CN103103904A - 复合透水砖及用于制作复合透水砖表层的混合料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合透水砖，所述透水砖包括透水表层和透水基层，透水表层和透水基层紧密结合为一体；透水表层和透水基层中分别包含有骨料和粘结骨料的粘结剂；所述透水表层中的粘结剂中至少包含有亲水性粘结剂。所述透水砖由于采用上述方案，使透水砖既保持良好的透水性，砖体表面的致密、透水，又有效的降低了透水砖的成本。本发明还公开了一种制作复合透水砖的混合料，包含有骨料和粘结骨料的粘结剂，所述粘结剂中至少包含有亲水性粘结剂，所用粘结剂与骨料的质量比为：1～20：100。本发明的复合透水砖及混合料可以用于路面铺设、水循环、水过滤及水净化，促进雨水资源的充分利用，改善城市水循环。

Description

复合透水砖及用于制作复合透水砖表层的混合料
技术领域
本发明涉及一种透水建筑材料，尤其涉及用于建材、雨水收集、水过滤净化等领域的透水效果好的透水砖及用于制作此类透水件的混合料。
背景技术
目前，全球能源、水资源匮乏，同时沙化面积扩大和风沙的频繁发生，使人类生存的环境日趋恶劣。目前城市居民居住的地方主要被用花岗岩、大理石、釉面砖、水泥和柏油等不透水的材质铺设的城市广场、商业街、人行道、社区活动地、停车场等的地面包围着，硬化地面对城市环境的危害非常大。下雨时，硬化地面完全阻止了雨水直接渗透入地，满地积水使人们的出行变得很不方便；宝贵的水资源最后随着排水管道流走，加重了城市排水设施的负担；雨水的大量流失导致地下水位难以回升，直接影响到城市植被的健康，使得城市中的地表植物难以正常生长，加重市政绿化负担；雨水的大量流失进一步加重城市的干旱、缺水问题，开发新型的环保建筑材料，改善和美化人类生存环境势在必行。
目前市场上建材领域的一些透水砖、透水路面等的透水性材料主要原料采用陶瓷或混凝土，陶瓷透水砖要采用大量的矿土资源，原料的开采造成对环境的破坏，陶瓷型透水砖生产工艺复杂，而且陶瓷基砖在成型烧结时需要耗费大量的能源，成本高，生产效率低，环保投入大，一次性投资规模大；混凝土透水砖虽然成本低，但现有的混凝土透水砖表面的颗粒粗大（一般骨料颗粒粒径为3mm～6mm），靠表面的大孔隙透水，空隙率在20%以上，容易被灰尘堵死，因此不能持续保持高的透水性能；而且由于空隙较大，其用于水过滤效果也较差；同时混凝土透水砖的颜色单一，表面粗糙，不美观，强度低，容易破坏。
目前出现的高分子材料透水砖，由于树脂等原料成本较高，很难大面积推广。因此，关于透水性材料领域迫切需要开发出节约能源、成本低、耐候性好、长期透水率高、强度高的产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、成本低、表面致密、透水率高的复合透水砖，以解决现有技术存在的混凝土透水砖的表面颗粒粗大、靠缝隙透水、强度较差不足，及陶瓷透水砖、高分子材料透水砖的成本高等不足。
本发明的又一目的在于克服现有技术中透水材料的不足，提供一种环保的、节约能源的、透水率高的不靠大空隙透水的复合透水砖表层的混合料。
本发明又一目的在于提供所述的复合透水砖在路面铺设、雨水过滤、水循环或水净化中的用途。
为实现上述目的，本发明提供了一种复合透水砖，所述透水砖包括透水表层和透水基层，透水表层和透水基层紧密结合为一体；透水表层和透水基层中分别包含有骨料和对骨料起到粘结作用的包覆骨料的粘结剂；所述透水表层中的粘结剂中至少包含有亲水性粘结剂，透水表层中的粘结剂既可以全部是亲水性粘结剂，也可以部分是亲水性粘结剂。所述的透水表层中的骨料粒径大于0.05mm且小于0.4mm。
所述的透水表层中的粘结剂与骨料的质量比为1～20：100。
所述的透水表层中的除亲水性粘结剂之外的粘结剂为树脂粘结剂。所述亲水性树脂粘结剂为环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的一种或几种；上述环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的分子侧链含有足够亲水性的羧酸盐、磺酸盐、铵盐、羟基或主链含有非离子型亲水链段。（如中低分子量聚氧化乙烯）。
所述透水表层中的亲水性粘结剂最好占透水表层中粘结剂的1～60％。
所述的透水表层中的亲水性粘结剂为亲水性树脂粘结剂，具体为亲水性环氧树脂，所述亲水性环氧树脂是引入亲水基团具有很好的亲水性的环氧树脂。
所述的透水表层中的骨料粒径为0.05mm～2mm，所述骨料可根据需要着上各种颜色；为保证透水表层非常致密，使表面更加美观，而不易被灰尘堵死，表层中骨料较佳为0.05mm～0.85mm，最佳为0.07mm～0.425mm的石英砂，所述石英砂选自沙漠中的风积沙。
所述的透水表层的粘结剂中也可添加有少量的无机粘结剂，如硅酸盐、磷酸盐和水泥等。
所述的透水表层中可添加有偶联剂；最好为含硅、钛或磷等元素的偶联剂，以增强骨料间的粘结强度。所述的透水表层中可添加有光稳定剂和/或抗氧化剂，以增强表层的耐候性。
所述的透水砖的表层中可添加亲水性无机材料，所述的亲水性无机材料为硅藻土、膨润土、珍珠岩中的一种或几种。
所述的树脂类粘结剂为：环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂之一或其任意组合；上述树脂最好选用耐候性好的环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂。
所述的树脂类粘结剂为环氧树脂，所述环氧树脂的固化剂为脂肪族多胺或脂环族多胺类固化剂；其用量与环氧树脂的质量比为：5～60：100。
所述的环氧树脂为脂环族型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、饱和缩水甘油酯型环氧树脂、杂环型和混合型环氧树脂中的一种或其任意组合。
所述的树脂类粘结剂为聚氨酯树脂；所述聚氨酯树脂由聚酯脂肪族或脂环族多元醇和脂肪族或脂环族多异氰酸酯组成，且所述聚氨酯树脂中还可添加有氨酯级溶剂、扩链剂与交联剂。
所述的透水基层中的粘结剂中包括水泥，水泥的成本较低，可降低砖的成本，所述的透水基层中的骨料的颗粒粒径最好为2mm～10mm，以增强透水基层的透水性能。
上述本发明的复合透水砖，制造时可以将透水表层和透水基层一次复合成型，也可以先分别制造出透水表层和透水基层，然后将两者复合在一起，如通过粘结，也可以先制造出透水表层和透水基层之一，然后在其上成型另一层。
而且，本发明还提供了所述的复合透水砖在路面铺设、雨水过滤、水循环或水净化中的用途。
而且，为实现上述目的，本发明提供一种上述复合透水砖表层的混合料，包含有骨料和对骨料起粘结作用的包覆骨料的粘结剂，所述粘结剂中至少包含有亲水性粘结剂。所述的透水表层中的骨料粒径大于0.05mm且小于0.4mm。
所用粘结剂与骨料的质量比为：1～20：100。
所述亲水性粘结剂占粘结剂总量的1～60％。所述的亲水性粘结剂为亲水性树脂粘结剂。所述的亲水性树脂粘结剂为环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的一种或几种，上述环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中分子侧链含有羧酸盐基团、磺酸盐基团、铵盐、羟基或主链含有非离子型亲水链段的树脂类粘结剂。
所述的粘结剂除亲水性粘结剂之外为树脂粘结剂。所述的树脂粘结剂为耐候性树脂。所述的树脂粘结剂为环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂之一或其任意组合。
所述的环氧树脂中还添加有脂肪族多胺或脂环族多胺类固化剂，其用量占环氧树脂的质量比为5～60％。所述环氧树脂为脂环族环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、饱和缩水甘油酯型环氧树脂、杂环型和混合型环氧树脂中的一种或其任意组合。
所述聚氨酯树脂为聚酯脂肪族或脂环族多元醇和脂肪族或脂环族多异氰酸酯组成。所述聚氨酯树脂可添加有氨酯级溶剂、扩链剂与交联剂。所述的聚氨酯树脂中还添加有聚氨酯固化反应催化剂。所述聚氨酯固化反应催化剂为环烷酸铅、二月桂酸二丁基锡。
所述的粘结剂中添加有耐候性添加剂。所述的耐候性添加剂包含有光稳定剂、抗氧剂中的一种或两种。
所述的粘结剂中可添加有少量的无机粘结剂。所述的无机粘结剂为硅酸盐、磷酸盐或水泥。
所述的混合料中还添加有含硅、钛或磷等元素的偶联剂。
所述的混和料中添加有亲水性无机材料，所述的亲水性无机材料为硅藻土、膨润土、珍珠岩中的一种或几种。
所述的骨料为石英砂，所述石英砂选自沙漠中的风积沙，所述的骨料颗粒粒径较佳为0.05mm～0.85mm,最佳为0.07mm～0.425mm。
而且，本发明所提供的上述混合料除了用于制造本发明复合透水砖表层外，还可以用于制造路面铺设、雨水过滤或水循环、水净化用的透水件。
所述的透水件可为透水砖、透水板、透水树池、透水马路牙、透水井盖或透水槽。
而且，本发明所提供的所述的混合料还可以直接铺设于路面以形成透水路面。
本发明由于采用上述方案，具有如下有益效果：
（1）透水性好：本发明的混合料及用其制成的复合透水砖，通过选用透水性好的亲水性树脂，并在骨料中添加亲水性无机材料，从而能够保证砖体表面的致密、透水，有效提高了透水性，不靠大空隙透水，堵塞少，并且选用0.05mm～0.85mm的细骨料形成，通过毛细管渗水，不容易被灰尘堵死。
（2）耐候性好：本发明的混合料及用其制成的复合透水砖，由于选用耐候性好的粘结剂，添加抗氧化剂、光稳定剂，从而提高了抗氧化性和防紫外线的能力，大大提高了耐候性。
（3）成本低：本发明选用石英砂为骨料，特别利用沙漠中的风积沙，且复合透水砖的透水基层可以使用低成本的粘结剂（如水泥），因此，可以有效降低混合料及透水砖的成本。
（4）节能：本发明的复合透水砖表层材料主要为树脂和石英砂，基层材料主要为水泥、石子和石英砂，免烧结成型，骨料主要采用沙漠中的沙子为原料，可再生循环利用，开辟科学治沙新途径——逐步“吃”掉沙漠，变废为宝，化害为利。
（5）应用领域广泛：制成透水建材，可大面积应用在园林、街道、房屋建筑；美观耐用，优化城市环境，既可以保温隔热，节省能源；还可以用于雨水收集系统，收集、过滤、净化雨水，促进雨水资源的充分利用，且吸尘固沙，改善空气质量；其中，用于路面铺设的透水材料，自然降水和人工降水均可迅速渗入地表，使降水资源得到充分利用，可以改善城市水循环，补充地下水资源；并可用于河流、湖泊的水净化。
（6）本发明提供的透水材料混和料环保、节能、无毒、无味、无污染。
具体实施方式
原料的选择：
（1）骨料
所述的骨料可以为天然石英砂、人造石英砂、粉煤灰、冶炼废渣之一或其任意组合，最好为石英砂，尤其是沙漠中的石英砂。由于对于不同粒径的骨料，粒径分布系数越窄，堆积密度越小，骨料的透水性越好；单分散的骨料比多分散的透水性好，因此，本发明选择的骨料颗粒粒径为0.05mm～2mm,较佳可选择0.05mm～0.85mm，更佳为0.05mm～0.4mm，最佳可选择0.07mm～0.425mm，并且所述的骨料可染成各种颜色。
为了提高渗水材料的透水性，本发明在骨料中还可添加有亲水性无机材料，其用量占骨料的质量比为1～20％。所述的亲水性无机材料为硅藻土、膨润土、珍珠岩中的一种或几种。
（2）粘结剂
本发明通过粘结剂将骨料粘结在一起固化成型后，骨料之间形成无数相互贯通的亲水性毛细管。当雨水洒落在亲水性透水材料表面时，雨滴迅速润湿毛细管壁，管中液面将呈凹形，形成的弯曲液面将产生向下的附加压力，在所述附加压力和液体自身重力的合力作用下，雨水沿这些贯通的毛细管迅速渗入地下。
由于同一粒径的骨料，随粘结剂用量的增加可以提高骨料间的结合力，从而提高透水件的抗压强度，过多的粘结剂用量，会填充到骨料的间隙，使透水件的透水性能有所降低。因此，对同一粒径的骨料透水件，存在着最佳粘结剂用量，本发明所用粘结剂与骨料的质量比为1～20：100时较佳，最好为2～10：100。
本发明选择亲水性树脂粘结剂，其分子侧链含有亲水性的羧酸盐基团、磺酸盐基团、铵盐、羟基或主链含有非离子型亲水链段的树脂类粘结剂；本发明中除亲水性粘结剂之外的粘结剂为树脂粘结剂，所述的树脂粘结剂选择环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂之一或其任意组合。
另外，环氧树脂本身是热塑性的线型结构，使用时要加入固化剂，并在一定条件下与环氧树脂的环氧基进行反应，生成立体网状结构的产物，才会显现出各种优良的性能，成为具有真正使用价值的环氧材料。固化剂的用量需要尽量准确，这不但影响到使用成本，也影响到设计产品最终性能的实现。加量过少固化不完全，粘结剂的固化物性能不佳；用量太多，胶层脆性增加，强度降低，残留的固化剂还会损害粘结剂的性能。固化物性能在最佳用量时达到最高水平，这是由固化剂本身的结构和形成网状结构的反应历程所决定的。一般这个最佳用量可先根据胺基与环氧基严格的定量关系计算出理论值，再通过实验最后确定。可依据胺值大小来选择用量配比，一般地，胺值高的固化剂用量比较少，而胺值低的固化剂用量比较多。
因此，本发明在所述的环氧树脂中还添加有脂肪族多胺或脂环族多胺类固化剂，其用量通常与环氧树脂的质量比为5～60：100。所选用的环氧树脂为脂环族型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、饱和缩水甘油酯型环氧树脂、杂环型和混合型环氧树脂中的一种或其任意组合。
本发明选用的聚氨酯树脂为耐候性好的聚酯脂肪族或脂环族多元醇和脂肪族或脂环族多异氰酸酯组成，所述的多异氰酸酯选自1,6-己二异氰酸酯HDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、苯二亚甲基二异氰酸酯XDI、甲基环己基二异氰酸酯HTDI、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯TMXDI、HDI缩二脲、HDI三聚体、IPDI三聚体、TDI-HDI混合三聚体或预聚体中的一种或几种；所述的脂肪族多元醇选自聚酯多元醇、四氢呋喃为基的聚醚多元醇、含羟基的丙烯酸树脂或有机硅树脂中的一种或几种。
本发明的聚氨酯树脂中还添加有聚氨脂固化反应催化剂，所述的聚氨脂固化反应催化剂最好为有机锡类、铅类催化剂之一或其组合；所述的有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸亚锡；所述的铅类催化剂为环烷酸铅或异辛酸铅。
本发明的聚氨酯树脂还可添加扩链剂与交联剂，所述的扩链剂与交联剂为醇类和胺类。
而且，本发明的聚氨酯树脂中还可添加有氨酯级溶剂，所述氨酯级溶剂最好为醋酸乙酯、醋酸甲酯、丁二酸二甲酯、丁二酸二乙酯中的一种或几种。所述的聚氨酯树脂还可添加扩链剂与交联剂，所述扩链剂与交联剂最好为醇类和胺类，所述的醇类和胺类为1,4-丁二醇，1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、3,3′-二氯-4,4′-二氨基-二苯基甲烷MOCA中的一种或几种。
而且，本发明的树脂粘结剂中还可添加有耐候性添加剂，所述的耐候性添加剂包含有光稳定剂、抗氧剂中的一种或几种。本发明中光稳定剂的用量占树脂的质量比为0.1～5％，所述的光稳定剂为二苯甲酮类、水杨酸酯类、苯并三唑类、受阻胺类、光稳定剂HPT和光稳定剂EPU中的任一种或几种，具体来说，适合本发明粘结剂的光稳定剂有二苯甲酮（UV-207、UV-9、UV-531、UV-A、MA、D49和光稳定剂－50等）、水杨酸酯（光稳定剂TBS、光稳定剂BAD等）、苯并三唑（UV-P、UV-320、UV-326、UV-327、UV-328和UV-5411等）、受阻胺（光稳定剂744、光稳定剂144、受阻胺770、光稳定剂292等）、光稳定剂HPT和光稳定剂EPU等。本发明中的抗氧剂的用量占树脂的质量比为0.1-4％时效果较佳，所述的抗氧剂为抗氧剂1222、AT-76、抗氧剂2246-S、AT-59、抗氧剂1035、抗氧剂1098、抗氧剂3125、TPP、TNPP、AT-168、抗氧剂245、GA-80、抗氧剂858、抗氧剂1010中的一种或几种。
其中，本发明的光稳定剂是用于提高高分子材料的光稳定性助剂，它能屏蔽紫外线、或吸收紫外线并把它转化为无害的热能，或淬灭被紫外线激发的分子或基团的激发态，使其回复到基态，或者捕获因光氧化产生的自由基，避免光氧化反应进行下去，从而使高分子材料免遭紫外线的破坏。抗氧化剂用于增强所述透水材料的抗氧化性，避免透水砖由于自身因素和环境因素的作用受到氧化，从而引起透水砖性能的下降或损失。
而且，为了提高阻燃性，本发明还可添加有阻燃环氧树脂或阻燃剂，所述的阻燃环氧树脂如：含溴环氧树脂、含氯环氧树脂和含磷及氮环氧树脂。
本发明的混合料还添加有偶联剂，其用量占树脂的质量比为0～10％，所述偶联剂用量占树脂的质量比为0.5～5％时效果最佳，所述的偶联剂最好为含硅、钛、磷等元素的偶联剂。
具体的实施例：
为了进一步验证本发明的有益效果，发明人进行了多次实验，现列举如下较佳的实施例来进一步说明本发明的有益效果；
下面为本发明复合透水砖的具体实施例：
实施例1：
一种复合透水砖，包括透水表层和透水基层，透水表层原料如下：取染成青色的0.4～0.2mm石英砂100g，氢化双酚A型环氧树脂4.6g,0.5g亲水性环氧树脂，脂肪族多胺固化剂1.4g，偶联剂为环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷560：0.12g，光稳定剂UV-320：0.012g和抗氧剂1010：0.006g；珍珠岩粉1克，透水基层的原料为粒径为2mm～3mm的石英砂，粘结剂为水泥，制得的成品透水砖的表层和基层的厚度比为2：3。测试其性能指标与普通透水砖的对比情况见表一。
实施例2：
复合透水砖，包括透水表层和透水基层，透水表层原料如下：取染成绿色的0.07～0.2mm目石英砂10Kg，粘合剂为含羟基的丙烯酸树脂600g和75％的HDI缩二脲200g，亲水性环氧树脂6克，水泥1克，硅酸盐5克，硅烷偶联剂550：3g，光稳定剂UV-3260.6g和抗氧剂10100.9g，固化反应催化剂、二月桂酸二丁基锡0.9g；透水基层的原料为粒径为2mm～4mm的石英砂，粘结剂为水泥，制得的成品透水砖的表层和基层的厚度比为1：3。测试其性能指标与普通透水砖的对比情况见表二。
实施例3：
复合透水砖，包括透水表层和透水基层，透水表层原料如下：取染成黑色的0.2～0.4mm石英砂15Kg，粘合剂为70%的650聚酯溶液600g和75％的HDI的缩二脲溶液560g，硅藻土10克，亲水性环氧树脂360克，水泥10克；加入硅烷偶联剂550：5g，光稳定剂UV-327：0.6g；抗氧剂1222：0.9g，环烷酸锌1.8g；扩链剂与交联剂为三羟甲基丙烷20g；取甲乙酮15g作为氨酯级溶剂；透水基层的原料为粒径为2～4mm的石英砂，粘结剂为水泥，制得的成品透水砖的表层和基层的厚度比为2：7；测试其性能指标与普通透水砖的对比情况见表三。
实施例4：
分别在实施例1-3中的透水表层中仅使用亲水性环氧树脂，即透水表层中的粘结剂全部为亲水性环氧树脂，其他不变。所得复合砖的测试结果与实施例1-3一致，其在能够保证抗压、抗折、耐磨、保水的前提下，均可以大幅度提高透水性（透水系数）。
实施例5：
在实施例1-4中分别以亲水性聚氨酯树脂和亲水性丙烯酸树脂替代透水表层中相应的亲水性环氧树脂，所得复合透水砖的透水性能也能得到大幅度提高。
根据以上实施例可知：通过应用本发明所述的技术方案，显著提高了透水砖的透水性，并有效的降低了透水砖的成本。
表一
Figure BDA00002562277000091
表二
Figure BDA00002562277000092
表三
Figure BDA00002562277000093
上述表格从抗压强度、耐磨性、保水性及透水系数等方面说明本发明的复合透水砖的性能参数，由上述表格可知：本发明的复合透水砖的抗压强度均超过了等级Cc35的平均值，达到了35MPa以上，其透水系数也远超出标准指标1.0×10-2cm/s，达到了6.8×10-2cm/s，因此，在具有良好的抗压强度、透水性，并具有较佳的耐磨性及保水性。
上述本发明的复合透水砖，制造时可以将透水表层和透水基层一次复合成型，也可以先分别制造出透水表层和透水基层，然后将两者复合在一起，如通过粘结，也可以先制造出透水表层和透水基层之一，然后在其上成型另一层。
本发明上述复合透水砖表层的混合料除了上述配料外，还可以有很多不同的配料，以下通过实施例6至实施例15给出本发明用于制造复合透水砖表层的混合料的不同种实施例，并将其压制成砖，其各方面性能参数如下述表四至表十三所示。
实例6：
取染成青色的0.2～0.4mm石英砂100g，氢化双酚A型环氧树脂4.6g（其中0.92克氢化双酚A型环氧树脂中的分子侧链含有亲水性的羧酸盐），脂肪族多胺固化剂1.4g，偶联剂为环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷5600.12g，光稳定剂UV-320：0.012g和抗氧剂1010：0.006g；混合后通过模具成型制成透水砖，测其抗压强度达42.3MPa。（详见表四）。
实例7：
取染成青色的0.1～0.2mm石英砂100g，氢化双酚A型环氧树脂4.6g（其中0.46克氢化双酚A型环氧树脂中的分子侧链含有亲水性的羧酸盐），脂肪族多胺固化剂1.4g，偶联剂为环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷5600.12g，光稳定剂UV-320：0.012g和抗氧剂1010：0.006g；混合后通过模具成型制成透水砖，测其抗压强度达39.7MPa。（详见表五）。
实例8：
取染成青色的0.15～0.3mm石英砂100g，氢化双酚A型环氧树脂4.6g（其中0.46克氢化双酚A型环氧树脂中的分子侧链含有亲水性的羧酸盐），脂肪族多胺固化剂1.4g，偶联剂为环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷5600.12g，光稳定剂UV-320：0.012g和抗氧剂1010：0.006g；混合后通过模具成型制成透水砖，测其抗压强度达45.4MPa。（详见表六）
实例9：
取染成青色的0.4～0.85mm石英砂100g，氢化双酚A型环氧树脂4.6g（其中0.46克氢化双酚A型环氧树脂中的分子侧链含有亲水性的羧酸盐），脂肪族多胺固化剂1.4g，偶联剂为环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷5600.12g，光稳定剂UV-320：0.012g和抗氧剂1010：0.006g；混合后通过模具成型制成透水砖，测其抗压强度达46.4MPa。（详见表七）
实例10：
取0.07～0.4mm石英砂10Kg，珍珠岩粉1Kg；粘合剂为亲水性的聚氨酯1.2Kg；光稳定剂HPT：6g，抗氧剂1035：6g；含硅的偶联剂12g；将上述原料充分混合，制成20厘米厚的雨水过滤层；雨水过滤后得到的水中无固体杂质、清澈，可以用于洗车（详见表八）
根据以上实施例可知：本发明中的透水材料的制品，骨料选择粒度比较小的颗粒，合成后的产品靠微小的毛细管作用渗水，保持较好地透水率，使砖表面细腻、美观且防滑耐磨效果好，同时不易被灰尘堵死，透水时效长；所选用的沙子为通过应用本发明所述的透水性材料的应用，显著提高了透水产品的透水性和耐候性。
实例11：所用粘结剂与骨料的质量比为8：100的透水砖实施例
取染成青色的0.2～0.4mm石英砂100kg，双酚A型环氧树脂6kg（其中0.9克双酚A型环氧树脂中的分子侧链含有亲水性的羧酸盐），多胺固化剂2kg，混合后通过模具成型制成透水砖，测其抗压强度达53Mpa。（详见表九）
实例12：所用粘结剂与骨料的质量比为5：100的透水砖实施例
取染成青色的0.2～0.4mm石英砂100kg，双酚A型环氧树脂3.76kg（其中0.56kg双酚A型环氧树脂中的分子侧链含有亲水性的羧酸盐），多胺固化剂1.24g，混合后通过模具成型制成透水砖，测其抗压强度达35.6Mpa。（详见表十）
实例13：
取染成绿色的0.07～0.2mm石英砂10Kg，粘合剂为含羟基的丙烯酸树脂600g（其中120g丙烯酸树脂为分子侧链含有亲水性的磺酸盐）和75％的HDI缩二脲200g，硅烷偶联剂550：3g，光稳定剂UV-3260.6g和抗氧剂10100.9g，固化反应催化剂二月桂酸二丁基锡0.9g；混合后通过模具成型制成透水砖，测其抗压强度达38MPa。（详见表十一）
实例14：
取染成黑色的0.2～0.4mm石英砂10Kg，粘合剂为70%的650聚氨酯溶液600g（其中200克的聚氨酯溶液中的聚氨酯树脂的分子侧链含有亲水性的铵盐）和75％的HDI的缩二脲溶液560g，加入硅烷偶联剂550：5g，光稳定剂UV-327：0.6g；抗氧剂1222：0.9g，环烷酸锌1.8g；扩链剂与交联剂为三羟甲基丙烷20g；取甲乙酮15g作为氨酯级溶剂；混合后制成的样块，测其抗压强度达40.3Mpa；（详见表十二）
实例15：
取染成红色的0.42～0.8mm石英砂10Kg，硅藻土100g；粘合剂为氢化双酚A型环氧树脂1Kg（其中1Kg氢化双酚A型环氧树脂中的分子侧链含有亲水性的磺酸盐基团）；脂肪族多胺固化剂400g，光稳定剂EPU：1.98g，抗氧剂1035：1.98g；选一块1平方米的路面，在路面上铺设20厘米的石子基层并夯实，将上述选用的透水材料充分混合后铺设在石子路基上压实找平形成15厘米厚的透水层，5天后测试。（详见表十三）
表四
表五
Figure BDA00002562277000122
表六
Figure BDA00002562277000123
Figure BDA00002562277000131
表七
Figure BDA00002562277000132
表八
Figure BDA00002562277000133
表九
Figure BDA00002562277000134
表十
Figure BDA00002562277000142
表十一
表十二
Figure BDA00002562277000151
表十三
同样，上述表格从抗压强度、耐磨性、保水性及透水系数等方面说明本发明的上述混合料压制成砖后的性能参数，由上述表格可知：本发明的混合料压制的砖体其抗压强度均超过了等级的平均值，达到了58MPa以上，耐磨性指标中，磨坑长度为25mm左右，远远小于其平均值35mm，其透水系数也远超出标准指标1.0×10-2cm/s，达到了7.1×10-2cm/s，因此，在具有很好的透水性能。
另外，本发明的复合透水转的基层包含骨料和粘结骨料的粘结剂，其中，基层的粘结剂也可以使用与表层相同的亲水性粘结剂，并且可以使用与上述表层相同的各种树脂粘结剂。
以下为本发明的复合透水转的基层使用与表层种类相同的粘结剂的实施例。
实施例16：
一种复合透水砖，包括透水表层和透水基层，透水表层原料如下：取染成青色的0.4～0.2mm石英砂100g，氢化双酚A型环氧树脂4.6g,0.5g亲水性环氧树脂，脂肪族多胺固化剂1.4g，偶联剂为环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷560：0.12g，光稳定剂UV-320：0.012g和抗氧剂1010：0.006g；珍珠岩粉1克，透水基层的原料如下：粒径为2mm～3mm的石英砂100g，氢化双酚A型环氧树脂4g,0.3g亲水性环氧树脂，脂肪族多胺固化剂1.2g，偶联剂为环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷560：0.10g，光稳定剂UV-320：0.01g和抗氧剂1010：0.004g；珍珠岩粉1克，制得的成品透水砖的表层和基层的厚度比为2：3。测试其性能指标与普通透水砖的对比情况见表十四。
实施例17：
一种复合透水砖，包括透水表层和透水基层，透水表层原料如下：取染成黑色的0.2～0.4mm石英砂15Kg，粘合剂为70%的650聚酯溶液600g和75％的HDI的缩二脲溶液560g，硅藻土10克，亲水性环氧树脂360克，加入硅烷偶联剂550：5g，光稳定剂UV-327：0.6g；抗氧剂1222：0.9g，环烷酸锌1.8g；扩链剂与交联剂为三羟甲基丙烷20g；取甲乙酮15g作为氨酯级溶剂；透水基层的原料为粒径为2～4mm的石英砂12Kg，粘合剂为含羟基的丙烯酸树脂500g和75％的HDI缩二脲250g，亲水性环氧树脂5克，硅烷偶联剂550：2.5g，光稳定剂UV-3260.5g和抗氧剂10100.8g，固化反应催化剂、二月桂酸二丁基锡0.8g；制得的成品透水砖的表层和基层的厚度比为2：7；测试其性能指标与普通透水砖的对比情况见表十五。
表十四
Figure BDA00002562277000161
表十五
Figure BDA00002562277000171
本发明所提供的复合透水砖可以根据需要制成不同的形状，如正方体、长方体、圆柱形、菱柱形、甚至可以为各种不规则的花样形状，另外，本发明的复合透水砖也可以制成不同的规格尺寸，并且，根据需要也可以为实体砖或者中空复合透水砖。
另外，本发明所提供的混和料，除了用于制作本发明的复合透水砖外，还可以用于制作路面铺设、雨水过滤或水循环、水净化用的各种透水件，如透水砖、透水板、透水树池、透水马路牙、透水井盖或透水槽等，也可以直接铺设于路面以形成透水路面。
而且，本发明的复合透水砖及混合料具有广泛的应用，其可用于路面铺设、水循环系统、水过滤系统、水净化系统等，例如：将本发明的复合透水砖或者混和料铺设于园林、街道、城市路面，下雨时，雨水可以由透水砖直接渗透入地，使人们免于路面积水造成的不便，并且补充地下水资源，使水资源得到充分利用；用本发明的复合透水砖或者混合料根据需要制成各种水循环、水过滤、水净化单元，以应用于各种水循环、过滤及净化系统，促进城市的水循环、水过滤、水净化等，如：将本发明的复合透水砖制成不同大小的花样形状，其可以为实体或者中空的结构，并用这些不同形状、结构的复合透水砖或者本发明的混合料制成水过滤单元，其可以制成不同形状的假山或者各种不同的模拟建筑物等，应用于河流湖泊中，利用本发明复合透水砖及混合料的高透水特性，对河流湖泊中的水进行过滤、净化，再循环利用，即可以增进美观，又可以治理河流湖泊中的水污染，进一步促进河流湖泊中生物的生态平衡。
发明效果
本发明所制成的透水建材，可大面积应用在园林、街道、房屋建筑；其可以用于雨水收集系统，收集、过滤、净化雨水，促进雨水资源的充分利用，且吸尘固沙，改善空气质量；其中，用于路面铺设的透水材料，自然降水和人工降水均可迅速渗入地表，使降水资源得到充分利用，可以改善城市水循环，补充地下水资源；并可用于河流、湖泊的水净化。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (32)

1.一种用于雨水收集、水循环或水过滤净化的复合透水砖，其特征在于：所述透水砖包括透水表层和透水基层，透水表层和透水基层紧密结合为一体；透水表层和透水基层中分别包含有骨料和粘结骨料的粘结剂；所述骨料为石英砂；所述透水表层中的粘结剂中至少包含有亲水性粘结剂,所述的透水表层中的骨料粒径大于0.05mm且小于0.4mm。
2.如权利要求1所述的复合透水砖，其特征在于：所述的透水表层中的粘结剂与骨料的质量比为1～20：100。
3.如权利要求1所述的复合透水砖，其特征在于：所述的透水表层中的除亲水性粘结剂之外的粘结剂为树脂粘结剂。
4.如权利要求1所述的复合透水砖，其特征在于：所述透水表层中的亲水性粘结剂占透水表层中粘结剂的1～60％。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的复合透水砖，其特征在于：所述的透水表层中的亲水性粘结剂为亲水性树脂粘结剂。
6.如权利要求5所述的复合透水砖，其特征在于：所述亲水性树脂粘结剂为环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的一种或几种；上述环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的分子侧链含有亲水性的羧酸盐、磺酸盐、铵盐、羟基或主链含有非离子型亲水链段。
7.如权利要求1至4中任意一项所述的复合透水砖，其特征在于：所述的透水基层中的粘结剂中包括水泥，所述的透水基层中的骨料的颗粒粒径为2mm～10mm。
8.如权利要求1至4中任意一项所述的复合透水砖，其特征在于：所述的透水基层中的粘结剂为包括亲水性粘结剂的树脂类粘结剂，所述的透水基层中的骨料的颗粒粒径为2mm～10mm。
9.如权利要求3所述的复合透水砖，其特征在于：所述的树脂类粘结剂为：环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂之一或其任意组合。
10.如权利要求9所述的复合透水砖，其特征在于：所述的树脂类粘结剂为环氧树脂，所述环氧树脂为通过脂肪族多胺或脂环族多胺类固化剂固化的环氧树脂；其用量与环氧树脂的质量比为：5～60：100。
11.如权利要求10所述的复合透水砖，其特征在于：所述的环氧树脂为脂环族型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、饱和缩水甘油酯型环氧树脂、杂环型和混合型环氧树脂中的一种或其任意组合。
12.如权利要求9所述的复合透水砖，其特征在于：所述的树脂类粘结剂为聚氨酯树脂；所述聚氨酯树脂为脂肪族多元醇和多异氰酸酯，且所述聚氨酯树脂中还可添加有氨酯级溶剂、扩链剂与交联剂。
13.如权利要求9或12所述的复合透水砖，其特征在于：所述的聚氨酯树脂中还添加有聚氨酯固化反应催化剂。
14.如权利要求1所述的复合透水砖，其特征在于：所述的透水表层的粘结剂中添加有少量的无机粘结剂。
15.如权利要求14所述的复合透水砖，其特征在于：所述的无机粘结剂为硅酸盐、磷酸盐或水泥。
16.如权利要求1所述的复合透水砖，其特征在于：所述的透水表层中还添加有含硅、钛或磷元素的偶联剂。
17.如权利要求1所述的复合透水砖，其特征在于：所述的透水表层中还添加有光稳定剂和/或抗氧化剂。
18.如权利要求1所述的复合透水砖，其特征在于：所述的透水砖中添加有亲水性无机材料，所述的亲水性无机材料为硅藻土、膨润土、珍珠岩中的一种或几种。
19.如权利要求1-4中任意一项所述的复合透水砖，其特征在于：所述的石英砂选自沙漠中的风积沙。
20.一种用于制作雨水收集、水循环或水过滤净化的复合透水砖表层的混合料，其特征在于：包含有骨料和粘结骨料的粘结剂，所述骨料为石英砂；所述粘结剂中至少包含有亲水性粘结剂，所述骨料的粒径大于0.05mm且小于0.4mm。
21.根据权利要求20所述的混合料，其特征在于：所用粘结剂与骨料的质量比为1～20：100。
22.如权利要求20所述的混合料，其特征在于：所述的粘结剂除亲水性粘结剂之外为树脂粘结剂。
23.如权利要求20所述的混合料，其特征在于：所述亲水性粘结剂占粘结剂总量的1～60％。
24.如权利要求20至23中任意一项所述的混合料，其特征在于：所述的亲水性粘结剂为亲水性树脂粘结剂。
25.如权利要求24所述的混合料，其特征在于：所述的亲水性树脂粘结剂为环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中的一种或几种，上述环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂中分子侧链含有羧酸盐基团、磺酸盐基团、铵盐、羟基或主链含有非离子型亲水链段的树脂类粘结剂。
26.如权利要求22所述的混合料，其特征在于：所述的树脂粘结剂为环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂之一或其任意组合。
27.如权利要求26所述的混合料，其特征在于：所述的环氧树脂中还添加有脂肪族多胺或脂环族多胺类固化剂，其用量占环氧树脂的质量比为5～60％。
28.如权利要求27所述的混合料，其特征在于：所述环氧树脂为脂环族环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、饱和缩水甘油酯型环氧树脂、杂环型和混合型环氧树脂中的一种或其任意组合。
29.如权利要求26所述的混合料，其特征在于：所述聚氨酯树脂包含脂肪族多元醇和多异氰酸酯。
30.如权利要求26或29所述的混合料，其特征在于：所述的聚氨酯树脂中还添加有聚氨酯固化反应催化剂。
31.如权利要求30所述的混合料，其特征在于：所述聚氨酯固化反应催化剂为环烷酸铅、二月桂酸二丁基锡。
32.如权利要求20至23中任意一项所述的混合料，其特征在于：所述的石英砂选自沙漠中的风积沙。
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