容
[0004] 本发明主要解决的技术问题是:针对传统砂基透水砖抗压强度不足、透水性能不佳的问题,提供了一种高透水率砂基透水砖。
[0005] 为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种高透水率砂基透水砖,是由以下重量份数的原料组成:
沙漠沙 80~120份
水
铝英石 8~15份
天然沸石 20~25份
粘结剂 5~15份
添加剂 20~30份
改性
棉纤维 14~20份
所属改性棉纤维的制备方法为:
将棉纤维与过
氧化氢溶液混合浸泡,过滤,得膨胀棉纤维,将膨胀棉纤维与高锰酸
钾溶液混合浸泡,过滤,得改性棉纤维;
所述高透水率砂基透水砖的制备方法为:
将水铝英石与天然沸石混合
研磨,过筛,得混合填料,将水,混合填料,沙漠沙,粘结剂,添加剂,
石英砂和改性棉纤维加入
搅拌机中,混合搅拌后,装入模具,于砖
块成型机中捣实成型,得坯料,将坯料干燥后,浸泡于正
硅酸乙酯中,过滤,将浸泡后坯料移入
烧结炉,高温烧结后,人工养护,得高透水率砂基透水砖。
[0006] 所述天然沸石为方沸石或
钙沸石中任意一种。
[0007] 所述粘结剂为模数为2.5~3.5的水玻璃。
[0008] 所述添加剂为玻璃粉或石英砂中任意一种。
[0009] 所述人工养护方法为:在养护室内,于
温度为25~35℃,湿度为80~90%的条件下进行养护。
[0010] 本发明的有益效果是:(1)本发明在制备砂基透水砖时加入改性棉纤维,首先,棉纤维在经过改性后棉纤维表面
吸附高锰酸钾,加入到透水砖坯料体系中后,在烧结过程中,高锰酸钾受
热分解产生氧气,从而使透水砖体系中孔隙增大,并且产生的氧气有助于棉纤维在高温下分解,其次
纤维素在有氧条件下高温分解时会产生大量气体和水,水在高温下又会成为气体挥发,从而使产品的孔隙率增加,透水率提高,再者由于高锰酸钾分解后会产生二氧化锰等
金属化合物,从而在一定程度上增加了孔隙的强度,使产品的抗压强度有一定增强;
(2)本发明在制备砂基透水砖时将坯料干燥后浸泡于正
硅酸乙酯中,由于坯料砖中含有一定量的水,在干燥后,坯料体系中水分
蒸发,从而在浸泡于正硅酸乙酯中后,正硅酸乙酯可代替水进入坯料内部,当坯料内部改性棉纤维在高温下分解时,改性棉纤维产生的部分水汽会使进入透水砖体系中的正硅酸乙酯
水解产生
二氧化硅,从而在透水砖体系中通路内形成一定的
支撑结构,从而使产品的抗压强度得到提高;
(3)本发明在制备砂基透水砖时在坯料中加入天然沸石,一方面加入的沸石可在高温下产生大量气体,从而提高产品的孔隙率,进一提高透水性,另一方面,沸石在释放完气体后,自身会形成一个多孔结构,从而使产品的抗压强度和透水率进一步提升。
具体实施方式
[0011] 将棉纤维与
质量分数为15~20%的过氧化氢溶液按质量比1:10~1:15混合于烧杯中,将烧杯移数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为45~50℃,转速为260~300r/min的条件下,恒温搅拌反应2~4h,过滤,得
滤饼,即得膨胀棉纤维,将膨胀棉纤维与质量分数为20~30%的高锰酸钾溶液按质量比1:8~1:12混合于烧瓶中,将烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为40~60℃的条件下,恒温搅拌反应1~2h,过滤,得滤渣,即得改性棉纤维;按重量份数计,依次取80~120份沙漠沙,8~15份水铝英石,20~25份天然沸石,5~15份粘结剂,20~30份添加剂,14~20份改性棉纤维,将水铝英石与天然沸石混合放入研磨机中,研磨,过30~80目筛,得混合填料,将混合料,沙漠沙,粘结剂,添加剂,石英砂和改性棉纤维混合于搅拌机中,并加入沙漠沙质量0.2~0.4倍的水,于转速为350~500r/min,室温条件下搅拌混合2~3h,得原料,将原料倒入模具中,并将模具移入砖块成型机中,于压力为45~
50MPa下捣实成型,得坯料,将坯料移入干燥箱,于温度为75~85℃的条件下,恒温干燥2~
3h,得干燥坯料,将干燥坯料浸泡于坯料质量4~5倍的正硅酸乙酯中,浸泡3~4h,过滤,得浸泡后坯料,将浸泡后的坯料移入烧结炉中,于温度1200~1400℃的条件下,烧结4~5h,自然冷却至室温后,出料,得预处理砖块,将预处理砖块移入人工养护室,人工养护5~8天后,得高透水率砂基透水砖。所述天然沸石为方沸石或钙沸石中任意一种。所述粘结剂为水玻璃。所述添加剂为玻璃粉或石英砂中任意一种。所述人工养护方法为:在养护室内,于温度为25~35℃,湿度为80~90%的条件下进行养护。
[0012] 实例1将棉纤维与质量分数为20%的过氧化氢溶液按质量比1:15混合于烧杯中,将烧杯移数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为50℃,转速为300r/min的条件下,恒温搅拌反应4h,过滤,得滤饼,即得膨胀棉纤维,将膨胀棉纤维与质量分数为30%的高锰酸钾溶液按质量比1:12混合于烧瓶中,将烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为60℃的条件下,恒温搅拌反应
2h,过滤,得滤渣,即得改性棉纤维;按重量份数计,依次取120份沙漠沙,15份水铝英石,25份天然沸石,15份粘结剂,30份添加剂,20份改性棉纤维,将水铝英石与天然沸石混合放入研磨机中,研磨,过80目筛,得混合填料,将混合料,沙漠沙,粘结剂,添加剂,石英砂和改性棉纤维混合于搅拌机中,并加入沙漠沙质量0.4倍的水,于转速为500r/min,室温条件下搅拌混合3h,得原料,将原料倒入模具中,并将模具移入砖块成型机中,于压力为50MPa下捣实成型,得坯料,将坯料移入干燥箱,于温度为85℃的条件下,恒温干燥3h,得干燥坯料,将干燥坯料浸泡于坯料质量5倍的正硅酸乙酯中,浸泡4h,过滤,得浸泡后坯料,将浸泡后的坯料移入烧结炉中,于温度1400℃的条件下,烧结5h,自然冷却至室温后,出料,得预处理砖块,将预处理砖块移入人工养护室,人工养护8天后,得高透水率砂基透水砖。所述天然沸石为方沸石。所述粘结剂为水玻璃。所述添加剂为玻璃粉。所述人工养护方法为:在养护室内,于温度为35℃,湿度为90%的条件下进行养护。
[0013] 实例2按重量份数计,依次取120份沙漠沙,15份水铝英石,25份天然沸石,15份粘结剂,30份添加剂,20份棉纤维,将水铝英石与天然沸石混合放入研磨机中,研磨,过80目筛,得混合填料,将混合料,沙漠沙,粘结剂,添加剂,石英砂和棉纤维混合于搅拌机中,并加入沙漠沙质量0.4倍的水,于转速为500r/min,室温条件下搅拌混合3h,得原料,将原料倒入模具中,并将模具移入砖块成型机中,于压力为50MPa下捣实成型,得坯料,将坯料移入干燥箱,于温度为85℃的条件下,恒温干燥3h,得干燥坯料,将干燥坯料浸泡于坯料质量5倍的正硅酸乙酯中,浸泡4h,过滤,得浸泡后坯料,将浸泡后的坯料移入烧结炉中,于温度1400℃的条件下,烧结5h,自然冷却至室温后,出料,得预处理砖块,将预处理砖块移入人工养护室,人工养护
8天后,得高透水率砂基透水砖。所述天然沸石为方沸石。所述粘结剂为水玻璃。所述添加剂为玻璃粉。所述人工养护方法为:在养护室内,于温度为35℃,湿度为90%的条件下进行养护。
[0014] 实例3将棉纤维与质量分数为20%的过氧化氢溶液按质量比1:15混合于烧杯中,将烧杯移数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为50℃,转速为300r/min的条件下,恒温搅拌反应4h,过滤,得滤饼,即得膨胀棉纤维,将膨胀棉纤维与质量分数为30%的高锰酸钾溶液按质量比1:12混合于烧瓶中,将烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为60℃的条件下,恒温搅拌反应
2h,过滤,得滤渣,即得改性棉纤维;按重量份数计,依次取120份沙漠沙,15份水铝英石,25份天然沸石,15份粘结剂,30份添加剂,20份改性棉纤维,将水铝英石与天然沸石混合放入研磨机中,研磨,过80目筛,得混合填料,将混合料,沙漠沙,粘结剂,添加剂,石英砂和改性棉纤维混合于搅拌机中,并加入沙漠沙质量0.4倍的水,于转速为500r/min,室温条件下搅拌混合3h,得原料,将原料倒入模具中,并将模具移入砖块成型机中,于压力为50MPa下捣实成型,得坯料,将坯料移入干燥箱,于温度为85℃的条件下,恒温干燥3h,得干燥坯料,将干燥坯料移入烧结炉中,于温度1400℃的条件下,烧结5h,自然冷却至室温后,出料,得预处理砖块,将预处理砖块移入人工养护室,人工养护8天后,得高透水率砂基透水砖。所述天然沸石为方沸石。所述粘结剂为水玻璃。所述添加剂为玻璃粉。所述人工养护方法为:在养护室内,于温度为35℃,湿度为90%的条件下进行养护。
[0015] 实例4将棉纤维与质量分数为20%的过氧化氢溶液按质量比1:15混合于烧杯中,将烧杯移数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为50℃,转速为300r/min的条件下,恒温搅拌反应4h,过滤,得滤饼,即得膨胀棉纤维,将膨胀棉纤维与质量分数为30%的高锰酸钾溶液按质量比1:12混合于烧瓶中,将烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为60℃的条件下,恒温搅拌反应
2h,过滤,得滤渣,即得改性棉纤维;按重量份数计,依次取120份沙漠沙,15份水铝英石,15份粘结剂,30份添加剂,20份改性棉纤维,将水铝英石与天然沸石混合放入研磨机中,研磨,过80目筛,得混合填料,将混合料,沙漠沙,粘结剂,添加剂,石英砂和改性棉纤维混合于搅拌机中,并加入沙漠沙质量0.4倍的水,于转速为500r/min,室温条件下搅拌混合3h,得原料,将原料倒入模具中,并将模具移入砖块成型机中,于压力为50MPa下捣实成型,得坯料,将坯料移入干燥箱,于温度为85℃的条件下,恒温干燥3h,得干燥坯料,将干燥坯料浸泡于坯料质量5倍的正硅酸乙酯中,浸泡4h,过滤,得浸泡后坯料,将浸泡后的坯料移入烧结炉中,于温度1400℃的条件下,烧结5h,自然冷却至室温后,出料,得预处理砖块,将预处理砖块移入人工养护室,人工养护8天后,得高透水率砂基透水砖。所述天然沸石为方沸石。所述粘结剂为水玻璃。所述添加剂为玻璃粉。所述人工养护方法为:在养护室内,于温度为35℃,湿度为90%的条件下进行养护。
[0016] 对比例:宜兴某陶瓷有限公司生产的砂基透水砖。
[0017] 将实例1至4所得砂基透水砖和对比例产品进行性能检测,具体检测方法如下:力学性能按JC/T945的规定进行,抗压强度采用WEW-600A液压万能试验机,加载速度为
0.5MPa/s;透水系数测定仪按照JC/T945的规定自制,试验用水为蒸馏水。具体检测结果如表1所示:
表1
检测内容 实例1 实例2 实例3 实例4 对比例
抗压强度/MPa 41 30 35 34 23
透水系数/(cm/s) 0.029 0.019 0.020 0.022 0.012
由表1检测结果可知,本发明所得砂基透水砖具有优良的抗压强度和较高的透水率。