CN103290753A - 纳米复合环保透水砖及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米复合环保透水砖及其生产方法，纳米复合环保透水砖包括混凝土底层及设置在混凝土底层上的砂浆面层，混凝土底层与砂浆面层复合形成一体结构；混凝土底层由以下质量份数的原料制成：水泥20-40份、水10-20份、粉煤灰5-15份、再生骨料50-65份、天然粗骨料50-65份、砂65-85份及减水剂0.05-0.2份；砂浆面层由以下质量份数的原料制成：水泥70-100份、纳米TiO₂5-20份、水30-60份、砂200-400份及减水剂0.1-1.0份。本发明一体成型，抗压和抗折强度高，透水性和保水性好，用其铺设的地面能够及时疏通和排放雨水，利于周边植被的生长，且有效地补充地下水，减轻市政排水系统压力，减少由于路面积水对交通的影响；具有光催化自洁功能，能够自己分解和清除砖表面有机污渍，美化城市环境。

Description

纳米复合环保透水砖及其生产方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种纳米复合环保透水砖及其生产方法。 

背景技术

传统的混凝土路面砖使用的原料大多为天然骨料，而天然骨料并非取之不尽、用之不竭的，大量开采天然骨料会导致山石资源匮乏，对环境造成破坏。目前，城市广场、商业街、人行道、社区活动地等场合的地面主要用花岗石、大理石陶瓷砖等透水率很低的材质铺设，该些透水率很低的材质铺设而成的地面不透水，会加重城市排水设施的负担，影响城市植被的健康；且下雨时雨水不能直接渗透入地，导致地面积水，使人们的出行变得不方便。 

另外，目前市场上建材领域的一些透水砖，主要原料采用陶瓷或混凝土。由陶瓷或混凝土制作的透水砖易渗污，沾上污渍不容易清除，大大影响城市道路的美观。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有相关技术存在的缺陷，提供一种一体成型，抗压、抗折强度高，透水性和保水性好，具有光催化自洁功能的纳米复合环保透水砖及其生产方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种纳米复合环保透水砖，包括混凝土底层及设置在所述混凝土底层上的砂浆面层，所述混凝土底层与所述砂浆面层复合形成一体结构； 

所述混凝土底层由以下质量份数的原料制成： 

水泥        20-40份； 

水          10-20份； 

粉煤灰      5-15份； 

再生骨料    50-65份； 

天然粗骨料  50-65份； 

砂          65-85份；及 

减水剂      0.05-0.2份； 

所述砂浆面层由以下质量份数的原料制成： 

水泥          70-100份； 

纳米TiO₂      5-20份； 

水            30-60份； 

砂            200-400份；及 

减水剂        0.1-1.0份。 

所述混凝土底层优选由以下质量份数的原料制成： 

水泥        32份； 

水          15.2份； 

粉煤灰      8份； 

再生骨料    58.8份； 

天然粗骨料  58.8份； 

砂          75.2份；及 

减水剂      0.15份。 

所述砂浆面层优选由以下质量份数的原料制成： 

水泥          90份； 

纳米TiO₂      10份； 

水            50份； 

砂            300份；及 

减水剂        0.5份。 

所述砂浆面层与所述混凝土底层的厚度比例为1:3-1:8。 

所述再生骨料采用废弃混凝土、碎砖、瓦、玻璃、陶瓷、炉渣、矿物废料、 石膏及轻质再生骨料中的一种或多种；所述轻质再生骨料为废弃塑料、废弃橡胶、废弃轮胎、木材及废纸中的一种或多种； 

所述天然粗骨料采用粒径5-16mm的碎石或卵石。 

所述再生骨料的粒径为5-22mm。 

本发明还提供一种上述纳米复合环保透水砖的生产方法，包括以下步骤： 

S1、制备砂浆面层的砂浆用料和混凝土底层的混凝土用料； 

S2、将所述砂浆用料装入模具中，振动均匀，形成砂浆面层； 

S3、将所述混凝土用料装入所述模具中的砂浆面层上，振动使其密实，在所述砂浆面层上形成混凝土底层； 

S4、待所述砂浆面层和混凝土底层固化成型后，脱模，养护，获得所述纳米复合环保透水砖。 

所述步骤S1中，所述砂浆用料的制备方法如下：按照砂浆面层各原料质量份数称取各原料；将纳米TiO₂及减水剂加入到水中，搅拌均匀；再加入预先混合好的砂和水泥的混合物，搅拌后即得所述砂浆用料； 

所述混凝土用料的制备方法如下：按照混凝土底层各原料质量份数称取各原料；将砂、再生骨料、天然骨料和70%的水倒入搅拌机，搅拌均匀；接着倒入水泥和粉煤灰，搅拌均匀；再加入剩余的水，进行糊化搅拌；最后加入减水剂，搅拌均匀后，即得所述混凝土用料。 

所述步骤S3还包括：将所述混凝土底层的表面抹平。 

所述养护的条件为：温度20±2℃，湿度≥95%。 

本发明的纳米复合环保透水砖，具有一体成型的混凝土底层和砂浆面层，通过混凝土底层保证该透水砖的抗压性和抗折性，通过砂浆面层使得该透水砖具有很好的透水性和保水性；用该透水砖铺设的地面能够及时疏通和排放雨水，有利于周边植被的生长，且可有效地补充地下水，减轻市政排水系统压力，减少由于路面积水对交通的影响。 

混凝土底层中通过再生骨料的加入，节约天然粗骨料的用量，可降低成本、减少城市垃圾，环保；面层砂浆中通过纳米TiO₂的加入具有光催化自洁功能，能够自己分解和清除砖表面有机污渍，美化城市环境。 

本发明的纳米复合环保透水砖的生产方法，通过一体成型制得，生产过程简单，成本低。 

具体实施方式

本发明的纳米复合环保透水砖，包括混凝土底层及设置在混凝土底层上的砂浆面层，混凝土底层与砂浆面层复合形成一体结构，从而该砂浆面层与混凝土底层呈上下层设置。该砂浆面层与混凝土底层的厚度比例为1:3-1:8。 

混凝土底层保证了该透水砖具有高的抗压强度和抗折强度，该混凝土底层由以下质量份数的原料制成：水泥20-40份、水10-20份、粉煤灰5-15份、再生骨料50-65份、天然粗骨料50-65份、砂65-85份及减水剂0.05-2.0份。其中，再生骨料包括有废弃混凝土、碎砖、瓦、玻璃、陶瓷、炉渣、矿物废料、石膏及轻质再生骨料，再生骨料可采用其中一种或多种。轻质再生骨料包括有废弃塑料、废弃橡胶、废弃轮胎、木材、废纸等，轻质再生骨料的运用，可有效减轻制成的该透水砖的重量。再生骨料的粒径为5-22mm，其表观密度为2500kg/m³，吸水率为4.2%，含水率为1.2%。该再生骨料通过将上述各种废弃的骨料进行再利用，有效减少城市垃圾，节约天然骨料的用量，减少对环境山石的开采，环保。天然粗骨料选用粒径5-16mm的碎石或卵石，其含泥量为0.5%。 

砂可选用河砂、湖砂、山砂或淡化海砂，可优选用级配优良的河砂，表观密度为2610kg/m³，含泥量小于3.0%，符合建筑用砂（GB/T14684-2001）要求。减水剂的运用，可显著提高混凝土底层的强度、改善其抗冻性等性能且能减少水泥用量。该减水剂优选采用高效减水剂，如聚羧酸减水剂。 

该砂浆面层由以下质量份数的原料制成：水泥70-100份、纳米TiO₂5-20份、水30-60份、砂200-400份及减水剂0.1-1.0份。其中，砂的选用标准可参照上述混凝土底层中砂的选用标准。减水剂优选采用高效减水剂，如聚羧酸减水剂。纳米TiO₂具有超亲水性，在它表面不易形成水珠，而是形成均匀铺展的水膜；该纳米TiO₂还具有自清洁功能，在光催化作用下，能够使粘污在其上的物质进一步氧化成气体或其他容易擦去的物质。因此，本发明通过在砂浆 面层中加入该纳米TiO₂，使得制成的纳米复合环保透水砖具有透水性和光催化自洁功能，能够防止落在其上的水积聚以及能够自己分解和清除砖表面有机污渍。 

采用该纳米复合环保透水砖铺设地面时，以砂浆面层朝上，混凝土底层朝下进行铺设，使得铺设而成的地面具有透水性和保水性，能够及时疏通和排放雨水；且具有光催化自洁功能，能够自己分解和清除砖表面有机污渍，美化环境。 

本发明纳米复合环保透水砖的生产方法，包括以下步骤： 

S1、制备砂浆面层的砂浆用料和混凝土底层的混凝土用料。 

砂浆用料的制备方法如下：按照砂浆面层各原料质量份数称取各原料；将纳米TiO₂及减水剂加入到水中，搅拌均匀；再加入预先混合好的砂和水泥的混合物，搅拌后即得砂浆用料。预先将砂和水泥混合，利于其在砂浆用料中均匀混合，以形成均匀度高的砂浆用料。 

混凝土用料的制备方法如下：按照混凝土底层各原料质量份数称取各原料；将砂、再生骨料、天然骨料和70%的水倒入搅拌机，搅拌均匀；接着倒入水泥和粉煤灰，搅拌均匀；再加入剩余的水，进行糊化搅拌；最后加入减水剂，搅拌均匀后，即得混凝土用料。 

S2、将砂浆用料装入模具中，振动均匀，形成砂浆面层。 

S3、将混凝土用料装入模具中的砂浆面层上，振动使其密实，在砂浆面层上形成混凝土底层。还包括将混凝土底层的表面抹平。由该混凝土底层和砂浆面层形成的纳米复合环保透水砖，混凝土底层为该透水砖的下层，砂浆面层为该透水砖的上层。 

S4、待砂浆面层和混凝土底层固化成型后，脱模，养护，获得纳米复合环保透水砖。养护采用加水养护，养护的条件为：温度20±2℃，湿度≥95%。养护时间可根据实际情况调整，如28天。 

以下通过具体实施例对发明作进一步说明。 

实施例1： 

纳米复合环保透水砖，包括混凝土底层及设置在混凝土底层上的砂浆面 层，混凝土底层与砂浆面层复合形成一体结构。该砂浆面层与混凝土底层的厚度比例为1:5。 

该混凝土底层由以下质量份数的原料制成：水泥32份、水15.2份、粉煤灰8份、再生骨料58.8份、天然粗骨料58.8份、砂75.2份及减水剂0.15份。其中，水泥优选为华润P·O42.5级水泥。粉煤灰优选为II级粉煤灰，其烧失量为5.4%，细度为20.3%，含水率为0.65%。再生骨料选取粒径为5-10mm的废弃混凝土块。天然粗骨料选用粒径5-8mm的碎石。砂选用级配优良的河砂，表观密度为2610kg/m³，含泥量小于3.0%。该减水剂采用聚羧酸减水剂。 

该砂浆面层由以下质量份数的原料制成：水泥90份、纳米TiO₂10份、水50份、砂300份及减水剂0.5份。其中，水泥和砂的运用标准可与上述混凝土底层中水泥和砂的运用标准相同。减水剂采用聚羧酸减水剂。 

该实施例的纳米复合环保透水砖的生产方法，包括以下步骤： 

S1、制备砂浆面层的砂浆用料和混凝土底层的混凝土用料。 

其中，砂浆用料的制备方法如下：按照砂浆面层各原料质量份数称取各原料，即：水泥90份、纳米TiO₂10份、水50份、砂300份及减水剂0.5份。将纳米TiO₂及减水剂加入到水中，搅拌均匀；再加入预先混合好的砂和水泥的混合物，搅拌后即得砂浆用料。 

混凝土用料的制备方法如下：按照混凝土底层各组分质量份数称取各组分，即：水泥32份、水15.2份、粉煤灰8份、再生骨料58.8份、天然粗骨料58.8份、砂75.2份及减水剂0.15份。将砂、再生骨料、天然粗骨料和70%的水倒入搅拌机，搅拌10-20s；接着倒入水泥和粉煤灰，搅拌20-30s；再加入剩余的水，进行糊化搅拌，糊化搅拌60-80s；最后加入减水剂，搅拌100-140s，优选120s，即得混凝土用料。其中再生骨料选取废弃混凝土，在加入前，先将废弃混凝土打碎成块，除杂以除去混凝土块表面的水泥将和砂浆等杂质，筛选分级，选用其中粒径5-10mm的混凝土块。 

S2、将砂浆用料装入模具中，振动均匀，形成砂浆面层。 

S3、将混凝土用料装入模具中的砂浆面层上，振动使其密实，在砂浆面层上形成混凝土底层。控制砂浆用料和混凝土用料的装入量，以形成厚度比例为 1:5的砂浆面层和混凝土底层。采用刮板将混凝土底层的表面抹平，以获得底部表面平整的纳米复合环保透水砖。 

S4、待砂浆面层和混凝土底层固化成型后，脱模，加水养护，获得纳米复合环保透水砖。其中，养护的条件为：温度20±2℃，湿度≥95%；养护时间为28天。 

按照中华人民共和国建材行业标准（JC/T945-2005）中透水砖行业标准对该制得的纳米复合环保透水砖的抗压强度、抗折强度、透水性及保水性进行检测。上述制得的纳米复合环保透水砖，测得其28天抗压强度为46Mpa，抗折强度为6.2Mpa，透水性为1.8×10^-2cm/s（20℃），保水性为0.82g/cm²，能够自己分解和清除粘污在砖表面的有机污渍。实施例2： 

纳米复合环保透水砖，包括混凝土底层及设置在混凝土底层上的砂浆面层，混凝土底层与砂浆面层复合形成一体结构。该砂浆面层与混凝土底层的厚度比例为1:3。 

该混凝土底层由以下质量份数的原料制成：水泥20份、水10份、粉煤灰5份、再生骨料50份、天然粗骨料50份、砂65份及减水剂0.05份。其中，水泥优选为华润P·O42.5级水泥。粉煤灰优选为II级粉煤灰，其烧失量为5.4%，细度为20.3%，含水率为0.65%。再生骨料选取粒径为10-15mm的废弃混凝土块。天然粗骨料选用粒径8-12mm的碎石。砂选用级配优良的河砂，表观密度为2610kg/m³，含泥量小于3.0%，符合建筑用砂（GB/T14684-2001）要求。减水剂采用聚羧酸减水剂。 

该砂浆面层由以下质量份数的原料制成：水泥70份、纳米TiO₂5份、水30份、砂200份及减水剂0.1份。其中，水泥和砂的运用标准可与混凝土底层中水泥和砂的运用标准相同。减水剂采用聚羧酸减水剂。 

该实施例的纳米复合环保透水砖的生产方法，包括以下步骤： 

S1、制备砂浆面层的砂浆用料和混凝土底层的混凝土用料。 

砂浆用料和混凝土用料的具体制备方法可参见实施例1，不同的在于砂浆面层和混凝土底层所用原料的质量份数，在此不再详述。 

S2、将砂浆用料装入模具中，振动均匀，形成砂浆面层。 

S3、将混凝土用料装入模具中的砂浆面层上，振动使其密实，在砂浆面层上形成混凝土底层。控制砂浆用料和混凝土用料的装入量，以形成厚度比例为1:3的砂浆面层和混凝土底层。采用刮板将混凝土底层的表面抹平，以获得底部表面平整的纳米复合环保透水砖。 

S4、待砂浆面层和混凝土底层固化成型后，脱模，加水养护，获得纳米复合环保透水砖。其中，养护的条件为：温度20±2℃，湿度≥95%；养护时间为28天。 

按照中华人民共和国建材行业标准（JC/T945-2005）中透水砖行业标准对该制得的纳米复合环保透水砖的抗压强度、抗折强度、透水性及保水性进行检测。上述制得的纳米复合环保透水砖，测得其28天抗压强度为43Mpa，抗折强度为6.1Mpa，透水性1.5×10^-2，保水性0.73，能够自己分解和清除粘污在砖表面有机污渍。 

实施例3： 

纳米复合环保透水砖，包括混凝土底层及设置在混凝土底层上的砂浆面层，混凝土底层与砂浆面层复合形成一体结构。该砂浆面层与混凝土底层的厚度比例为1:8。 

该混凝土底层由以下质量份数的原料制成：水泥40份、水20份、粉煤灰15份、再生骨料65份、天然粗骨料65份、砂85份及减水剂0.2份。其中，水泥优选为华润P·O42.5级水泥。粉煤灰优选为II级粉煤灰，其烧失量为5.4%，细度为20.3%，含水率为0.65%。再生骨料选取粒径为15-22mm的废弃混凝土块。天然粗骨料选用粒径12-16mm的碎石。砂选用级配优良的河砂，表观密度为2610kg/m³，含泥量小于3.0%。该减水剂采用聚羧酸减水剂。 

该砂浆面层由以下质量份数的原料制成：水泥100份、纳米TiO₂20份、水60份、砂400份及减水剂1.0份。其中，水泥和砂的运用标准可与混凝土底层中水泥和砂的运用标准相同。减水剂采用聚羧酸减水剂。 

该实施例的纳米复合环保透水砖的生产方法，包括以下步骤： 

S1、制备砂浆面层的砂浆用料和混凝土底层的混凝土用料。 

砂浆用料和混凝土用料的具体制备方法可参见实施例1，不同的在于砂浆 面层和混凝土底层所用原料的质量份数，在此不再详述。 

S2、将砂浆用料装入模具中，振动均匀，形成砂浆面层。 

S3、将混凝土用料装入模具中的砂浆面层上，振动使其密实，在砂浆面层上形成混凝土底层。控制砂浆用料和混凝土用料的装入量，以形成厚度比例为1:8的砂浆面层和混凝土底层。采用刮板将混凝土底层的表面抹平，以获得底部表面平整的纳米复合环保透水砖。 

S4、待砂浆面层和混凝土底层固化成型后，脱模，加水养护，获得纳米复合环保透水砖。其中，养护的条件为：温度20±2℃，湿度≥95%；养护时间为28天。 

按照中华人民共和国建材行业标准（JC/T945-2005）中透水砖行业标准对该制得的纳米复合环保透水砖的抗压强度、抗折强度、透水性及保水性进行检测。上述制得的纳米复合环保透水砖，测得其28天抗压强度为47Mpa，抗折强度为6.3Mpa，透水性1.1×10^-2，保水性0.7，能够自己分解和清除粘污在砖表面有机污渍。 

综上，本发明的纳米复合环保透水砖，抗压强度和抗折强度高，透水性和保水性好；该纳米复合环保透水砖一体成型，生产方法简单，成本低。采用该纳米复合环保透水砖铺设的城市广场、商业街、人行道、社区活动地等场合的地面，坚固耐用，且透水性和保水性好，能够及时疏通和排放雨水，有利于周边植被的生长，且可有效地补充地下水，减轻市政排水系统压力，减少由于路面积水对交通的影响；具有光催化自洁功能，能够自己分解和清除砖表面有机污渍，美化城市环境。 

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 

Claims (10)

1.一种纳米复合环保透水砖，其特征在于，包括混凝土底层及设置在所述混凝土底层上的砂浆面层，所述混凝土底层与所述砂浆面层复合形成一体结构；

所述混凝土底层由以下质量份数的原料制成：

水泥     20-40份；

水       10-20份；

粉煤灰    5-15份；

再生骨料  50-65份；

天然粗骨料 50-65份；

砂        65-85份；及

减水剂   0.05-0.2份； 

所述砂浆面层由以下质量份数的原料制成：

水泥     70-100份；

纳米TiO₂     5-20份；

水         30-60份；

砂       200-400份；及

减水剂    0.1-1.0份。

2.根据权利要求1所述的纳米复合环保透水砖，其特征在于，所述混凝土底层优选由以下质量份数的原料制成：

水泥       32份；

水        15.2份；

粉煤灰      8份；

再生骨料  58.8份；

天然粗骨料 58.8份；

砂        75.2份；及

减水剂    0.15份。

3.根据权利要求1所述的纳米复合环保透水砖，其特征在于，所述砂浆面层优选由以下质量份数的原料制成：

水泥        90份；

纳米TiO₂      10份；

水          50份；

砂         300份；及

减水剂      0.5份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的纳米复合环保透水砖，其特征在于，所述砂浆面层与所述混凝土底层的厚度比例为1:3-1:8。

5.根据权利要求1-3任一项所述的纳米复合环保透水砖，其特征在于，所述再生骨料采用废弃混凝土、碎砖、瓦、玻璃、陶瓷、炉渣、矿物废料、石膏及轻质再生骨料中的一种或多种；所述轻质再生骨料为废弃塑料、废弃橡胶、废弃轮胎、木材及废纸中的一种或多种；

所述天然粗骨料采用粒径5-16mm的碎石或卵石。

6.根据权利要求5所述的纳米复合环保透水砖，其特征在于，所述再生骨料的粒径为5-22mm。

7.一种权利要求1-6任一项所述的纳米复合环保透水砖的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备砂浆面层的砂浆用料和混凝土底层的混凝土用料；

S2、将所述砂浆用料装入模具中，振动均匀，形成砂浆面层；

S3、将所述混凝土用料装入所述模具中的砂浆面层上，振动使其密实，在所述砂浆面层上形成混凝土底层；

S4、待所述砂浆面层和混凝土底层固化成型后，脱模，养护，获得所述纳米复合环保透水砖。

8.根据权利要求7所述的纳米复合环保透水砖的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述砂浆用料的制备方法如下：按照砂浆面层各原料质量份数称取各原料；将纳米TiO₂及减水剂加入到水中，搅拌均匀；再加入预先混合好的砂和水泥的混合物，搅拌后即得所述砂浆用料；

所述混凝土用料的制备方法如下：按照混凝土底层各原料质量份数称取各原料；将砂、再生骨料、天然骨料和70%的水倒入搅拌机，搅拌均匀；接着倒入水泥和粉煤灰，搅拌均匀；再加入剩余的水，进行糊化搅拌；最后加入减水剂，搅拌均匀后，即得所述混凝土用料。

9.根据权利要求7或8所述的纳米复合环保透水砖的生产方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：将所述混凝土底层的表面抹平。

10.根据权利要求7或8所述的纳米复合环保透水砖的生产方法，其特征在于，步骤S4中，所述养护的条件为：温度20±2℃，湿度≥95%。