專利名稱：:一種具有透水功能的凝石路面磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種具有透水功能的凝石路面磚及其制備方法。技術(shù)背景目前出現(xiàn)的路面透水磚主要有陶瓷基、水泥基、和樹脂基三大類，其中陶瓷基路面透水磚和樹脂基路面透水磚生產(chǎn)成本太高，目前大范圍推廣遇到了困難。其中樹脂基路面透水磚還有受紫外線照射易老化和污染環(huán)境問題。而水泥基路面透水磚目前還不能完全克服凍融后強(qiáng)度下降過大而導(dǎo)致使用壽命短的問題。公開號(hào)為CN1186291C的專利公開了以普通硅酸鹽水泥和樹脂復(fù)合物作為膠凝材料，其中樹脂的加入量為每100公斤水泥摻入0—40公斤樹脂，當(dāng)不加樹脂或樹脂加入量較小時(shí)雖然有較高的透水率，但不能從根本上解決解決凍融后強(qiáng)度下降過大的問題；當(dāng)樹脂加入量較大時(shí)，又會(huì)帶來成本過高和透水率大幅度下降的問題。公開號(hào)為CN1528700A的專利公開了一種水泥基路面透水磚的制造方法。該方法中，以直徑為3—6mm的石屑為骨料，以礦渣硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥為膠凝材料，膠骨比為l:2.65,水灰比為0.22:1,采用基層和面層分別布料的震壓成型法，制備出抗壓強(qiáng)度在30Mpa以上，透水率在0.1毫升/厘米2秒以上的透水磚。但該專利沒有對(duì)透水磚的抗凍融性能進(jìn)行描述。公開號(hào)為CN1226224C的專利公開了一種具有網(wǎng)絡(luò)狀孔隙結(jié)構(gòu)的鋼渣透水路面磚的制造方法。該發(fā)明充分發(fā)揮鋼渣有一定水硬活性的特點(diǎn)，利用粒徑為2.510mm鋼渣顆粒為骨料，42.5號(hào)水泥、礦渣磨細(xì)粉、作為膠凝材料，并加入減水劑，采用分層搗打工藝，制備出抗壓強(qiáng)度在22.0Mpa以上，25次凍融后抗壓強(qiáng)度在20.0Mpa以上，透水率在2.0毫升/厘米2秒以上的路面透水磚。雖然該項(xiàng)發(fā)明依靠鋼渣骨料的水硬活性作用使水泥基路面透水磚的抗凍融性得到了很大提高，但由于硅酸鹽水泥是屬于高鈣體系，以C-S-H凝膠為主要膠結(jié)物相，并且由于過量的Ca(OH)2常集中在膠凝材料與骨料的邊界，形成軟弱界面，因此難以從根本上克服抗凍融性差的難題。此外，由于Ca(OH)2會(huì)在雨水的淋濾緩慢地濾出，以及碳化等原因，很難保證水泥基的路面透水轉(zhuǎn)具有長(zhǎng)的使用壽命。"凝石"是清華大學(xué)孫恒虎教授等發(fā)明的一種以固體廢棄物為主要原料制備的水硬性硅鋁基膠凝材料。這種膠凝材料在許多場(chǎng)合可以代替水泥使用，但在許多條件下又與水泥有著不用的性能。中國(guó)專利CN1415567A"凝石二元化濕水泥及其用途"公開了凝石"二元化"濕水泥及其包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用和應(yīng)用方法，其中凝石"二元化"濕水泥由"陰體(主體)"和"陽體"(配體)組成，它們是細(xì)度為比表面積(28007500)cm々g的、與少量調(diào)節(jié)劑及與水組成的漿體、膏體或濕粉狀形態(tài)的無機(jī)膠凝材料；主體部分在生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用直至應(yīng)用的全過程中始終是濕態(tài)物料，而配體部分則可以是濕態(tài)或干粉物料。使用時(shí)，把"陰體"和"陽體"混合即可。凝石"二元化"濕水泥在從生產(chǎn)到使用的全過程中，幾乎不生產(chǎn)粉塵、S02、NOx、C02，從根本上解決了傳統(tǒng)水泥工業(yè)的污染、耗能和成本等方面的大難題。它的原料主要來自各類礦渣、煤渣和天然礦物。凝石"二元化"濕水泥可用于取代傳統(tǒng)水泥，且比傳統(tǒng)水泥有更廣泛的用途，使用于建筑、交通、水利、礦井充填、支護(hù)、路基加固等。CN1415567A公開以后，凝石及其生產(chǎn)技術(shù)仍在不斷地完善改進(jìn)。目前該技術(shù)己可以實(shí)現(xiàn)"二元干法"生產(chǎn)，即所出廠的產(chǎn)品可以像水泥一樣單組分包裝或散裝車運(yùn)輸。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是以凝石作為膠凝材料替代傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥結(jié)合粗砂、碎石或鋼渣等骨料制造出具有極好抗凍融性和耐久性的凝石制品。凝石以地學(xué)理論為基礎(chǔ)，以循環(huán)經(jīng)濟(jì)思想為指導(dǎo)，利用地殼上最豐富的硅鋁質(zhì)物料，包括固體廢棄物，模仿大地造巖過程，采用微晶二元清潔制備技術(shù)制備而成的硅鋁基膠凝材料。由于凝石是不同于傳統(tǒng)水泥高鈣體系的硅鋁基膠凝材料，其硬化體中不存在游離的Ca(OH)2，同時(shí)由于其硬化過程中成巖流體的成巖作用，使得凝石膠凝材料的基質(zhì)與骨料之間不存在軟弱界面。本發(fā)明涉及一種具有透水功能的凝石路面磚，其特征在于分上下兩層進(jìn)行配料和成型。底層原料中，按重量百分比計(jì)算，骨料占7578%，凝石膠凝材料占16.518.5%，減水劑占0.52.0%，水占3.56.0%;上層原料中，骨料7175%，凝石占20.822.1%，減水劑占O.70.9%，水占3.56.0%。如上所述的骨料是粒徑為3—10mm的粗砂、碎石和鋼渣中的一種或幾種混合物。粗砂是山砂、河砂和海砂中的一種或幾種混合物。碎石是由巖漿巖、變質(zhì)巖、石灰?guī)r和堅(jiān)硬的采礦廢石中的一種或幾種混合物破碎而成。骨料的壓碎指標(biāo)值1030。如上所述的凝石采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5或52.5的普通凝石。如上所述的減水劑是混凝土領(lǐng)域常用的各種高效減水劑，如上所述的水是IV類以上地表水、地下水或海水。凝石透水路面磚的生產(chǎn)既可手工成型也可機(jī)器成型。手工成型的具體生產(chǎn)操作步驟如下(1)提前使用孔徑為IO鵬和3mm的篩，選出顆粒粒徑在310醒的骨料顆粒。按比例分別稱取底層和上層的原材料。上層料在單塊透水磚中的重量百分比為10一50%，其余為下層料。(2)將原材料底層部分放入攪拌容器，先將干粉原料和骨料顆粒攪拌均勻。再倒入定量的水，繼續(xù)攪拌均勻，使干粉、骨料顆粒和水均勻混合。這一步驟的攪拌速度和力度基本接近于在制作水泥膠沙試塊時(shí)的攪拌機(jī)的情況，而且加入水后的攪拌時(shí)間保持在1.52分鐘。(3)步驟(2)開始后3570秒后，再在另一臺(tái)攪拌容器中開始上層原料的攪拌，這一步驟就是將上層原料完全參照步驟(2)的所有過程和要求進(jìn)行操作。(4)將步驟(2)中攪拌均勻的底層原料迅速放入路面透水磚的樹脂模具內(nèi)，大致均勻鋪平，使用橡皮錘輕輕將底層原料搗實(shí)約2040秒，將步驟(3)中攪拌好的上層原料也倒入模具，均勻鋪平，同樣使用橡皮錘均勻搗實(shí)約20犯秒。(5)將成型后的坯體帶模在潮濕環(huán)境和l(TC以上的室溫條件下養(yǎng)護(hù)13天后可進(jìn)行脫模。脫模后的坯體還需在潮濕環(huán)境和10°C以上的室溫條件下放置27天以上，經(jīng)檢驗(yàn)合格后可作為成品出售。機(jī)器成型采用具有振動(dòng)功能的壓磚機(jī)，機(jī)器成型的具體生產(chǎn)操作步驟如下按上述手工成型的同樣方法準(zhǔn)備好底層料和上層料，并攪拌均勻。開啟成形機(jī)，先向模具中加入底層料，同時(shí)拌有主機(jī)震動(dòng)，13秒后，模具上壓頭下壓13秒后提起，再加入上層料，模具上壓頭下壓13秒后脫模，并將壓制好的磚坯放在鐵托板上。將鐵托板上壓好的半成品通過運(yùn)輸機(jī)、裝載機(jī)裝到鐵架上，用窯車運(yùn)到養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)，在609(TC養(yǎng)護(hù)13天，出窯后再在潮濕環(huán)境和l(TC以上的室溫條件下放置15天可作成品出售。有益效果本發(fā)明以骨料為支架加入一定配比的凝石膠凝漿料，將骨料充分膠結(jié)，磚的整體產(chǎn)生一種連續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀孔隙結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的孔洞分布均勻，是一種各孔洞充分相連的超大滲水率透水路面磚。這種連續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀的孔洞是靠近于等大的骨料顆粒堆積而成的。所采用的膠凝材料只起到膠結(jié)這些顆粒的作用，并不能填滿這些網(wǎng)絡(luò)狀孔洞。這種孔洞還使路面磚具有一定防滑功能。與陶瓷路面透水磚相比，本發(fā)明可大幅度降低路面透水磚的生產(chǎn)成本，同時(shí)不需煅燒，可節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。與目前已有的水泥基路面透水磚相比，避免了抗凍融性差，使用壽命短的的缺點(diǎn)。此外，由于凝石膠凝材料是以固體廢棄物為主要原料生產(chǎn)的并比水泥有更低的制造成本、更低的制造能耗和大幅度減排co2，因此，本發(fā)明還由于能促進(jìn)凝石膠凝材料的應(yīng)用而具有良好的環(huán)境效益。具體實(shí)施方式實(shí)施例1、底層原料中，按重量百分比計(jì)算，骨料占75%，凝石膠凝材料占18.5%，減水劑占2.0%，水占4.5%;上層原料中，骨料73%，凝石占21%，減水劑占0.8%，水占5.2%。如上所述的骨料是粒徑為3—10mm的石灰?guī)r碎石,骨料的壓碎指標(biāo)值為15;凝石膠凝材料采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的普通凝石；減水劑采用混凝土領(lǐng)域常用的UNF-5減水劑，拌合用水采用普通自來水。采用手工成型，具體生產(chǎn)操作步驟如下(1)提前使用孔徑為10mm和3mm的篩，選出顆粒粒徑在310mm的骨料顆粒。按比例分別稱取底層和上層的原材料。上層料在單塊透水磚中的重量百分比為30%，其余為下層料。(2)將原材料底層部分放入攪拌容器，先將干粉原料和骨料顆粒攪拌均勻。再倒入定量的水，繼續(xù)攪拌均勻，使干粉、骨料顆粒和水均勻混合。這一步驟的攪拌速度和力度基本接近于在制作水泥膠沙試塊時(shí)的攪拌機(jī)的情況，而且加入水后的攪拌時(shí)間保持在1.5分鐘。(3)步驟(2)開始后60秒后，開始上層原料的攪拌，這一步驟就是將上層原料完全參照步驟(2)的所有過程和要求進(jìn)行操作。(4)將步驟(2)中攪拌均勻的底層原料迅速放入路面透水磚的樹脂模具內(nèi)，大致均勻鋪平，使用橡皮錘輕輕將底層原料搗實(shí)約40秒，將步驟(3)中攪拌好的上層原料也倒入模具，均勻鋪平，同樣使用橡皮錘均勻搗實(shí)約30秒。(5)將成型后的坯體帶模在潮濕環(huán)境和IO'C以上的室溫條件下養(yǎng)護(hù)1天后進(jìn)行脫模。脫模后的坯體還需在潮濕環(huán)境和1(TC以上的室溫條件下放置27天以上，經(jīng)檢驗(yàn)合格后可作為成品出售。所得產(chǎn)品性能見表l。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例2、底層原料中，按重量百分比計(jì)算，骨料占77.5%，凝石膠凝材料占16.5%，減水劑占1.0%，水占5.0%;上層原料中，骨料73%，凝石占20.3%，減水劑占O.7%，水占6.0%。如上所述的骨料是粒徑為3—10mm鋼渣。骨料的壓碎指標(biāo)值30。如上所述的凝石采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5或/和52.5的普通凝石。如上所述的減水劑是混凝土領(lǐng)域常用的木鈣系高效減水劑，如上所述的水是可作為應(yīng)用水源的地下水。凝石透水路面磚的生產(chǎn)采用手工成型的具體生產(chǎn)操作步驟如下(1)提前使用孔徑為lOmra和3mm的篩，選出顆粒粒徑在310mm的骨料顆粒。按比例分別稱取底層和上層的原材料。上層料在單塊透水磚中的重量百分比為40%，其余為下層料。(2)將原材料底層部分放入攪拌容器，先將干粉原料和骨料顆粒攪拌均勻。再倒入定量的水，繼續(xù)攪拌均勻，使干粉、骨料顆粒和水均勻混合。這一步驟的攪拌速度和力度基本接近于在制作水泥膠沙試塊時(shí)的攪拌機(jī)的情況，而且加入水后的攪拌時(shí)間保持在2分鐘。(3)步驟(2)開始后50秒后，開始上層原料的攪拌，這一步驟就是將上層原料完全參照步驟(2)的所有過程和要求進(jìn)行操作。(4)將步驟(2)中攪拌均勻的底層原料迅速放入路面透水磚的樹脂模具內(nèi)，大致均勻鋪平，使用橡皮錘輕輕將底層原料搗實(shí)約35秒，將步驟(3)中攪拌好的上層原料也倒入模具，均勻鋪平，同樣使用橡皮錘均勻搗實(shí)約35秒。(5)將成型后的坯體帶模在潮濕環(huán)境和l(TC以上的室溫條件下養(yǎng)護(hù)2天后可進(jìn)行脫模。脫模后的坯體還需在潮濕環(huán)境和1(TC以上的室溫條件下放置27天以上，經(jīng)檢驗(yàn)合格后可作為成品出售。所得產(chǎn)品性能見表2。表2實(shí)施例2凝石路面透水磚性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例3、底層原料中，按重量百分比計(jì)算，骨料占76%，凝石膠凝材料占18.5%，減水劑占2.0%，水占3.5%;上層原料中，骨料73.5%，凝石占22.1%，減水劑占0.9%,水占3.5%。如上所述的骨料是粒徑為3—10mm的粗山砂。骨料的壓碎指標(biāo)值15。凝石膠凝材料采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5普通凝石。減水劑是混凝土領(lǐng)域常用的聚羧酸高效減水劑，水選用的是海水。凝石透水路面磚的生產(chǎn)采用具有振動(dòng)功能的壓磚機(jī)成型，具體生產(chǎn)操作步驟如下按上述手工成型的同樣方法準(zhǔn)備好底層料和上層料，并攪拌均勻。上層料在單塊透水磚中的重量百分比為15%，其余為下層料。開啟成形機(jī)，先向模具中加入底層料，同時(shí)拌有主機(jī)震動(dòng)，l秒后，模具上壓頭下3秒后提起，再加入上層料，模具上壓頭下壓3秒后脫模，并將壓制好的磚坯放在鐵托板上。將鐵托板上壓好的半成品通過運(yùn)輸機(jī)、裝載機(jī)裝到鐵架上，用窯車運(yùn)到養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)，在60'C養(yǎng)護(hù)3天，出窯后再在潮濕環(huán)境和l(TC以上的室溫條件下放置15天可作成品出售。所得產(chǎn)品性能見表3。表3實(shí)施例3凝石路面透水磚性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例4、底層原料中，按重量百分比計(jì)算，骨料占78%，凝石膠凝材料占16.5%，減水劑占2.0%，水占3.5%;上層原料中，骨料74.5%，凝石占21.1%，減水劑占0.9%，水占3.5%。如上所述的骨料是由金礦采礦的廢石經(jīng)破碎而成的粒徑為3—10mm的顆粒。骨料的壓碎指標(biāo)值25。凝石膠凝材料采用強(qiáng)度等級(jí)為52.5普通凝石。減水劑是混凝土領(lǐng)域常用的聚羧酸高效減水劑，水選用的是河水。凝石透水路面磚的生產(chǎn)采用具有振動(dòng)功能的壓磚機(jī)成型，具體生產(chǎn)操作步驟如下按上述手工成型的同樣方法準(zhǔn)備好底層料和上層料，并攪拌均勻。上層料在單塊透水磚中的重量百分比為20%，其余為下層料。開啟成形機(jī)，先向模具中加入底層料，同時(shí)拌有主機(jī)震動(dòng)，1.5秒后，模具上壓頭下1.5秒后提起，再加入上層料，模具上壓頭下壓1.5秒后脫模，并將壓制好的磚坯放在鐵托板上。將鐵托板上壓好的半成品通過運(yùn)輸機(jī)、裝載機(jī)裝到鐵架上，用窯車運(yùn)到養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)，在80。C養(yǎng)護(hù)2天，出窯后再在潮濕環(huán)境和l(TC以上的室溫條件下放置15天可作成品出售。所得產(chǎn)品性能見表4。表4實(shí)施例4凝石路面透水磚性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1.一種具有透水功能的凝石路面磚，其特征在于分上下兩層進(jìn)行配料和成型，底層原料中，按重量百分比計(jì)算，骨料占75～78％，凝石膠凝材料占16.5～18.5％，減水劑占0.5～2.0％，水占3.5～6.0％；上層原料中，骨料71～75％，凝石占20.8～22.1％，減水劑占0.7～0.9％，水占3.5～6.0％。2.如權(quán)利要求1所述的一種具有透水功能的凝石路面磚，其特征在于骨料是粒徑為3—10mm的粗砂、碎石和鋼渣中的一種或幾種混合物，粗砂是山砂、河砂和海砂中的一種或幾種混合物，碎石是由巖漿巖、變質(zhì)巖、石灰?guī)r和堅(jiān)硬的采礦廢石中的一種或幾種混合物破碎而成。3.如權(quán)利要求1所述的一種具有透水功能的凝石路面磚，其特征在于凝石采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5或52.5的普通凝石，減水劑采用混凝土領(lǐng)域常用的各種高效減水劑，水采用IV類以上地表水、地下水或海水。4.如權(quán)利要求1所述的一種具有透水功能的凝石路面磚，其特征在于制備方法上采用手工成型，手工成型的具體生產(chǎn)操作步驟如下-(1)提前使用孔徑為IO咖和3咖的篩，選出顆粒粒徑在310mm的骨料顆粒，按比例分別稱取底層和上層的原材料，上層料在單塊透水磚中的重量百分比為10—50%，其余為下層料；(2)將原材料底層部分放入攪拌容器，先將干粉原料和骨料顆粒攪拌均勻，再倒入定量的水，繼續(xù)攪拌均勻，使干粉、骨料顆粒和水均勻混合；這一步驟的攪拌速度和力度與在制作水泥膠沙試塊時(shí)的攪拌機(jī)的情況相近，而且加入水后的攪拌時(shí)間保持在1.52分鐘；(3)步驟(2)開始后3570秒后，再在另一臺(tái)攪拌容器開始上層原料的攪拌，這一步驟就是將上層原料完全參照步驟(2)的所有過程和要求進(jìn)行操作；(4)將步驟(2)中攪拌均勻的底層原料迅速放入路面透水磚的樹脂模具內(nèi)，均勻鋪平，使用橡皮錘輕輕將底層原料搗實(shí)約2040秒，將步驟(3)中攪拌好的上層原料也倒入模具，均勻鋪平，同樣使用橡皮錘均勻搗實(shí)約2040秒；(5)將成型后的坯體帶模在潮濕環(huán)境和l(TC以上的室溫條件下養(yǎng)護(hù)13天后進(jìn)行脫模，脫模后的坯體還需在潮濕環(huán)境和l(TC以上的室溫條件下放置27天以上，經(jīng)檢驗(yàn)合格后作為成品出售。5.如權(quán)利要求1所述的一種具有透水功能的凝石路面磚，其特征在于制備方法上采用具有振動(dòng)功能的壓磚機(jī)機(jī)器成型，機(jī)器成型的具體生產(chǎn)操作步驟如下按上述手工成型的同樣方法準(zhǔn)備好底層料和上層料，并攪拌均勻，開啟成形機(jī)，先向模具中加入底層料，同時(shí)拌有主機(jī)震動(dòng)，13秒后，模具上壓頭下13秒后提起，再加入上層料，模具上壓頭下壓13秒后脫模，并將壓制好的磚坯放在鐵托盤上；將鐵托板上壓好的半成品通過運(yùn)輸機(jī)、裝載機(jī)裝到鐵架上，用窯車運(yùn)到養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)，在609(TC養(yǎng)護(hù)13天，出窯后再在潮濕環(huán)境和l(TC以上的室溫條件下放置15天作成品出售。專利摘要本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種具有透水功能的凝石路面磚，其特征在于采用凝石作為膠凝材料，充分發(fā)揮這一新型的硅鋁基膠凝材料硬化后不含游離的Ca(OH)₂、抗凍融能力強(qiáng)、耐久性好等特點(diǎn)。凝石路面透水磚的生產(chǎn)分上下兩層進(jìn)行配料和成型。既可采用手工成型也可采用機(jī)器成型。底層原料中，按重量百分比計(jì)算，骨料占75～78％，凝石膠凝材料占16.5～18.5％，減水劑占0.5～2.0％，水占3.5～6.0％；上層原料中，骨料71～75％，凝石占20.8～22.1％，減水劑占0.7～0.9％，水占3.5～6.0％。與陶瓷路面透水磚相比，本發(fā)明可大幅度降低路面透水磚的生產(chǎn)成本，同時(shí)不需煅燒，可節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。與目前已有的水泥基路面透水磚相比，避免了抗凍融性差，使用壽命短的缺點(diǎn)。文檔編號(hào)C04B14/06GKCN101439953SQ200810241020公開日2009年5月27日申請(qǐng)日期2008年12月24日發(fā)明者文倪,孫恒虎,張旭芳,張玉燕,鄭永超申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX,EndNote,RefMan