一种渣土类建筑垃圾再生石材板及其制备方法与流程

1.本技术属于再生石材板技术领域，具体涉及一种渣土类建筑垃圾再生石材板及其制备方法。


背景技术：

2.目前全国城市改造正在不断进行，不可避免地产生了大量的建筑垃圾，建筑垃圾包括渣土、弃土、弃料、淤泥及其他废弃物。大量建筑垃圾的堆放会引发环境问题，在资源日益衰竭的当前，很有必要研究如何合理利用建筑垃圾。目前有仿天然石材以建筑垃圾为原料，且大多以建筑垃圾作为基层原料，但普遍存在建筑垃圾的利用率不够的问题。
3.例如公开号为cn107324716a的专利公开的一种仿天然石材的耐污透水砖，包括耐污透水面层和透水基层，其中，透水基层由以下质量份数的原料制备：粉煤灰15-25份，水泥5-10份，电石渣10-20份，炉渣5-15份，建筑垃圾15-20份，透水剂2-4份，水3-8份。结合该专利申请的实施例可知，该耐污透水砖的透水基层中建筑垃圾占比不超过30％。又例如公开号为cn107540300a的专利公开的一种石材砖，包括面料层和底料层，其中底料层包括以下组分：按质量百分比计，粒石20-24％，废砖渣8-15％，建筑垃圾8-15％，石英8-15％，水泥30-35％，天然石粉3-8％，减水剂1-2％，微硅粉2-6％。结合该专利申请的实施例可知，该石材砖的底料层中建筑垃圾占比仅8-15％。
4.为了更多地消耗掉建筑垃圾，很有必要提高建筑垃圾在仿天然石材中占比。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种渣土类建筑垃圾再生石材板及其制备方法，本技术再生石材板可显著提高底层中建筑垃圾的占比，且还具有与天然石材相当的物理性能和外观。
6.为达到上述目的，本技术第一方面提供一种渣土类建筑垃圾再生石材板，包括固化渣土底层和砂基面层，固化渣土底层和砂基面层的原料重量比为100：5-10；其中，固化渣土底层由以下重量份的原料制备：水15-18份，渣土90-110份，土壤固化剂8-15份；砂基面层由以下重量份的原料制备：石英砂骨料100-200份，复合粘接剂100-120份，水10-15份；
7.所述土壤固化剂以重量百分比计包括以下组分：
8.硅酸盐水泥60％-70％，石灰8％-20％，硅灰8％-15％，氧化铝8％-18％，聚磷酸铵1％-5％，阴离子聚丙烯酰胺1％-5％，可再分散性乳胶粉1％-5％，减水剂1％-3％，引气剂0-2％。
9.在一些具体实施方式中，渣土为预处理后的渣土，预处理包括对渣土进行破碎、碾磨、筛分，得到粒径不大于0.83mm的渣土。
10.在一些具体实施方式中，减水剂选择聚羧酸减水剂粉剂。
11.在一些具体实施方式中，引气剂选择聚醚类引气剂。
12.在一些具体实施方式中，复合粘接剂采用湖北路城建设科技有限公司专利产品，复合粘接剂由重量比为3-5：10-20：2-4的树脂基料、水泥基材料、纳米级纯丙烯酸乳液组
成；其中：每100重量份树脂基料包括：天冬聚脲树脂50-70份，脂肪族异氰酸酯20-40份，弹性体聚脲固化剂5-10份；每100重量份水泥基材料包括：水泥50-60份，促强膨胀剂12-20份，石粉6-30份，颜料0-10份，分散剂1-2份，消泡剂1-2份，保水剂1-2份，调凝剂1-3份。
13.在一些具体实施方式中，石英砂骨料选择粒径40-80目的球型石英砂，优选粒径60-80目的球型石英砂。
14.本技术中渣土即渣土类建筑垃圾，可随地取材。土壤固化剂用来对渣土进行粘结和固化，获取具有所需强度和透水性的固化渣土底层。土壤固化剂中，硅酸盐水泥主要起到胶粘并增加渣土强度的作用，用来将渣土胶粘并保证固化渣土底层的强度和耐久性。石灰用来增强固化渣土底层的后期强度。硅灰和氧化铝可协同促进土壤颗粒间的结合，提高固化渣土底层的稳定性和密实度。聚磷酸铵和阴离子聚丙烯酰胺形成微观上的网状结构，可增强固化渣土底层的强度和抗裂性。可再分散性乳胶粉用来增强土壤内聚力，改善固化渣土底层的整体柔韧性，提高固化渣土底层与砂基面层间的粘结力。减水剂用来分散水泥颗粒，减少用水量，提高体系强度。引气剂用来改善固化渣土底层的孔隙结构，增强抗冻性和抗渗性。
15.本技术第二方面提供上述渣土类建筑垃圾再生石材板的制备方法，包括：
16.将渣土、土壤固化剂和水混合，得到固化渣土粉团；
17.将固化渣土粉团填入模具压实得到固化渣土底层；
18.将石英砂骨料、复合粘接剂和水混合，所得拌合物摊铺于固化渣土底层上方，再次压实，形成石板材；
19.经养护得成型石板材。
20.在一些具体实施方式中，还包括对渣土先进行预处理，预处理包括对渣土进行打碎、过筛和碾磨，使渣土粒径不大于0.83mm。
21.在一些具体实施方式中，经养护5-7天得成型石板材。
22.本技术第三方面提供了一种土壤固化剂，以重量百分比计包括以下组分：
23.硅酸盐水泥60％-70％，石灰8％-20％，硅灰8％-15％，氧化铝8％-18％，聚磷酸铵1％-5％，阴离子聚丙烯酰胺1％-5％，可再分散性乳胶粉1％-5％，减水剂1％-3％，引气剂0-2％。
24.与现有技术相比，本技术具有如下优点和有益效果：
25.1、本技术再生石材板以渣土类建筑垃圾为主要原料，在固化渣土底层中建筑垃圾重量份最高可达80％，显著提高了建筑垃圾在再生石材板中的占比，可消耗更多的建筑垃圾，实现了大量建筑垃圾的废物利用和资源再生。
26.2、本技术再生石材板，其具有与天然石材板相当的外观和性能，可与天然石材板混合铺装，甚至可完全代替天然石材板，从而大幅降低城市路面的铺装成本。
27.3、本技术提出的土壤固化剂，对渣土具有优异的粘结性和固化性，仅需少量的土壤固化剂即可实现化渣土的固化。
具体实施方式
28.下面将结合实施例，对本技术技术方案及所获得的技术效果进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术
中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.下述实施例和对比例中所用原材料如下：
30.渣土：工地取6-8目的渣土类建筑垃圾，对其进行破碎、碾磨、筛分，得到粒径不大于0.83mm的渣土；石英砂骨料：市售目数60-80目的球型石英砂。
31.土壤固化剂自行配制，实施例1-3和对比例1-3中的组成如下：
32.每100重量份土壤固化剂包括：硅酸盐水泥60份，石灰12份，硅灰10份，氧化铝10份，聚磷酸铵2份，阴离子聚丙烯酰胺2份，可再分散性乳胶粉2份，减水剂1份，引气剂1份；其中，硅酸盐水泥用华新硅酸盐水泥42.5；石灰细度小于80μm；硅灰比表面积30m2/g；氧化铝粉比表面积62m2/g，其中al2o3质量含量大于98.5％；聚磷酸铵采用聚磷酸铵i型，主要成分(nh4po3)n，n》50，其中，p2o5质量含量大于69％；阴离子聚丙烯酰胺的分子量800-2500万；可再分散性乳胶粉选择瓦克328胶粉；减水剂选择通用型聚羧酸减水剂粉剂cp1901x；引气剂选用聚醚类引气剂。
33.复合粘接剂采用湖北路城建设科技有限公司的专利产品，由重量比为3：10：2的树脂基料、水泥基材料、纳米级纯丙烯酸乳液组成；每100重量份树脂基料包括：天冬聚脲树脂50份，脂肪族异氰酸酯40份，弹性体聚脲固化剂10份；每100重量份水泥基材料包括：水泥50份，促强膨胀剂12份，石粉30份，颜料4份，分散剂1份，消泡剂1份，保水剂1份，调凝剂1份。先将水泥基材料混合均匀，再加入纳米级纯丙烯酸乳液，形成稠状浆体，向稠状浆体中加入树脂基料，混合均匀，即得到复合粘接剂。
34.在复合粘接剂中，水泥选择华新p
·
i 52.5硅酸盐水泥，28天抗压强度≥52.5mpa；促强膨胀剂选择豹鸣高性能氧化钙-钙矾石类促强膨胀剂；石粉为市售超细石灰石粉，粒度800目；颜料为市售氧化铁粉体颜料；分散剂为stb p535型粉体聚羧酸系减水剂；消泡剂为明凌p8850型消泡剂；保水剂为市售木质纤维；调凝剂为市售白糖与葡萄糖酸钠按照1:3混合而成；纳米级纯丙烯酸乳液为昕特玛纳米级阴离子型纯丙烯酸乳液axilat pr3500，粒径30nm，固含量为29wt.％
±
1wt.％；天冬聚脲树脂为飞扬化工d2925系天冬聚脲树脂，相对分子量1000-1500；脂肪族异氰酸酯为仕全兴n-8890hdi三聚体固化剂，固含量90％，nco含量19
±
0.5％，游离tdi≤0.4％；弹性体聚脲固化剂为飞扬化工sp-103p型弹性体聚脲固化剂，固含≥60％，nco含量3.2-3.6％，当量1160-1300。
35.实施例1
36.本实施例再生石材板的制备步骤如下：
37.(1)取90重量份渣土，8重量份土壤固化剂和15重量份水混合，得到固化渣土粉团；
38.(2)取150重量份石英砂骨料，100重量份复合粘接剂和12重量份水拌合，得到砂基面层原料的拌合物；
39.(3)按10：1的重量比分别取固化渣土粉团和拌合物，将固化渣土粉团填入模具压实得到固化渣土底层，将拌合物摊铺于固化渣土底层上，再次压实，形成由固化渣土底层和砂基面层构成的再生石板材；
40.(4)于温度20
±
2℃，湿度90％以上的养护环境养护6天，脱模即得成型石材板。
41.实施例2
42.本实施例再生石材板的制备步骤如下：
43.(1)取100重量份渣土，12重量份土壤固化剂和18重量份水混合，得到固化渣土粉团；
44.(2)取150重量份石英砂骨料，100重量份复合粘接剂和12重量份水拌合，得到砂基面层原料的拌合物；
45.(3)按10：1的重量比分别取固化渣土粉团和拌合物，将固化渣土粉团填入模具压实得到固化渣土底层，将拌合物摊铺于固化渣土底层上，再次压实，形成由固化渣土底层和砂基面层构成的再生石板材；
46.(4)于温度20
±
2℃，湿度90％以上的养护环境养护6天，脱模即得成型石材板。
47.实施例3
48.本实施例再生石材板的制备步骤如下：
49.(1)取110重量份渣土，15重量份土壤固化剂和18重量份水混合，得到固化渣土粉团；
50.(2)取150重量份石英砂骨料，100重量份复合粘接剂和12重量份水拌合，得到砂基面层原料的拌合物；
51.(3)按10：1的重量比分别取固化渣土粉团和拌合物，将固化渣土粉团填入模具压实得到固化渣土底层，将拌合物摊铺于固化渣土底层上，再次压实，形成由固化渣土底层和砂基面层构成的再生石板材；
52.(4)于温度20
±
2℃，湿度90％以上的养护环境养护6天，脱模即得成型石材板。
53.对比例1
54.本对比例再生石材板的制备步骤如下：
55.(1)取90重量份渣土，5重量份土壤固化剂和15重量份水混合，得到固化渣土粉团；
56.(2)取150重量份石英砂骨料，100重量份复合粘接剂和12重量份水拌合，得到砂基面层原料的拌合物；
57.(3)按10：1的重量比分别取固化渣土粉团和拌合物，将固化渣土粉团填入模具压实得到固化渣土底层，拌合物摊铺于固化渣土底层上，再次压实，形成由固化渣土底层和砂基面层构成的再生石板材；
58.(4)于温度20
±
2℃，湿度90％以上的养护环境下进行6天养护，脱模即得成型石材板。
59.对比例2
60.本对比例再生石材板的制备步骤如下：
61.(1)取100重量份渣土，12重量份土壤固化剂和20重量份水混合，得到固化渣土粉团；
62.(2)取150重量份石英砂骨料，100重量份复合粘接剂和12重量份水拌合，得到砂基面层原料的拌合物；
63.(3)按10：1的重量比分别取固化渣土粉团和拌合物，将固化渣土粉团填入模具压实得到固化渣土底层，拌合物摊铺于固化渣土底层上，再次压实，形成由固化渣土底层和砂基面层构成的再生石板材；
64.(4)于温度20
±
2℃，湿度90％以上的养护环境下进行6天养护，脱模即得成型石材板。
65.对比例3
66.本对比例再生石材板的制备步骤如下：
67.(1)取120重量份渣土，15重量份土壤固化剂和18重量份水混合，得到固化渣土粉团；
68.(2)取150重量份石英砂骨料，100重量份复合粘接剂和12重量份水拌合，得到砂基面层原料的拌合物；
69.(3)按10：1的重量比分别取固化渣土粉团和拌合物，将固化渣土粉团填入模具压实得到固化渣土底层，拌合物摊铺于固化渣土底层上，再次压实，形成由固化渣土底层和砂基面层构成的再生石板材；
70.(4)于温度20
±
2℃，湿度90％以上的养护环境下进行6天养护，脱模即得成型石材板。
71.将实施例1-3和对比例1-3的配方列于表1。按照标准jtg e51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中测试方法，测试实施例和对比例再生石材板的物理性能和尺寸变化率，性能测试数据见表2。
72.表1实施例1-3和对比例1-3所得再生石材板的配方
[0073][0074]
表2实施例1-3和对比例1-3的再生石材板的性能数据
[0075][0076][0077]
从表2可以看出，实施例1-3的再生石材板都具有更优的抗压、抗折强度；未处理和浸水处理后的粘结强度都大于2.0mpa，冻融循环处理后粘结强度都大于1.5mpa；尺寸变化率小；软化系数高，具有较高的水稳定性。软化系数是用来表征耐水性的参数，取值范围为0～1，其值越大，表明材料耐水性越好。
[0078]
对比例1与实施例1相比，当土壤固化剂的重量份低于8份时，会造成再生石材板的抗压、抗折、拉伸粘结强度偏低，且耐水性明显下降。对比例2与实施例2相比，当水的重量份高于18份时，同样会造成再生石材板的抗压、抗折、拉伸粘结强度偏低，且耐水性明显下降。对比例3与实施例3相比，当渣土的重量份大于110份时，相当于水和土壤固化剂的重量占比减少，除了同样造成再生石材板的抗压、抗折、拉伸粘结强度偏低，且耐水性明显下降，之外还出现了养护后底层为粉状不成形的现象。
[0079]
本技术中聚磷酸铵和阴离子聚丙烯酰胺协同形成网状结构，可进一步增强固化渣土底层的强度和抗裂性。下面将继续提供对比例4-6，来证明聚磷酸铵和阴离子聚丙烯酰胺协同使用的效果。
[0080]
对比例4
[0081]
本对比例再生石材板的制备步骤如下：
[0082]
(1)取110重量份渣土，15重量份土壤固化剂和18重量份水混合，得到固化渣土粉团；
[0083]
(2)取150重量份石英砂骨料，100重量份复合粘接剂和12重量份水拌合，得到砂基面层原料的拌合物；
[0084]
(3)按10：1的重量比分别取固化渣土粉团和拌合物，将固化渣土粉团填入模具压实得到固化渣土底层，拌合物摊铺于固化土壤固化剂渣土底层上，再次压实，形成由固化渣土底层和砂基面层构成的再生石板材；
[0085]
(4)于温度20
±
2℃，湿度90％以上的养护环境下进行6天养护，脱模即得成型石材板。
[0086]
本对比例土壤固化剂中未添加聚磷酸铵，每100重量份土壤固化剂包括：硅酸盐水泥60份，石灰12份，硅灰10份，氧化铝10份，阴离子聚丙烯酰胺4份，可再分散性乳胶粉2份，减水剂1份，引气剂1份。
[0087]
对比例5
[0088]
本对比例再生石材板的制备步骤如下：
[0089]
(1)取110重量份渣土，15重量份土壤固化剂和18重量份水混合，得到固化渣土粉团；
[0090]
(2)取150重量份石英砂骨料，100重量份复合粘接剂和12重量份水拌合，得到砂基面层原料的拌合物；
[0091]
(3)按10：1的重量比分别取固化渣土粉团和拌合物，将固化渣土粉团填入模具压实得到固化渣土底层，拌合物摊铺于固化土壤固化剂渣土底层上，再次压实，形成由固化渣土底层和砂基面层构成的再生石板材；
[0092]
(4)于温度20
±
2℃，湿度90％以上的养护环境下进行6天养护，脱模即得成型石材板。
[0093]
本对比例土壤固化剂中未添加阴离子聚丙烯酰胺，每100重量份土壤固化剂包括：硅酸盐水泥60份，石灰12份，硅灰10份，氧化铝10份，聚磷酸铵4份，可再分散性乳胶粉2份，减水剂1份，引气剂1份。
[0094]
对比例6
[0095]
本对比例再生石材板的制备步骤如下：
[0096]
(1)取110重量份渣土，15重量份土壤固化剂和18重量份水混合，得到固化渣土粉团；
[0097]
(2)取150重量份石英砂骨料，100重量份复合粘接剂和12重量份水拌合，得到砂基面层原料的拌合物；
[0098]
(3)按10：1的重量比分别取固化渣土粉团和拌合物，将固化渣土粉团填入模具压实得到固化渣土底层，拌合物摊铺于固化土壤固化剂渣土底层上，再次压实，形成由固化渣土底层和砂基面层构成的再生石板材；
[0099]
(4)于温度20
±
2℃，湿度90％以上的养护环境下进行6天养护，脱模即得成型石材板。
[0100]
本实施例土壤固化剂中未添加聚磷酸铵和阴离子聚丙烯酰胺，按60：12：10：10：2：1：1的重量比分别取硅酸盐水泥，石灰，硅灰，氧化铝，可再分散性乳胶粉，减水剂，引气剂，经混合得到本实施例土壤固化剂。
[0101]
需要说明的是，对比例4-6的土壤固化剂所用各原料为：硅酸盐水泥用华新硅酸盐水泥42.5；石灰细度小于80μm；硅灰比表面积30m2/g；氧化铝粉比表面积62m2/g，其中al2o3质量含量大于98.5％；聚磷酸铵采用聚磷酸铵i型，主要成分(nh4po3)n，n》50，其中，p2o5质量
含量大于69％；阴离子聚丙烯酰胺的分子量800-2500万；可再分散性乳胶粉选择瓦克328胶粉；减水剂选择通用型聚羧酸减水剂粉剂cp1901x；引气剂选用聚醚类引气剂。
[0102]
检测对比例4-6再生石材板的抗压强度性能，性能数据见表3。从表3可以看出，仅添加阴离子聚丙烯酰胺对土壤固化后的强度有较大改善，仅添加聚磷酸铵对土壤固化后的强度几乎无改善，但当同时添加阴离子聚丙烯酰胺和聚磷酸铵时，则再生石材板的早期抗压强度得到了显著提升，且后期强度也有较大提升。聚磷酸铵的高氮量使其能与阴离子聚丙烯酰胺更好相容，加之聚磷酸铵的高分散性优，可促进阴离子聚丙烯酰胺所形成的微观网络在渣土中均匀分散，有利于促进加强渣土的力学性能。
[0103]
表3实施例3和对比例4-6的抗压强度性能数据
[0104][0105]
注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本技术的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本技术的保护范畴。

技术特征：
1.一种渣土类建筑垃圾再生石材板，其特征是：包括固化渣土底层和砂基面层，固化渣土底层和砂基面层的原料重量比为100：5-10；其中，固化渣土底层由以下重量份的原料制备：水15-18份，渣土90-110份，土壤固化剂8-15份；砂基面层由以下重量份的原料制备：石英砂骨料100-200份，复合粘接剂100-120份，水10-15份；所述土壤固化剂以重量百分比计包括以下组分：硅酸盐水泥60％-70％，石灰8％-20％，硅灰8％-15％，氧化铝8％-18％，聚磷酸铵1％-5％，阴离子聚丙烯酰胺1％-5％，可再分散性乳胶粉1％-5％，减水剂1％-3％，引气剂0-2％。2.如权利要求1所述的渣土类建筑垃圾再生石材板，其特征是：所述渣土为预处理后的渣土，所述预处理包括对渣土进行破碎、碾磨、筛分，得到粒径不大于0.83mm的渣土。3.如权利要求1所述的渣土类建筑垃圾再生石材板，其特征是：所述减水剂选择聚羧酸减水剂粉剂。4.如权利要求1所述的渣土类建筑垃圾再生石材板，其特征是：所述引气剂选择聚醚类引气剂。5.如权利要求1所述的渣土类建筑垃圾再生石材板，其特征是：所述复合粘接剂由重量比为3-5：10-20：2-4的树脂基料、水泥基材料、纳米级纯丙烯酸乳液组成；其中：每100重量份树脂基料包括：天冬聚脲树脂50-70份，脂肪族异氰酸酯20-40份，弹性体聚脲固化剂5-10份；每100重量份水泥基材料包括：水泥50-60份，促强膨胀剂12-20份，石粉6-30份，颜料0-10份，分散剂1-2份，消泡剂1-2份，保水剂1-2份，调凝剂1-3份。6.如权利要求1所述的渣土类建筑垃圾再生石材板，其特征是：所述石英砂骨料选择粒径40-80目的球型石英砂骨料。7.权利要求1-6中任一项所述的渣土类建筑垃圾再生石材板的制备方法，其特征是：将渣土、土壤固化剂和水混合，得到固化渣土粉团；将固化渣土粉团填入模具压实得到固化渣土底层；将石英砂骨料、复合粘接剂和水混合，所得拌合物摊铺于固化渣土底层上方，再次压实，形成石板材；经养护得成型石板材。8.如权利要求7所述的制备方法，其特征是：经养护5-7天得成型石板材。9.一种土壤固化剂，其特征是：以重量百分比计包括以下组分：硅酸盐水泥60％-70％，石灰8％-20％，硅灰8％-15％，氧化铝8％-18％，聚磷酸铵1％-5％，阴离子聚丙烯酰胺1％-5％，可再分散性乳胶粉1％-5％，减水剂1％-3％，引气剂0-2％。

技术总结
本发明公开了一种渣土类建筑垃圾再生石材板及其制备方法，该再生石材板包括固化渣土底层和砂基面层，固化渣土底层和砂基面层的原料重量比为100：5-10；其中，固化渣土底层由以下重量份的原料制备：水15-18份，渣土90-110份，土壤固化剂8-15份；砂基面层由以下重量份的原料制备：石英砂骨料100-200份，复合粘接剂100-120份，水10-15份。本申请再生石材板以渣土类建筑垃圾为主要原料，在固化渣土底层中建筑垃圾重量份最高可达80％，显著提高了建筑垃圾在再生石材板中的占比；同时本申请再生石材板还具有与天然石材相当的物理性能和外观。板还具有与天然石材相当的物理性能和外观。


技术研发人员：张丽 蔡玮 刘晓云 李斯文 田星星
受保护的技术使用者：湖北路城建设科技有限公司
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/10/5