專利名稱：一種透水預制件用混合料及透水預制件和制作方法
技術領域：
本發明涉及一種透水預制件用混合料及由該混合料制作的透水預制件和透水預制件的制作方法。
背景技術：
目前城市居民居住和活動的場所，包括城市廣場、商業街、人行道、社區活動地、停車場等地方主要采用花崗巖、大理石、釉面磚、水泥和柏油等不透水的材質鋪設的硬化地面，而硬化地面對城市環境的危害非常大。下雨時，硬化地面完全阻止了雨水的直接滲透入地，滿地積水使人們的出行變得很不方便。而寶貴的水資源最后隨著排水管道流走，同時加重了城市排水設施的負擔。雨水的大量流失還導致地下水位難以回升，而直接影響到城市植被的健康，使得城市中的地表植物難以正常生長，加重了市政綠化負擔。雨水的大量流失進一步加重了城市的干旱、缺水問題。因此，開發新型的環保建筑材料，改善和美化人類生存環境勢在必行。目前建材領域中的一些透水磚、透水路面等的透水性材料的主要原料為陶瓷或混凝土，制備陶瓷透水磚要采用大量的礦土資源，原料的開采會造成環境的破壞，且陶瓷透水磚的生產工藝復雜，而且陶瓷基磚在成型燒結時需要耗費大量的能源，成本高，生產效率低，環保投入大，一次性投資規模大。而混凝土透水磚雖然成本較低，但現有的混凝土透水磚表面的顆粒粗大，表面的大孔隙容易被灰塵堵死，因此不能持續保持高的透水性能。由于空隙較大，其用于水過濾效果也較差。此外，混凝土透水磚的表面粗糙、美觀度差、強度低， 且容易損壞。此外，目前出現的高分子材料透水磚，大多以樹脂等作為粘結劑，不但成本較高， 且制備工藝復雜，操作性差，而很難大面積推廣。
發明內容
本發明的目的在于克服現有的用于制作透水磚的混合料的成本高、制備透水預制件，如透水磚的工藝復雜、操作性差，且得到的透水預制件不能兼顧低成本、污染小、透水性好等綜合性能的缺陷，提供一種成本低廉的透水預制件用混合料，且由該混合料制得的透水預制件能夠兼顧低成本、污染小、透水性好等綜合性能。本發明提供了一種透水預制件用混合料，其中，該混合料含有硅砂、粘結劑和增韌劑，以100重量份硅砂為基準，所述粘結劑的含量為5-30重量份，所述增韌劑的量占粘結劑的量的1-20重量％ ；所述粘結劑為水泥，以及偏高嶺土和/或硅微粉的混合物。本發明還提供了一種透水預制件，其中，該透水預制件是由本發明提供的混合料與水混合、成型制得的。本發明還提供了一種透水預制件的制作方法，其中，該方法包括將本發明提供的混合料與水混合、成型。本發明提供的透水預制件用混合料含有硅砂、粘結劑并配以適當的增韌劑，在一定條件下將硅砂與粘結劑、增韌劑和水混合，并將得到的混合物成型得到透水預制件，與現有技術相比，本發明提供的混合料的成本較低，且由該混合料制得的透水預制件具有孔隙小、透水率高、不易阻塞、強度高等優點，還同時降低了對環境的污染，此外，制備工藝簡單可靠。
具體實施例方式按照本發明，所述透水預制件用混合料含有硅砂、粘結劑和增韌劑，以100重量份硅砂為基準，所述粘結劑的含量為5-30重量份，所述增韌劑的量占粘結劑的量的1-20重量％ ；所述粘結劑為水泥，以及偏高嶺土和/或硅微粉的混合物。優選情況下，以100重量份硅砂為基準，所述粘結劑的含量優選為10-25重量份，所述增韌劑的量優選占粘結劑的量的2-15重量％。本發明的發明人發現，由以上述粘結劑和增韌劑的配合比例得到的混合料制備的透水預制件不但能夠獲得強度高、美觀度好的預制件，且還同時能夠達到大大降低成本的目的。按照本發明，所述粘結劑為水泥，以及偏高嶺土和/或硅微粉的混合物，其中，偏高嶺土和/或硅微粉不但可以與水泥共同起到粘結的作用，偏高嶺土和/或硅微粉還可以防止由水泥引起的由混合料制得的透水預制件發生泛堿的情況。在所述混合物中，水泥以及偏高嶺土和/或硅微粉的比例可以在較寬的范圍內調整，只要該混合物能夠填充水泥顆粒間的孔隙起到粘結、并起到阻止由于水泥引起的泛堿的發生即可，優選情況下，以粘結劑的總重量為基準，水泥的含量為60-90重量％，優選為70-90重量；偏高嶺土和硅微粉的總含量為10-40重量％ (如果只含有偏高嶺土或者硅微粉，該總含量指偏高嶺土或硅微粉的含量)，優選為10-30重量。更優選情況下，當同時使用水泥、偏高嶺土和硅微粉時，其粘結以及防止泛堿和提高抗壓、抗折、抗滲、防腐、抗沖擊及耐磨性能等作用效果更理想，得到的混合料的綜合性能更高，其中，偏高嶺土和硅微粉的重量比優選為1 0.25-5，更優選為 1 0.25-2。按照本發明，所述硅砂的主要化學成分是氧化硅(SiO2),同時伴生少量的氧化鋁 (Al2O3)、氧化鐵(Fe2O3)等。所述硅砂中的二氧化硅的含量一般為大于或等于96重量％。所述硅砂可以為各種可以用于形成透水預制件的混合料的硅砂，例如，所述硅砂可以選自風積沙、河沙和海砂中的一種或多種。所述硅砂的顆粒直徑一般處于0. 05-3毫米的范圍內，優選可以為0. 074-2. 00毫米，即10-200目。所述水泥可以為本領域中常規的各種硅酸鹽水泥，即，水泥由石灰石、粘土、鐵礦粉按比例磨細混合，這時候的混合物叫生料。然后進行煅燒，一般溫度在1450°C左右，煅燒后的產物叫熟料。然后將熟料和石膏一起磨細，按比例混合，才稱之為水泥。所述水泥可以商購得到。優選情況下，為了提高由本發明的混合料制得的透水預制件的強度，所述水泥的抗壓強度優選為40兆帕以上(例如，牌號為325(抗壓強度44. 9兆帕)、牌號為425 (抗壓強度58兆帕)和牌號525 (抗壓強度63兆帕)的水泥)。所述偏高嶺土指無水硅酸鋁，也可以商購得到。所述偏高嶺土的顆粒直徑一般可以為小于0.04毫米(即，400目以上)。所述硅微粉指由純凈石英粉經超細磨工藝流程加工而成，所述硅微粉也可以商購得到。所述硅微粉的顆粒直徑一般可以為0. 01-1微米，平均顆粒直徑一般為0. 1-0. 3微米。按照本發明，所述增韌劑可以進一步提高粘結劑的韌性以及彈性模量，使得到的混合料具有更好的抗沖擊性能好且不容易碎裂，所述增韌劑可以為膠粉。所述膠粉可以選自醋酸乙烯、乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一種或多種。此外，所述增韌劑還可以為環氧樹脂和/或丙烯酸樹脂，或者環氧樹脂和/或丙烯酸樹脂與膠粉的混合物，當該增韌劑為環氧樹脂和/或丙烯酸樹脂，或者增韌劑中含有環氧樹脂和/或丙烯酸樹脂時， 該混合料還含有固化劑，以在一定固化條件下使增韌劑中的環氧樹脂和/或丙烯酸樹脂固化。所述固化劑的種類和用量可以為本領域常規的種類和用量，例如，通常選擇異氰酸酯類固化劑對丙烯酸樹脂進行固化，選擇改性脂肪胺和/或脂環胺類固化劑對環氧樹脂進行固化。其中，所述異氰酸酯類固化劑可以為HDI-TDI混合多聚體和/或HDI縮二脲多異氰酸酯。所述改性脂肪胺類固化劑可以選自酚醛胺類固化劑(苯酚-甲醛-二乙烯三胺縮合物)，如T31、苯胺-甲醛-咪唑縮合物以及環氧胺固化劑，如環氧胺固化劑593中的一種或多種。所述脂環胺類固化劑可以為異佛爾酮二胺和/或孟烷二胺等。此外，通常情況下，若單獨采用膠粉作為增韌劑則可以不需要額外使用固化劑。以環氧樹脂和/或丙烯酸樹脂的重量為基準，所述固化劑的量可以為10-40重量％，優選為15-35重量％。所述增韌劑可以單獨加入，為了更好的達到混勻的目的，所述增韌劑也可以以水溶液、有機溶液或者水乳液的形式加入，一般情況下，所述水乳液中增韌劑的固含量可以為 40-50重量％，所述水溶液或者有機溶液中增韌劑的濃度可以為50-80重量％，其中，所述有機溶劑可以為各種可以與增韌劑形成溶液的有機溶劑，例如，可以選自乙醇、丙酮、乙酸乙酯和二甲苯中的一種或多種。按照本發明，所述透水預制件用混合料還可以含有增粘劑以提高粘結劑對硅砂的粘結性能，所述增粘劑的種類和用量的可選擇范圍較寬，例如，所述增粘劑可以選自聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺和纖維素基聚合物(例如，甲基纖維素、乙基纖維素和羧甲基纖維素中的一種或多種)中的一種或多種。所述增粘劑的量可以占粘結劑的量的0. 01-10重量％， 優選占粘結劑的量的0. 1-3重量％。按照本發明，所述透水預制件為將本發明提供的混合料與水混合、成型而得到的產物。以100重量份硅砂為基準，所述粘結劑的含量為5-30重量份，優選為10-25重量份； 所述增韌劑的量占粘結劑的量的1-20重量％，優選占粘結劑的量的2-15重量所述水的量占粘結劑的量的1-35重量％，優選占粘結劑的量的15-30重量所述粘結劑為水泥，以及偏高嶺土和/或硅微粉的混合物。其中，以粘結劑的總重量為基準，水泥的含量為60-90重量％，優選為70-90重量％ ；偏高嶺土或硅微粉的含量，或者偏高嶺土和硅微粉的總含量為10-40重量％，優選為 10-30重量％。當同時使用水泥、偏高嶺土和硅微粉時，偏高嶺土和硅微粉的重量比優選為 1 0.25-5，更優選為 1 0.25-2。根據本發明，將含有硅砂、粘結劑和增韌劑并選擇性含有的固化劑、增韌劑的混合料與水混合的方式沒有特別限定，例如，可以將硅砂、粘結劑、增韌劑以及選擇性含有的固化劑、增粘劑和水無先后順序的依次加入，也可以同時加入。為了使混合料與水混合并充分進行預反應，所述混合的溫度優選為50-250°C。優選情況下，可以先將硅砂與增韌劑、選擇性含有的固化劑、增粘劑混合，然后與粘結劑和水混合，然后將得到的混合物成型。此外，在將硅砂與增韌劑、選擇性含有的固化劑、增粘劑混合之后，以及與粘結劑和水混合之后，還可以包括攪拌的步驟，攪拌的條件可以根據實際需要選擇，只要保證混合均勻即可。例如，攪拌的時間可以為0. 5-2分鐘，攪拌的轉速可以為60-200轉/分鐘。所述成型的方法可以采用本領域公知的各種成型方法，例如，壓制成型或澆鑄成型的方法，具體條件為本領域技術人員所公知，例如，所述壓制成型的壓力可以為5-30兆帕，時間可以為10-20秒，溫度可以為20-60°C，具體操作方法在這里不再贅述。為了使由本發明提供的混合料制得的透水預制件滿足其性能要求，本發明還可以包括將成型后的預制件在濕度為80-99%、溫度為10-60°C的條件下放置15-35天。下面將通過具體實施例對本發明進行進一步的詳細描述。本發明下述實施例1-8以及對比例1中所用的硅砂購自圍場硅砂廠，顆粒直徑為0. 125-0.邪4毫米(10-200目)；實施例1-8中所用的偏高嶺土購自滁州市惠友絹云母粉廠，規格為400目(顆粒直徑為0.38毫米)；水泥購自北京水泥廠有限責任公司，牌號為425 (抗壓強度58兆帕)；硅微粉購自東海縣暢通硅微粉有限公司，平均顆粒直徑為 0. 1-0. 3微米；環氧樹脂購自無錫樹脂廠；水性環氧樹脂乳液購自廣州克艾迪復合材料有限公司，固含量為50重量％ ；丙烯酸樹脂購自濟南卡夫樂化工有限公司；膠粉醋酸乙烯、乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)購自北京東方澳漢有限公司，聚乙烯醇購自蘇州港遠儲運有限公司；聚丙烯酰胺購自山東萬華化工科技(集團)有限公司；纖維素基聚合物購自石家莊市東方纖維素有限公司；脂環胺多元胺固化劑異佛爾酮二胺購自北京合力化工有限公司；酚醛胺類固化劑(苯酚-甲醛-二乙烯三胺縮合物)T31購自北京合力化工有限公司；異氰酸酯類固化劑HDI縮二脲多異氰酸酯購自上海雨田化工有限公司。實施例1本實施例用于說明本發明提供的用于形成透水預制件的混合料以及該透水預制件的制備。各物質用量分別為硅砂1350克、粘結劑水泥225克、偏高嶺土 45克、增韌劑水性環氧樹脂乳液觀.7克(固含量為50重量％ )，固化劑為脂環胺多元胺固化劑異佛爾酮二胺，用量為5克。在60°C下，將硅砂放入混砂機中，開動攪拌，先加入水性環氧樹脂乳液觀.7克、固化劑5克，攪拌1分鐘后，加入粘結劑水泥和偏高嶺土，以及45克水，然后攪拌1分鐘，混合均勻后，將得到的混合物轉移至壓機中，在25°C、10MI^壓力下壓制成型，得到透水預制件。 并將該透水預制件置于包裝袋中密封，并放入20°C的標準養護箱(濕度90%以上)中養護 28天。實施例2本實施例用于說明本發明提供的用于形成透水預制件的混合料以及該透水預制件的制備。各物質用量分別為硅砂8千克、粘結劑水泥900克、硅微粉120克、增韌劑膠粉32克。在60°C下，將硅砂放入混砂機中，開動攪拌，先加入膠粉32克，攪拌1分鐘后，加入粘結劑水泥和硅微粉，以及255克水，然后攪拌2分鐘，混合均勻后，將得到的混合物轉移至壓機中，在25°C、15兆帕壓力下壓制成型，得到透水預制件。并將該透水預制件置于包裝袋中密封，并放入20°C的標準養護箱(濕度90%以上)中養護觀天。實施例3本實施例用于說明本發明提供的用于形成透水預制件的混合料以及該透水預制件的制備。各物質用量分別為硅砂1250克、粘結劑水泥168克、偏高嶺土 45克、硅微粉12 克，增韌劑水性環氧乳液35克(固含量為50重量％ )，固化劑為改性脂肪胺類固化劑酚醛胺類固化劑(苯酚-甲醛-二乙烯三胺縮合物)T31，用量為7克。在60°C下，將硅砂放入混砂機中，開動攪拌，先加入水性環氧乳液35克、固化劑7 克，攪拌2分鐘后，加入粘結劑水泥、偏高嶺土和硅微粉，以及40克水，然后攪拌1分鐘，混合均勻后，將得到的混合物轉移至壓機中，在25°C、10MI^壓力下壓制成型，得到透水預制件。并將該透水預制件置于包裝袋中密封，并放入20°C的標準養護箱(濕度90%以上)中養護28天。實施例4本實施例用于說明本發明提供的用于形成透水預制件的混合料以及該透水預制件的制備。按照實施例3的方法制備混合料及透水預制件，不同的是，粘結劑水泥220克、偏高嶺土 12克、硅微粉M克。實施例5本實施例用于說明本發明提供的用于形成透水預制件的混合料以及該透水預制件的制備。按照實施例3的方法制備混合料及透水預制件，不同的是，增韌劑水性環氧乳液 50克(固含量為50重量％ )，固化劑的用量為10克；粘結劑水泥200克、偏高嶺土 32克、 硅微粉18克。實施例6本實施例用于說明本發明提供的用于形成透水預制件的混合料以及該透水預制件的制備。按照實施例3的方法制備混合料及透水預制件，不同的是，粘結劑水泥168克、偏高嶺土 51. 8克、硅微粉5. 2克。實施例7本實施例用于說明本發明提供的用于形成透水預制件的混合料以及該透水預制件的制備。按照實施例1的方法制備混合料及透水預制件，不同的是，該混合料還包括增粘劑聚乙烯醇，其用量為1.35克。在60°C下，將硅砂放入混砂機中，開動攪拌，先加入水性環氧樹脂乳液觀.7克、固化劑5克，攪拌1分鐘后，加入粘結劑水泥和偏高嶺土以及聚乙烯醇，以及45克水，然后攪拌1分鐘，混合均勻后，將得到的混合物轉移至壓機中，在25°C、IOMPa壓力下壓制成型，得到透水預制件。并將該透水預制件置于包裝袋中密封，并放入20°C的標準養護箱(濕度 90%以上)中養護28天。
實施例8本實施例用于說明本發明提供的用于形成透水預制件的混合料以及該透水預制件的制備。各物質用量分別為硅砂1. 5千克、無機粘結劑水泥180克，偏高嶺土 30克、硅微粉30克、增韌劑水性丙烯酸乳液33. 5克(固含量60% )、固化劑異氰酸酯類固化劑HDI縮二脲多異氰酸酯，6. 5克；增粘劑甲基纖維素10克。在60°C下，將硅砂放入混砂機中，開動攪拌，先加入增韌劑水性丙烯酸乳液33. 5 克，攪拌2分鐘后，加入水泥、偏高嶺土和硅微粉和甲基纖維素，以及50克水，然后攪拌1分鐘，混合均勻后，將得到的混合物轉移至壓機中，在25°C、IOMPa壓力下壓制成型，得到透水預制件。并將該透水預制件置于包裝袋中密封，并放入20°C的標準養護箱(濕度90%以上)中養護觀天。對比例1本對比例用于說明現有技術的用于形成透水預制件的混合料以及該透水預制件的制備。將石英砂10千克、粘結劑含羥基的丙烯酸樹脂0. 6千克、75% HDI縮二脲0. 2千克、親水性環氧樹脂6克、水泥1克、硅酸鹽5克、硅烷偶聯劑550，3克，光穩定劑UV-3^， 0. 6克和抗氧劑1010，0. 9克，固化反應催化劑二月桂酸二丁基錫0. 9克直接混合壓制制得透水磚。實施例9-16本實施例用于說明透水預制件的性能測試。按照JC/T945-2005標準對透水預制件進行性能測試，測試結果如下表1所示。對比例2本對比例用于說明透水預制件的性能測試。按照實施例9-16的方法對透水預制件進行性能測試，不同的是，測試的是由對比例1的方法制得的透水預制件，結果如下表1所示。表 權利要求
1.一種透水預制件用混合料，其特征在于，該混合料含有硅砂、粘結劑和增韌劑，以 100重量份硅砂為基準，所述粘結劑的量為5-30重量份，所述增韌劑的量占粘結劑的量的 1-20重量％ ；所述粘結劑為水泥，以及偏高嶺土和/或硅微粉的混合物。
2.根據權利要求1所述的混合料，其中，以100重量份硅砂為基準，所述粘結劑的含量為10-25重量份，所述增韌劑的量占粘結劑的量的2-15重量％。
3 根據權利要求1所述的混合料，其中，以粘結劑的總重量為基準，水泥的含量為 60-90重量％，所述偏高嶺土和硅微粉的總含量為10-40重量％。
4.根據權利要求3所述的混合料，其中，所述粘結劑為水泥、偏高嶺土和硅微粉的混合物，且偏高嶺土和硅微粉的重量比為1 0.25-5。
5.根據權利要求1或2所述的混合料，其中，所述硅砂的顆粒直徑為0.05-3毫米；所述硅砂選自風積沙、河沙和海砂中的一種或多種。
6.根據權利要求1-4中任意一項所述的混合料，其中，所述硅微粉的顆粒直徑為 0. 01-1 微米。
7.根據權利要求1或2所述的混合料，其中，所述增韌劑為膠粉。
8.根據權利要求1或2所述的混合料，其中，所述增韌劑為環氧樹脂和/或丙烯酸樹脂，或者環氧樹脂和/或丙烯酸樹脂與膠粉的混合物，該混合料還含有固化劑，以環氧樹脂和/或丙烯酸樹脂的重量為基準，所述固化劑的量為10-40重量所述固化劑選自異氰酸酯、改性脂肪胺和脂環胺中的一種或多種。
9.根據權利要求1、2、3或8所述的混合料，其中，該混合料還含有增粘劑，所述增粘劑的量占粘結劑的量的0.01-10重量所述增粘劑選自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和纖維素基聚合物中的一種或多種。
10.一種由權利要求1-9中任意一項所述的混合料與水混合、成型制得的透水預制件。
11.根據權利要求10所述的透水預制件，其中，所述混合料與水混合的條件包括溫度為50-250°C，所述成型的方法包括壓制成型，壓制成型的條件包括壓力為5-30兆帕，時間為10-20秒，溫度為20-60 0C ο
12.—種透水預制件的制作方法，其特征在于，該方法包括將權利要求1-9中任意一項所述的混合料與水混合、成型。
13.根據權利要求12所述的制作方法，其中，所述混合料與水混合的條件包括溫度為 50-250°C，所述成型的方法包括壓制成型，壓制成型的條件包括壓力為5-30兆帕，時間為 10-20 秒，溫度為 20-60 0C ο
14.根據權利要求12所述的制作方法，其中，該方法還包括將成型后的產物在濕度為 80-99%、溫度為10-60°C的條件下放置15-；35天。
全文摘要
透水預制件用混合料，其中，該混合料含有硅砂、粘結劑和增韌劑，以100重量份硅砂為基準，所述粘結劑的量為5-30重量份，所述增韌劑的量占粘結劑的量的1-20重量％；所述粘結劑為水泥，以及偏高嶺土和/或硅微粉的混合物。本發明還提供了一種透水預制件和該透水預制件的制作方法。本發明提供的透水預制件用混合料的成本較低，且由該混合料制得的透水預制件具有優異的綜合性能。
文檔編號C04B28/04GK102234190SQ20101016308
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月29日 優先權日2010年4月29日
發明者李歡歡, 秦升益, 郭盛昌 申請人:北京仁創科技集團有限公司