CN106810137A - 净化型透水砖及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种净化型透水砖，包括透水基层及覆盖于所述透水基层上表面的透水面层，所述透水基层与所述透水面层共同振压成一整体，以质量百分比计，所述透水基层原料包括50~70%的基层污泥陶粒及20~40%的水泥；所述透水面层原料包括0~50%的面层污泥陶粒、10~30%的水泥、20~60%的石英砂、3~10%的改性剂以及0.5~1.5%的颜料；所述透水基层及透水面层原料中均还包括增强剂和水。本发明的透水砖由利用污泥、并混以其他工业废料高温烧制成的陶粒制造而成，具有砖体质轻、孔多、吸水保水效果好等优点，不仅实现了对现有透水砖功能的进一步优化、使其能够有效净水净气，而且实现了对废弃资源的充分利用。

Description

净化型透水砖及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种透水砖及其制造方法，尤其涉及一种以污泥陶粒为主要原料的净化型透水砖及其制造方法。

背景技术

在现今的城市系统中，道路和广场路面对雨水的渗透、直流、储蓄和净化起到重要的作用，随着“海绵城市”理念的提出，关于透水砖的研究和应用不断增多。采用透水砖代替传统的不透水路面可以防止地面积水，增加透水量补偿地下水资源，有效地缓解城市路面对城市地下水资源的负面影响。

目前市面上常见的透水砖主要以陶瓷、天然碎石为原料，所得到的砖体密度大，蓄水效果差。并且，现阶段关于透水砖的研究主要集中在其强度、透水系数等方面，而对于透水砖的功能性及其对自然生态环境的积极作用则很少提及。中国专利CN200810187950.4提到了一种自洁式透水砖，虽然该透水砖具有一定的去污能力，但由于该砖体主要由碎石或建筑垃圾颗粒或炉渣等密度较大的颗粒制成，因此其砖体的重量较大、吸水保水效果难以保证。

陶粒是一种典型的轻骨料，使用陶粒来制造透水砖可以保证砖体具有良好的渗水性及保水性。并且随着我国工业化、城市化进程的不断发展，以垃圾和污泥为代表的工业固废产量也越来越大。生活污泥有机物含量高，利用价值大，工业污泥成分复杂，难以稳定化，如何应用于陶粒烧制，实现废料的回收利用，并保证所制成的透水砖具有良好的吸水保水效果和净化效果，就成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种以污泥陶粒为主要原料的净化型透水砖及其制造方法。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：

一种净化型透水砖，包括透水基层及覆盖于所述透水基层上表面的透水面层，所述透水基层与所述透水面层共同振压成一整体，以质量百分比计，所述透水基层原料包括50~70%的基层污泥陶粒及20~40%的水泥，所述透水基层原料还包括增强剂和水，所述增强剂为水泥的0.5~1.5%，所述水为原料混合时总固量的12~17%；

所述透水面层原料包括0~50%的面层污泥陶粒、10~30%的水泥、20~60%的石英砂、3~10%的改性剂以及0.5~1.5%的颜料，所述透水面层原料还包括增强剂和水，所述增强剂为水泥的0.5~1.5%，所述水为原料混合时总固量的12~17%。

优选地，所述净化型透水砖的砖体密度为1100~1400kg/m³，透水系数为0.04~0.1cm/s，强度为25~40MPa，孔隙率为20~40%，面层厚度/基层厚度=1/11~1/5。

优选地，所述基层污泥陶粒的粒径为5~10mm，其原料按质量百分比计包括45~55%的湿污泥，30~40%的粘土以及5~10%的凹凸棒土。

优选地，所述面层污泥陶粒的粒径为0.5~2mm，其原料按质量百分比计包括50~70%的湿污泥，20~30%的粉煤灰，3~10%的粘土以及0~10%的硅藻土。

优选地，所述湿污泥的含水率为60-85%，所述湿污泥为生活污泥或由至少两种泥料混合而成的混合泥，当所述湿污泥为由生活污泥与工业污泥混合而成的混合泥时，生活污泥与工业污泥的混合比为5/1~10/1。

优选地，所述改性剂由表面活性剂及纳米混合物混合而成，所述表面活性剂为司盘20、吐温20及吐温40中的一种或几种的组合，所述纳米混合物为纳米氧化亚铜、纳米零价铁及纳米二氧化钛中的一种或几种的组合。

一种净化型透水砖的制造方法，包括如下步骤：

S1、基层原料添加步骤，将透水基层的原料按配比混合均匀后装入模具中；

S2、面层原料添加步骤，将除颜料外的透水面层的原料按配比混合均匀后得到透水面层混合物，并将所述透水面层混合物装入所述模具中；

S3、成型步骤，将模具振动4~10s后压制成型，养护1~2天后取下模具，并在成品表面喷涂上颜料，即得到净化型透水砖。

优选地，在S1的基层原料添加步骤中，所使用到的基层污泥陶粒的制备方法为：将各原料混合均匀后造粒成粒径5-10mm的颗粒，再经干燥，预热以及1050-1150℃的高温灼烧，即得到所述基层污泥陶粒。

优选地，在S2的面层原料添加步骤中，所使用到的面层污泥陶粒的制备方法为：将湿污泥造粒成圆球，加入到粘土和凹凸棒土的混合物中，滚动造粒成粒径0.5-1mm的颗粒，再经干燥，预热以及1050-1150℃的高温灼烧，即得到所述面层污泥陶粒。

优选地，在S2的面层原料添加步骤中，所述透水面层混合物的制备方法包括如下步骤：

S21、在表面活性剂中加入透水面层原料中所需水量50%的水配成表面活性剂溶液；

S22、将纳米混合物加入所述表面活性剂溶液中，机械搅拌或超声分散均匀，形成纳米表面活性剂溶液；

S23、在面层污泥陶粒、水泥、石英砂、增强剂的混合物中加入剩余50%的水混合为透水面层混合物半成品；

S24、向所述透水面层混合物半成品中加入纳米表面活性剂溶液，搅拌均匀，即得到所述透水面层混合物。

本发明的突出效果为：本发明的透水砖由利用工业污泥、生活污泥、并混以其他工业废料高温烧制成的陶粒制造而成，具有砖体质轻、孔多、吸水保水效果好等优点，不仅实现了对现有透水砖功能的进一步优化、使其能够有效净水净气，而且降低了砖体制造的原料成本，为本发明的广泛应用提供了基础。同时，本发明充分利用了污泥及各种工业废料，不仅解决了这部分废料的处理问题、使其得以资源化和无害化的利用，同时也有效地节约了环境资源，降低了环境负荷。

综上所述，本发明砖质轻、吸水保水效果好，可广泛应用于人行道、广场及各种绿化地面，具体很高的使用及推广价值。

以下对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

具体实施方式

本发明揭示了一种以污泥陶粒为主要原料的净化型透水砖及其制造方法。

一种净化型透水砖，包括透水基层及覆盖于所述透水基层上表面的透水面层，所述透水基层与所述透水面层共同振压成一整体，以质量百分比计，所述透水基层原料包括50~70%的基层污泥陶粒及20~40%的水泥，所述透水基层的原料还包括增强剂和水，所述增强剂为水泥的0.5~1.5%，所述水为原料混合时总固量的12~17%。

所述透水面层原料包括0~50%的面层污泥陶粒、10~30%的水泥、20~60%的石英砂、3~10%的改性剂以及0.5~1.5%的颜料，所述透水面层的原料还包括增强剂和水，所述增强剂为水泥的0.5~1.5%，所述水为原料混合时总固量的12~17%。

所述透水基层及所述透水面层均以水泥和增强剂作为固化胶结剂。所述透水面层原料中的改性剂用以净化水及空气中的污染物，石英砂用于提高强度。

所述净化型透水砖的砖体密度为1100~1400kg/m³，透水系数为0.04~0.1cm/s，强度为25~40MPa，孔隙率为20~40%，面层厚度/基层厚度=1/11~1/5。

所述基层污泥陶粒的粒径为5~10mm，其原料按质量百分比计包括45~55%的湿污泥，30~40%的粘土以及5~10%的凹凸棒土。

所述面层污泥陶粒的粒径为0.5~2mm，其原料按质量百分比计包括50~70%的湿污泥，20~30%的粉煤灰，3~10%的粘土以及0~10%的硅藻土。

所述湿污泥的含水率为60-85%，具体而言，所述湿污泥为生活污泥或由至少两种泥料混合而成的混合泥。需要特别说明的是，当所述湿污泥为由生活污泥与工业污泥混合而成的混合泥时，生活污泥与工业污泥的混合比为5/1~10/1。

污泥是一种产量很大的常见固废，由于其内部有机物含量高，在烧制过程中产气量大、成品孔洞多，因此是制备陶粒的理想原料。在本发明中，污泥陶粒的制备可直接利用高含水率的污泥，且污泥在整体成分中的比重较大。本发明中所选用的污泥陶粒，还充分考虑了透水砖的颗粒级配效应，在透水基层采用大颗粒污泥陶粒透水性强，在透水面层采用小颗粒污泥陶粒，使成品外表美观、质轻且孔洞不易堵塞。

所述改性剂由表面活性剂及纳米混合物混合而成，所述表面活性剂为司盘20（山梨醇酐单月桂酸酯）、吐温20（聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯）及吐温40（聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯）等非离子表面活性剂中的一种或几种的组合，所述纳米混合物为纳米氧化亚铜、纳米零价铁及纳米二氧化钛中的一种或几种的组合。

纳米氧化亚铜是一种比纳米二氧化钛更高效的可见光催化分解剂，纳米零价铁具有还原性强和反应速度快的特点，是地下水和工业废水修复的高效反应介质材料。添加至所述透水面层后可使所述透水面层发生改性，改性后的所述透水面层能够有效的分解透水砖表面和孔隙中的污染物，降低渗透出水有机物和重金属离子浓度，净化率可达50-80%，从而减少地表环境对地下水及城市土壤的污染，同时改善空气质量。

本发明还揭示了一种净化型透水砖的制造方法，包括如下步骤：

S1、基层原料添加步骤，将透水基层的原料按配比混合均匀后装入模具中；

S2、面层原料添加步骤，将除颜料外的透水面层的原料按配比混合均匀后得到透水面层混合物，并将所述透水面层混合物装入所述模具中；

S3、成型步骤，将模具振动4~10s后压制成型，养护1~2天后取下模具，并在成品表面喷涂上填料，即得到净化型透水砖。

进一步地，在S1的基层原料添加步骤中，所使用到的基层污泥陶粒的制备采用混合法，具体而言：将各原料混合均匀后造粒成粒径5-10mm的颗粒，再经干燥，预热以及1050-1150℃的高温灼烧，即得到所述基层污泥陶粒。

更进一步地，在S2的面层原料添加步骤中，所使用到的面层污泥陶粒的制备采用外包法，具体而言：将湿污泥造粒成圆球，加入到粘土和凹凸棒土的混合物中，滚动造粒成粒径0.5-2mm的颗粒，再经干燥，预热以及1050-1150℃的高温灼烧，即得到所述面层污泥陶粒。

更进一步地，在S2的面层原料添加步骤中，所使用到的所述透水面层混合物的制备方法，包括如下步骤：

S21、在表面活性剂中加入透水面层原料中所需水量50%的水配成表面活性剂溶液；

S22、将纳米混合物加入所述表面活性剂溶液中，机械搅拌或超声分散均匀，形成纳米表面活性剂溶液；

S23、在面层污泥陶粒、水泥、石英砂、增强剂的混合物中加入剩余50%的水混合为透水面层混合物半成品；

S24、向所述透水面层混合物半成品中加入纳米表面活性剂溶液，搅拌均匀，即得到所述透水面层混合物。

本发明的透水砖由污泥陶粒制成，大量利用固体废物为原材料，并对其加以无害化和资源化利用。本发明中的透水基层选用大颗粒污泥陶粒，透水性更强，而透水面层则选用小颗粒污泥陶粒，质轻且不堵塞孔洞，辅以石英砂增加其强度及耐磨性，并对透水面层进行改性，得到的透水砖不仅能够净水净气，可有效分解砖体表面和孔隙中的污染物，降低渗透出水有机物和重金属离子浓度，改善空气质量，而且可以减少对城市地下水资源及土壤的污染，对生态环境的保护具有积极的作用。

总体而言，本发明砖质轻、吸水保水效果好，可广泛应用于人行道、广场及各种绿化地面，具体很高的使用及推广价值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种净化型透水砖，包括透水基层及覆盖于所述透水基层上表面的透水面层，所述透水基层与所述透水面层共同振压成一整体，以质量百分比计，其特征在于：所述透水基层原料包括50~70%的基层污泥陶粒及20~40%的水泥，所述透水基层原料还包括增强剂和水，所述增强剂为水泥的0.5~1.5%，所述水为原料混合时总固量的12~17%；

所述透水面层原料包括0~50%的面层污泥陶粒、10~30%的水泥、20~60%的石英砂、3~10%的改性剂以及0.5~1.5%的颜料，所述透水面层原料还包括增强剂和水，所述增强剂为水泥的0.5~1.5%，所述水为原料混合时总固量的12~17%。

2.根据权利要求1所述的净化型透水砖，其特征在于：所述净化型透水砖的砖体密度为1100~1400kg/m³，透水系数为0.04~0.1cm/s，强度为25~40MPa，孔隙率为20~40%，面层厚度/基层厚度=1/11~1/5。

3.根据权利要求1所述的净化型透水砖，其特征在于：所述基层污泥陶粒的粒径为5~10mm，其原料按质量百分比计包括45~55%的湿污泥，30~40%的粘土以及5~10%的凹凸棒土。

4.根据权利要求1所述的净化型透水砖，其特征在于：所述面层污泥陶粒的粒径为0.5~2mm，其原料按质量百分比计包括50~70%的湿污泥，20~30%的粉煤灰，3~10%的粘土以及0~10%的硅藻土。

5.根据权利要求3或4任一所述的净化型透水砖，其特征在于：所述湿污泥的含水率为60-85%，所述湿污泥为生活污泥或由至少两种泥料混合而成的混合泥，当所述湿污泥为由生活污泥与工业污泥混合而成的混合泥时，生活污泥与工业污泥的混合比为5/1~10/1。

6.根据权利要求1所述的净化型透水砖，其特征在于：所述改性剂由表面活性剂及纳米混合物混合而成，所述表面活性剂为司盘20、吐温20及吐温40中的一种或几种的组合，所述纳米混合物为纳米氧化亚铜、纳米零价铁及纳米二氧化钛中的一种或几种的组合。

7.一种如权利要求1所述的净化型透水砖的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、基层原料添加步骤，将透水基层的原料按配比混合均匀后装入模具中；

S2、面层原料添加步骤，将除颜料外的透水面层的原料按配比混合均匀后得到透水面层混合物，并将所述透水面层混合物装入所述模具中；

S3、成型步骤，将模具振动4~10s后压制成型，养护1~2天后取下模具，并在成品表面喷涂上颜料，即得到净化型透水砖。

8.根据权利要求7所述的净化型透水砖的制造方法，其特征在于，在S1的基层原料添加步骤中，所使用到的基层污泥陶粒的制备方法为：将各原料混合均匀后造粒成粒径5-10mm的颗粒，再经干燥，预热以及1050-1150℃的高温灼烧，即得到所述基层污泥陶粒。

9.根据权利要求7所述的净化型透水砖的制造方法，其特征在于，在S2的面层原料添加步骤中，所使用到的面层污泥陶粒的制备方法为：将湿污泥造粒成圆球，加入到粘土和凹凸棒土的混合物中，滚动造粒成粒径0.5-2mm的颗粒，再经干燥，预热以及1050-1150℃的高温灼烧，即得到所述面层污泥陶粒。

10.根据权利要求7所述的净化型透水砖的制造方法，其特征在于，在S2的面层原料添加步骤中，所述透水面层混合物的制备方法包括如下步骤：

S21、在表面活性剂中加入透水面层原料中所需水量50%的水配成表面活性剂溶液；

S22、将纳米混合物加入所述表面活性剂溶液中，机械搅拌或超声分散均匀，形成纳米表面活性剂溶液；

S23、在面层污泥陶粒、水泥、石英砂、增强剂的混合物中加入剩余50%的水混合为透水面层混合物半成品；

S24、向所述透水面层混合物半成品中加入纳米表面活性剂溶液，搅拌均匀，即得到所述透水面层混合物。