CN109133867B - 一种生态透水砖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及透水砖领域，尤其涉及一种生态透水砖。本发明要解决的技术问题是提供一种生态透水砖，使其既具有较高的透水效率和抗压强度，又具有良好的净化、除菌效果。本发明的生态透水砖，添加的纳米二氧化钛具有良好的分散性和耐候性，此外还具有杀菌、防污、除臭、自洁的功能，提高了透水砖的环保性；纳米二氧化硅可提高透水砖的抗老化、强度及耐化学性能；纳米碳酸钙具有增韧补强的作用，可提高透水砖的弯曲强度和弯曲弹性模量；氧化锆纤维的高温抗氧性好、导热系数低、化学稳定，可延长透水砖的使用寿命；使得本发明的透水砖的透水率高、抗压强度高、韧性好，且具有良好的净化、除菌效果。

Description

一种生态透水砖
技术领域
本发明涉及透水砖领域，尤其涉及一种生态透水砖。
背景技术
近年来，由于暴雨引发的严重城市内涝困扰着各地百姓，海绵城市已经成为城市发展理念与建设方式转型的重要标志。要建设海绵城市，一种有效的途径就是在城市道路、居民小区、公园广场以及停车场铺设大面积的透水砖。自然降水能够迅速被透水砖吸收，并透过地表渗入地下，适时补充地下水位；透水砖能够消除或减少地面积水，在产生防洪效益的同时，众多城市污染物不会通过流水迁徙，可有效抑制大面积的环境污染；同时降雨结束后，透水砖中的水分又逐渐释放到空气中，调节地表温度和湿度，减轻城市“热岛效应”，维护地表生态平衡。
目前，市面上也出现了较多透水砖，其中公开号为CN106587838A的中国专利提供了一种透水砖及高炉渣制备透水砖的方法，利用高炉渣制备透水砖，一方面扩展了高炉渣的用途，另一方面可制备出各项指标较好的透水砖，可广泛用于城市路面建设。但该透水砖仍存在抗压强度低的问题，同时由于当前空气污染问题也日趋严重，汽车尾气作为主要的污染源的一种，在城市建设中也尽量选取具有空气净化效果的设施。因此，提供一种兼具透水和空气净化效果的透水砖，是本领域亟待解决的一项技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种生态透水砖，使其既具有较高的透水效率和抗压强度，又具有良好的净化、除菌效果。
本发明采用以下技术方案：
一种生态透水砖，该生态透水砖包括以下重量份的原料：高炉矿渣150-300份，纳米二氧化硅4-10份，纳米碳酸钙3-9份，纳米二氧化钛2-6份，高岭土10-20份，硅藻土8-18份，钙基固硫剂1-4份，玻璃微珠6-12份，氧化锆纤维4-12份，固化剂3-9份。
进一步的，该生态透水砖包括以下重量份的原料：高炉矿渣220份，纳米二氧化硅7份，纳米碳酸钙6份，纳米二氧化钛4份，高岭土15份，硅藻土13份，钙基固硫剂3份，玻璃微珠9份，氧化锆纤维8份，固化剂6份。
进一步的，固化剂由20％水玻璃、10％无水乙醇、10％羟甲基纤维素、20％氟硅酸钠、15％磺化油、10％聚丙烯酰胺、15％木质素磺酸钙组成。固化剂的原料易得，无毒无害，具有较强的固化能力，有助于提供透水砖的抗压强度，且使得透水砖的凝固时间快，有助于缩短工期，提高工作效率。
进一步的，该生态透水砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取各原料，将纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、高岭土、硅藻土混合并加入研磨机中研磨，之后过80目筛，得到混合物A；
(2)在高炉矿渣中依次加入钙基固硫剂、玻璃微珠、氧化锆纤维和混合物A，充分混合后加入搅拌釜中搅拌，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入固化剂，在常温下充分混合，得到混合物C；
(4)将混合物C注入到模具中，加压反应1-3h，得到砖块半成品；
(5)将砖块半成品放入密封的马弗炉中反应3-5h，之后缓慢冷却至室温，得到生态透水砖。
进一步的，步骤(1)中研磨机的研磨速度为80-120r/min，研磨时间为8-12min。
进一步的，步骤(2)中搅拌釜先在4000-6000r/min的转速下搅拌8-10min，再以200-500r/min的转速搅拌20-25min。
进一步的，步骤(4)中压力为8-16MPa。
进一步的，步骤(5)中的反应温度为500-600℃。
本发明的生态透水砖，以高炉矿渣为主要原料，提供了矿渣二次利用的新途径，有助于资源再利用并减少环境污染；同时添加的纳米二氧化钛具有良好的分散性和耐候性，还具有杀菌、防污、除臭、自洁的功能，提高了透水砖的环保性；纳米二氧化硅可提高透水砖的抗老化、强度及耐化学性能；纳米碳酸钙具有增韧补强的作用，可提高透水砖的弯曲强度和弯曲弹性模量；氧化锆纤维的高温抗氧性好、导热系数低、化学稳定，可延长透水砖的使用寿命；使得本发明的透水砖的透水率高、抗压强度高、韧性好，且具有良好的净化、除菌效果。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种生态透水砖，该生态透水砖包括以下重量份的原料：高炉矿渣150份，纳米二氧化硅4份，纳米碳酸钙3份，纳米二氧化钛2份，高岭土10份，硅藻土8份，钙基固硫剂1份，玻璃微珠6份，氧化锆纤维4份，固化剂3份。
本实施例的生态透水砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取各原料，将纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、高岭土、硅藻土混合并加入研磨机中研磨，研磨速度为80r/min，研磨时间为8min，之后过80目筛，得到混合物A；
(2)在高炉矿渣中依次加入钙基固硫剂、玻璃微珠、氧化锆纤维和混合物A，充分混合后加入搅拌釜中搅拌，搅拌釜先在4000r/min的转速下搅拌10min，再以200r/min的转速搅拌25min，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入固化剂，在常温下充分混合，得到混合物C；
(4)将混合物C注入到模具中，加压反应1h，压力为16MPa，得到砖块半成品；
(5)将砖块半成品放入密封的马弗炉中反应5h，反应温度为500℃，之后缓慢冷却至室温，得到生态透水砖。
实施例2
一种生态透水砖，该生态透水砖包括以下重量份的原料：高炉矿渣300份，纳米二氧化硅10份，纳米碳酸钙9份，纳米二氧化钛6份，高岭土20份，硅藻土18份，钙基固硫剂4份，玻璃微珠12份，氧化锆纤维12份，固化剂9份。
本实施例的生态透水砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取各原料，将纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、高岭土、硅藻土混合并加入研磨机中研磨，研磨速度为120r/min，研磨时间为10min，之后过80目筛，得到混合物A；
(2)在高炉矿渣中依次加入钙基固硫剂、玻璃微珠、氧化锆纤维和混合物A，充分混合后加入搅拌釜中搅拌，搅拌釜先在6000r/min的转速下搅拌8min，再以500r/min的转速搅拌20min，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入固化剂，在常温下充分混合，得到混合物C；
(4)将混合物C注入到模具中，加压反应3h，压力为8MPa，得到砖块半成品；
(5)将砖块半成品放入密封的马弗炉中反应3h，反应温度为600℃，之后缓慢冷却至室温，得到生态透水砖。
实施例3
一种生态透水砖，该生态透水砖包括以下重量份的原料：高炉矿渣180份，纳米二氧化硅5份，纳米碳酸钙4份，纳米二氧化钛3份，高岭土12份，硅藻土9份，钙基固硫剂2份，玻璃微珠7份，氧化锆纤维5份，固化剂4份。
本实施例的生态透水砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取各原料，将纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、高岭土、硅藻土混合并加入研磨机中研磨，研磨速度为90r/min，研磨时间为9min，之后过80目筛，得到混合物A；
(2)在高炉矿渣中依次加入钙基固硫剂、玻璃微珠、氧化锆纤维和混合物A，充分混合后加入搅拌釜中搅拌，搅拌釜先在4200r/min的转速下搅拌8min，再以250r/min的转速搅拌20min，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入固化剂，在常温下充分混合，得到混合物C；
(4)将混合物C注入到模具中，加压反应1h，压力为10MPa，得到砖块半成品；
(5)将砖块半成品放入密封的马弗炉中反应3h，反应温度为520℃，之后缓慢冷却至室温，得到生态透水砖。
实施例4
一种生态透水砖，该生态透水砖包括以下重量份的原料：高炉矿渣280份，纳米二氧化硅9份，纳米碳酸钙8份，纳米二氧化钛5份，高岭土18份，硅藻土15份，钙基固硫剂3份，玻璃微珠10份，氧化锆纤维10份，固化剂8份。
本实施例的生态透水砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取各原料，将纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、高岭土、硅藻土混合并加入研磨机中研磨，研磨速度为110r/min，研磨时间为11min，之后过80目筛，得到混合物A；
(2)在高炉矿渣中依次加入钙基固硫剂、玻璃微珠、氧化锆纤维和混合物A，充分混合后加入搅拌釜中搅拌，搅拌釜先在5500r/min的转速下搅拌9min，再以450r/min的转速搅拌20min，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入固化剂，在常温下充分混合，得到混合物C；
(4)将混合物C注入到模具中，加压反应3h，压力为12MPa，得到砖块半成品；
(5)将砖块半成品放入密封的马弗炉中反应5h，反应温度为580℃，之后缓慢冷却至室温，得到生态透水砖。
实施例5
一种生态透水砖，该生态透水砖包括以下重量份的原料：高炉矿渣200份，纳米二氧化硅8份，纳米碳酸钙5份，纳米二氧化钛5份，高岭土14份，硅藻土10份，钙基固硫剂2份，玻璃微珠10份，氧化锆纤维7份，固化剂4份。
本实施例的生态透水砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取各原料，将纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、高岭土、硅藻土混合并加入研磨机中研磨，研磨速度为110r/min，研磨时间为9min，之后过80目筛，得到混合物A；
(2)在高炉矿渣中依次加入钙基固硫剂、玻璃微珠、氧化锆纤维和混合物A，充分混合后加入搅拌釜中搅拌，搅拌釜先在5200r/min的转速下搅拌8min，再以420r/min的转速搅拌20min，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入固化剂，在常温下充分混合，得到混合物C；
(4)将混合物C注入到模具中，加压反应2h，压力为14MPa，得到砖块半成品；
(5)将砖块半成品放入密封的马弗炉中反应4h，反应温度为540℃，之后缓慢冷却至室温，得到生态透水砖。
实施例6
一种生态透水砖，该生态透水砖包括以下重量份的原料：高炉矿渣220份，纳米二氧化硅7份，纳米碳酸钙6份，纳米二氧化钛4份，高岭土15份，硅藻土13份，钙基固硫剂3份，玻璃微珠9份，氧化锆纤维8份，固化剂6份。
本实施例的生态透水砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取各原料，将纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、高岭土、硅藻土混合并加入研磨机中研磨，研磨速度为100r/min，研磨时间为9min，之后过80目筛，得到混合物A；
(2)在高炉矿渣中依次加入钙基固硫剂、玻璃微珠、氧化锆纤维和混合物A，充分混合后加入搅拌釜中搅拌，搅拌釜先在5600r/min的转速下搅拌8min，再以360r/min的转速搅拌24min，得到混合物B；
(3)在混合物B中加入固化剂，在常温下充分混合，得到混合物C；
(4)将混合物C注入到模具中，加压反应1h，压力为16MPa，得到砖块半成品；
(5)将砖块半成品放入密封的马弗炉中反应4h，反应温度为550℃，之后缓慢冷却至室温，得到生态透水砖。
将实施例1-6中制得的透水砖进行性能测试，结果如表1所示。
表1透水砖性能测试结果
组别 透水速率mm/s 抗压强度MPa 除菌率％
实施例1 0.9 42.4 99.5
实施例2 1.0 42.8 99.6
实施例3 1.1 43.2 99.8
实施例4 1.0 42.9 99.4
实施例5 1.1 43.1 99.2
实施例6 1.3 43.5 99.5
由表1可知，本发明制得的透水砖，具有良好的透水效果，透水速率在0.9-1.3mm/s之间，同时抗压强度高，达到40MPa以上，且通过添加纳米二氧化钛，增加了透水砖的杀菌、防污、除臭、自洁能力，除菌率达99％以上，提高了透水砖的环保性，使得本发明的生态透水砖适宜大规模推广应用。同时，通过控制各原料的添加顺序、添加量和反应工艺参数等，使得各组分之间可更好的相互配合，制得的生态透水砖的性能更加稳定。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种生态透水砖，其特征在于，所述生态透水砖由以下重量份的原料组成：高炉矿渣150-300份，纳米二氧化硅4-10份，纳米碳酸钙3-9份，纳米二氧化钛2-6份，高岭土10-20份，硅藻土8-18份，钙基固硫剂1-4份，玻璃微珠6-12份，氧化锆纤维4-12份，固化剂3-9份；
所述固化剂由20%水玻璃、10%无水乙醇、10%羟甲基纤维素、20%氟硅酸钠、15%磺化油、10%聚丙烯酰胺、15%木质素磺酸钙组成。
2.根据权利要求1所述的生态透水砖，其特征在于，所述生态透水砖由以下重量份的原料组成：高炉矿渣220份，纳米二氧化硅7份，纳米碳酸钙6份，纳米二氧化钛4份，高岭土15份，硅藻土13份，钙基固硫剂3份，玻璃微珠9份，氧化锆纤维8份，固化剂6份。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的生态透水砖，其特征在于，所述生态透水砖采用以下步骤制备：
（1）按配比称取各原料，将纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、高岭土、硅藻土混合并加入研磨机中研磨，之后过80目筛，得到混合物A；
（2）在高炉矿渣中依次加入钙基固硫剂、玻璃微珠、氧化锆纤维和混合物A，充分混合后加入搅拌釜中搅拌，得到混合物B；
（3）在混合物B中加入固化剂，在常温下充分混合，得到混合物C；
（4）将混合物C注入到模具中，加压反应1-3h，得到砖块半成品；
（5）将砖块半成品放入马弗炉中反应3-5h，之后缓慢冷却至室温，得到生态透水砖。
4.根据权利要求3所述的生态透水砖，其特征在于，步骤（1）中研磨机的研磨速度为80-120r/min，研磨时间为8-12min。
5.根据权利要求3所述的生态透水砖，其特征在于，步骤（2）中搅拌釜先在4000-6000r/min的转速下搅拌8-10min，再以200-500r/min的转速搅拌20-25min。
6.根据权利要求3所述的生态透水砖，其特征在于，步骤（4）中压力为8-16MPa。
7.根据权利要求3所述的生态透水砖，其特征在于，步骤（5）中的反应温度为500-600℃。
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