本发明公开了一种陶瓷透水砖的制备方法，属于建筑材料
技术领域：
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背景技术：
：透水砖具有良好的透水、透气性能，可使雨水迅速渗入地下，补充土壤水和地下水，保持土壤湿度，改善城市地面植物和土壤微生物的生存条件。城市中常常出现雨水蓄积和漫流现象，透水砖铺装的地面由于自身良好的透水性能，能有效地缓解城市排水系统的泄洪压力，同时透水砖所具有的渗水保湿及透气功能，透水砖是用于城市建设的一种新型建筑材料，它铺设在城市道路和广场中，有利于改善城市的生态环境，避免“热岛”现象。透水砖一般分为免烧透水砖和烧结透水砖两类。免烧透水砖主要以水泥、石灰等胶粘材料与砂石、钢渣等熟料混合，经调制成型、蒸压养护等工艺制成。免烧透水砖具有生产工艺简便，成本低廉等优点，但强度较低、不耐磨、抗冻融性差、不耐用。烧结透水砖也称作陶瓷透水砖，是以粘土、长石和熟料等，辅以水玻璃、cmc、糊精等低温粘结剂压制成型，在1100～1200℃高温下烧结而成。陶瓷透水砖具有强度较高、抗冻融性好、耐磨耐用等优点，但一般成本较高，不易成型，不利于大规模生产。随着我国经济的迅速发展和城市化的大力发展，原来的绿地被大规模的地面铺装取代，形成的“城市荒漠”大大增加了不透水面积，使得城市雨水不能回归自然，其结果是城市地下水大量减少，有城市建筑下沉的危险；并且当城市突遇暴雨，其路面雨水无法快速渗漏，给城市排水设施造成了极大的负担并极易发成城市内涝。与此同时，其大面积的铺装路面弱化了城市的呼吸功能，会造成“热岛效应”，降低城市舒适度并造成城市生态系统失衡。因此，透水砖作为一种良好的透水性铺装材料开始被越来越受到关注。但是现在陶瓷透水砖制品的强度与透水率成反比关系，即强度提高所带来的就是孔隙率的下降，透水率变低。现有陶瓷透水砖的生产技术是直接将高温粘结剂加入到透水砖的骨料中，由于高温粘结剂在高温下自身熔融产生液相从而将骨料颗粒粘结在一起。所用的高温粘结剂可以是单一的易熔矿物原料，也可以是由多种矿物原料配制而成。例如：透水砖制造方法、一种陶瓷透水砖及其生产方法和一种室外陶瓷透水砖及其制备方法这三个发明专利都是使用单一的易熔矿物原料作为高温粘结剂的典型实例，它们分别采用了6~15wt%的低温高粘性粘土、8~20wt%的长石粉和5~10wt％的膨润土作为高温结合剂；一种复合陶瓷透水砖的生产方法中使用了10~35wt%的高温粘结剂，它是由长石、石英、高岭土、石灰石、瓷石等多种矿物原料配制而成的，公开一种石墨尾矿砂制造环保陶瓷生态砖的方法，它采用5~40wt％由长石、垃圾焚烧灰和玻璃等原料配制而成的高温粘结剂。不难看出，现有技术中用到的高温粘结剂是以固态的形式直接引入的，高温粘结剂和透水砖骨料混合是两个固相之间的混合，很难混合均匀，从而容易造成产品质量不稳定等缺点，制约了陶瓷透水砖品质的提升。因此，发明一种强度高且透水率高的陶瓷透水砖对建筑材料
技术领域：
具有积极意义。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对现在陶瓷透水砖制品的强度与透水率成反比关系，即强度提高所带来的就是孔隙率的下降，透水率低的缺陷，提供了一种陶瓷透水砖的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种陶瓷透水砖的制备方法为：（1）按重量份数计，将聚丙烯纤维、pc聚羧酸减水剂、去离子水混合，配置得到添加剂混合液，将陶粒、去离子水混合，得到预湿陶粒，将预湿陶粒、酸化粘土、预处理酸浸锰矿渣和水泥放入水泥搅拌车中，以60～80r/min的转速搅拌，预拌4～5mim后，将添加剂混合液放入水泥搅拌车中继续搅拌15～20min，得到半干混合料；（2）将半干混合料倒入尺寸为60cm×60cm×40cm的陶瓷透水砖模具中，再将陶瓷透水砖模具置于油压机中压制成型，压制完成后将陶瓷透水砖模具置于水热反应釜中，蒸汽养护，自然降温至室温后，脱模得到陶瓷透水砖；酸化粘土制备方法为：取坡缕石置于磨石机中粗磨3～4h，得到坡缕石粉末，将300～350g坡缕石粉末置于装有400～500ml蒸馏水的烧杯中搅拌20～25min，向烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸，得到粘土悬浮液，将粘土悬浮液置于高速离心分散机中，以4000～4200r/min的转速离心处理10～15min，分离得到下层沉淀，将下层沉淀置于烘箱中，加热升温至100～110℃，干燥2～3h，得到酸化粘土；预处理酸浸锰矿渣制备方法为：取酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分30～40min，分离选取粒径为40～50μm的酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水混合，搅拌反应3～5h后，置于高速离心机中，以3000～3500r/min的转速离心处理12～14min，去除上层液，得到预处理酸浸锰矿渣；陶粒制备方法为：（1）将二次沉淀污泥置于污泥脱水机中脱水30～40min后，放入烘箱中加热升温至70～80℃，干燥4～5h，得到脱水污泥，将脱水污泥、高岭土和方解石混合，置于球磨机中球磨3～4h，过200目筛得到陶粒干料；（2）将2～3kg上述陶粒干料分散于700～800ml质量分数为20%的九水硅酸钠溶液中，得到泥饼，放入制球机中制成生料球，将生料球置于设定温度为100～110℃的烘箱中，干燥2～3h，干燥后放入马弗炉中预热焙烧，自然冷却至室温后，出料得到陶粒。半干混合料各组分原料，按重量份数计，包括聚丙烯纤维20～22份、pc聚羧酸减水剂5～7份、去离子水30～40份、陶粒40～50份、去离子水10～15份酸化粘土20～25份、预处理酸浸锰矿渣10～15份和水泥40～45份。油压机中压制成型过程中控制压制成型温度为40～45℃，压力为1.8～2.0mpa，压制时间为1～2h。蒸汽养护的过程为：先加热升温至105～110℃，保温蒸汽养护1～2h，再升温至200～210℃，继续养护10～12h。酸化粘土制备方法中进一步限定滴加盐酸时要使无气泡产生，方能停止。预处理酸浸锰矿渣制备方法中可进一步限定所分离选取酸浸锰矿渣的粒径为45～48μm，酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水混合质量比为4︰1︰10。陶粒制备方法中脱水污泥、高岭土和方解石混合质量比为4︰3︰2。陶粒制备方法中生料球粒径应控制在2～3mm，马弗炉中预热焙烧过程为：先加热升温至400～450℃，预热10～15min，再升温至1100～1150℃，焙烧15～20min后，停止加热。本发明的有益效果是：（1）本发明以二次沉淀污泥为原料，脱水干燥得到脱水污泥，将脱水污泥、高岭土、方解石混合球磨得到陶粒干料，将陶粒干料加水混合制得生料球，经过干燥、预热、焙烧得到陶粒，将坡缕石粉末酸化、离心分离、干燥得到酸化粘土，回收酸浸锰矿渣，将其与生石灰、蒸馏水等混合反应、离心分离得到预处理酸浸锰矿渣，将陶粒、去离子水混合得到预湿陶粒，最后将预湿陶粒、酸化粘土、预处理酸浸锰矿渣、水泥置于水泥搅拌机中搅拌，掺入聚丙烯纤维、pc聚羧酸减水剂与去离子水配置而成的添加剂混合得到半干混合料，经过装模压制、保温蒸汽养护得到陶瓷透水砖，本发明利用生石灰与水反应生成氢氧化钙，并与锰渣中的硫酸盐发生反应，生成二水石膏，石膏具有较好的凝胶性能，能够促进陶瓷透水砖中颗粒物的团聚，在制备陶瓷透水砖过程中将生石灰作为添加组分，和粘土泥浆中水接触时发生反应，释放大量的热，能够促进锰矿渣矿化玻璃体中硅盐和铝盐的溶出，激发锰矿渣的活性，溶出的硅盐和铝盐与氢氧化钙发生反应，水化生成大量的水化硅酸铝和水化硅酸钙，它们胶凝物质，可以将陶瓷透水砖中的颗粒物质团聚在一起，从而使陶瓷透水砖具备高强度性能；（2）本发明以脱水污泥、高岭土和方解石等原料制得陶粒，陶粒掺入水泥中制成陶瓷透水砖，所制备的陶瓷透水砖中水泥包覆着陶粒颗粒，陶粒是一种内部含有大量孔洞的材料，通过水泥的粘结作用，形成具有高孔隙率结构的陶瓷透水砖，本发明中陶粒经高温烧胀而得，陶粒中大量孔洞使亲水性的陶粒的吸水透水性能增强，作为陶粒粘结剂的混凝土中加入大量的生石灰，在持续渗水的环境下会形成石膏和钟乳石，可填补混凝土经长期冲刷产生的裂缝，增加了陶瓷透水砖的强度和使用寿命，另一方面陶粒中锰矿渣酸性添加料使钟乳石会在长期缺水时逆方向反应变成氧化钙，吸收空气中水分，防止陶瓷砖内部粉化，聚丙烯纤维可提高陶瓷透水砖的抗裂性能和韧性，使陶瓷透水砖的强度和透水率双重提高，具有广阔的应用前景。具体实施方式将二次沉淀污泥置于污泥脱水机中脱水30～40min后，放入烘箱中加热升温至70～80℃，干燥4～5h，得到脱水污泥，将脱水污泥、高岭土和方解石按质量比为4︰3︰2混合，置于球磨机中球磨3～4h，过200目筛得到陶粒干料；将2～3kg上述陶粒干料分散于700～800ml质量分数为20%的九水硅酸钠溶液中，得到泥饼，放入制球机中制成粒径为2～3mm的生料球，将生料球置于设定温度为100～110℃的烘箱中，干燥2～3h，干燥后放入马弗炉中，加热升温至400～450℃，预热10～15min，再升温至1100～1150℃，焙烧15～20min，停止加热，自然冷却至室温后，出料得到陶粒，备用；取坡缕石置于磨石机中粗磨3～4h，得到坡缕石粉末，将300～350g坡缕石粉末置于装有400～500ml蒸馏水的烧杯中搅拌20～25min，向烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸直至无气泡产生，得到粘土悬浮液，将粘土悬浮液置于高速离心分散机中，以4000～4200r/min的转速离心处理10～15min，分离得到下层沉淀，将下层沉淀置于烘箱中，加热升温至100～110℃，干燥2～3h，得到酸化粘土；取酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分30～40min，分离选取粒径为40～50μm的酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水按质量比为4︰1︰10混合，搅拌反应3～5h后，置于高速离心机中，以3000～3500r/min的转速离心处理12～14min，去除上层液，得到预处理酸浸锰矿渣；按重量份数计，将20～22份聚丙烯纤维、5～7份pc聚羧酸减水剂、30～40份去离子水混合，配置得到添加剂混合液，将40～50份备用陶粒、10～15份去离子水混合，得到预湿陶粒，将预湿陶粒、20～25份酸化粘土、10～15份上述预处理酸浸锰矿渣和40～45份水泥放入水泥搅拌车中，以60～80r/min的转速搅拌，预拌4～5mim后，将添加剂混合液放入水泥搅拌车中继续搅拌15～20min，得到半干混合料；将半干混合料倒入尺寸为60cm×60cm×40cm的陶瓷透水砖模具中，再将陶瓷透水砖模具置于油压机中压制成型，控制压制成型温度为40～45℃，压力为1.8～2.0mpa，压制时间为1～2h，压制完成后将陶瓷透水砖模具置于水热反应釜中，加热升温至105～110℃，保温蒸汽养护1～2h，再升温至200～210℃，继续养护10～12h，自然降温至室温后，脱模得到陶瓷透水砖。陶粒的制备：将二次沉淀污泥置于污泥脱水机中脱水30min后，放入烘箱中加热升温至70℃，干燥4h，得到脱水污泥，将脱水污泥、高岭土和方解石按质量比为4︰3︰2混合，置于球磨机中球磨3h，过200目筛得到陶粒干料；将2kg上述陶粒干料分散于700ml质量分数为20%的九水硅酸钠溶液中，得到泥饼，放入制球机中制成粒径为2mm的生料球，将生料球置于设定温度为100℃的烘箱中，干燥2h，干燥后放入马弗炉中，加热升温至400℃，预热10min，再升温至1100℃，焙烧15min，停止加热，自然冷却至室温后，出料得到陶粒。半干混合料的制备：取坡缕石置于磨石机中粗磨3h，得到坡缕石粉末，将300g坡缕石粉末置于装有400ml蒸馏水的烧杯中搅拌20min，向烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸直至无气泡产生，得到粘土悬浮液，将粘土悬浮液置于高速离心分散机中，以4000r/min的转速离心处理10min，分离得到下层沉淀，将下层沉淀置于烘箱中，加热升温至100℃，干燥2h，得到酸化粘土；取酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分30min，分离选取粒径为40μm的酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水按质量比为4︰1︰10混合，搅拌反应3h后，置于高速离心机中，以3000r/min的转速离心处理12min，去除上层液，得到预处理酸浸锰矿渣；按重量份数计，将20份聚丙烯纤维、5份pc聚羧酸减水剂、30份去离子水混合，配置得到添加剂混合液，将40份备用陶粒、10份去离子水混合，得到预湿陶粒，将预湿陶粒、20份酸化粘土、10份上述预处理酸浸锰矿渣和40份水泥放入水泥搅拌车中，以60r/min的转速搅拌，预拌4mim后，将添加剂混合液放入水泥搅拌车中继续搅拌15min，得到半干混合料。陶瓷透水砖的制备：将半干混合料倒入尺寸为60cm×60cm×40cm的陶瓷透水砖模具中，再将陶瓷透水砖模具置于油压机中压制成型，控制压制成型温度为40℃，压力为1.8mpa，压制时间为1h，压制完成后将陶瓷透水砖模具置于水热反应釜中，加热升温至105℃，保温蒸汽养护1h，再升温至200℃，继续养护10h，自然降温至室温后，脱模得到陶瓷透水砖。陶粒的制备：将二次沉淀污泥置于污泥脱水机中脱水35min后，放入烘箱中加热升温至75℃，干燥4.5h，得到脱水污泥，将脱水污泥、高岭土和方解石按质量比为4︰3︰2混合，置于球磨机中球磨3.5h，过200目筛得到陶粒干料；将2kg上述陶粒干料分散于750ml质量分数为20%的九水硅酸钠溶液中，得到泥饼，放入制球机中制成粒径为2mm的生料球，将生料球置于设定温度为105℃的烘箱中，干燥2.5h，干燥后放入马弗炉中，加热升温至420℃，预热12min，再升温至1120℃，焙烧17min，停止加热，自然冷却至室温后，出料得到陶粒。半干混合料的制备：取坡缕石置于磨石机中粗磨3.5h，得到坡缕石粉末，将320g坡缕石粉末置于装有450ml蒸馏水的烧杯中搅拌22min，向烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸直至无气泡产生，得到粘土悬浮液，将粘土悬浮液置于高速离心分散机中，以4100r/min的转速离心处理12min，分离得到下层沉淀，将下层沉淀置于烘箱中，加热升温至105℃，干燥2.5h，得到酸化粘土；取酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分35min，分离选取粒径为45μm的酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水按质量比为4︰1︰10混合，搅拌反应3～5h后，置于高速离心机中，以3200r/min的转速离心处理13min，去除上层液，得到预处理酸浸锰矿渣；按重量份数计，将21份聚丙烯纤维、6份pc聚羧酸减水剂、35份去离子水混合，配置得到添加剂混合液，将45份备用陶粒、12份去离子水混合，得到预湿陶粒，将预湿陶粒、22份酸化粘土、12份上述预处理酸浸锰矿渣和42份水泥放入水泥搅拌车中，以70r/min的转速搅拌，预拌4mim后，将添加剂混合液放入水泥搅拌车中继续搅拌17min，得到半干混合料。陶瓷透水砖的制备：将半干混合料倒入尺寸为60cm×60cm×40cm的陶瓷透水砖模具中，再将陶瓷透水砖模具置于油压机中压制成型，控制压制成型温度为42℃，压力为1.9mpa，压制时间为1.5h，压制完成后将陶瓷透水砖模具置于水热反应釜中，加热升温至107℃，保温蒸汽养护1.5h，再升温至205℃，继续养护11h，自然降温至室温后，脱模得到陶瓷透水砖。陶粒的制备：将二次沉淀污泥置于污泥脱水机中脱水40min后，放入烘箱中加热升温至80℃，干燥5h，得到脱水污泥，将脱水污泥、高岭土和方解石按质量比为4︰3︰2混合，置于球磨机中球磨4h，过200目筛得到陶粒干料；将3kg上述陶粒干料分散于800ml质量分数为20%的九水硅酸钠溶液中，得到泥饼，放入制球机中制成粒径为3mm的生料球，将生料球置于设定温度为110℃的烘箱中，干燥3h，干燥后放入马弗炉中，加热升温至450℃，预热15min，再升温至1150℃，焙烧20min，停止加热，自然冷却至室温后，出料得到陶粒。半干混合料的制备：取坡缕石置于磨石机中粗磨4h，得到坡缕石粉末，将350g坡缕石粉末置于装有500ml蒸馏水的烧杯中搅拌25min，向烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸直至无气泡产生，得到粘土悬浮液，将粘土悬浮液置于高速离心分散机中，以4200r/min的转速离心处理15min，分离得到下层沉淀，将下层沉淀置于烘箱中，加热升温至110℃，干燥3h，得到酸化粘土；取酸浸锰矿渣置于振筛机中筛分40min，分离选取粒径为50μm的酸浸锰矿渣，将酸浸锰矿渣、生石灰、蒸馏水按质量比为4︰1︰10混合，搅拌反应5h后，置于高速离心机中，以3500r/min的转速离心处理14min，去除上层液，得到预处理酸浸锰矿渣；按重量份数计，将22份聚丙烯纤维、7份pc聚羧酸减水剂、40份去离子水混合，配置得到添加剂混合液，将50份备用陶粒、15份去离子水混合，得到预湿陶粒，将预湿陶粒、25份酸化粘土、15份上述预处理酸浸锰矿渣和45份水泥放入水泥搅拌车中，以80r/min的转速搅拌，预拌5mim后，将添加剂混合液放入水泥搅拌车中继续搅拌20min，得到半干混合料。陶瓷透水砖的制备：将半干混合料倒入尺寸为60cm×60cm×40cm的陶瓷透水砖模具中，再将陶瓷透水砖模具置于油压机中压制成型，控制压制成型温度为45℃，压力为2.0mpa，压制时间为2h，压制完成后将陶瓷透水砖模具置于水热反应釜中，加热升温至110℃，保温蒸汽养护2h，再升温至210℃，继续养护12h，自然降温至室温后，脱模得到陶瓷透水砖。对比例1：与实例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少预处理酸浸锰矿渣。对比例2：与实例2的制备方法基本相同，唯有不同的是采用河砂代替陶粒。对比例3：广州某公司生产的陶瓷透水砖。抗压强度、抗折强度测试按jc/t945-2005《透水砖》指标进行检测。透水率测试按jc/945-2000标准进行检测。表1陶瓷透水砖性能测定结果测试项目实例1实例2实例3对比例1对比例2对比例3抗压强度（mpa）606365353750抗折强度（n）870087508800650067007300透水率（毫升/厘米2·秒）2.822.842.862.402.102.45根据上述检测数据可知本发明的陶瓷透水砖抗压强度高、抗折强度高，透水率高，具有广阔的应用前景。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，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。当前第1页12