本發(fā)明涉及到道路施工領(lǐng)域的人行道地磚，具體的說是一種專用于公園步道的彈性地磚及其制作方法。
背景技術(shù)：
地磚是一種地面裝飾材料，也叫地板磚，絕大多數(shù)的地磚是用黏土燒制而成，其尺寸規(guī)格和形狀也多種多樣，具有質(zhì)堅(jiān)、耐壓耐磨、能防潮等優(yōu)點(diǎn)，而有的經(jīng)上釉處理后具有裝飾作用，多用于公共建筑和民用建筑的地面和樓面。
現(xiàn)實(shí)生活中，公園的草地上鋪設(shè)通行的步道時(shí)一般都采用地磚來鋪設(shè)，但是由于地磚表面十分堅(jiān)硬，老人和小孩摔倒時(shí)很容易導(dǎo)致擦傷，而且地磚鋪設(shè)時(shí)間長(zhǎng)之后，由于鋪設(shè)的問題，可能會(huì)有部分地磚產(chǎn)生翹起等問題，更加容易導(dǎo)致安全事故。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決公園中鋪設(shè)步道的地磚在人們摔倒時(shí)容易導(dǎo)致擦傷的問題，本發(fā)明提供了一種專用于公園步道的彈性地磚及其制作方法，該彈性地磚通過在地磚表面設(shè)置一層橡膠彈性體，從而在人們摔倒時(shí)防止擦傷，而且由于設(shè)置了橡膠彈性體，也可以提高人們行走時(shí)的舒適度；同時(shí)，可以選用合適的橡膠彈性體的顏色，從而使其與周邊環(huán)境完美搭配。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種專用于公園步道的彈性地磚，在地磚的表面設(shè)置一層橡膠彈性體，所述地磚由基料、外加劑、填充劑與水混合制成泥漿后成型、燒制而成，其中，按照重量比，基料由14-16份的粉煤灰、8-10份的電石灰、34-38份的粘土和5-7份的煤矸石粉混合而成，外加劑由9-10份細(xì)度不超過30微米的碳化硅微粉、2-3份細(xì)度不超過30微米的藍(lán)晶石粉和0.8-1份的蛭石粉混合而成，填充劑由4-6份的鐵礦廢渣、3-4份的爐渣和2-3份的赤泥混合后在1650-1700℃的溫度下燒結(jié)2h后粉磨至細(xì)度不超過30微米得到。
所述外加劑中還含有1-2份細(xì)度不超過100微米的滑石粉末。
所述填充劑中還含有1-2份的白云石粉末。
所述填充劑在制備過程中，燒結(jié)完成后以600-700℃/min的降溫速率急速冷卻后再進(jìn)行粉磨。
上述專用于公園步道的彈性地磚的制作方法，首先制備填充劑粉末，然后上述比例稱取各物料進(jìn)行混合并加入水制成含水率為18-20%的泥料，該泥料在陳化6-8天后制成地磚坯體，而后經(jīng)烘干、燒結(jié)和自然冷卻即得到地磚，最后在地磚的表面鋪設(shè)橡膠彈性體即得到產(chǎn)品，所述填充劑粉末的制備方法為：按照上述的比例稱取鐵礦廢渣、爐渣和赤泥，混合后粉磨至細(xì)度不超過300微米的細(xì)粉，然后在1650-1700℃的溫度下燒結(jié)2h后冷卻并粉磨至細(xì)度不超過30微米即得到填充劑。
所述泥料在陳化6-8天后，向其中加入泥料總重2%的地溝油，再次拌合均勻后再進(jìn)行擠壓成型制成地磚坯體。
所述烘干溫度為100-120℃。
所述燒結(jié)分為預(yù)熱段、升溫段和焙燒段三部分，其中，預(yù)熱段是指使?fàn)t內(nèi)溫度從常溫在2h均勻升高到200℃，并保持該溫度1-2h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不高于4%；
所述升溫段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從200℃在4h均勻升高到800℃，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%；
所述焙燒段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從800℃在2h均勻升高到1650℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%。
本發(fā)明中，在制作地磚時(shí)，為防止地磚燒結(jié)過程中出現(xiàn)裂紋等缺陷，在將各物料混合制成泥料陳化后，可以向其中加入基料總重8%的水泥進(jìn)行拌合，拌合均勻后再進(jìn)行烘干、燒結(jié)和冷卻，從而最終得到地磚。
本發(fā)明中，所述橡膠彈性體可以由以下材質(zhì)制成：按照重量比，所述橡膠彈性體由26～28份的丁腈橡膠、10～12份的聚酯纖維、3～4份的硫化劑、3～4份的改性空心玻璃微珠、2～3份的二氧化硅微粉、0.8～1份的改性四鈦酸鉀晶須和4～6份的補(bǔ)強(qiáng)劑在60～80℃條件下混煉而成，所述補(bǔ)強(qiáng)劑由8～10份海泡石絨、1～2份的改性納米二氧化鈦、10～12份正硅酸乙酯制成；所述改性空心玻璃微球和改性四鈦酸鉀晶須分別是將市售的空心玻璃微球和市售的四鈦酸鉀晶須與其重量3-5%的表面改性劑混合后靜置1-2h后過濾晾干得到，所用表面改性劑由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；
其中補(bǔ)強(qiáng)劑的制備方法為：按照重量比，取10～12份正硅酸乙酯與去離子水按照1:8-10的比例混合，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳粉、8～10份海泡石絨和1～2份的改性納米二氧化鈦混合均勻進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程中，每隔20min向反應(yīng)體系內(nèi)施加頻率350-370kHz的超聲波1min，待反應(yīng)結(jié)束后對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行超濾得到固體粉末，最后將固體粉末在有氧條件下充分灼燒除去碳粉即得到補(bǔ)強(qiáng)劑；所述改性納米二氧化鈦是市售的納米二氧化鈦與其重量3-5%的表面改性劑混合得到，該表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。
上述特殊成分的橡膠彈性體中，含有改性空心玻璃微珠，一方面能夠均勻分散在丁腈橡膠和聚酯纖維形成的基體中，另一方面是改性過程中使空心玻璃微珠表面接枝大量的硅羥基，這些基團(tuán)通過化學(xué)反應(yīng)將空心玻璃微珠與基體連接起來，保證二者具有良好的界面結(jié)合力，材料在受到外力時(shí)，空心玻璃微珠粒子在材料中受到應(yīng)力發(fā)生形變、破壞等，從而吸收沖擊能量，提高沖擊性能，同時(shí)還可以引發(fā)銀紋，終止裂縫擴(kuò)展，在一定形態(tài)結(jié)構(gòu)下引發(fā)基體的剪切屈服，從而消耗大量的沖擊能量，又能較好地傳遞所承受的外力，提高橡膠彈性體的壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度；含有的海泡石絨也具有微孔結(jié)構(gòu)，具有很大的比表面積，分散到橡膠彈性體中也能吸收震動(dòng)和沖擊；
利用氫氧化鋇和碳酸鈉混合作為催化劑讓納米級(jí)的 SiO2粒子的表面能夠受到羥基的作用，從而含有一定數(shù)量的含氧官能團(tuán)，增加了納米級(jí)SiO2粒子的有關(guān)表面相容性，在納米級(jí)SiO2粒子作為填充料與其余原料充分混合時(shí)，因?yàn)镾iO2顆粒很小，且比表面積大，細(xì)微化的結(jié)構(gòu)使得其余物料與其的接觸面積增大，使SiO2粒子可以在物料中均勻分散，從而便于SiO2與其余物質(zhì)在高溫下發(fā)生化學(xué)鍵合或者物理結(jié)合。此外，均勻分散的納米級(jí)SiO2相當(dāng)于“錨點(diǎn)”，其能夠使高溫環(huán)境下生成的強(qiáng)化基體與其結(jié)合，在受到外力沖擊作用下，能夠產(chǎn)生 “應(yīng)力集中”的效應(yīng)，使得其周圍的一些基體“屈服”并吸收較多的變形功，此外也能夠產(chǎn)生 “釘扎-攀越”效應(yīng)，增大裂紋在擴(kuò)展時(shí)所受到的阻力，消耗變形功，從而使其韌性增加。
本發(fā)明以粉煤灰、電石灰、粘土和煤矸石粉來作為燒制地磚的基料，不僅解決了粉煤灰、電石灰和煤矸石等廢棄物的再利用，而且也提高了燒制后地磚的強(qiáng)度（含有的氧化鋁、氧化硅等與氧化鈣在地磚燒結(jié)時(shí)的高溫環(huán)境中形成陶瓷顆粒增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)），通過加入由碳化硅作為外加劑，可以使得燒成的地磚表面含有一些開放型氣孔（或稱開口氣孔），這些氣孔能夠保證地磚與橡膠彈性體結(jié)合的緊密性，而且也不會(huì)影響地磚的強(qiáng)度；碳化硅在高溫氧化氣氛中容易發(fā)生氧化反應(yīng)：SiC+2O2→CO2+SiO2，該反應(yīng)開始溫度較高，1000℃開始明顯氧化，顆粒越細(xì)，則氧化速度越快，反應(yīng)產(chǎn)物CO2的逸出容易造成坯體表面形成開口氣孔，而反應(yīng)產(chǎn)物SiO2具有較高活性，與氧化鋁反應(yīng)生成莫來石，從而在地磚內(nèi)形成莫來石增強(qiáng)體；同時(shí)，高溫下外加劑中的藍(lán)晶石細(xì)粉分解，既可確保生成較多的莫來石相，保證制品的力學(xué)強(qiáng)度，藍(lán)晶石從1100℃左右開始分解、生成莫來石和SiO2，1300℃以后顯著分解轉(zhuǎn)化，由于該莫來石化反應(yīng)伴隨有16-18%的體積膨脹，因此還可填充由于碳化硅氧化產(chǎn)生的孔隙，使單個(gè)孔隙變小，整體孔隙率降低，并且會(huì)改變地磚內(nèi)孔隙的形狀和分布；由于地磚中含有大量的微孔，也能夠吸收并削弱震動(dòng)的傳遞；
有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）本發(fā)明通過在地磚的表面預(yù)先設(shè)置一層橡膠彈性體，不僅在人們摔倒時(shí)防止擦傷，而且由于設(shè)置了橡膠彈性體，可以提高人們行走時(shí)的舒適度，同時(shí)，由于預(yù)先設(shè)置橡膠彈性體，使得地磚鋪設(shè)好之后直接在人行道地面上形成一層橡膠彈性體，與現(xiàn)有的先整理地面、然后在地面上鋪塑膠材料或橡膠材料的方法相比，大幅度提高了鋪設(shè)的效率，節(jié)省了施工工期；同時(shí)，可以根據(jù)周圍公園的環(huán)境來調(diào)整橡膠彈性體的顏色，從而使其與周邊環(huán)境更加搭配和協(xié)調(diào)；
2）本發(fā)明以粉煤灰、電石灰、粘土和煤矸石粉來作為燒制地磚的基料，不僅解決了粉煤灰、電石灰和煤矸石等廢棄物的再利用，而且也提高了燒制后地磚的強(qiáng)度（含有的氧化鋁、氧化硅等與氧化鈣在地磚燒結(jié)時(shí)的高溫環(huán)境中形成陶瓷顆粒增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)），通過加入由碳化硅作為外加劑，可以使得燒成的地磚表面含有一些開放型氣孔（或稱開口氣孔），這些氣孔能夠保證地磚與橡膠彈性體結(jié)合的緊密性，而且也不會(huì)影響地磚的強(qiáng)度；
3）本發(fā)明外加劑中的藍(lán)晶石細(xì)粉在高溫下分解，既可確保生成較多的莫來石相，保證制品的力學(xué)強(qiáng)度，藍(lán)晶石從1100℃左右開始分解、生成莫來石和SiO2，1300℃以后顯著分解轉(zhuǎn)化，由于該莫來石化反應(yīng)伴隨有16-18%的體積膨脹，因此還可填充由于碳化硅氧化產(chǎn)生的孔隙，使單個(gè)孔隙變小，整體孔隙率降低，并且會(huì)改變地磚內(nèi)孔隙的形狀和分布；
4）本發(fā)明在泥料陳化后向其中加入地溝油進(jìn)行拌合，不僅充分利用了廢棄的地溝油，而且由于加入地溝油，使得泥料的黏性和塑形得到了增強(qiáng)，這樣使得外加劑在高溫下分解形成氣孔的過程中，大幅度降低由于氣孔及藍(lán)晶石粉膨脹所導(dǎo)致的裂紋等缺陷。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的闡述。
實(shí)施例1
一種專用于公園步道的彈性地磚，在地磚的表面設(shè)置一層橡膠彈性體，所述地磚由基料、外加劑、填充劑與水混合制成泥漿后成型、燒制而成，其中，按照重量比，基料由14份的粉煤灰、8份的電石灰、34份的粘土和5份的煤矸石粉混合而成，外加劑由9份細(xì)度不超過30微米的碳化硅微粉、2份細(xì)度不超過30微米的藍(lán)晶石粉和0.8份的蛭石粉混合而成，填充劑由4份的鐵礦廢渣、3份的爐渣和2份的赤泥混合后在1650℃的溫度下燒結(jié)2h后粉磨至細(xì)度不超過30微米得到；
上述專用于公園步道的彈性地磚的制作方法，首先制備填充劑粉末，然后上述比例稱取各物料進(jìn)行混合并加入水制成含水率為18%的泥料，該泥料在陳化6天后制成地磚坯體，而后經(jīng)烘干、燒結(jié)和自然冷卻即得到地磚，最后在地磚的表面鋪設(shè)橡膠彈性體即得到產(chǎn)品，所述填充劑粉末的制備方法為：按照上述的比例稱取鐵礦廢渣、爐渣和赤泥，混合后粉磨至細(xì)度不超過300微米的細(xì)粉，然后在1650℃的溫度下燒結(jié)2h后冷卻并粉磨至細(xì)度不超過30微米即得到填充劑。
以上為本實(shí)施例的基本實(shí)施方式，可在以上基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)、優(yōu)化和限定：
如，所述外加劑中還含有1份細(xì)度不超過100微米的滑石粉末；
又如，所述填充劑中還含有1份的白云石粉末；
又如，所述填充劑在制備過程中，燒結(jié)完成后以600℃/min的降溫速率急速冷卻后再進(jìn)行粉磨；
再如，所述泥料在陳化6天后，向其中加入泥料總重2%的地溝油，再次拌合均勻后再進(jìn)行擠壓成型制成地磚坯體；
又再如，所述烘干溫度為100℃，而且在烘干過程中充分利用軸流風(fēng)機(jī)，以使受熱均勻；
最后，所述燒結(jié)分為預(yù)熱段、升溫段和焙燒段三部分，其中，預(yù)熱段是指使?fàn)t內(nèi)溫度從常溫在2h均勻升高到200℃，并保持該溫度1h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不高于4%；
所述升溫段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從200℃在4h均勻升高到800℃，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%；
所述焙燒段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從800℃在2h均勻升高到1650℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%。
實(shí)施例2
一種專用于公園步道的彈性地磚，在地磚的表面設(shè)置一層橡膠彈性體，所述地磚由基料、外加劑、填充劑與水混合制成泥漿后成型、燒制而成，其中，按照重量比，基料由16份的粉煤灰、10份的電石灰、38份的粘土和7份的煤矸石粉混合而成，外加劑由10份細(xì)度不超過30微米的碳化硅微粉、3份細(xì)度不超過30微米的藍(lán)晶石粉和1份的蛭石粉混合而成，填充劑由6份的鐵礦廢渣、4份的爐渣和3份的赤泥混合后在1700℃的溫度下燒結(jié)2h后粉磨至細(xì)度不超過30微米得到；
上述專用于公園步道的彈性地磚的制作方法，首先制備填充劑粉末，然后上述比例稱取各物料進(jìn)行混合并加入水制成含水率為20%的泥料，該泥料在陳化8天后制成地磚坯體，而后經(jīng)烘干、燒結(jié)和自然冷卻即得到地磚，最后在地磚的表面鋪設(shè)橡膠彈性體即得到產(chǎn)品，所述填充劑粉末的制備方法為：按照上述的比例稱取鐵礦廢渣、爐渣和赤泥，混合后粉磨至細(xì)度不超過300微米的細(xì)粉，然后在1700℃的溫度下燒結(jié)2h后冷卻并粉磨至細(xì)度不超過30微米即得到填充劑。
以上為本實(shí)施例的基本實(shí)施方式，可在以上基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)、優(yōu)化和限定：
如，所述外加劑中還含有2份細(xì)度不超過100微米的滑石粉末；
又如，所述填充劑中還含有2份的白云石粉末；
又如，所述填充劑在制備過程中，燒結(jié)完成后以700℃/min的降溫速率急速冷卻后再進(jìn)行粉磨；
再如，所述泥料在陳化8天后，向其中加入泥料總重2%的地溝油，再次拌合均勻后再進(jìn)行擠壓成型制成地磚坯體；
又再如，所述烘干溫度為120℃，而且在烘干過程中充分利用軸流風(fēng)機(jī)，以使受熱均勻；
最后，所述燒結(jié)分為預(yù)熱段、升溫段和焙燒段三部分，其中，預(yù)熱段是指使?fàn)t內(nèi)溫度從常溫在2h均勻升高到200℃，并保持該溫度2h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不高于4%；
所述升溫段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從200℃在4h均勻升高到800℃，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%；
所述焙燒段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從800℃在2h均勻升高到1650℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%。
實(shí)施例3
一種專用于公園步道的彈性地磚，在地磚的表面設(shè)置一層橡膠彈性體，所述地磚由基料、外加劑、填充劑與水混合制成泥漿后成型、燒制而成，其中，按照重量比，基料由15份的粉煤灰、9份的電石灰、36份的粘土和6份的煤矸石粉混合而成，外加劑由9.5份細(xì)度不超過30微米的碳化硅微粉、2.5份細(xì)度不超過30微米的藍(lán)晶石粉和0.9份的蛭石粉混合而成，填充劑由5份的鐵礦廢渣、3.5份的爐渣和2.5份的赤泥混合后在1675℃的溫度下燒結(jié)2h后粉磨至細(xì)度不超過30微米得到；
上述專用于公園步道的彈性地磚的制作方法，首先制備填充劑粉末，然后上述比例稱取各物料進(jìn)行混合并加入水制成含水率為19%的泥料，該泥料在陳化6-8天后制成地磚坯體，而后經(jīng)烘干、燒結(jié)和自然冷卻即得到地磚，最后在地磚的表面鋪設(shè)橡膠彈性體即得到產(chǎn)品，所述填充劑粉末的制備方法為：按照上述的比例稱取鐵礦廢渣、爐渣和赤泥，混合后粉磨至細(xì)度不超過300微米的細(xì)粉，然后在1675℃的溫度下燒結(jié)2h后冷卻并粉磨至細(xì)度不超過30微米即得到填充劑。
以上為本實(shí)施例的基本實(shí)施方式，可在以上基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)、優(yōu)化和限定：
如，所述外加劑中還含有1.5份細(xì)度不超過100微米的滑石粉末；
又如，所述填充劑中還含有1.5份的白云石粉末；
又如，所述填充劑在制備過程中，燒結(jié)完成后以650℃/min的降溫速率急速冷卻后再進(jìn)行粉磨；
再如，所述泥料在陳化7天后，向其中加入泥料總重2%的地溝油，再次拌合均勻后再進(jìn)行擠壓成型制成地磚坯體；
又再如，所述烘干溫度為110℃，而且在烘干過程中充分利用軸流風(fēng)機(jī)，以使受熱均勻；
最后，所述燒結(jié)分為預(yù)熱段、升溫段和焙燒段三部分，其中，預(yù)熱段是指使?fàn)t內(nèi)溫度從常溫在2h均勻升高到200℃，并保持該溫度1.5h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不高于4%；
所述升溫段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從200℃在4h均勻升高到800℃，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%；
所述焙燒段是指，使?fàn)t內(nèi)溫度從800℃在2h均勻升高到1650℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內(nèi)氧氣含量不低于45%。