一種複合透水磚及其製備方法與流程
2023-05-19 22:56:11
本發明屬於固體廢棄物利用領域，具體涉及一種複合透水磚及其製備方法。
背景技術：
隨著我國經濟迅速發展，越來越多的城市地表被混凝土、水泥、瀝青、磚、石板等密閉硬化材料所覆蓋，阻礙城市路面水分與熱量的流通，從而引起城市內澇與熱島效應等問題。因此，為了解決城市路面密閉問題，維持城市生態平衡，同時響應國家「加強海綿城市建設」的政策，透水磚作為一種具有良好透水透氣性能的功能性建築材料，近年來得到專家學者的廣泛關注。
目前，國內市場上的透水磚主要有陶瓷透水磚、樹脂粘結砂基透水磚、透水混凝土以及複合透水磚。陶瓷透水磚需要開採大量陶瓷原料，破壞生態環境，且這種透水磚一般需要1000℃以上高溫燒結，工藝複雜，成本較高；樹脂粘結砂基透水磚，使用樹脂作為粘結劑，該類產品價格昂貴，且易老化；透水混凝土是通過骨料間的大孔透水，表面不美觀，且很容易被堵塞；複合透水磚一般是由砂基表層和混凝土底層組成，既解決了透水混凝土表面粗糙，易堵塞等問題，同時與砂基透水磚相比也大大降低了成本，具有廣闊的應用前景。
中國專利CN10167187A 《水泥混凝土透水磚、透水路面及其生產方法》中提出一種複合透水磚的製備方法，其面層配比為：水泥20-30%、沙子15-25%、無機顏料2-18%、吸水樹脂0.1-0.5%、瀝青粉1-15%、擴散劑1-6%、減水劑2-15%、石子0-10%，該面層中骨料較少，而水泥等粘結劑佔很大的比重，使其透水性能較差，而且由於其骨料顏色單一，只是通過外加無機顏料改變外觀，此時大量的水泥也會影響其著色效果。
中國專利CN1966861B《複合透水磚》中涉及一種複合透水磚製備方法，其面層骨料為0.05mm-2mm的石英砂，粘結劑為有機樹脂及少量的無機粘結劑，這種有機樹脂一般價格昂貴，且易老化，使得透水磚面層成本高、且容易出現褪色、掉砂現象。
中國專利CN103664060A《一種預覆膜新沙及其製備方法以及複合透水磚》中將透水磚面層骨料天然砂用環氧樹脂樹脂進行預覆膜，再添加有機樹脂作為粘結劑，這樣雖然增強了面層骨料間的粘合強度，但工藝複雜，不易進行工業化生產，而且底層使用水泥等無機粘結劑，面層與底層粘結劑的差別，容易使二者結合不緊密。
中國專利CN104452525B《一種透水磚及其製備方法》中透水磚表層骨料為建築淤土免燒陶粒破碎而成的陶砂，粒徑為0-5mm，顏色單一，粒徑較大，使得透水磚的美觀性變差，限制其實際應用場合；且陶粒破碎得到的陶砂形狀不規則，球形度差，造成透水磚的透水性能較差，而且隨著使用時間的延長其透水性能會衰減。
發
技術實現要素：
針對目前製備複合透水磚技術中存在的問題，本發明以彩砂作為面層骨料，適量水泥作為面層與底層的粘結劑，並結合一定的添加劑，即能有效地解決有機粘結劑引起的面層老化、掉砂、褪色、價格昂貴、與底層結合不牢等問題，同時又能避免水泥等無機粘結劑引起的面層著色效果差、透水性能差、且透水性長期易衰減等問題，提供一種複合透水磚及其製備方法。
為實現本發明的目的，本發明提供了以下技術方案：
一種複合透水磚，包括面層和底層，面層的原料包括骨料、面層粘結劑、水性環氧樹脂、水性環氧固化劑、水泥抑鹼劑、減水劑和水，底層的原料包括骨料、砂子、水泥、可再分散乳膠粉、水泥抑鹼劑、減水劑和水；面層的原料重量份數分別為：
面層骨料 100份；
面層粘結劑 20-40份；
水性環氧樹脂 0.6-4份；
水性環氧固化劑 0.1-2份；
水泥抑鹼劑 0.6-2.8份
減水劑 0.1-0.4份；
水 6-20份；
面層骨料為10-100目的天然彩砂、彩色陶砂、經燒結的彩色陶瓷粉粒。
底層的原料重量份數分別為：
底層骨料 100份；
砂子 15-40份；
水泥 12-28份；
可再分散乳膠粉 0.1-0.6份；
水泥抑鹼劑 0.6-3.0份
減水劑 0.1-0.6份；
水 8-20份
底層骨料為石子、陶粒、廢瓷碎粒、尾礦一種或多種，粒徑為1-15mm，優選為3-10mm。
所述面層的原料還包括重量分數為0.01-0.5份的甜菜鹼。
所述面層粘結劑為水泥或地質聚合物粘結劑的任一種。
所述地質聚合物粘結劑是由100份高嶺土、30-40份礦粉、5-10份氫氧化鈉、20-35份的水玻璃混合配製而成。
所述水性環氧樹脂為固含量為50-100％的水溶性環氧樹脂或標準液體環氧樹脂；水性環氧固化劑為固含量為30％-70％的水溶性環氧固化劑，優選為：水性環氧樹脂與對應的水性環氧固化劑的質量比為1:1-10:1。
所述水泥抑鹼劑為矽灰、粉煤灰、煅燒高嶺土的任一種或兩種以上。
所述減水劑為萘系高效減水劑、脂肪族高效減水劑、氨基高效減水劑、聚羧酸高效減水劑或Light Polymers公司的 CT017減水劑等一種或多種。
一種複合透水磚的製備方法，其特徵在於：包括如下步驟：a、按配方要求稱取面層各原料和底層各原料，分別混合均勻，為待用的面層原料和底層原料；b、採用振動壓制的方法將底層原料在模具進行壓制，清理壓頭，製得底層，在底層上面放置面層原料並壓製成型；c、將步驟b製得的成型樣品在溫度為20-35℃，溼度為70%-95%的條件下養護3-28天，得到複合透水磚。
複合透水磚的面層厚度為4-10mm；底層厚度為30-100mm，優選為40-80mm。
甜菜鹼為具有強烈吸溼性能的烷基甜菜鹼、烷基醯胺甜菜鹼或磺丙基甜菜鹼一種或多種。
底層所用的可分散乳膠粉為具有極為突出粘結強度的的乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物、苯乙烯與丁二烯共聚膠粉一種或多種。
本發明的優點在於：
1.本發明製備透水磚面層所用骨料優選為彩色陶砂或彩色噴霧造粒陶瓷粉，經高溫煅燒，骨料本身具有類似陶瓷的著色效果，不會褪色，有效的避免了水泥等粘結劑影響著色效果；
2.本發明製備透水磚面層所用骨料為經高溫燒結的球形顆粒，使得製備的透水磚強度高，耐磨性好，透水性好，且不易堵塞。
3.本發明製備透水磚面層所用粘結劑主要為無機粘結劑，如水泥、地質聚合物粘結劑等，只用了少量的水性環氧樹脂，降低了原料成本，同時也避免了有機粘結劑造成的易老化、掉砂等問題；
4.面層所用甜菜鹼具有強烈的吸溼性能，可以增強透水磚的透水性，同時作為一種兩性表面活性劑，在水泥水化的鹼性環境下，甜菜鹼中-COO-基團易與環氧樹脂環氧基團反應結合，使其在水中不易流失，可以長期保持其增強透水的功能,使透水磚的透水性長期不衰減。
5.面層與底層都為無機粘結劑，結合較好，面層與底層結合牢固；
6.本發明原料易得、製備工藝簡單，有利於產業化。
具體實施方式
為了更詳細地說明本發明，給出下述製備實例。但本發明的範圍並不局限於此。
實施例1
面層配方：黃色陶砂（40-80目）100g，P.O42.5水泥30g，水性環氧樹脂1.5g，水性環氧固化劑0.4g，甜菜鹼0.15g，矽灰1g，聚羧酸減水劑0.3g，水14g；
底層配方：石子（3-7mm）1200g，P.O42.5級水泥380g，砂子320g，可再分散乳膠粉3g，矽灰10g，聚羧酸減水劑2.4g，水96g。
（1）按配方要求稱取面層與底層原料，二者分別混合均勻待用；
（2）採用振動壓制的方法，先將底層混合料放置在150×150×65mm的鋼模中布料壓制，清理壓頭，再在底層上面進行面層布料並壓製成型；
（3）將成型好的樣品，在溫度為25℃、溼度為80%的條件下養護28天，得到複合透水磚；
（4）將養護好的透水磚按照JG/T376-2012測試透水係數與抗壓強度，如表1所示。
實施例2
面層配方：紅色陶瓷噴霧造粒粉（40-60目）120g，P.O42.5水泥25g，水性環氧樹脂2.25g，水性環氧固化劑0.6g，甜菜鹼0.15g，粉煤灰1.5g，減水劑0.3g，水16g；
底層配方：陶粒（3-7mm）1200g，P.O42.5水泥300g，砂子280g，可再分散乳膠粉2g，矽灰12g，減水劑2.4g，水110g。
（1）按配方要求稱取面層與底層原料，二者分別混合均勻待用；
（2）採用振動壓制的方法，先將底層混合料放置在150×150×65mm的鋼模中布料壓制，清理壓頭，再在底層上面進行面層布料並壓製成型；
（3）將成型好的樣品，在溫度為25℃、溼度為90%的條件下養護28天，得到複合透水磚；
（4）將養護好的透水磚按照JG/T376-2012測試透水係數與抗壓強度，如表1所示。
實施例3
面層配方：藍色天然彩砂（40-60目）120g，高嶺土24g，礦粉9g，氫氧化鈉1.65，水玻璃6.6，水性環氧樹脂2.4g，水性環氧固化劑0.6g，甜菜鹼0.15g，高嶺土1.3g，萘系高效減水劑0.2g，水17g；
底層配方：陶粒（3-7mm）1200g，P.O42.5水泥240g，砂子220g，可再分散乳膠粉3g，矽灰15g，萘系高效減水劑2.6g，水100g。
（1）按配方要求稱取面層與底層原料，二者分別混合均勻待用，其中氫氧化鈉先與水玻璃混合，並攪拌至氫氧化鈉溶解配置成激發劑，再將激發劑與面層其他原料一起混合；
（2）採用振動壓制的方法，先將底層混合料放置在150×150×65mm的鋼模中布料壓制，清理壓頭，再在底層上面進行面層布料並壓製成型；
（3）將成型好的樣品，在溫度為25℃、溼度為80%的條件下養護28天，得到複合透水磚；
（4）將養護好的透水磚按照JG/T376-2012測試透水係數與抗壓強度，如表1所示。
對比例1
與實施例2對比，面層未添加甜菜鹼，其他配方與實驗步驟完全相同，將養護好的透水磚按照JG/T376-2012測試透水係數與抗壓強度，如表1所示。
對比例2
與實施例2對比，底層中未添加可再分散乳膠粉，其他配方與實驗步驟完全相同，將養護好的透水磚按照JG/T376-2012測試透水係數與抗壓強度，如表1所示：
通過以上數據可以看出，本發明的實施例2與對比例1相比，強度變化不大，但透水性能明顯具有優勢，本發明的實施例2與對比例2相比，透水係數變化不大，但抗壓強度明顯具有優勢。同時，本發明製備的透水磚在強度與透水性能方面都具有明顯的優勢。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。