一种基于工业固废制备的免烧免压砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于工业固废制备的免烧免压砖及其制备方法，将工业固废粉与水泥混合获得固体混合粉料，将固体混合粉料与粘结剂、水混合，获得流动性浆状料，将流动性浆状料3D打印获得生坯，生坯养护即得免烧免压砖；所述粘结剂，按质量百分比计，包括如下组分，水性环氧树脂40

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业固废制备的免烧免压砖及其制备方法


[0001]本专利技术属于免烧砖制备
，具体涉及一种基于工业固废制备的免烧免压砖及其制备方法。

技术介绍

[0002]近些年来，中国的建筑业、采矿业、冶金业、钻井业等的飞速发展，导致了中国的工业固体废物数量急剧上升。这些工业固废的利用率低，污染严重，存储成本高，在中国造成了深远的环境危害。填埋法是我国目前主要的工业固废处理方式，但这种处理方式会导致土壤质量降低，耗用大量的征用土地费、垃圾清运等建设经费；还会影响空气质量、污染水域、破坏市容，恶化市区环境卫生；还存在安全隐患。固体废物范围广，类型多，在可持续发展的大背景下，国家必须提高固体废物利用效率，才能有效降低环境污染程度。因此，工业固体废物的综合利用对于节约资源，改善环境，提高经济效益和社会效益，实现资源优化配置和可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种基于工业固废制备的免烧免压砖的制备方法。
[0004]本专利技术的第二个目的在于提供上述制备方法所制备的一种基于工业固废制备的免烧免压砖。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术一种基于工业固废制备的免烧免压砖的制备方法，将工业固废粉与水泥混合获得固体混合粉料，将固体混合粉料与粘结剂、水混合，获得流动性浆状料，将流动性浆状料3D打印获得生坯，生坯养护即得免烧免压砖；
[0007]所述粘结剂，按质量百分比计，包括如下组分，水性环氧树脂40
‑
60％、甲基三乙氧基硅烷5
‑
25％、硅酸钾10
‑
30％、甲基硅酸钠2
‑
10％、苯丙乳液0.5
‑
2％、无水乙醇0.5
‑
3％、聚羧酸减水剂1
‑
5％。
[0008]本专利技术中通过使上述配方的粘结剂与固体混合粉料混合后，可以获得流动性浆状料，且使流动性浆状料具有剪切稀化特点，可以作为直写成型3D打印的浆料，从而使本专利技术有机的将工业固废颗粒与浆料3D打印技术结合起来，最终通过3D打印获得免烧免压砖。
[0009]在本专利技术中，可以获得适用于3D打印的浆料，对于粘结剂的配方组成是至关重要的，其各组分所提供的流动性、稳定性和增塑等能力均发挥了相应的关键作用。具体地说，水性环氧树脂可增大浆液的凝结时间，降低浆液析水率，提高浆液黏度、稳定性和结石体抗压强度、劈裂抗拉强度。甲基三乙氧基硅烷易水解得到含有多侧羟基官能团的有机硅水解产物，当与水性环氧树脂混合时候，水解产物中的羟基与环氧树脂中的羟基反应，并引入到环氧树脂中，形成具有适中交联的网状体系，达到提高固化材料力学性能、耐热性等综合性能的目的。钾离子能够在建筑材料中主要起到抑制泥页岩水化膨胀；钠离子主要起钠化作
用，将各类膨胀土中的钙蒙脱石转化为钠蒙脱石，以增大其水化分散性能；而硅酸钠不仅能使钙离子和镁离子沉淀，还能在水泥浆中立即形成凝胶状物质，并在内壁形成比较坚固的薄膜，防止水泥浆扩散膨胀。苯丙乳液是聚合物以微粒形式均匀地分散在水中形成的稳定体系，将其掺入到水泥基充填胶凝材料中，具有良好的黏结性能、防水性能及耐久性能。无水乙醇在其中主要是做有机溶剂。聚羧酸减水剂一般由丙烯酸类小单体与聚氧乙烯醚类大单体在水溶液中通过自由基聚合制备，聚氧乙烯侧链与主链形成典型的梳状分子结构。减水剂分子主要通过静电斥力和空间位阻起作用：主链上的羧基等阴离子基团锚固吸附在水泥颗粒表面形成双电层而产生静电斥力，聚氧乙烯侧链在溶液中拉伸构象并通过氢键与水分子缔合形成立体吸附层而产生空间位阻。从而聚羧酸减水剂对水泥颗粒具有吸附和分散作用，并表现出优异的坍落度保持性能。
[0010]优选的方案，所述粘结剂，按质量百分比计，包括如下组分，水性环氧树脂40
‑
50％、甲基三乙氧基硅烷5
‑
15％、硅酸钾20
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30％、甲基硅酸钠8
‑
10％、苯丙乳液0.5
‑
2％、无水乙醇0.5
‑
3％、聚羧酸减水剂1
‑
5％。
[0011]优选的方案，所述工业固废粉由工业固废进行破碎再过16目筛，取筛下物获得。
[0012]在本专利技术中，所述工业固废为建筑业、采矿业、冶金业、钻井业等工业所产生的固体废物，包括但不限于泥土、砖渣、碎石块、混凝土块、碎玻璃、钻屑中的一种或多种。
[0013]优选的方案，所述工业固废粉和水泥的质量比为1.3
‑
7.5：1。
[0014]优选的方案，所述粘结剂的制备方法为：将水性环氧树脂、甲基三乙氧基硅烷混合获得混合液A，将硅酸钾与甲基硅酸钠在70
‑
100℃的温度下混合后，加入苯丙乳液和无水乙醇并降温至20
‑
70℃的温度下混合，再加入聚羧酸减水剂在20
‑
50℃的温度下混合获得混合液B，将混合液B加入水稀释1
‑
2倍获得混合液C，将混合液A与混合液C混合即得粘结剂。
[0015]在本专利技术中，将混合液B加入水稀释1
‑
2倍是按体积计算，如100ml的混合液B加入100ml的水，即为稀释1倍。
[0016]进一步的优选，将水性环氧树脂、甲基三乙氧基硅烷于搅拌下混合5
‑
30min获得混合液A。
[0017]进一步的优选，将硅酸钾与甲基硅酸钠在70
‑
100℃的温度下混合搅拌5
‑
20min后，加入苯丙乳液和无水乙醇并降温至20
‑
70℃的温度下混合搅拌10
‑
40min，再加入聚羧酸减水剂在20
‑
50℃的温度下混合搅拌5
‑
30min获得混合液B。
[0018]优选的方案，所述固体混合粉料与粘结剂的质量比为4
‑
25：1。
[0019]优选的方案，所述流动性浆状料中，固体混合粉料的质量分数为70
‑
85％。
[0020]采用本专利技术的粘结剂，同时按本专利技术的质量范围要求配入水泥与固废，可以使固体混合粉料的固含量高达70
‑
85％，从而通过打印获得基体致密的免烧免压砖，使免烧免压砖具有高的强度，此外本专利技术的通过3D打印，可以可控的获得宏观多孔形貌的免烧免压砖，在保证强度的时间，减轻砖的重量。
[0021]优选的方案，所述3D打印的工艺参数为：打印速度为30
‑
60mm3/s、每层厚度0.1
‑
1.0mm、打印温度20
‑
50℃。
[0022]优选的方案，所述免烧免压砖重量为2.4
‑
2.6kg，抗压强度为20
‑
22MPa，孔隙率为25
‑
30％。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业固废制备的免烧免压砖的制备方法，其特征在于：将工业固废粉与水泥混合获得固体混合粉料，将固体混合粉料与粘结剂、水混合，获得流动性浆状料，将流动性浆状料3D打印获得生坯，生坯养护即得免烧免压砖；所述粘结剂，按质量百分比计，包括如下组分，水性环氧树脂40
‑
60％、甲基三乙氧基硅烷5
‑
25％、硅酸钾10
‑
30％、甲基硅酸钠2
‑
10％、苯丙乳液0.5
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2％、无水乙醇0.5
‑
3％、聚羧酸减水剂1
‑
5％。2.根据权利要求1所述的一种基于工业固废制备的免烧免压砖的制备方法，其特征在于：所述粘结剂，按质量百分比计，包括如下组分，水性环氧树脂40
‑
50％、甲基三乙氧基硅烷5
‑
15％、硅酸钾20
‑
30％、甲基硅酸钠8
‑
10％、苯丙乳液0.5
‑
2％、无水乙醇0.5
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3％、聚羧酸减水剂1
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5％。3.根据权利要求1或2所述的一种基于工业固废制备的免烧免压砖的制备方法，其特征在于：所述工业固废粉由工业固废进行破碎再过16目筛，取筛下物获得。4.根据权利要求1或2所述的一种基于工业固废制备的免烧免压砖的制备方法，其特征在于：所述工业固废粉和水泥的质量比为1.3
‑
7.5：1。5.根据权利要求1或2所述的一种基于工业固废制备的免烧免压砖的制备方法，其特征在于：所述粘结剂的制备方法为：将水性环氧树脂、甲基三乙氧基硅烷混合获得混合液A，将硅酸钾与甲基硅酸钠在70
‑
100℃的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张绍和，陈通顺，张晨阳，荣令龙，李俞露，高文锐，刘玉杰，张昊旸，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：