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CN112358255A - 一种环保透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种环保透水砖及其制备方法。该环保透水砖，包括如下组分：石粉、建筑垃圾、污泥、赤泥、粉煤灰、煤矸石、水泥、环氧树脂粉和固体碱。该制备方法，包括以下步骤：将赤泥、粉煤灰、煤矸石和固体碱混合均匀后煅烧，冷却后得到混合物A；将混合物A、石粉、建筑垃圾、污泥、水泥和环氧树脂粉混合均匀，随后倒入模具中，经成型和养护后，得到环保透水砖。本发明通过以多种固废为原料生产环保透水砖，原料成本低，经济效益高，变废为宝，有利于改善环境污染；本发明的通过低温煅烧，有利于降低能耗，符合节能减排的要求；本发明所制环保透水砖抗压强度高，透水性好。

Description

一种环保透水砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物利用技术领域，尤其涉及一种环保透水砖及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，各种固体废弃物的产生量越来越大。变废为宝，充分利用资源是国家的基本政策。然而在实际处理过程中，人们一般仅采用堆放、填埋、煅烧的方式处理固体废弃物，耗用了大量的土地，且容易产生二次污染。
目前，建筑行业对砖的需求量很大，多数砖是采用黏土烧制而成，对农田破坏严重，且烧制过程能耗高，容易产生二次污染。
因此，提供一种利用固体废弃物制备砖的方法对于解决上述问题极为重要。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种环保透水砖及其制备方法，用以解决现有技术中固体废弃物资源利用率低，处理过程容易产生二次污染的技术问题。
本发明的第一方面提供一种环保透水砖，按重量份计，包括如下组分：石粉20-25份、建筑垃圾15-20份、污泥8-10份、赤泥8-10份、粉煤灰8-10份、煤矸石15-20份、水泥8-10份、环氧树脂粉18-25份和固体碱1-3份。
本发明的第二方面提供了一种环保透水砖的制备方法，包括以下步骤：
将赤泥、粉煤灰、煤矸石和固体碱混合均匀后煅烧，冷却后得到混合物A；
将混合物A、石粉、建筑垃圾、污泥、水泥和环氧树脂粉混合均匀，随后倒入模具中，经成型和养护后，得到环保透水砖。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过以多种固废为原料生产环保透水砖，原料成本低，经济效益高，变废为宝，有利于改善环境污染；
本发明的通过低温煅烧，有利于降低能耗，符合节能减排的要求；
本发明所制环保透水砖抗压强度高，透水性好。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的第一方面提供了一种环保透水砖，按重量份计，包括如下组分：石粉20-25份、建筑垃圾15-20份、污泥8-10份、赤泥8-10份、粉煤灰8-10份、煤矸石15-20份、水泥8-10份、环氧树脂粉18-25份和固体碱1-3份。
本实施方式中，石粉为粒径≤3mm的小颗粒天然岩石、卵石；建筑垃圾由砖、瓦、石、混凝土经机械破碎、筛分制成的，其粒径为5-10mm。本发明中，通过控制建筑垃圾和石粉的级配，有利于提高环保透水砖的力学性能。
本实施方式中，污泥为各种生活污泥或工业污泥，固含量为30-40％；赤泥的主要化学成分及含量为：SiO2 20-30％、Al2O3 15-20％、CaO 10-15％、Fe2O3 15-20％；粉煤灰的主要化学成分及含量为：SiO2 50-65％、Fe2O3 5-10％、Al2O3 20-30％；煤矸石的主要化学成分及含量为：SiO2 45-55％、Fe2O3 15-25％、Al2O3 15-20％。
本实施方式中，水泥为425#普通硅酸盐水泥，一方面能提高砖的强度和耐水性能，另一方面能够作为粘结剂，便于成型；环氧树脂粉为环氧树脂产品过程中产生的废渣，其能够降低水泥的用量，进一步降低生产成本。本发明中，通过加入水泥和环氧树脂粉，能够充分发挥二者的协同作用，无需加入固化剂，便能显著提高环保透水砖的力学性能。优选地，水泥与环氧树脂粉的质量比为1：(2-2.5)。在该比例范围内，所得环保透水砖具有更优的性能，且避免加入过多的水泥，有效降低了成本。
本实施方式中，固体碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种。本发明中，通过加入固体碱能够提高体系的碱性，使各组分充分被碱激发，生成C-S-H凝胶，提高环保透水砖的强度。该过程中，固体碱的加入量不可过低或过高，只有在本发明的范围内，所得环保透水砖才具有最优性能。其原因可能为：过低将导致粉煤灰等原料无法充分受到碱的激发，过高将导致体系结构被破坏，降低力学性能。
本发明的第二方面提供了一种环保透水砖的制备方法，包括以下步骤：
S1将赤泥、粉煤灰、煤矸石和固体碱混合均匀后煅烧，冷却后得到混合物A；
S2将混合物A、石粉、建筑垃圾、污泥、水泥和环氧树脂粉混合均匀，随后倒入模具中，经成型和养护后，得到环保透水砖。
本发明中，通过将赤泥、粉煤灰、煤矸石和固体碱混合均匀后煅烧，能够利用赤泥和固体碱提供碱环境，提高粉煤灰、煤矸石的活性，从而提高产品早期强度。其中，煅烧的温度为500-600℃，煅烧的时间为1-2h。
本发明中，通过将混合物A、石粉、建筑垃圾、污泥、水泥和环氧树脂粉混合均匀，作用如下：(1)能够通过固体碱和赤泥提供碱环境，与污泥中的H+反应，加快孔隙的形成，提高氧气与污泥的接触面积，加快污泥降解速度，提高透水性；(2)能够使各组分继续被碱激发，生成C-S-H凝胶，进一步提高环保透水砖的强度。其中，养护的条件为：温度30-40℃，时间2-4天，湿度50-70％。
本实施方式中，步骤S1还包括，冷却后将混合物粉磨至≧100目，得到混合物A。
实施例1
(1)将赤泥9份、粉煤灰9份、煤矸石18份和固体碱2份混合均匀后在550℃下煅烧1.5h，冷却后粉磨至≧100目得到混合物A；
(2)将上述混合物A与石粉23份、建筑垃圾20份、污泥8份、水泥8份和环氧树脂粉20份混合均匀，随后倒入模具中，经成型和养护后，得到环保透水砖。其中，养护条件为温度35℃，时间3天，湿度60％。
实施例2
(1)将赤泥8份、粉煤灰8份、煤矸石20份和固体碱3份混合均匀后在500℃下煅烧2h，冷却后粉磨至≧100目得到混合物A；
(2)将上述混合物A与石粉20份、建筑垃圾15份、污泥9份、水泥9份和环氧树脂粉18份混合均匀，随后倒入模具中，经成型和养护后，得到环保透水砖。其中，养护条件为温度30℃，时间4天，湿度70％。
实施例3
(1)将赤泥10份、粉煤灰10份、煤矸石15份和固体碱1份混合均匀后在600℃下煅烧1h，冷却后粉磨至≧100目得到混合物A；
(2)将上述混合物A与石粉25份、建筑垃圾18份、污泥10份、水泥10份和环氧树脂粉25份混合均匀，随后倒入模具中，经成型和养护后，得到环保透水砖。其中，养护条件为温度40℃，时间2天，湿度50％。
实施例4
(1)将赤泥9份、粉煤灰9份、煤矸石18份和固体碱2份混合均匀后在550℃下煅烧1.5h，冷却后粉磨至≧100目得到混合物A；
(2)将上述混合物A与石粉23份、建筑垃圾20份、污泥8份、水泥10份和环氧树脂粉18份混合均匀，随后倒入模具中，经成型和养护后，得到环保透水砖。其中，养护条件为温度35℃，时间3天，湿度60％。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅在于，对比例1中的环保透水砖通过以下步骤得到：
将石粉23份、建筑垃圾20份、污泥8份、赤泥9份、粉煤灰9份、煤矸石18份、水泥8份、环氧树脂粉20份和固体碱2份混合均匀，随后倒入模具中，经成型和养护后，得到环保透水砖。其中，养护条件为温度35℃，时间3天，湿度60％。
对比例2
对比例2与实施例1的区别仅在于，对比例2中，水泥7份、环氧树脂粉21份。
对比例3
对比例3与实施例1的区别仅在于：对比例3中未加入固体碱。
对比例4
对比例4与实施例1的区别仅在于：对比例4中加入5份固体碱。
对比例5
对比例4与实施例1的区别仅在于：对比例5中未加入污泥。
试验组
按照JCT 945-2019《透水砖》对上述实施例1-4和对比例1-5所得砖进行性能测试，结果见表1。
表1
透水系数(cm/s) 抗压强度(MPa)
实施例1 0.058 58.41
实施例2 0.065 65.56
实施例3 0.071 49.72
实施例4 0.061 60.23
对比例1 0.055 32.79
对比例2 0.042 49.13
对比例3 0.029 35.41
对比例4 0.062 45.85
对比例5 0.015 62.21
由表1可以看出，本发明实施例1-4所得环保透水砖具有优异的透水性和抗压强度。与实施例1相比，对比例1中未将赤泥、粉煤灰、煤矸石和固体碱混合煅烧，无法提高粉体活性，从而导致所得环保透水砖具有较差的强度；对比了2中水泥与环氧树脂粉的比值过低，导致所得环保透水砖具有较差的性能；对比例3中未加入固体碱，体系碱度不够，无法充分降解污泥中的有机物和充分形成C-S-H凝胶，从而导致所得环保透水砖的透水性和强度均较差；对比例4中加入过多的固体碱，加快碱对体系的侵蚀，导致所得透水砖的强度较差；对比例5中未加入污泥，从而导致无法形成较多的孔隙结构，最终导致透水性显著降低。
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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环保透水砖，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：石粉20-25份、建筑垃圾15-20份、污泥8-10份、赤泥8-10份、粉煤灰8-10份、煤矸石15-20份、水泥8-10份、环氧树脂粉18-25份和固体碱1-3份。
2.根据权利要求1所述环保透水砖，其特征在于，所述石粉为粒径≤3mm的小颗粒天然岩石、卵石；所述建筑垃圾的粒径为5-10mm。
3.根据权利要求1所述环保透水砖，其特征在于，所述污泥为生活污泥或工业污泥，固含量为30-40％。
4.根据权利要求1所述环保透水砖，其特征在于，所述赤泥的主要化学成分及含量为：SiO2 20-30％、Al2O3 15-20％、CaO 10-15％、Fe2O315-20％。
5.根据权利要求1所述环保透水砖，其特征在于，所述粉煤灰的主要化学成分及含量为：SiO2 50-65％、Fe2O3 5-10％、Al2O3 20-30％。
6.根据权利要求1所述环保透水砖，其特征在于，所述煤矸石的主要化学成分及含量为：SiO2 45-55％、Fe2O3 15-25％、Al2O3 15-20％。
7.根据权利要求1所述环保透水砖，其特征在于，所述水泥与环氧树脂粉的质量比为1：(2-2.5)。
8.根据权利要求1所述环保透水砖，其特征在于，所述固体碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述环保透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将赤泥、粉煤灰、煤矸石和固体碱混合均匀后煅烧，冷却后得到混合物A；
将所述混合物A、石粉、建筑垃圾、污泥、水泥和环氧树脂粉混合均匀，随后倒入模具中，经成型和养护后，得到环保透水砖。
10.根据权利要求9所述环保透水砖的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为500-600℃，所述煅烧的时间为1-2h。
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