CN110156424B - 一种利用固废物的变色免烧透水砖及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用固废物的变色免烧透水砖及制备方法，它解决了现有技术中透水砖生产能耗大的问题，具有能充分利用现有固体废弃物，节约能源，保护社会环境的有益效果，其方案如下：一种利用固废物的变色免烧透水砖，包括面层和基层，面层和基层结合在一起，面层包括陶瓷废料、水玻璃溶液、变色玻璃颗粒和水，基层包括赤泥、铁铝酸盐水泥、骨料、减水剂和早强剂，其中，陶瓷废料、变色玻璃颗粒、赤泥、铁氯酸盐水泥和骨料均来源于固体废弃物。

Description

一种利用固废物的变色免烧透水砖及制备方法

技术领域

本发明涉及工业废渣资源利用领域，特别是涉及一种利用固废物的变色免烧透水砖及制备方法。

背景技术

赤泥是制铝工业从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般平均每生产一吨氧化铝，附带产生一吨赤泥。据不完全统计，我国每年排放的赤泥高达千万吨，现已累计存放超过数千万吨，赤泥的利用率低下，大量的赤泥不能充分有效的利用，大量的堆积在平地和山坡，占用的大量的土地，并且对环境造成了严重的危害。所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。

透水砖是为解决城市地表硬化、营造高质量的自然生活环境、维护城市生态平衡而诞生的环保建材新产品。由于其高透水和高孔隙率的结构特点，一方面消除了路面积水，及时补充地下水资源，减小了地基下沉，缓解了城市抗洪排水与管道疏浚的压力；另一方面通过砖内孔洞中水分的蒸发，减少了城市底面热能吸收和“热岛效应，且有效较低了城市噪音污染。“海绵城市”是我国解决城市内涝、水资源缺乏等生态环境问题的重要理念和方法。而透水砖作为透水性铺装结构的组成单元，在“海绵城市”建设过程中拥有越来越大的需求量。

对于透水砖品质的追求，依然是透水建筑材料领用的研究者不断追求的方向，发明人发现现有技术中有设计透水砖，但透水砖的材料主要材料为水泥，水泥生产能耗较大，生产成本高，无法实现节能发展；另外，现有技术中制造的透水砖，强度和耐磨性有待进一步的改善。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种利用固废物的变色免烧透水砖，主要成分采用固体废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备而且免煅烧。

本发明第二目的是提供一种利用固废物的变色免烧透水砖的制备方法，通过该制备方法，省去了能耗较高的烧结供需，节约了经济成本，适用于工业化生产。

一种利用固废物的变色免烧透水砖的具体方案如下：

一种利用固废物的变色免烧透水砖，包括面层和基层，面层和基层结合在一起，面层包括陶瓷废料、水玻璃溶液、变色玻璃颗粒和水，基层包括赤泥、铁铝酸盐水泥、骨料、减水剂、早强剂和水，其中，陶瓷废料、变色玻璃颗粒、赤泥、铁氯酸盐水泥和骨料均来源于固体废弃物，基层与面层由粘结剂粘结。

上述的变色免烧透水砖，陶瓷废料、变色玻璃颗粒、赤泥、铁氯酸盐水泥和骨料均来自固体废弃物，充分利用现有资源，无需再用现有新生产的水泥，通过骨料和陶瓷废料的设置有效增强了透水转的强度和耐磨性，通过变色玻璃颗粒的设置能实现透水砖的变色，且骨料的设置，有利于保证透水砖的透水性能，并且通过赤泥的设置，在透水砖制作过程中无需对透水砖进行煅烧加热，使得透水砖的生产更加节能环保。

进一步，所述基层按照重量百分比数，赤泥、铁铝酸盐水泥、骨料、减水剂、早强剂和水的成份依次为：40～60份，5～25份，30～50份，0.2～0.4份，0.2～0.6份，20～50份，通过这一配比能充分利用赤泥的特性，充分回收现有的固体废弃物。

进一步，所述骨料为钢渣和铁尾矿的混合物，通过这样的骨料设置，进一步保证了骨料的粗大空隙，提高了透水性能，也有利于提高透水砖的强度和耐磨性。

进一步，所述面层按照重量百分比数，陶瓷废料、水玻璃溶液、变色玻璃颗粒和水的成份依次为：45～65份，1～15份，20～30份，12～18份，通过该配比的设置，不仅充分利用现有的陶瓷废料，而且有效增强了透水转的强度和耐磨性。

进一步，所述面层与基层的质量比为1:7～9。

进一步，因陶瓷废料尺寸大小与强度呈反比，为了进一步保证透水砖的强度，并提高透水砖的整体性能，所述面层中陶瓷废料的颗粒粒度为10～20目。

进一步，所述基层中的赤泥为拜耳法、烧结法或联合法产生的赤泥，赤泥含有设定质量的水分。

进一步，所述基层中的铁铝酸盐水泥为废弃赤泥经高温煅烧后产生的固废材料。

进一步，为了避免对废旧的骨料进行过度加工，但也要保证骨料与粘结剂的连接，所述基层中的骨料的颗粒粒径为5～10目。

或者，所述粘结剂为透水混凝土粘结剂。

本发明还公开了一种利用固废物的变色免烧透水砖的制备方法，包括如下内容：

在赤泥、铁铝酸眼水泥和骨料中，加入设定量的早强剂和减水剂，并对所有材料进行混合，得到基层混合料；

在陶瓷废料、水玻璃溶液、变色玻璃颗粒中加入水，混合均匀，得到变色面层混合料；

在模具中填布面层混合料，在变色面层混合料上方填布粘结剂与基层混合料，加压，养护设定时间后，形成透水砖。

上述制备方法中，基层混合料和面层混合料的制备可更换顺序，通过上述的制备方法，可制备能够实现变色的免烧透水砖，省去了能耗高的烧结工序，节约了经济成本，同时缩短了生产周期，适用于工业化生产。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过陶瓷废料、变色玻璃颗粒、赤泥、铁氯酸盐水泥和骨料等的使用，这些材料均来自固体废弃物，有效利用现有资源，降低生产成本，同时，起到保护环境的作用。

2)本发明通过骨料和陶瓷废料的设置，有效提高透水砖的强度和耐磨性。

3)本发明通过制备方法的给出，省去了能耗高的烧结工序，节约了经济成本，适用于工业化生产。

4)本发明通过变色玻璃颗粒有效实现了透水砖的变色效果，面层和基层通过粘结剂连接，这样骨料通过粘结剂具有压力作用，能有效使基层粘结成一体，而且骨料使得透水砖具有良好的透水性。

5)本发明制备方法中，通过在设置粘结剂后，再加压，更加有利于骨料与粘结剂的充分粘结，进一步提高骨料的压力作用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种利用固废物的变色免烧透水砖。

一种利用固废物的变色免烧透水砖，包括面层和基层，面层和基层结合在一起，面层包括陶瓷废料、水玻璃溶液、变色玻璃颗粒和水，基层包括赤泥、铁铝酸盐水泥、骨料、减水剂和早强剂，其中，陶瓷废料、变色玻璃颗粒、赤泥、铁氯酸盐水泥和骨料均来源于固体废弃物，基层与面层由粘结剂粘结，面层在下，为变色层，基层在上，为持力层，中间以粘结剂连接，在脱模后面层在上。

一种利用固废物的变色免烧透水砖的制备方法，包括如下内容：

1)按比例称量好赤泥和铁铝酸盐水泥、钢渣，并掺入相应比例的早强剂、减水剂，按重量百分比，赤泥为40～60份，铁铝酸盐水泥为5～25份，骨料(钢渣和铁尾矿的混合物)30～50份，减水剂0.2～0.4份，早强剂0.2～0.6份，水20～50份，混合均匀，得到基层混合料。

2)按比例称量好陶瓷废料、水玻璃溶液，变色玻璃颗粒和水。按重量百分比，陶瓷废料为45～65份，水玻璃溶液为1～15份，变色玻璃颗粒20～30份，水12～18份。混合均匀，得到面层混合料。

3)先在金属模具里填布变色面层混合料5～8mm，再在其上填布粘结剂与基体层混合料，然后一次加压成型，压力20～25MPa，最后养护14天得到成型的透水砖。

实施例1

一种利用固废物的变色免烧透水砖，包括面层和基层，面层和基层通过粘结剂结合在一起，面层与基层的质量比为1:7～9，基层的质量大于面层，有效保证透水砖的强度和耐磨性，面层包括陶瓷废料、水玻璃溶液、变色玻璃颗粒和水，基层包括赤泥、铁铝酸盐水泥、骨料、减水剂和早强剂，其中，陶瓷废料、变色玻璃颗粒、赤泥、铁氯酸盐水泥和骨料均来源于固体废弃物，变色玻璃颗粒有效实现了透水砖的变色效果，骨料通过粘结剂具有压力作用，能有效使基层粘结成一体，而且骨料使得材料具有良好的透水性。

本实施例中，粘结剂选用市售透水混凝土粘结剂。

基层按照重量百分比数，赤泥、铁铝酸盐水泥、骨料、减水剂和早强剂的成份依次为：40～60份，5～25份，30～50份，0.2～0.4份，0.2～0.6份，水20～50份。

其中，骨料为钢渣和铁尾矿的混合物，钢渣是一种工业固体废物，是炼钢排出的渣，铁尾矿是选矿后的废弃物，通过这样的骨料设置，进一步保证了骨料的粗大空隙，提高了透水性能，而且，在本实施例中，基层中的骨料的颗粒粒径为5～10目。

基层中的赤泥为拜耳法、烧结法或联合法产生的赤泥，赤泥含水量为30％，赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性固体废弃物。

基层中的减水剂为聚羧酸减水剂，硬脂酸钠，奈系，木质素磺酸钠的一种或几种。基层中的早强剂为氯化钙、氯化锂、硫酸钙、硝酸钙中的一种或者几种。

基层中的铁铝酸盐水泥为废弃赤泥经高温煅烧后产生的固废材料，通过铁铝酸盐的设置，进一步提供了透水砖的强度，虽然铁铝酸盐是高温煅烧的，但其来源是赤泥，该成分含量并不高，因此，相对于现有技术来说，还是有利于提高节约能源的。

面层按照重量百分比数，陶瓷废料、水玻璃溶液、变色玻璃颗粒和水的成份依次为：45～65份，1～15份，20～30份，12～18份。

其中，变色玻璃颗粒为变色玻璃行业的玻璃废料，无机光致变色玻璃颗粒或无机热致变色玻璃颗粒，粒度为10～20目，面层中的陶瓷废料为颗粒的粒度为10～20目，面层中的水玻璃溶液的质量浓度是20％～35％，通过变色玻璃实现了透水砖的变色效果。

上述的变色免烧透水砖，陶瓷废料、变色玻璃颗粒、赤泥、铁氯酸盐水泥和骨料均来自固体废弃物，充分利用现有资源，无需再用现有新生产的水泥，通过骨料和陶瓷废料的设置有效增强了透水转的强度和耐磨性，通过变色玻璃颗粒的设置能实现透水砖的变色，并且通过赤泥的添加，在透水砖制作过程中无需对透水砖进行煅烧加热，使得透水砖的生产更加节能环保。

实施例2

一种利用固废物的变色免烧透水砖的制备方法，包括如下内容：

1)取赤泥40份，所铁铝酸盐水泥30份，骨料(钢渣和铁尾矿的混合物)30份，减水剂0.2份，早强剂0.2份，水20份，搅拌均匀制成基层。

2)取陶瓷废料55份，水玻璃溶液15份，变色玻璃颗粒掺量30份，水掺量18份，搅拌均匀制成面层。

3)将上述材料分别置于搅拌机中搅拌均匀，然后先在金属模具里填布变色面层混合料6mm，再在其上填布粘结剂与基体层混合料，然后一次加压成型，压力20MPa，最后养护14天得到成型的透水砖。

实施例3

一种利用固废物的变色免烧透水砖的制备方法，包括如下内容：

1)取赤泥35份，铁铝酸盐水泥30份，骨料(钢渣和铁尾矿的混合物)掺量35份，所述减水剂掺量0.2份，所述早强剂掺量0.2份，水20份，搅拌均匀制成基层。

2)取陶瓷废料55份，所述水玻璃溶液15份，所述变色玻璃颗粒掺量30份，所述水掺量18份，搅拌均匀制成面层。

3)将上述材料分别置于搅拌机中搅拌均匀，然后先在金属模具里填布变色面层混合料6mm，再在其上填布基体层混合料，然后一次加压成型，压力20MPa，最后养护14天得到成型的透水砖。

实施例4

一种利用固废物的变色免烧透水砖的制备方法，包括如下内容：

1)取赤泥30份，铁铝酸盐水泥30份，骨料(钢渣和铁尾矿的混合物)掺量40份，减水剂掺量0.2份，早强剂掺量0.2份，水20份，搅拌均匀制成基层。

2)取陶瓷废料55份，水玻璃溶液15份，变色玻璃颗粒掺量30份，所述水掺量18份，搅拌均匀制成面层。

3)将上述材料分别置于搅拌机中搅拌均匀，然后先在金属模具里填布变色面层混合料6mm，再在其上填布粘结剂与基体层混合料，然后一次加压成型，压力20MPa，最后养护14天得到成型的透水砖。

制备的透水砖，按照JCT945-2005试验方法获得以下性能指标

由此证明，本透水砖的透水性能，耐磨性，保水性能，抗压强度，抗折强度，抗冻性均满足规范要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用固废物的变色免烧透水砖，其特征在于，包括面层和基层，面层和基层结合在一起，面层包括陶瓷废料、水玻璃溶液、变色玻璃颗粒和水，基层包括赤泥、铁铝酸盐水泥、骨料、减水剂、早强剂和水，其中，陶瓷废料、变色玻璃颗粒、赤泥、铁铝酸盐水泥和骨料均来源于固体废弃物，基层与面层由粘结剂粘结；

所述面层按照重量配比，陶瓷废料、水玻璃溶液、变色玻璃颗粒和水的成份依次为：45~65份，1~15份，20~30份，12~18份；

所述基层按照重量配比，赤泥、铁铝酸盐水泥、骨料、减水剂、早强剂和水的成份依次为：40~60份，5~25份，30~50份，0.2~0.4份，0.2~0.6份，20~50份；

所述面层与基层的质量比为1:7~9；

所述骨料为钢渣和铁尾矿的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种利用固废物的变色免烧透水砖，其特征在于，所述面层中陶瓷废料的颗粒粒度为10~20目。

3.根据权利要求1所述的一种利用固废物的变色免烧透水砖，其特征在于，所述基层中的赤泥为拜耳法、烧结法或联合法产生的赤泥，赤泥含有设定质量的水分。

4.根据权利要求1所述的一种利用固废物的变色免烧透水砖，其特征在于，所述基层中的铁铝酸盐水泥为废弃赤泥经高温煅烧后产生的固废材料。

5.根据权利要求1所述的一种利用固废物的变色免烧透水砖，其特征在于，所述基层中的骨料的颗粒粒径为5~10目。

6.根据权利要求1所述的一种利用固废物的变色免烧透水砖，其特征在于，所述粘结剂为透水混凝土粘结剂。

7.权利要求1-6中任一项所述的一种利用固废物的变色免烧透水砖的制备方法，其特征在于，包括如下内容：

在赤泥、铁铝酸盐水泥和骨料中，加入设定量的早强剂和减水剂，并对所有材料进行混合，得到基层混合料；

在陶瓷废料、水玻璃溶液、变色玻璃颗粒中加入水，混合均匀，得到变色面层混合料；

在模具中填布面层混合料，在变色面层混合料上方填布粘结剂与基层混合料，加压，养护设定时间后，形成透水砖。