CN111689731B - 透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透水砖及其制备方法，属于海绵城市技术领域。透水砖包括透水骨架及保水衬里，透水骨架由透水骨料压制形成，保水衬里被透水骨架包裹，保水衬里由改性吸水棉制成，改性吸水棉为充分浸润了水泥砂浆的吸水海绵。保水衬里与透水骨架连成一体，不存在“中空”迹象，保证了透水砖的强度。吸水海绵保持了其大部分的吸水及透水性能，使透水砖具有强的保水功能。改性吸水棉制成的保水衬里在雨水吸收和释放的过程中，保水衬里的宏观结构不会或难以发生改变，从而有效地延长了透水砖的寿命，延长了透水砖的保水功能的延续时间。同时，改性吸水棉由于其自身特性，赋予了透水砖良好的保湿性，降噪吸音性及保暖抗寒性。

Description

透水砖及其制备方法
技术领域
本发明属于海绵城市技术领域，具体涉及一种透水砖及其制备方法。
背景技术
透水砖是指砖体孔隙率较高，雨水能够透过砖体渗入地面的一类地面铺装材料。作为海绵城市建设的重要组成部分，透水砖能够吸收、蓄积、渗透、净化雨水，对于减缓城市泄洪压力，降低雨水漫流现象，改变局部环境和气候具有重要意义。
随着技术的革新和进步，透水砖被赋予了多种功能，例如在透水砖表面附着光触媒，实现透水砖的自清洁，变换透水砖的材质，以增强透水砖的强度。专利号为201310382173.X的中国发明专利公开了一种保水透水砖，包括砖体，砖体内开设有储水腔，储水腔内设置固体聚丙烯酸钾的储水块。该保水透水砖实现透水和保水，然而，该保水透水砖强度不够，且在聚丙烯酸钾储水块在雨水作用下溶解流失，短时间内即可能失去保水性能。专利号为201720078100.5的中国实用新型专利公开了一种透水砖，包括依次设置的上砖层、中砖层及下砖层，其中中砖层下端开设吸水腔，吸水腔内设置有聚乙烯醇保水块，降低雨水反溢。该透水砖通过三层的结构设计，虽然能够获取一定的强度，但牺牲了其吸水、保水的空间，且聚乙烯醇同样容易流失，短时间内保水性能降低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种透水砖，以解决现有技术中存在的保水透水砖结构强度不足，保水性能维持时间较短的技术问题。
本发明还提供一种透水砖的制备方法，工艺过程简单，原料廉价易得，且能够综合消纳多种废弃物。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种透水砖，包括透水骨架及保水衬里，所述透水骨架由透水骨料压制形成，所述保水衬里被所述透水骨架包裹，所述保水衬里由改性吸水棉制成，所述改性吸水棉为充分浸润了水泥砂浆的吸水海绵。
优选地，所述透水骨架的中间开设有若干保水腔，所述保水衬里填充于所述保水腔中。
优选地，所述透水骨架包括底板、保水部及顶板，所述底板、所述保水部及所述顶板连成一体，且所述保水部内开设有若干所述保水腔；所述底板、所述保水部以及所述顶板的厚度比为1:（1～2）:（1～3）。
优选地，所述透水骨料包括胶黏剂、成孔剂及支撑骨料，所述胶黏剂包括硅酸水泥，所述成孔剂包括发泡剂或木质纤维素中的至少一种，所述支撑骨料包括粉煤灰、建筑废料、粗砂、陶瓷粒中的至少一种。
一种如上所述的透水砖的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 透水骨架成型：利用成型模具，将透水骨料压制成型，其中，所述透水骨架上开设至少一个所述保水腔；
b. 改性吸水棉填充块制备：
b1. 将吸水棉置于水泥砂浆中，浸泡，使水泥砂浆充分浸润吸水棉，得到水泥砂浆浸润吸水棉；
b2. 将所述水泥砂浆浸润吸水棉干燥，至硬化；
b3. 根据所述保水腔的形状、大小，对硬化后的水泥砂浆浸润吸水棉进行切割修型，制备改性吸水棉填充块；
c. 将所述改性吸水棉填充块填充于所述保水腔中；
d. 将透水骨料继续压制于透水骨架上，以将所述保水腔与所述改性吸水棉填充块密封于所述透水骨架内，得到湿透水砖；
e. 养护，至湿透水砖失重5%～20%，得到透水砖。
优选地，步骤b1中，所述吸水棉为密度为8Kg/m3～25Kg/m3的吸水海绵。
优选地，所述吸水棉为PVA吸水海绵块。
优选地，步骤b1中，所述水泥砂浆包括水泥、细沙及水，其中，水泥和细沙的质量比为1:（1～3）。
优选地，所述水泥砂浆的稠度为10～20。
由上述技术方案可知，本发明提供了一种透水砖及其制备方法，其有益效果是：在透水砖的透水骨架内填充有由固体的改性吸水棉制成的保水衬里，改性吸水棉是充分浸润水泥砂浆的吸水海绵，一方面，保水衬里与透水骨架连成一体，不存在“中空”迹象，保证了透水砖的强度。另一方面，吸水海绵保持了其大部分的吸水及透水性能，雨水经过所述透水骨架，而逐渐被所述保水衬里吸收截留，所述保水衬里吸收饱和后，过量的雨水则被导入地下，使所述透水砖具有强的保水功能。同时，雨时雨水被所述保水衬里吸收，雨后则被缓慢的释放，有利于对透水砖的养护和净化，有利于改善局部环境和气候。更为重要的是，改性吸水棉制成的保水衬里在雨水吸收和释放的过程中，保水衬里的宏观结构不会或难以发生改变，从而有效地延长了透水砖的寿命，延长了透水砖的保水功能的延续时间。除此之外，改性吸水棉由于其自身特性，赋予了透水砖良好的保湿性，降噪吸音性及保暖抗寒性。
附图说明
图1是透水砖的剖面示意图。
图2是一实施例中透水砖的横截面示意图。
图3是又一实施例中透水砖的横截面示意图。
图中：透水砖10、透水骨架100、底板110、保水部120、顶板130、保水衬里200。
具体实施方式
以下结合本发明的附图，对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
请参看图1与图3，一具体实施方式中，一种透水砖10，包括透水骨架100及保水衬里200，所述透水骨架100由透水骨料压制形成，所述保水衬里200被所述透水骨架100包裹，所述保水衬里200由改性吸水棉制成，所述改性吸水棉为充分浸润了水泥砂浆的吸水海绵。
一方面，保水衬里200与透水骨架100连成一体，不存在“中空”迹象，保证了透水砖10的强度。另一方面，吸水海绵保持了其大部分的吸水及透水性能，雨水经过所述透水骨架100，而逐渐被所述保水衬里200吸收截留，所述保水衬里200吸收饱和后，过量的雨水则被导入地下，使所述透水砖10具有强的保水功能。同时，雨时雨水被所述保水衬里200吸收，雨后则被缓慢的释放，有利于对透水砖10的养护和净化，有利于改善局部环境和气候。更为重要的是，改性吸水棉制成的保水衬里200在雨水吸收和释放的过程中，保水衬里200的宏观结构不会或难以发生改变，从而有效地延长了透水砖10的寿命，延长了透水砖10的保水功能的延续时间。除此之外，改性吸水棉由于其自身特性，赋予了透水砖10良好的保湿性，降噪吸音性及保暖抗寒性。
具体地，所述透水砖10通过以下步骤制备：
a. 透水骨架成型：利用成型模具，将透水骨料压制成型，其中，所述透水骨架100上开设至少一个所述保水腔。例如，请一并参看图3，通过成型模具，利用透水骨料，使所述透水骨架100被压制成型。所述透水骨架100上开设一个所述保水腔，为提高所述保水砖10的支撑强度，所述透水骨架100上开设若干个所述保水腔，相邻两个保水腔之间具有支撑筋。所述保水腔可以是圆柱状，也可以是方形或多边形。
一优选实施例中，所述透水骨料包括胶黏剂、成孔剂及支撑骨料，所述胶黏剂包括硅酸水泥，所述成孔剂包括发泡剂或木质纤维素中的至少一种，所述支撑骨料包括粉煤灰、建筑废料、粗砂、陶瓷粒中的至少一种。
b. 改性吸水棉填充块的制备：
b1. 将吸水棉置于水泥砂浆中，浸泡，使水泥砂浆充分浸润吸水棉，得到水泥砂浆浸润吸水棉。具体地，所述水泥砂浆由包括水泥、细沙及水，其中，水泥和细沙的质量比为1:（1～3），细沙的粒度最优为60～100目，所述水泥砂浆的稠度为10～20，以使水泥砂浆能够进入吸水棉的孔结构中，使吸水棉能够硬化，具有一定的支撑强度。
b2. 将所述水泥砂浆浸润吸水棉干燥，至硬化。例如，吸水棉在水泥砂浆中浸泡10～48小时后，取出，自然沥水并自然干化，至进入吸水棉中的水泥砂浆凝固硬化。
步骤b1与步骤b2中，可以通过调整水泥砂浆的稠度及吸水棉在水泥砂浆中的浸泡时间，调节吸水棉中水泥砂浆的进入量及分布密度，从而调节所制备的改性吸水棉的保水性能及支撑强度。需要指出的是，稠度较低的水泥砂浆浸润于吸水棉中，例如稠度为10～15的水泥砂浆浸润于吸水棉中，在自然沥水和自然干化的过程中，未及时凝固的还具有流动性的水泥砂浆向改性吸水棉的底部沉降，从而形成在改性吸水棉的上部具有较强的吸水性能，下部则相对比较密实，有利于改性吸水棉吸水保水，且水份不易下渗，有利于雨水被及时吸收，同时提高所述透水砖的保水效率。
b3. 根据所述保水腔的形状、大小，对硬化后的水泥砂浆浸润吸水棉进行切割修型，制备改性吸水棉填充块。
c. 将所述改性吸水棉填充于所述保水腔中。例如，所述改性吸水棉填充块填充于所述保水腔中，且与所述透水骨架的内壁或支撑筋间隙配合，即所述改性吸水棉填充块与透水骨架的内壁或支撑筋之间留有一定的间隙，例如，所述改性吸水棉填充块与透水骨架的内壁或支撑筋之间留有5mm～20mm的间隙。
d. 将透水骨料继续压制于透水骨架上，以将所述保水腔与所述改性吸水棉填充块密封于所述透水骨架100内，得到湿透水砖。也就是说，在压制模具中，在所述透水骨架100上的保水腔内填充好所述改性吸水棉填充块后，利用所述透水骨料，在所述透水骨架100上方继续压制，形成透水砖10的顶部，以将所述保水腔与所述改性吸水棉密封于所述透水骨架100内。压制透水砖10的顶部的过程中，透水骨料沿所述所述改性吸水棉填充块与透水骨架100的内壁或支撑筋之间的间隙，将所述改性吸水棉填充块压实并固定，从而使透水骨架100和改性吸水棉填充块形成一体，保证透水砖保水性能的同时，提高透水砖10的支撑强度。
e. 养护，至湿透水砖失重10%～30%，得到透水砖10。将压制形成的湿透水砖送至养护窑中进行养护，养护温度40℃～60℃，养护12～24小时，使透水砖整体失重10%～30%，从而保证所述保水衬里200中的改性吸水棉处于缺水状态。
具体地，所制备的透水骨架100包括底板110、保水部120及顶板130，所述底板110、所述保水部120及所述顶板130连成一体，且所述保水部120内开设有若干所述保水腔。一实施例中，所述底板110、所述保水部120以及所述顶板130的厚度比为1:（1～2）:（1～3）。作为优选，所述底板110、所述保水部120以及所述顶板130的厚度比为1:2:2，以保证所述透水砖的透水性、保水性和强度。
一实施例中，步骤b1中，所述吸水棉为密度为8Kg/m3～25Kg/m3的吸水海绵，例如，所述吸水棉为废海绵或PVA吸水海绵块，以使所述透水砖10具有高的保水性能，同时，由于吸水棉自身特性，赋予了透水砖10良好的保湿性，降噪吸音性及保暖抗寒性。
以下通过具体实施例，进一步说明本发明解决其技术问题所采用的技术手段及技术效果。
对比例1
以水泥为胶黏剂，粗砂、粉煤灰、建筑废料粉碎物的混合物为支撑骨料，以发泡剂作为成孔剂，利用模具，形成透水骨架100，透水骨架内填充固体聚丙烯酸钾。该对比例中，透水骨架的底部、保水部及顶部的厚度比为1:2:2，固体聚丙烯酸钾填充为保水部厚度的1/2。
对比例2
以水泥为胶黏剂，粗砂、粉煤灰、建筑废料粉碎物的混合物为支撑骨料，以发泡剂作为成孔剂，利用模具，形成透水骨架100，透水骨架内填充聚乙烯醇。该对比例中，聚乙烯醇填充于透水骨架中部下端，且占有较小空间。
实施例1
以水泥为胶黏剂，粗砂、粉煤灰、建筑废料粉碎物的混合物为支撑骨料，以发泡剂作为成孔剂，利用模具，形成透水骨架100。透水骨架的底部、保水部及顶部的厚度比为1:1:1，保水部内设置一个较大的保水腔，保水腔内填充改性吸水棉填充块。改性吸水棉填充块通过以下方法制备：将废海绵置于水泥砂浆中，浸泡48h，使水泥砂浆充分浸润废海绵，得到水泥砂浆浸润吸水棉；将所述水泥砂浆浸润吸水棉自然沥干、自然干燥，至水泥砂浆凝固；根据所述保水腔的形状、大小，对硬化后的水泥砂浆浸润吸水棉进行切割修型，制备改性吸水棉填充块。其中，水泥砂浆的沙灰比为1:1，稠度15。
实施例2
以水泥为胶黏剂，粗砂、粉煤灰、建筑废料粉碎物的混合物为支撑骨料，以发泡剂作为成孔剂，利用模具，形成透水骨架100。透水骨架的底部、保水部及顶部的厚度比为1:2:2，保水部内设置一个较大的保水腔，保水腔内填充改性吸水棉填充块。改性吸水棉填充块的制备方法同实施例1。
实施例3
以水泥为胶黏剂，粗砂、粉煤灰、建筑废料粉碎物的混合物为支撑骨料，以发泡剂作为成孔剂，利用模具，形成透水骨架100。透水骨架的底部、保水部及顶部的厚度比为1:1:3，保水部内设置一个较大的保水腔，保水腔内填充改性吸水棉填充块。改性吸水棉填充块的制备方法同实施例1。
实施例4
以水泥为胶黏剂，粗砂、粉煤灰、建筑废料粉碎物的混合物为支撑骨料，以发泡剂作为成孔剂，利用模具，形成透水骨架100。透水骨架的底部、保水部及顶部的厚度比为1:2:2，保水部内设置若干保水腔，保水腔内填充改性吸水棉填充块。改性吸水棉填充块的制备方法同实施例1。
实施例5
以水泥为胶黏剂，粗砂、粉煤灰、建筑废料粉碎物的混合物为支撑骨料，以发泡剂作为成孔剂，利用模具，形成透水骨架100。透水骨架的底部、保水部及顶部的厚度比为1:2:2，保水部内若干保水腔，保水腔内填充改性吸水棉填充块。将PVA吸水海绵块置于水泥砂浆中，浸泡10h，使水泥砂浆充分浸润PVA吸水海绵块，得到水泥砂浆浸润吸水棉；将所述水泥砂浆浸润吸水棉自然沥干、自然干燥，至水泥砂浆凝固；根据所述保水腔的形状、大小，对硬化后的水泥砂浆浸润吸水棉进行切割修型，制备改性吸水棉填充块。其中，水泥砂浆的沙灰比为2:1，稠度10。
实施例6
以水泥为胶黏剂，粗砂、粉煤灰、建筑废料粉碎物的混合物为支撑骨料，以发泡剂作为成孔剂，利用模具，形成透水骨架100。透水骨架的底部、保水部及顶部的厚度比为1:2:2，保水部内若干保水腔，保水腔内填充改性吸水棉填充块。将PVA吸水海绵块置于水泥砂浆中，浸泡48h，使水泥砂浆充分浸润PVA吸水海绵块，得到水泥砂浆浸润吸水棉；将所述水泥砂浆浸润吸水棉自然沥干、自然干燥，至水泥砂浆凝固；根据所述保水腔的形状、大小，对硬化后的水泥砂浆浸润吸水棉进行切割修型，制备改性吸水棉填充块。其中，水泥砂浆的沙灰比为3:1，稠度15。
实施例7
以水泥为胶黏剂，粗砂、粉煤灰、建筑废料粉碎物的混合物为支撑骨料，以发泡剂作为成孔剂，利用模具，形成透水骨架100。透水骨架的底部、保水部及顶部的厚度比为1:2:2，保水部内若干保水腔，保水腔内填充改性吸水棉填充块。将PVA吸水海绵块置于水泥砂浆中，浸泡24h，使水泥砂浆充分浸润PVA吸水海绵块，得到水泥砂浆浸润吸水棉；将所述水泥砂浆浸润吸水棉自然沥干、自然干燥，至水泥砂浆凝固；根据所述保水腔的形状、大小，对硬化后的水泥砂浆浸润吸水棉进行切割修型，制备改性吸水棉填充块。其中，水泥砂浆的沙灰比为2:1，稠度15。
分别测试对比例1、对比例2以及实施例1-7所制备的透水砖的抗压强度、透水率以及经过10个完全浸润和干燥后，透水砖的失重，详细测试数据如下表：
透水砖测试实验数据统计表
Figure 147457DEST_PATH_IMAGE002
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 透水骨架成型：利用成型模具，将透水骨料压制成型，其中，所述透水骨架上开设至少一个保水腔；
b. 改性吸水棉填充块的制备：
b1. 将吸水棉置于水泥砂浆中，浸泡，使水泥砂浆充分浸润吸水棉，得到水泥砂浆浸润吸水棉，其中，所述水泥砂浆的稠度为10～20；
b2. 将所述水泥砂浆浸润吸水棉干燥，至硬化；
b3. 根据所述保水腔的形状、大小，对硬化后的水泥砂浆浸润吸水棉进行切割修型，制备改性吸水棉填充块；
c. 将所述改性吸水棉填充块填充于所述保水腔中；
d. 将透水骨料继续压制于透水骨架上，以将所述保水腔与所述改性吸水棉填充块密封于所述透水骨架内，得到湿透水砖；
e. 养护，至湿透水砖失重10%～30%，得到透水砖。
2.如权利要求1所述的透水砖的制备方法，其特征在于，步骤b1中，所述吸水棉为密度为8kg/m3～25kg/m3的吸水海绵。
3.如权利要求2所述的透水砖的制备方法，其特征在于，所述吸水棉为PVA吸水海绵块。
4.如权利要求1所述的透水砖的制备方法，其特征在于，步骤b1中，所述水泥砂浆包括水泥、细沙及水，其中，水泥和细沙的质量比为1:（1～3）。
5.一种透水砖，其特征在于，由权利要求1-4中任意一项所述的透水砖的制备方法制备形成，包括透水骨架及保水衬里，所述透水骨架由透水骨料压制形成，所述保水衬里被所述透水骨架包裹，所述保水衬里由改性吸水棉制成，所述改性吸水棉为充分浸润了水泥砂浆的吸水海绵。
6.如权利要求5所述的透水砖，其特征在于，所述透水骨架的中间开设有若干保水腔，所述保水衬里填充于所述保水腔中。
7.如权利要求6所述的透水砖，其特征在于，所述透水骨架包括底板、保水部及顶板，所述底板、所述保水部及所述顶板连成一体，且所述保水部内开设有若干所述保水腔；所述底板、所述保水部以及所述顶板的厚度比为1:（1～2）:（1～3）。
8.如权利要求5所述的透水砖，其特征在于，所述透水骨料包括胶黏剂、成孔剂及支撑骨料，所述胶黏剂包括硅酸水泥，所述成孔剂包括发泡剂或木质纤维素中的至少一种，所述支撑骨料包括粉煤灰、建筑废料、粗砂、陶瓷粒中的至少一种。
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