一种石材废料制作仿花岗岩透水砖及其制备工艺

摘要

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种石材废料制作仿花岗岩透水砖及其制备工艺。其技术要点如下：将石材废料筛分为粗石材废料和细石材废料，粗石材废料的粒径为5～12.5mm；细石材废料的粒径为1～5mm；将粗石材废料用于透水砖的底层坯料；细石材废料用于透水砖的面层坯料。本发明将石材废料应用于透水砖中，废弃材料再次利用的同时，提高了透水砖的透水透气性和抗压强度，具有经济价值。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种石材废料制作仿花岗岩透水砖及其制备工艺。

背景技术

石材矿山开采带来70％以上的废石料，处理这些废石料或占用土地堆放或进行填埋，损毁了大量的宝贵土地，使石材资源变成了危害环境的一大公害。而人造石材产业的崛起为彻底解决这一问题找到了出路，把开采天然石材产生的巨量废料用作人造石材的主要原料，变废为宝，这无疑具有巨大的经济意义。发展人造石材产业不直接消耗原生的自然资源、不破坏自然环境，属于资源循环利用的环保利废产业。透水砖是由骨料、外加剂、水等，经特定工艺拌制而成的一种多孔透水砖，其表面形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，其内部含有很大比例的贯通性孔隙，具有透气、透水和重量轻的特点。海绵透水砖在地下水资源保护、吸声降噪、城市热环境改善、城市地表土壤生态环境改善、水体净化及缓解地表径流等方面具有巨大的作用。

然而现有的透水砖仅仅关注透水性能，但透水砖的硬度并不高，不耐磨，不耐用，严重制约了透水砖的广泛应用。

有鉴于上述现有透水砖存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种石材废料制作仿花岗岩透水砖及其制备工艺，将石材废料应用于透水砖中，实现了资源的再次利用，提高石材荒料的利用率、降低石材加工过程中的损失，在保证透水砖的透水性的同时，提高了透水砖的抗压强度和抗折强度以及耐腐蚀性能，具有良好的经济效益和实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种石材废料制作仿花岗岩透水砖，将石材废料过筛后，将不同粒径的石材废料用于透水砖的面层坯料和底层坯料中，综合利用石材废料的同时，保证了透水砖的透水透气性能，提高了透水砖抗压强度和抗折强度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明提供的一种石材废料制作仿花岗岩透水砖，将石材废料筛分为粗石材废料和细石材废料，粗石材废料的粒径为5～12.5mm；所述细石材废料的粒径为1～5mm；将粗石材废料用于透水砖的底层坯料；细石材废料用于透水砖的面层坯料。细石材废料的粒径在1～5mm，将其应用于面层坯料的制备中，孔隙率大，孔尺寸均匀，能够快速透水；而粗石材废料的粒径在5～12.5mm，制备出的底层坯料的孔隙更大，使水从小孔径流入大孔径，形成一定的压力差，提高渗水速率，同时大幅提高透水砖的透水性能、强度、抗融冻性好和防滑性能。

进一步的，本发明利用的石材废料包括花岗岩废弃料、辉绿岩废弃料、石英石废弃料等石材废料。

进一步的，按照重量份数计算，面层坯料包括如下组分：细石材废料65～80份，粘结剂5～8份，色料1～3份，铬铁矿渣5～10份，陶瓷骨料15～23份和水20～30份。铬铁矿渣的加入，提高了透水砖的抗压强度和抗折强度。

进一步的，按照重量份数计算，底层坯料包括如下组分：粗石材废料60～70份，高铝矾土骨料颗粒5～8份，凹凸棒土2～3份，高铝矾土细粉5～8份和粘结剂5～8份。高铝矾土细粉调节Al

进一步的，细石材废料在使用前，采用质量浓度为1％的三乙醇胺溶液进行表面改性。采用质量浓度为1％的三乙醇胺溶液对细石材废料进行表面改性，使石材废料表面的羟基与三乙醇胺反应，对石材废料表面进行接枝，提高石材废料与粘结剂的相容性和粘结力，从而提高石材废料的抗折强度。

进一步的，粗石材废料在使用前，采用质量浓度为2％的氨基硅油的溶液进行表面改性。采用氨基硅油对粗石材废料进行表面改性后，一方面增大了粗石材废料的比表面积，提高粗石材废料的孔隙率，另一方面通过氨基硅油的接枝，提高粗石材废料与细石材废料之间的粘结力，形成一层粘结层，能够对应力进行有效吸收，避免底层和面层剥离的同时，也避免了上下应力导致的透水砖的开裂。

进一步的，细石材废料的表面改性方法包括如下操作步骤：

A1.配制质量浓度为1％的三乙醇胺溶液，并测试其吸光度，记为Aj；

A2.测细石材废料的比表面积记为S

A3.每隔10～15min测溶液吸光度，记为An；

A4.当(Aj-An)/An≥(S

采用三乙醇胺处理后制备出的透水砖，其抗折强度有明显提高；而三乙醇胺的过量也会导致透水砖抗折强度下降。事实上，三乙醇胺除了可以作为表面改性剂外，但过量的三乙醇胺则会加快促进剂产生自由基的速度，进而间接加速粘结剂的固化反应，最后导致透水砖脆性增大，抗折强度降低。因此本发明中对三乙醇胺接枝细石材废料的吸附率进行了严格的控制，本发明通过改性过程中三乙醇胺溶液的吸光度的变化判断三乙醇胺溶液的浓度变化，从而判断三乙醇胺与细石材废料的反应程度，以此来判断三乙醇胺的接枝率。而不同的比表面积的细石材废料的接枝率不同，所消耗的三乙醇胺的量也不同，因此，当(Aj-An)/An≥(S

进一步的，粘结剂是硅溶胶或铝溶胶中的任意一种。优选为铝溶胶，铝溶胶的作用一是和可塑性粘土配合使用增加压制成型时砖坯的成型性和强度，二是提供可以进入到石材颗粒内部的超细氧化铝成分。由于石材颗粒中含有大量高SiO

本发明的第二个目的是提供一种石材废料制作仿花岗岩透水砖的制备工艺，具有同样的技术效果。

本发明的上述技术目的是由以下技术方案实现的。

本发明提供的一种石材废料制作仿花岗岩透水砖的制备工艺如下：

S1.将面层坯料和底层坯料分别混合后搅拌均匀；

S2.在模具中将面层坯料铺平；

S3.将底层坯料在面层坯料上铺平；

S4.模压成型，得到坯体，烘干；

S5.将烘干的坯体入窑烧成。

作为上述技术方案的优选，步骤S4中的成型压力为25～28MPa。

作为上述技术方案的优选，步骤S5中的烧成温度为1050～1200℃，烧成时间为1～2h。

作为上述技术方案的优选，步骤S4中的烘干温度为90～120℃，烘干时间为7～10h。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明中，将石材废料通过筛分后，将粗石材废料应用于透水砖的底层，将细石材废料应用于透水砖的面层，通过粒径的大小不同，使透水砖的面层具有孔隙率大，孔径小的特点，使透水砖的底层具有孔径大，贯通孔更多的特点，当水从面层渗透入底层时，经过一个先窄后宽的通道，形成压力差，提高水的渗透速度，避免透水砖面层积水，延长透水砖的使用寿命。

2.本发明中，对面层的细石材废料和底层的粗石材废料采用不同的表面改性，使两者的接枝不同，提高两者之间的粘结作用效果，避免底层和面层的分离，并形成一层薄薄的粘结层可吸收应力，提高透水砖的抗压强度和抗折强度。

3.本发明中，采用吸光度的测试确定面层中的细石材废料的接枝率，将其控制在最佳范围内，进一步提高面层的抗折强度。

4.本发明中，将石材废料应用于透水砖中，废弃材料再次利用的同时，提高了透水砖的透水透气性和抗压强度，具有经济价值。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种石材废料制作仿花岗岩透水砖及其制备工艺，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

需要说明的是，本实施方式中所用原材料均为市售材料。

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖，将石材废料筛分为粗石材废料和细石材废料，粗石材废料的粒径为5～12.5mm；细石材废料的粒径为1～5mm；将粗石材废料用于透水砖的底层坯料；细石材废料用于透水砖的面层坯料。

其中，按照重量份数计算，面层坯料包括如下组分：细石材废料65～80份，粘结剂5～8份，色料1～3份，铬铁矿渣5～10份，陶瓷骨料15～23份和水20～30份；底层坯料包括如下组分：粗石材废料60～70份，高铝矾土骨料颗粒5～8份，凹凸棒土2～3份，高铝矾土细粉5～8份和粘结剂5～8份。

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖的制备工艺如下：

S1.将面层坯料和底层坯料分别混合后搅拌均匀；

S2.在模具中将面层坯料铺平；

S3.将底层坯料在面层坯料上铺平；

S4.模压成型，得到坯体，烘干；

S5.将烘干的坯体入窑烧成。

实施例1

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖，将石材废料筛分为粗石材废料和细石材废料，粗石材废料的粒径为5～12.5mm；细石材废料的粒径为1～5mm；将粗石材废料用于透水砖的底层坯料；细石材废料用于透水砖的面层坯料。

其中，按照重量份数计算，面层坯料包括如下组分：细石材废料65份，硅溶胶5份，色料1份，铬铁矿渣5份，陶瓷骨料15份和水20份；底层坯料包括如下组分：粗石材废料60份，高铝矾土骨料颗粒5份，凹凸棒土2份，高铝矾土细粉5份和硅溶胶5份。

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖的制备工艺如下：

S1.将面层坯料和底层坯料分别混合后搅拌均匀；

S2.在模具中将面层坯料铺平；

S3.将底层坯料在面层坯料上铺平；

S4.模压成型，成型压力为25～28MPa，得到坯体，烘干，烘干温度为90～120℃，烘干时间为7～10h；

S5.将烘干的坯体入窑烧成，烧成温度为1050～1200℃，烧成时间为1～2h。

实施例2

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖，将石材废料筛分为粗石材废料和细石材废料，粗石材废料的粒径为5～12.5mm；细石材废料的粒径为1～5mm；将粗石材废料用于透水砖的底层坯料；细石材废料用于透水砖的面层坯料。

其中，按照重量份数计算，面层坯料包括如下组分：细石材废料80份，铝溶胶8份，色料3份，铬铁矿渣10份，陶瓷骨料23份和水30份；底层坯料包括如下组分：粗石材废料70份，高铝矾土骨料颗粒8份，凹凸棒土3份，高铝矾土细粉8份和铝溶胶8份。

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖的制备工艺如下：

S1.将面层坯料和底层坯料分别混合后搅拌均匀；

S2.在模具中将面层坯料铺平；

S3.将底层坯料在面层坯料上铺平；

S4.模压成型，成型压力为25～28MPa，得到坯体，烘干，烘干温度为90～120℃，烘干时间为7～10h；

S5.将烘干的坯体入窑烧成，烧成温度为1050～1200℃，烧成时间为1～2h。

实施例3

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖，将石材废料筛分为粗石材废料和细石材废料，粗石材废料的粒径为5～12.5mm；细石材废料的粒径为1～5mm；将粗石材废料用于透水砖的底层坯料；细石材废料用于透水砖的面层坯料。

其中，按照重量份数计算，面层坯料包括如下组分：细石材废料75份，铝溶胶6份，色料2份，铬铁矿渣8份，陶瓷骨料20份和水28份；底层坯料包括如下组分：粗石材废料65份，高铝矾土骨料颗粒8份，凹凸棒土2份，高铝矾土细粉6份和铝溶胶7份。

其中细石材废料在使用前，采用质量浓度为1％的三乙醇胺溶液进行表面改性。粗石材废料在使用前，采用质量浓度为2％的氨基硅油的溶液进行表面改性。

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖的制备工艺如下：

S1.将面层坯料和底层坯料分别混合后搅拌均匀；

S2.在模具中将面层坯料铺平；

S3.将底层坯料在面层坯料上铺平；

S4.模压成型，成型压力为25～28MPa，得到坯体，烘干，烘干温度为90～120℃，烘干时间为7～10h；

S5.将烘干的坯体入窑烧成，烧成温度为1050～1200℃，烧成时间为1～2h。

实施例4

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖，将石材废料筛分为粗石材废料和细石材废料，粗石材废料的粒径为5～12.5mm；细石材废料的粒径为1～5mm；将粗石材废料用于透水砖的底层坯料；细石材废料用于透水砖的面层坯料。

其中，按照重量份数计算，面层坯料包括如下组分：细石材废料75份，铝溶胶6份，色料2份，铬铁矿渣8份，陶瓷骨料20份和水28份；底层坯料包括如下组分：粗石材废料65份，高铝矾土骨料颗粒8份，凹凸棒土2份，高铝矾土细粉6份和铝溶胶7份。

其中细石材废料在使用前，采用质量浓度为1％的三乙醇胺溶液进行表面改性。粗石材废料在使用前，采用质量浓度为2％的氨基硅油的溶液进行表面改性。细石材废料的表面改性方法包括如下操作步骤：

A1.配制质量浓度为1％的三乙醇胺溶液，并测试其吸光度，记为Aj；

A2.测细石材废料的比表面积记为S

A3.每隔10～15min测溶液吸光度，记为An；

A4.当(Aj-An)/An≥(S

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖的制备工艺如下：

S1.将面层坯料和底层坯料分别混合后搅拌均匀；

S2.在模具中将面层坯料铺平；

S3.将底层坯料在面层坯料上铺平；

S4.模压成型，成型压力为25～28MPa，得到坯体，烘干，烘干温度为90～120℃，烘干时间为7～10h；

S5.将烘干的坯体入窑烧成，烧成温度为1050～1200℃，烧成时间为1～2h。

对比实施例

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖，按照重量份数计算，面层坯料包括如下组分：石材废料80份，铝溶胶8份，色料3份，铬铁矿渣10份，陶瓷骨料23份和水30份；底层坯料包括如下组分：石材废料70份，高铝矾土骨料颗粒8份，凹凸棒土3份，高铝矾土细粉8份和铝溶胶8份。

其中，石材废料的粒径为1～12.5mm。

一种石材废料制作仿花岗岩透水砖的制备工艺如下：

S1.将面层坯料和底层坯料分别混合后搅拌均匀；

S2.在模具中将面层坯料铺平；

S3.将底层坯料在面层坯料上铺平；

S4.模压成型，成型压力为25～28MPa，得到坯体，烘干，烘干温度为90～120℃，烘干时间为7～10h；

S5.将烘干的坯体入窑烧成，烧成温度为1050～1200℃，烧成时间为1～2h。

性能测试

实施例1～4的透水砖主要性能如下：

通过实施例1和对比实施例对比可知，通过控制石材废料的粒径控制底层和面层的孔径，能够有效提高透水系数；通过实施例1与实施例2的对比可知，将硅溶胶换成铝溶胶后，透水砖的抗压强度和抗折强度都得到了提高；通过实施例2和实施例3的对比可知，对粗石材废料和细石材废料的表面改性后，能够大幅提高透水砖的抗压强度和抗折强度；通过实施例3和实施例4的对比可知，精确控制细石材废料的表面改性接枝率，能够大幅提高透水砖的抗折强度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。