CN109384423B - 一种可净化水质的透水砖及其制备方法 - Google Patents

一种可净化水质的透水砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可净化水质的透水砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域，解决了现有技术中透水砖的制作成本高，无法净化酸性雨水的问题。本发明中的透水砖包括基层和饰面层，基层和饰面层中包含有骨料和粉剂，基层粉剂中包含有草木灰和矿渣，饰面层粉剂中包含有草木灰。制备透水砖的过程为：将原料浇筑于模具中制成基层；将饰面层原料浇筑于基层上；将样品进行养护脱模制得透水砖。本发明中的透水砖制备工艺简单，不需烧结，能耗低；制成的透水砖用草木灰和矿渣代替部分水泥，在保证抗压性能的条件下，提高了透水砖的透水性，还提供了使用废弃物的新途径，同时对酸性雨水具有净化作用。

Description

一种可净化水质的透水砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种可净化水质的透水砖及其制备方法。
背景技术
透水砖作为一种新型的道路铺装材料，由于其高孔隙率的结构特点，一方面消除了路面积水，及时补充地下水资源，缓解了城市抗洪排水与管道疏浚的压力；另一方面通过砖内孔隙中水分的蒸发，减缓了城市“热岛效应”，且有效降低了城市的噪音污染，在很大程度上克服了传统混凝土和沥青等阻水型地面导致雨水下渗困难等问题。
传统透水砖在城市的建设中发挥着巨大作用，但因其存在经济成本过高的问题，并未被广泛地应用于交通道路。
同时，由于煤、石油和天然气等化石燃料的大量燃烧，酸雨等环境问题日益突出，酸雨对地下水的污染也越来越严重，而目前的透水砖对酸性雨水并没有很好的净化作用。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种利用草木灰和矿渣等固废为原料制备的具有可净化水质功能的透水砖及其制备方法。
本发明的实施例提供了一种可净化水质的透水砖，包括基层和饰面层，所述基层由以下质量分数的组分制成：碎石86％-90％，水泥4％-6％，草木灰3％-5％，矿渣0.5％-1.5％，硅灰0.5％-1.5％；所述饰面层由以下质量分数的组分制成：中粗砂75％-80％，水泥10％-14％，草木灰8％-12％。
本发明实施例所提供的透水砖，用草木灰和矿渣代替部分水泥作为原料，一方面在保证抗压性能的条件下，提高了其透水性；另一方面提供使用草木灰和矿渣等废弃物的新途径，提高了经济效益和环境效益。同时在透水砖中加入草木灰组分，利用草木灰遇水可释放草酸根、草酸氢根等弱碱性离子的特性，可以中和酸雨中的酸，吸附Cd3+等重金属离子，有效缓解城市酸雨和地下水重金属离子污染的问题。
进一步的，所述基层由以下质量分数的组分制成：碎石89.5％，水泥5％，草木灰4％，矿渣1％，硅灰0.5％。
进一步的，所述饰面层由以下质量分数的组分制成：中粗砂78％，水泥12％，草木灰10％。
进一步的，所述碎石的粒径为2.00mm-6.00mm。
进一步的，所述中粗砂的粒径为0.3mm-0.8mm。
本发明实施例还提供了一种制备上述可净化水质的透水砖的方法，具体包含如下步骤：
S1.筛选碎石形成基层骨料；
S2.将水泥、草木灰、矿渣和硅灰混合均匀形成基层粉剂；
S3.向基层骨料和基层粉剂中加水混合，搅拌,浇筑于模具中，然后置于振动台上振动，即制成基层；
S4.筛分中粗砂形成饰面层骨料；
S5.将水泥和草木灰均匀混合形成饰面层粉剂；
S6.向饰面层骨料与饰面层粉剂中加水混合，搅拌，即得到饰面层；
S7.将饰面层浇筑在基层的上方，置于混凝土标准箱中养护脱模，脱模之后继续在养护箱中养护，即得到可净化水质的透水砖。
与传统制备方法相比，本发明所述的方法无需烧结，制备过程中工艺简单，能耗低。
进一步地，在所述步骤S7中，所述饰面层的厚度为10-13mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明透水砖孔隙度大，渗透性好，可让雨水快速下渗，减少城市内涝；在干旱时，地下水也可通过透水砖的空隙自然蒸发到达地表，调节空气湿度，解决城市气温过高导致城市热岛效应，从而达到调节气候的目的；
2.本发明透水砖以草木灰、矿渣和建筑废石料作为原料，实现了固废的资源化利用，同时降低了透水砖的经济成本；
3.本发明透水砖中加入草木灰成分，利用草木灰遇水呈碱性的特点来缓解城市酸雨和地下水重金属离子污染等问题。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例提供的制备透水砖的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地描述。
本发明的实施例提供了一种可净化水质的透水砖，包括基层和饰面层，所述基层骨料为碎石，所述基层粉剂由水泥、草木灰、矿渣和硅灰组成；所述饰面层骨料为中粗砂，所述饰面层粉剂由水泥和草木灰组成。
下面结合具体的组分配比制成的可净化水质的透水砖来说明：
实施例1-6
应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在实施例1-6中，透水砖的基层中各组分质量如下表1所示，其中基层骨料碎石粒径为2mm-6mm。
表1基层各组分质量(单位：kg)
Figure BDA0001853010480000041
在上述实施例1-6所对应的饰面层的各组分质量如下表2所示，其中饰面层骨料中粗砂粒径为0.3mm-0.8mm。
表2饰面层各组分质量(单位：kg)
原料 中粗砂 水泥 草木灰
质量 6.5 0.98 0.82
如图1所示，通过以下步骤制备实施例1-6所对应的透水砖：
(1)筛选粒径为2mm-6mm的碎石作为基层骨料备用；按实施例1-6表1所示质量称量碎石、水泥、草木灰、矿渣和硅灰。先将称量的碎石放入搅拌机中，加入50ml的水搅拌30s，使石子表面湿润；再将称量好的水泥、草木灰、矿渣和硅灰混合均匀，加入搅拌机，再加入200ml水持续搅拌1min。
将已搅拌好的上述原料浇筑于透水砖模具中，浇筑原料时用平铲适度挤压石子，通过轻微机械振动排出气泡，填完后用抹刀抹平上层，适度压制成透水砖基层。
(2)筛选粒径为0.3mm-0.8mm的中粗砂作为饰面层骨料备用，按实施例表2所示质量称量中粗砂、水泥和草木灰。先将称量好的中粗砂加入搅拌机，再加入600ml的水搅拌5min，使中粗砂表面湿润；再将称量好的水泥和草木灰混合均匀后加入搅拌机，加入85ml水持续搅拌1min。
将已搅拌好的原料浇筑于所述模具中透水砖基层上，浇筑原料时用平铲不断挤压石子，通过轻微机械振动排出气泡，在饰面层厚度达到10mm-13mm时，用抹刀抹平压制成型。
(3)用保鲜膜将模具中的透水砖样品封住放在标准养护箱中，48小时后将样品脱模，然后放置在恒温恒湿养护箱中养护7d，即可制得实施例1-6所述的透水砖。
对制备得到的透水砖进行28d劈裂抗拉强度和透水性检验，检测结果如下表3所示。
表3 28d劈裂抗拉强度和标准温度透水系数
实施例 28d劈裂抗拉强度 标准温度透水系数(15℃)
1 3.4MPa 0.022cm/s
2 3.4MPa 0.025cm/s
3 3.3MPa 0.027cm/s
4 3.2MPa 0.030cm/s
5 3.1MPa 0.030cm/s
6 3.1MPa 0.035cm/s
从表3可以看出，按照实施例1-6所示的各组分配比制得的透水砖的28d劈裂抗拉强度都在3.0MPa以上，保证了透水砖具有一定的抗压强度；同时它们的标准温度透水系数(15℃)都在0.022cm/s以上，具有很好的透水性。
为了检验实施例1-6所述的透水砖缓解酸雨和地下水重金属离子污染的问题，进行了淋滤实验。淋滤实验过程为：用pH在4.0-5.5之间的酸性溶液模拟酸雨对透水砖进行淋滤，收集渗滤液，测渗滤液的pH和铬离子浓度，用来检测透水砖对酸雨和地下水重金属离子污染的缓解效果；具体步骤如下:
(1)用质量分数为98％的浓硫酸溶液与0.1mol/L重铬酸钾溶液进行稀释配制pH＝4.2，0.0500mol/L重铬酸钾的溶液；
(2)取80ml上述配制的酸溶液，对本发明中实施例1-6所述透水砖进行淋滤，用洁净的烧杯收集渗滤液；
(3)测定所述渗滤液的pH并滴定渗滤液中铬离子浓度，并计算铬离子的去除率。
上述淋滤实验的测试结果如下表4所示：
表4渗滤液pH和铬离子去除率
Figure BDA0001853010480000061
Figure BDA0001853010480000071
从表4可以看出，本发明实施例1-6所述的透水砖使淋滤液在透过其之后呈碱性，具有中和酸性雨水的功能，能够缓解酸雨的问题；另外渗滤液的pH增大呈碱性，可使雨水中的Fe3+、Al3+、Fe2+、Zn2+、Cu2+等离子转化成难溶的氢氧化物或碳酸盐，使雨水矿化度减低，从而使地下水矿化度降低，使土壤盐碱化问题好转。
更具体的，草木灰遇水可释放草酸根、草酸氢根等还原性离子，可以将高毒性高价态铬(例如Cr2O7 2-)还原成低毒性低价态铬(例如Cr3+)。在软碱性条件下Cr3+会立即转化成难溶状态的Cr(OH)3，有助于降低地下水重金属铬离子的浓度，去除率达80％以上。
本发明实施例提供的可净化水质的透水砖由具备透水性能的骨料和粉剂制成，制成的透水砖具备良好的透水性能，可以使雨水快速渗入地下，减轻城市排水压力，补充地下水，而干旱时期地下水也能通过孔隙蒸发到地表，缓解城市热岛效应。本发明实施例提供的透水砖用草木灰和矿渣代替部分水泥作为制备透水砖的原料，在保证抗压性能和透水性的情况下，还提供了使用废弃物的新途径，具有经济效益和环境效益。同时也利用草木灰遇水呈碱性的特点缓解了酸雨和地下水重金属离子污染的问题。另外，本发明提供的制备可净化水质的透水砖的方法，无需烧结，制备过程中工艺简单，能耗低。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可净化水质的透水砖，包括基层和饰面层，其特征在于，所述基层由以下质量分数的组分制成：碎石86％-90％，水泥4％-6％，草木灰3％-5％，矿渣0.5％-1.5％，硅灰0.5％-1.5％；所述饰面层由以下质量分数的组分制成：中粗砂75％-80％，水泥10％-14％，草木灰8％-12％；所述草木灰遇水释放草酸根、草酸氢根离子。
2.根据权利要求1所述的一种可净化水质的透水砖，其特征在于，所述基层由以下质量分数的组分制成：碎石89.5％，水泥5％，草木灰4％，矿渣1％，硅灰0.5％。
3.根据权利要求1所述的一种可净化水质的透水砖，其特征在于，所述饰面层由以下质量分数的组分制成：中粗砂78％，水泥12％，草木灰10％。
4.根据权利要求1所述的一种可净化水质的透水砖，其特征在于，所述碎石的粒径为2.00mm-6.00mm。
5.根据权利要求1所述的一种可净化水质的透水砖，其特征在于，所述中粗砂的粒径为0.3mm-0.8mm。
6.一种制备权利要求1-5任一项所述的透水砖的方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1.筛选碎石形成基层骨料；
S2.将水泥、草木灰、矿渣和硅灰混合均匀形成基层粉剂；
S3.向基层骨料和基层粉剂中加水混合，搅拌,浇筑于模具中，然后置于振动台上振动，即制成基层；
S4.筛分中粗砂形成饰面层骨料；
S5.将水泥和草木灰均匀混合形成饰面层粉剂；
S6.向饰面层骨料与饰面层粉剂中加水混合，搅拌，即得到饰面层；
S7.将饰面层浇筑在基层的上方，置于混凝土标准箱中养护脱模，脱模之后继续在养护箱中养护，即得到可净化水质的透水砖。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤S7中，所述饰面层的厚度为10mm-13mm。
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