CN105924057A - 一种保水透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种保水透水砖及其制备方法。本发明保水透水砖采用特定用量的水泥、石料、胶凝剂、着色分散剂、水制备得到，本发明保水透水砖具有成本低、抗压强度高、抗折强度高，同时具有保水透水功能等优点；其中石料可以选择开采石料的废弃料，既实现了废弃石料的综合利用，又洁净了生态环境，尤其解决了石屑大量堆积而产生的扬尘问题。本发明保水透水砖的制备方法工艺简单，不需要窑烧，节能减排效果显著，制作成本低廉且社会经济效益显著，工艺设计合理，制作简便，不产生二次污染，适用于大规模生产。

Description

一种保水透水砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及雨水处理技术领域，具体而言，涉及一种保水透水砖及其制备方法。
背景技术
保水透水砖的研究应用始于100多年前上世纪70年代的日本，为了解决本国因抽取地下水而引起地基下沉等问题，提出了“雨水的地下还原政策”，着手开发了含少量细骨料的既能透水又能保水的压制砖块(俗称魔法砖)进行步道及轻车道路面的铺装，40年的发展，日本的城市空气质量有了很大的进步。
纵观我国，目前我国城市的广场、商业街、人行道、社区活动地、停车场等的地面主要用花岗岩、大理石、釉面砖、水泥和柏油等不保水透水的材质铺设，不保水透水的地面对城市环境的危害非常大。下雨时，不保水透水地面完全阻止了雨水直接储存在砖体内再将多余的水渗入地下，雨天时，满地积水使人们的出行变得很不方便；宝贵的水资源最后被阳光照射而蒸发或随排水管道流走，加重了城市排水设施的负担水质污染；雨水的大量流失导致地下水位难以回升，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、缺水及城市热岛效应的发生。
我国目前市场上的一些透水砖主要原料采用陶瓷或普通透水混凝土砖，陶瓷透水砖需要采用大量的高岭土资源，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由于表面的颗粒粗大(一般骨料颗粒粒径为3mm-6mm以上)，虽然靠表面的大孔隙透水，空隙率在20％以上，可以达到透水的效果，但不能达到先保水后透水的效果，由于砖的空隙大，无添加任何水泥增强剂，无法保证大颗粒之间的粘结力，因此，抗压和抗折强度较低且表面容易被灰尘堵塞，因此不能持续保持长效的透水性能。由于以上弊端，目前我国人行步道等的铺设主要还是采用花岗岩、大理石、沥青等铺设。造成铺设成本高无保水透水功能，如果沾上污渍不易清理，影响美观，虽然釉面砖耐沾污性好，但是不防滑，尤其在雨天或雪天，因路面湿滑而造成行人和行车危险，而现有的透水砖由于工艺上的缺陷而不被市场大量采用。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种保水透水砖，所述的保水透水砖具有成本低、抗压强度高、抗折强度高，同时具有保水透水功能等优点。
本发明的第二目的在于提供一种所述的保水透水砖的制备方法，该方法工艺简单，周期短，不产生二次污染，成本低，适于大规模生产。
一种保水透水砖，所述保水透水砖主要由以下质量份数的成分制备得到：
5-25份水泥、50-120份石料、0.1-1份胶凝剂、1-2份着色分散剂、10-25份水。
本发明保水透水砖采用特定用量的水泥、石料、胶凝剂、着色分散剂、 水制备得到，本发明保水透水砖具有成本低、抗压强度高、抗折强度高，同时具有保水透水功能等优点；其中石料可以选择开采石料的废弃料，既实现了废弃石料的综合利用，又洁净了生态环境，尤其解决了石屑大量堆积而产生的扬尘问题。
优选地，所述保水透水砖主要由以下质量份数的成分制备得到：
10-20份水泥、70-100份石料、0.3-0.7份胶凝剂、1.2-1.8份着色分散剂、15-20份水。
进一步优选地，所述保水透水砖主要由以下质量份数的成分制备得到：
15份水泥、85份石料、0.5份胶凝剂、1.5份着色分散剂、18份水。
优选地，所述水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、道路硅酸盐水泥、砌筑水泥、油井水泥、石膏矿渣水泥中的一种或多种。
进一步优选地，所述水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的一种或多种，优选为普通硅酸盐水泥，进一步优选为P.O42.5水泥。
水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。
水泥种类繁多，主要包括以下类型：
(1)硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0％～5％石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II，即国外通称的波特兰水泥；
(2)普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6％～20％混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥(简称普通水泥)，代 号：P.O；
(3)矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20％～70％粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S；
(4)火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20％～40％火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥，代号：P.P；
(5)粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20％～40％粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.F；
(6)复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20％～50％两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥(简称复合水泥)，代号P.C；
(7)中热硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料；
(8)低热矿渣硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料；
(9)快硬硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成早强度高的以3天抗压强度表示标号的水泥；
(10)抗硫酸盐硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的抗硫酸盐腐蚀性能良好的水泥；
(11)白色硅酸盐水泥：由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的白色水泥；
(12)道路硅酸盐水泥：由道路硅酸盐水泥熟料，0％～10％活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，(简称道路水泥)；
(13)砌筑水泥：由活性混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏， 磨细制成主要用于砌筑砂浆的低标号水泥；
(14)油井水泥：由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料等磨细制成的适用于一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥；
(15)石膏矿渣水泥：以粒化高炉矿渣为主要组分材料，加入适量石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰磨细制成的水泥。
本发明可选用不同的水泥制备得到不同的保水透水砖，选择特定的水泥原料，有助于与其他原料充分粘合，提高所得保水透水砖的保水性能和透水性能，并提高其抗压强度和抗折强度。
优选地，所述石料的粒径为2mm以下，优选为0.1-2mm，进一步优选为1-2mm。
采用特定粒径的石料，有助于提高原料颗粒间的粘结力，有效提高所得保水透水砖抗压强度和抗折强度；还能够降低所得保水透水砖的空隙率，使其能够先保水再透水。
优选地，所述胶凝剂包括无机胶凝剂和有机胶凝剂中的一种或多种，优选为无机胶凝剂中的一种或多种。
优选地，所述无剂胶凝剂包括氯盐类胶凝剂、硫酸盐类胶凝剂、硝酸盐类胶凝剂中的一种或两种；所述有机胶凝剂包括三乙醇胺、甲酸钙、乙酸和乙酸盐中的一种或多种。
进一步优选地，所述氯盐类胶凝剂包括氯化钙、氯化钠、氯化铝中的一种或多种；所述硫酸盐类胶凝剂包括硫酸钠、硫酸钾和硫酸钙中的一种或多种；所述硝酸盐类胶凝剂包括硝酸钙、亚硝酸钙、亚硝酸钠中的一种或多种。
胶凝剂可以使胶凝体系逐渐转变成凝胶，在水泥中添加特定成分和用量的胶凝剂，有助于提高原料间的粘合作用，有效提高所得保水透水砖抗压强度和抗折强度。
优选地，所述着色分散剂包括脂肪酸类着色分散剂、脂肪族酰胺类着色分散剂、脂肪族酯类着色分散剂、石蜡类着色分散剂、金属皂类着色分散剂、低分子蜡类着色分散剂、水解聚马来酸酐中的一种或多种，优选为金属皂类着色分散剂、水解聚马来酸酐中的一种或两种，进一步优选为水解聚马来酸酐。
分散剂是一种能够促使物料颗粒均匀分散于介质中，形成稳定悬浮体的药剂。采用特定成分的着色分散剂，有助于使原料颗粒均匀混合分散，有助于提高原料间的充分粘合，有效提高所得保水透水砖抗压强度和抗折强度，保证所得保水透水砖的保水性能和透水性能稳定，也有助于后续可能添加的着色剂充分与本发明保水透水砖原料接触粘合，提高着色效果。
上述的一种保水透水砖的制备方法，将水泥、石料、胶凝剂、着色分散剂、水按比例混合均匀，模压成型，常温固结得到一种保水透水砖。
本发明保水透水砖的制备方法工艺简单，不需要窑烧，节能减排效果显著，制作成本低廉且社会经济效益显著，工艺设计合理，制作简便，不产生二次污染，适用于大规模生产。
优选地，将石料、水泥预先配置好，充分混合搅拌均匀；然后按比例分别加入着色分散剂、胶凝剂与水，充分混合搅拌均匀后出料，压制成型、脱模、养护得到一种保水透水砖。
采用分步加料的方式，有助于原料间的充分混合，提高凝胶及粘合效果，有效提高所得保水透水砖抗压强度和抗折强度，保证所得保水透水砖的保水性能和透水性能稳定。
优选地，采用制砖机制备本发明保水透水砖。
优选地，采用不同模具制备得到所需尺寸和形状的保水透水砖，砖型可随意改变。
优选地，脱模后，可堆码后自然养护。
优选地，养护7天以上即得到本发明保水透水砖。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明保水透水砖采用特定用量的水泥、石料、胶凝剂、着色分散剂、水制备得到，本发明保水透水砖具有成本低、抗压强度高、抗折强度高，同时具有保水透水功能等优点；其中石料可以选择开采石料的废弃料，既实现了废弃石料的综合利用，又洁净了生态环境，尤其解决了石屑大量堆积而产生的扬尘问题。
本发明保水透水砖的制备方法工艺简单，不需要窑烧，节能减排效果显著，制作成本低廉且社会经济效益显著，工艺设计合理，制作简便，不产生二次污染，适用于大规模生产。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种保水透水砖的制备方法，以质量份数计，将50份粒径为2mm以下的石料、5份P.I42.5水泥水泥预先配置好，用制砖机充分混合搅拌均匀； 然后按比例分别加入1份水解聚马来酸酐、0.1份氯化钙与10份水，充分混合搅拌均匀后出料，压制成型、脱模、养护7天得到一种保水透水砖。
实施例2
一种保水透水砖的制备方法，以质量份数计，将120份粒径为0.1-2mm以下的石料、25份P.II42.5水泥水泥预先配置好，用制砖机充分混合搅拌均匀；然后按比例分别加入2份水解聚马来酸酐、1份硫酸钠与25份水，充分混合搅拌均匀后出料，压制成型、脱模、养护8天得到一种保水透水砖。
实施例3
一种保水透水砖的制备方法，以质量份数计，将70份粒径为1-2mm以下的石料、10份P.S42.5水泥水泥预先配置好，用制砖机充分混合搅拌均匀；然后按比例分别加入1.2份水解聚马来酸酐、0.3份硝酸钙与15份水，充分混合搅拌均匀后出料，压制成型、脱模、养护9天得到一种保水透水砖。
实施例4
一种保水透水砖的制备方法，以质量份数计，将100份粒径为1-2mm以下的石料、20份P.O42.5水泥水泥预先配置好，用制砖机充分混合搅拌均匀；然后按比例分别加入1.8份水解聚马来酸酐、0.7份氯化钠与15份水，充分混合搅拌均匀后出料，压制成型、脱模、养护7天得到一种保水透水砖。
实施例5
一种保水透水砖的制备方法，以质量份数计，将85份粒径为1-2mm以下的石料、15份P.O42.5水泥水泥预先配置好，用制砖机充分混合搅拌均匀；然后按比例分别加入1.5份水解聚马来酸酐、0.5份亚硝酸钠与15份水，充分混合搅拌均匀后出料，压制成型、脱模、养护7天得到一种保水透水砖。
将本发明实施例1-5所得保水透水砖进行性能检测，所得结果如下：
表1本发明实施例1-5保水透水砖性能检测结果
通过表1可以看出，本发明保水透水砖性保水率为30％以上，透水系数不小于2.5mm/s，抗压强度不小于30MPa，抗折强度不小于3.6MPa；本发明保水透水砖采用特定用量的水泥、石料、胶凝剂、着色分散剂、水制备得到，本发明保水透水砖具有成本低、抗压强度高、抗折强度高，同时具有保水透水功能等优点；其中石料可以选择开采石料的废弃料，既实现了废弃石料的综合利用，又洁净了生态环境，尤其解决了石屑大量堆积而产生的扬尘问题。
本发明保水透水砖的制备方法工艺简单，不需要窑烧，节能减排效果显著，制作成本低廉且社会经济效益显著，工艺设计合理，制作简便，不产生二次污染，适用于大规模生产。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims (10)

1.一种保水透水砖，其特征在于，所述保水透水砖主要由以下质量份数的成分制备得到：
5-25份水泥、50-120份石料、0.1-1份胶凝剂、1-2份着色分散剂、10-25份水。
2.根据权利要求1所述的一种保水透水砖，其特征在于，所述保水透水砖主要由以下质量份数的成分制备得到：
10-20份水泥、70-100份石料、0.3-0.7份胶凝剂、1.2-1.8份着色分散剂、15-20份水；
所述保水透水砖优选主要由以下质量份数的成分制备得到：
15份水泥、85份石料、0.5份胶凝剂、1.5份着色分散剂、18份水。
3.根据权利要求1所述的一种保水透水砖，其特征在于，所述水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、道路硅酸盐水泥、砌筑水泥、油井水泥、石膏矿渣水泥中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种保水透水砖，其特征在于，所述水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的一种或多种，优选为普通硅酸盐水泥，进一步优选为P.O42.5水泥。
5.根据权利要求1所述的一种保水透水砖，其特征在于，所述石料的粒径为2mm以下，优选为0.1-2mm，进一步优选为1-2mm。
6.根据权利要求1所述的一种保水透水砖，其特征在于，所述胶凝剂包括无机胶凝剂和有机胶凝剂中的一种或多种，优选为无机胶凝剂中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种保水透水砖，其特征在于，所述无剂胶凝剂包括氯盐类胶凝剂、硫酸盐类胶凝剂、硝酸盐类胶凝剂中的一种或两种；所述有机胶凝剂包括三乙醇胺、甲酸钙、乙酸和乙酸盐中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种保水透水砖，其特征在于，所述着色分散剂包括脂肪酸类着色分散剂、脂肪族酰胺类着色分散剂、脂肪族酯类着色分散剂、石蜡类着色分散剂、金属皂类着色分散剂、低分子蜡类着色分散剂、水解聚马来酸酐中的一种或多种，优选为金属皂类着色分散剂、水解聚马来酸酐中的一种或两种，进一步优选为水解聚马来酸酐。
9.如权利要求1-8任一所述的一种保水透水砖的制备方法，其特征在于，将水泥、石料、胶凝剂、着色分散剂、水按比例混合均匀，模压成型，常温固结得到一种保水透水砖。
10.根据权利要求9所述的一种保水透水砖的制备方法，其特征在于，将石料、水泥预先配置好，充分混合搅拌均匀；然后按比例分别加入着色分散剂、胶凝剂与水，充分混合搅拌均匀后出料，压制成型、脱模、养护得到一种保水透水砖。
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