一种硅砂透水砖及其制备方法

摘要

本发明公开一种硅砂透水砖及其制备方法，按照质量份数包括：30份至80份稻壳；60份至120份水泥；100份至180份石子；300份至500份硅砂；3份至8份十二酸异丙醇酰胺；2份至5份拉开粉；3份至10份聚羧酸减水剂；本发明还公开该透水砖的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将稻壳粉碎、预处理得具有多孔结构的稻壳，清洗待用；步骤二、将稻壳与水泥置于惰性气体中煅烧2至5小时，冷却至室温；步骤三、将其余组分加入至步骤二所得混合物中，加入适量水搅拌压制得目标透水砖；本发明有效利用稻壳的煅烧后的C/SiO2骨架配合硅砂和石子以及水泥的粘结形成内部透水通道，所得透水砖兼顾透水性和结构强度。

权利要求

1.一种硅砂透水砖，其特征在于：按照质量份数包括：其中，将稻壳按照所述质量份数粉碎与水泥混合，于惰性气氛中200℃至350℃煅烧；

将硅砂、十二酸异丙醇酰胺、拉开粉和聚羧酸减水剂加入至经过煅烧的稻壳和水泥中，加入适量水搅拌压制得目标透水砖。

2.如权利要求1所述的一种硅砂透水砖，其特征在于：按照质量份数包括：

3.如权利要求1所述的一种硅砂透水砖，其特征在于：还包括质量份数为5份至15份的聚乙烯醇纤维。

4.如权利要求1所述的一种硅砂透水砖，其特征在于：硅砂粒径分布范围为20目至140目。

5.一种如权利要求1至4任一项所述透水砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、将稻壳按照所述质量份数粉碎、预处理得具有多孔结构的稻壳，清洗待用；

步骤二、将步骤一所得稻壳与所述质量份数的水泥惰性气体中煅烧2小时至5小时，冷却至室温；

步骤三、将硅砂、十二酸异丙醇酰胺、拉开粉和聚羧酸减水剂加入至步骤二所得混合物中，加入适量水搅拌压制得目标透水砖。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述稻壳的粉碎粒径为100μm至300微米。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤一中稻壳预处理的工艺条件为：将粉碎后的稻壳加入至0.2M至0.5M的氢氧化钠溶液中浸泡8小时至12小时；

清洗至中性；

喷洒有机硅烷。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤二的煅烧温度为200℃至350℃。

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤二的煅烧温度为280℃，煅烧时间为

4.5小时。

10.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤二煅烧所得碳化稻壳加入水持续搅拌膨胀。

说明书

一种硅砂透水砖及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及透水砖技术领域，特别是涉及一种硅砂透水砖及其制备方法。

背景技术

[0002] CN108675799B公开赤泥透水砖及其制备方法，其通过利用赤泥透水砖作为一种新型以赤泥为原料产品，可应用于道路、广场的铺设,赤泥透水砖内部呈多孔结构，可以使部
分降水渗入地下。从赤泥透水砖是制备工艺主要分为三大类：免烧型、低温煅烧型(350℃)
以及高温烧结型(1100℃～1200℃)，赤泥基透水砖存在强度低等耐用性问题。该发明的赤
泥透水砖，透水砖体由赤泥玻璃核形成，赤泥玻璃核包括赤泥颗粒以及包裹在赤泥颗粒外
表面的玻璃层，玻璃层对赤泥颗粒高效包裹，使其不易返碱；另外由于玻璃层的强度远远高
于赤泥颗粒的强度，可提高赤泥透水砖整体抗高压能力，经测试，其压缩强度可达42MPa，相
对于现有技术，提高了其耐用性。

[0003] 现有的透水砖中多使用水泥、石子等，其主要成分二氧化硅起到提高结构强度或者粘合的作用，如果水泥用量过大，则砖的透水性不佳，而石子的用量过多则容易引起劈裂
抗拉强度不足，实际使用效果不佳。

[0004] 稻壳由有机碳和二氧化硅天然地组成，在水稻的生长过程中，大量的硅元素以硅酸形式从土壤中被吸收，最后以纳米SiO2的形式聚集在细胞壁周围，当稻壳在惰性条件下
热解时，无需任何复杂的涂层即可获得C/SiO2复合材料。如何有效将稻壳中的二氧化硅和
有机碳引入至透水砖，兼顾透水性和强度，是亟待解决的。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种硅砂透水砖，该发明具有自发形成的导水通道，有效保证透水，同时具有优良的结构强度。

[0006] 为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种硅砂透水砖，按照质量份数包括：

[0007]

[0008] 优选按照质量份数包括：

[0009]

[0010] 本发明进一步优选稻壳与石子、硅砂、十二酸异丙醇酰胺以及拉开粉与聚羧酸减水剂的使用，尤其是煅烧后的稻壳其形成了炭包覆二氧化硅的骨架结构，当煅烧后稻壳浸
泡于十二酸异丙醇酰胺的水溶液中，配合持续的搅拌，在煅烧过程中附着在稻壳表面的水
泥随着C/SiO2骨架逐渐膨胀，配合硅砂和石子形成多级均匀的缝隙，有效保证所得透水砖
的透水性，同时其骨架与作为粘结剂的水泥有效混合，水泥保证了与硅砂和石子的粘结，因
此本发明的结构强度好，抗压耐折。

[0011] 优选还包括质量份数为5份至15份的聚乙烯醇纤维。本发明中聚乙烯醇纤维均匀分散在砖体中协同膨胀的碳化稻壳作为骨架起到支撑和连接的作用，同时聚乙烯醇纤维具
有的羟基等亲水性基团有效提高砖体的透水性。

[0012] 优选硅砂粒径分布范围为20目至140目。针对不同粒径硅砂的使用，硅砂与其他颗粒组分之间的接触容易形成不同层级的透水通道，提高透水砖的透水性能。

[0013] 本发明的目的在于提供一种硅砂透水砖的制备方法，该发明有效利用稻壳的煅烧后的C/SiO2骨架配合硅砂和石子以及水泥的粘结形成内部透水通道，所得透水砖兼顾透水
性和结构强度。

[0014] 为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种透水砖的制备方法，包括以下步骤：

[0015] 步骤一、将稻壳按照所述质量份数粉碎、预处理得具有多孔结构的稻壳，清洗待用；

[0016] 步骤二、将步骤一所得稻壳与所述质量份数的水泥置于惰性气体中煅烧2小时至5小时，冷却至室温；

[0017] 步骤三、将硅砂、十二酸异丙醇酰胺、拉开粉和聚羧酸减水剂加入至步骤二所得混合物中，加入适量水搅拌压制得目标透水砖。

[0018] 优选所述稻壳的粉碎粒径为100μm至300微米。本发明通过限定稻壳的粉碎粒径保证稻壳的内部限位结构，利于骨架整体结构的保持。

[0019] 优选步骤一中稻壳预处理的工艺条件为：

[0020] 将粉碎后的稻壳加入至0.2M至0.5M的氢氧化钠溶液中浸泡8小时至12小时；

[0021] 清洗至中性；

[0022] 喷洒有机硅烷。

[0023] 本发明中使用低浓度的氢氧化钠溶液浸泡稻壳，一方面去除一定量的二氧化硅，另一方面利于稻壳中纤维的粗糙化和分离，利于获得具有一定空间尺度的C/SiO2骨架。

[0024] 优选步骤二的煅烧温度为200℃至350℃。本发明使用的煅烧温度相对较低，相对比较完整的保留稻壳的初始结构，利于透水砖内部透水通道的形成。

[0025] 进一步优选，步骤二的煅烧温度为280℃，煅烧时间为4.5小时，本发明通过本工艺煅烧所得稻壳骨架制得的透水砖透水性最佳，结构强度最好。

[0026] 进一步优选，步骤二煅烧所得碳化稻壳加入水持续搅拌膨胀。本发明中碳化稻壳浸泡膨胀与水泥、硅砂以及石子混合，其中水分散在混合物中间，当固化成型后，水分逐渐
脱离砖体，内部形成连续均匀的多孔，而碳化的稻壳配合硅砂和石子形成结构稳定，透水性
好的砖体。

[0027] 通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

[0028] 本发明中煅烧后的稻壳形成骨架均匀分散在硅砂和石子之间，多种亲水助剂有效保证在砖体在制备的过程中内部均匀分散有充足的水分，当透水砖固化干燥后，原本分散
在混合材料中的水分逐渐脱离砖体，砖体内部由于骨架以及各种大小颗粒的存在支撑形成
了较为固定的立体空间结构，当水分脱离砖体时，内部填充物质发生收缩，配合形成透水砖
连续的透水通道；

[0029] 本发明通过经过预处理的稻壳配合硅砂、石子、十二酸异丙醇酰胺、拉开粉和聚羧酸减水剂有效配合，保证透水砖骨架的支撑结构，有效提供稻壳中的炭和二氧化硅，制得了
一种透水性能佳，结构强度好的透水砖；

[0030] 本发明公开的制备工艺简单，配合作为骨架的稻壳的使用，减少水泥以及硅砂等原料的使用，降低了生产成本；

[0031] 本发明所得透水砖可应用于街面、广场、小区、停车场和绿道等。

[0032] 从而实现本发明的上述目的。

具体实施方式

[0033] 为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

[0034] 实施例1

[0035] 本实施例公开一种硅砂透水砖及其制备方法，各物质用量详见表1所示；

[0036] 具体的制备方法包括以下步骤：

[0037] 步骤一、将稻壳按照所述质量份数粉碎、预处理得具有多孔结构的稻壳，清洗待用；

[0038] 优选所述稻壳的粉碎粒径为100μm至300微米。

[0039] 优选步骤一中稻壳预处理的工艺条件为：

[0040] 将粉碎后的稻壳加入至0.2M至0.5M的氢氧化钠溶液中浸泡8小时至12小时；

[0041] 清洗至中性；

[0042] 喷洒有机硅烷。有机硅烷为硅烷偶联剂KH560。

[0043] 步骤二、将步骤一所得稻壳与所述质量份数的水泥惰性气体中煅烧2小时至5小时，冷却至室温；

[0044] 优选步骤二的煅烧温度为200℃至350℃。本发明使用的煅烧温度相对较低，相对比较完整的保留稻壳的初始结构，利于透水砖内部透水通道的形成。

[0045] 步骤二煅烧所得碳化稻壳加入水持续搅拌膨胀。

[0046] 步骤三、将硅砂、十二酸异丙醇酰胺、拉开粉和聚羧酸减水剂加入至步骤二所得混合物中，加入适量水搅拌压制得目标透水砖。

[0047] 本发明所得透水砖固化28天后的性能测试如下：

[0048] 抗折强度为13.6MPa，透水系数0.05cm/s，劈裂抗拉强度15.8MPa。

[0049] 抗折强度、透水系数测试参照GB/T 25993‑2010中的规定。

[0050] 实施例2

[0051] 本实施例与实施例1的主要区别详见表1和表2所示。

[0052] 本实施例所得透水砖固化28天后的性能测试如下：

[0053] 抗折强度为17.5MPa，透水系数0.07cm/s，劈裂抗拉强度16.7MPa。

[0054] 实施例3

[0055] 本实施例与实施例1的主要区别详见表1和表2所示。

[0056] 本实施例所得透水砖固化28天后的性能测试如下：

[0057] 抗折强度为18.1MPa，透水系数0.07cm/s，劈裂抗拉强度18.5MPa。

[0058] 实施例4

[0059] 本实施例与实施例1的主要区别详见表1和表2所示。

[0060] 本实施例所得透水砖固化28天后的性能测试如下：

[0061] 抗折强度为15.8MPa，透水系数0.053cm/s，劈裂抗拉强度16.4MPa。

[0062] 实施例5

[0063] 本实施例与实施例1的主要区别详见表1和表2所示。

[0064] 本实施例所得透水砖固化28天后的性能测试如下：

[0065] 抗折强度为13.6MPa，透水系数0.05cm/s，劈裂抗拉强度15.2MPa。

[0066] 对比例

[0067] 本例与实施例3的主要区别详见表1，制备方法同实施例3。

[0068] 本例所得透水砖固化28天后的性能测试如下：

[0069] 抗折强度为4.4MPa，透水系数0.02cm/s，劈裂抗拉强度3.7MPa。

[0070] 表1实施例1至5以及对比例所得透水砖的原料及用量列表

[0071]

[0072] 表2实施例1至5以及对比例工艺制成参数

[0073]

[0074]

[0075] 结合表1和表2、实施例1至5以及对比例所得透水砖的性能指标可知，本发明通过将稻壳煅烧后形成骨架均匀分散在硅砂和石子之间，多种亲水助剂有效保证在砖体在制备
的过程中内部均匀分散有充足的水分，当透水砖固化干燥后，原本分散在混合材料中的水
分逐渐脱离砖体，砖体内部由于骨架以及各种大小颗粒的存在支撑形成了较为固定的立体
空间结构，当水分脱离砖体时，内部填充物质发生收缩，配合形成连续的透水孔道；结合具
体的性能数据可知，当使用的KH560超过7％时，透水砖的透水性和抗折强度并没有相应的
提高。本发明使用的煅烧温度相对较低，相对比较完整的保留稻壳的初始结构，利于透水砖
内部透水通道的形成，实施例3与对比例的主要区别仅在于，在对比例中没有使用作为骨架
的煅烧稻壳，所得透水砖的透水系数和结构强度显著降低。

[0076] 本发明利用经过预处理的稻壳配合硅砂、石子、十二酸异丙醇酰胺、拉开粉和聚羧酸减水剂有效配合，保证透水砖骨架的支撑结构，有效提供稻壳中的炭和二氧化硅，制得了
一种透水性能佳，结构强度好的透水砖；本发明公开的制备工艺简单，配合作为骨架的稻
壳，减少水泥以及硅砂等原料的使用，降低了生产成本；本发明所得透水砖可应用于街面、
广场、小区、停车场和绿道等。