一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖，其物料包括低品位白泥、膨胀珍珠岩、氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶和碳粉。本发明专利技术中透水砖的硅氧铝骨架结构主要利用复配的碱激发剂溶液作用，生成空隙利用了阿拉伯胶和碳粉的发泡，透水性和力学强度的调控利用了不同特性的膨胀珍珠岩。透水砖的抗压强度为53Mpa~68Mpa、透水系数为2.3mm/s~3.7mm/s，耐候性、抗冻融性和应用舒适性等均符合行业内现行标准。利用低品位白泥制备的高强度透水砖，适用于我国“海绵城市”建设中的透水铺装路面，不仅可以提高非金属矿开采过程中尾矿的高效利用、变废为宝，而且可以起到环保的作用。

High strength permeable brick with low grade white mud and expanded perlite as main raw material and preparation method thereof

The invention discloses a high-strength permeable brick with low-grade white mud and expanded perlite as main raw materials. The material comprises low-grade white mud, expanded perlite, sodium hydroxide, sodium bicarbonate, Arabic gum and carbon powder. The silica-alumina skeleton structure of the permeable brick in the invention mainly utilizes the action of the compound alkali activator solution to generate voids utilizing the foaming of Arabic gum and carbon powder, and the permeability and mechanical strength of the permeable brick are controlled by using the expanded perlite with different characteristics. The compressive strength of the permeable brick is 53 Mpa~68 Mpa and the permeability coefficient is 2.3 mm/s~3.7 mm/s. The weatherability, freeze-thaw resistance and application comfort of the permeable brick meet the current standards in the industry. The high-strength permeable brick made of low-grade white mud is suitable for the permeable pavement in the construction of \sponge city\ in China. It can not only improve the efficient utilization of tailings in the mining process of non-metallic minerals, but also play a role of environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖及其制备方法
本专利技术属于无机矿物复合材料和透水铺装的建材领域，具体涉及一种利用低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料制备高强度透水砖的方法。
技术介绍
随着社会的发展，尤其是科学技术的进步，大大促进了社会生产力的飞速发展；社会在飞速发展带给人们日益丰盈的物质生活的同时，也伴随着对于环境的过度透支消耗，一些社会负面现象不断显现，如全球气候变暖、雾霾天气等。为了提高能源、矿产资源的利用率，减少环境污染和加快我国“海绵城市”道路的建设，研发无机矿物复合材料的透水铺装建材成为解决以上问题重要途径。公开号为CN106747196A的专利申请公开了一种环保型透水砖，由磷石膏，粉煤灰，生石灰，填料，助剂，水等组分混合配制而成；过利用磷肥、磷酸生产时排放出的固体废弃物磷石膏进行透水砖的开发，进行废物资源化的合理利用，通过加入生石灰，粉煤灰等组分，有效降低透水砖的生产成本。通过合理调整配方的填料粒径，水灰比，添加适量助剂等保证透水砖28d抗压强度达到25MPa以上，28d抗折强度达到5MPa以上，孔隙率为20%以上，透水系数达到1.5mm/s以上的透水砖。公开号为CN107721250A的专利申请公开了一种高强度透水砖及其制造方法，该透水砖以磷石膏、铅锌炉渣、二氧化钛、高岭土、聚四氟乙烯乳液为主要原料，通过物料充分混合、成型、养护等工序处理制得高强度透水砖。公开号为CN107488017A的专利申请公开了一种透水砖，按重量分数配比由以下组分制成：石英砂230-337份、铁尾矿特细砂100份、硅盐酸水泥73-94份、环氧树脂GCCl354-6份、水32-36份、固化剂GCCl371.20-1.92份、砂浆凝固剂6-14份、硅烷偶联剂KH5500.08-0.18份、引气剂55-70份、胶结剂11-13份、外加剂1.5-2.1份、细石骨料340-531份、颜料1-4份、水泥增强剂9-13份、速凝剂12-14份。上述专利申请的技术方案及其生产的产品都达到了行业内对铺装建材的现行标准，但是透水系数和力学强度略低，且多数不能兼得高的透水系数和优异的力学强度，从而使得其在透水铺装路面建设的过程中优势不明显。此外，利用高品位原矿和硅酸盐水泥等制备透水砖造成了资源和能源的巨大浪费。低品位白泥是在高岭土矿开采过程中的尾矿，其纯度低、活性差且不利于培植植物，这些尾矿废弃物大多堆积在矿区周围的农田或空地，对环境带来了严重的破坏。这些低品位尾矿本身也是由硅、氧、铝等主要元素组成，且具有一定层状硅酸盐结构，如能使得硅、氧、铝等元素在烧结过程中组成硅氧铝骨架结构，并以半晶态结构存在于烧制品中就能明显的提高力学强度。此外，经过膨胀的珍珠岩不仅具有丰富的孔道结构，而且价格低廉，通过调配其组成配方可以得到不同空隙结构和力学性能，最终满足透水铺装路面建设的需求。因此，提供一种利用低品位白泥和膨胀珍珠岩制备高强度透水砖的方法，是一个值得研究的问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中的不足，提高高岭土矿开采过程中低品位白泥的高效利用率、减少环境的污染和加快我国“海绵城市”道路的建设中对无机矿物复合环保材料的需求，本专利技术提供一种以低品位白泥、膨胀珍珠岩、氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶和碳粉为主要原料的高强度透水砖及其生产方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖，其物料包括：低品位白泥、膨胀珍珠岩、氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶和碳粉；所述物料质量分数为：低品位白泥质量分数为55%~75%，膨胀珍珠岩15%~30%，阿拉伯胶2%~4%，碳粉12%~16%，上述四种物料质量分数之和为100%；所述低品位白泥是高岭土矿开采过程中的尾矿，经过筛分和粉碎后，取150~230目下筛分的物料；所述膨胀珍珠岩为开孔膨胀珍珠岩，粒度大小为80~100目；所述氢氧化钠和碳酸氢钠的质量比为1：2~3，并将其配置成5%的碱激发水溶液；所述的阿拉伯胶为细粉状；所述碳粉颗粒大小为250μm~380μm；所述氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶、碳粉物料的纯度均为工业级；所述的以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖的制备方法，包括以下步骤：1）用5%的碱激发水溶液充分喷雾润湿低品位白泥后静置5h~8h，备用；2）将筛分的膨胀珍珠岩、阿拉伯胶和碳粉在搅拌器中混匀后，加入到步骤1）中的搅拌器内充分混合；3）将步骤2）得到的混合物料陈化1天~2天，然后在12Mpa~20Mpa的单向压力下制成长为25cm、宽为20cm、厚为4cm~5cm的生坯；4）将步骤3）得到的生坯采用自然风干或者在90℃~120℃的电加热循环烘箱中烘干；5）将步骤4）得到的坯体，在950℃~1050℃的高温炉中烧结2h~3h，随炉自然冷却后得到透水砖制品。积极有益效果：本专利技术采用传统的单向压力压制坯体工艺，利用复配的碱激发溶液促使坯体中低品位白泥中的硅氧铝骨架结构在烧结过程中生成，提高透水砖强度；利用阿拉伯胶和碳粉的发泡作用，使得其结构中生成不同类别的空隙提高透水性；利用不同特性的膨胀珍珠岩调控透水砖的内部结构、透水性、容重和力学强度等。本专利技术制备透水砖的显著优点为抗压强度为53Mpa~68Mpa、透水系数为2.3mm/s~3.7mm/s，该结果要明显优于行业内现行标准；此外，制备的透水砖耐候性、抗冻融性和应用舒适性等均符合现行标准要求。利用低品位白泥制备的高强度透水砖，适用于我国“海绵城市”道路的建设中的透水铺装路面，不仅可以提高非金属矿开采过程中尾矿的高效利用、变废为宝，而且可以起到环保的作用。具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术做进一步的说明：一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖，其物料包括：低品位白泥、膨胀珍珠岩、氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶和碳粉；所述物料质量分数为：低品位白泥质量分数为55%~75%，膨胀珍珠岩15%~30%，阿拉伯胶2%~4%，碳粉12%~16%，上述四种物料质量分数之和为100%；所述低品位白泥是高岭土矿开采过程中的尾矿，经过筛分和粉碎后，取150~230目下筛分的物料；所述膨胀珍珠岩为开孔膨胀珍珠岩，粒度大小为80~100目；所述氢氧化钠和碳酸氢钠的质量比为1：2~3，并将其配置成5%的碱激发水溶液；所述的阿拉伯胶为细粉状；所述碳粉颗粒大小为250μm~380μm；所述氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶、碳粉物料的纯度均为工业级；所述的以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖的制备方法，包括以下步骤：1）用5%的碱激发水溶液充分喷雾润湿低品位白泥后静置5h~8h，备用；2）将筛分的膨胀珍珠岩、阿拉伯胶和碳粉在搅拌器中混匀后，加入到步骤1）中的搅拌器内充分混合；3）将步骤2）得到的混合物料陈化1天~2天，然后在12Mpa~20Mpa的单向压力下制成长为25cm、宽为20cm、厚为4cm~5cm的生坯；4）将步骤3）得到的生坯采用自然风干或者在90℃~120℃的电加热循环烘箱中烘干；5）将步骤4）得到的坯体，在950℃~1050℃的高温炉中烧结2h~3h，随炉自然冷却后得到透水砖制品。实施例1称取230目筛分和粉碎后的低品位白泥10.0kg置于搅拌器中，将配置好质量分数为5%本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖，其特征在于：其物料包括：低品位白泥、膨胀珍珠岩、氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶和碳粉。

【技术特征摘要】
1.一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖，其特征在于：其物料包括：低品位白泥、膨胀珍珠岩、氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶和碳粉。2.根据权利要求1所述的一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖，其特征在于：所述物料质量分数为：低品位白泥质量分数为55%~75%，膨胀珍珠岩15%~30%，阿拉伯胶2%~4%，碳粉12%~16%，上述四种物料质量分数之和为100%。3.根据权利要求1或2所述的一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖，其特征在于：所述低品位白泥是高岭土矿开采过程中的尾矿，经过筛分和粉碎后，取150~230目下筛分的物料。4.根据权利要求1或2所述的一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖，其特征在于：所述膨胀珍珠岩为开孔膨胀珍珠岩，粒度大小为80~100目。5.根据权利要求1或2所述的一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖，其特征在于：所述氢氧化钠和碳酸氢钠的质量比为1：2~3，并将其配置成5%的碱激发水溶液。6.根据权利要求1或2所述的一种以低品位白泥和膨胀珍珠...

【专利技术属性】
技术研发人员：田永尚，唐旖天，李水云，刘鹏，李天天，孙书杰，井强山，
申请(专利权)人：信阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41