CN111807788B - 一种无机粘结剂砂基透水砖的制备方法以及透水砖 - Google Patents

一种无机粘结剂砂基透水砖的制备方法以及透水砖 Download PDF

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Abstract

本发明申请公开一种无机粘结剂砂基透水砖的制备方法以及产品，属于建筑材料领域，本发明采用粒径适中且分布范围窄、粒形较好的面砂作为骨料，使面砂流动性更均衡且与水泥接触面积增大而提高面层孔隙均匀性和相邻砂粒间的粘结强度，此外，改变了面料和底料中水、水泥、面砂和底料的加入次数和加入时机，改变了水泥和面砂以及水泥和底料之间的结合力和孔隙结构，通过两次“水‑水泥”加入法提高水泥与水的接触面积，使水泥更充分水化而提高自身凝结强度。本发明方法解决了现有无机粘结剂砂基透水砖强度、耐磨性和透水率不可兼顾的难题，也解决了现有砂基透水砖采用有机粘结剂提高强度、耐磨性和透水率而降低耐候性和使用寿命的问题。

Description

一种无机粘结剂砂基透水砖的制备方法以及透水砖
技术领域
本发明属于建筑材料领域，更具体地，涉及一种高性能、成分简单的无机粘结剂砂基透水砖的制备方法以及产品。
背景技术
随着城镇化建设的不断推进，城市数量和规模迅速增长。在城市建设的规划设计中，为了提高市容市貌，改善路面通过性，通常采用难渗水的混凝土层、沥青或混凝土砖对路面进行覆盖，这些硬质化路面阻断了城市地表与大气的热量和水分交换，雨水也难以渗透至地下土壤，使地表土壤缺水严重，导致城市园林绿化成本显著提高，同时也加大了城市发生内涝和热岛效应的风险。为提高城市路面排水能力，通常会建立地下排水系统，但在雨季或面临大暴雨，地下排水系统的局限性使城市的看海现象已经成为一种常态。
人们提出了海绵城市理念，海绵城市建设的核心是海绵体，而天然土壤是海绵体，它对雨水具有储存、净化及循环利用的功能，如城市中的绿化带、花园和公园等。但当前不透水路面占据了城市的大部分面积，使不透水路面成为海绵体才是建设海绵城市的重点。而透水路面砖作为当前一种有效的海绵体成为海绵城市建设的重要结构材料和装饰材料。透水砖类似海绵，具有无规则多孔结构，这些多孔结构提高了砖体内部的比表面积，具有明显的透水和蓄水功能，而且有一定的过滤效果，能够清洁雨水。因此，透水砖孔隙结构不仅影响透水性，也同时影响其强度和耐磨性。
目前，市场上的透水砖主要有三类，陶瓷透水砖、混凝土透水砖和砂基透水砖。陶瓷透水砖以粉煤灰或工业建筑垃圾为主要原料，通过筛分-球磨-干燥-破碎-筛分-造粒-压坯-烧结等工艺成形，它能降低工业垃圾对城市环境的影响，但制造工艺复杂，成本较高，且烧结工艺需要大量煤炭资源，对环境产生一定程度的污染。混凝土透水砖以废旧混凝土为主要骨料，经破碎-筛分后，与水泥混合搅拌-压坯-养护等工艺成形，该工艺能大量减少建筑垃圾并可减少天然砂石的开采，但砖体表面不均匀，装饰效果较差，骨料颗粒表面粗糙、外形尖锐，孔隙尺寸和孔隙率不易调控，性能较差。砂基透水砖采用一定粒径范围的天然砂或人工砂为面料，以碎石或石粉为主要底料，筛分后与粘结剂进行混合，通过搅拌-压坯-养护等工艺成形，在面层加入色粉，可以起到较好的装饰效果。该工艺节能环保，已成为透水砖的主要生产工艺。
现有砂基透水砖通常采用水泥作粘结剂、粒径范围较宽的砂粒作为面层骨料，由于粒径范围宽，大小颗粒之间的流动性差异较大，且小粒径砂粒在其表面水膜的表面张力和缔合作用下容易团聚，使面砂与水泥混合不均匀，且成形后的面层成份分布不均匀，导致面砂强度和耐磨性偏低。为提高其强度和耐磨性，通常增加水泥含量并加入减水剂来提高面层强度和耐磨性，但面层的孔隙尺寸和孔隙率减小，透水性能降低。因此，现有水泥砂基透水砖的透水性与强度和耐磨性难以兼顾。
为解决此问题，采用树脂基有机粘结剂替代水泥等无机粘结剂，砂基透水砖透水性、强度和耐磨性都表现优异。这是由于树脂与固化剂反应后可获得较高强度，且添加量少。但树脂胶黏剂的造价相对较高，易老化。与树脂胶黏剂搭配使用的还有固化剂、分散剂、偶联剂等，各组分的配比和加入顺序不同，对搅拌设备和工艺要求较高，且树脂胶黏剂的固化时间较快，给实际生产带来较大的操作难度。
因此，需要开发一种高性能无机粘结剂砂基透水砖的制备工艺，提高无机粘结剂砂基透水砖的透水性、强度和耐磨性，以克服现有树脂粘结剂砂基透水砖成本高、耐候性差、组份多、工艺复杂、操作难度大的问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷和改进需求，本发明申请提供一种组份简单的高性能无机粘结剂砂基透水砖的制备方法以及产品，其目的在于，采用粒径适中且分布范围窄、粒形较好的面砂作为骨料，使面砂流动性更均衡且与水泥接触面积增大而提高面层孔隙均匀性和相邻砂粒间的粘结强度，通过两次“水-水泥”加入法提高水泥与水的接触面积，使水泥更充分水化而提高自身凝结强度，上述面砂优化和改变混料方法可提高透水砖面层强度、耐磨性和透水性。
本发明提供如下技术方案：一种无机粘结剂砂基透水砖的制备方法，其包括如下步骤：
(1)测量面砂和底层骨料的含水量；确定制备面层和底层所需要的原料和含量，其中，制备面层需要硅酸盐水泥、水和色粉，面层中硅酸盐水泥加入量为面砂重量的20％～30％，面层中水的加入量为硅酸盐水泥重量的20％～30％，色粉加入总量不大于硅酸盐水泥重量的5％，制备底层需要硅酸盐水泥和水，底层中，硅酸盐水泥加入量为底层骨料重量的20％～30％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的25％～30％，
(2)将面层中的硅酸盐水泥与色粉在干混条件下搅拌以混合均匀，少量多次向面砂中加入水，具体为，第一次实际加入的水量为第一次理论加水量减去面砂的含水量，第一次理论加水量为制备面层所需水总质量的55％～65％，第一次搅拌面砂，搅拌时间为30s～40s，接着向第一次搅拌后的面砂中加入硅酸盐水泥与色粉的混合料，加入量为制备面层所需要硅酸盐水泥与色粉总质量的55％～65％，第二次搅拌，搅拌时间为55s～65s，再一次向面砂中加入余下需要的水，第三次搅拌，搅拌时间为35s～45s，最后加入余下的硅酸盐水泥与色粉的混合料，第四次搅拌，搅拌时间为55s～65s，获得搅拌好的面料，
(3)少量多次向底层骨料中加入水，第一次实际加入的水量为第一次理论加水量减去底层骨料的含量水，第一次理论加水量为制备底层所需水总量的55％～65％，第一次搅拌底层骨料，第一次搅拌时间为40s～50s，接着加入硅酸盐水泥，加入硅酸盐水泥的质量为制备底层所需硅酸盐水泥总质量的55％～65％，第二次搅拌，搅拌时间为75s～85s，继续加入余量的水，第三次搅拌，第三次搅拌时间为45s～55s，最后加入余量硅酸盐水泥，第四次搅拌，第四次搅拌时间为55s～65s，获得搅拌好的底料，
(4)将搅拌好的面料进行过筛后送入透水砖生产设备的面料储料仓，将搅拌好的底料送入透水砖生产设备的底料储料仓，进行生产。
以上发明构思中，面料和底料中计算水的加入量考虑面砂和底料粗骨料的含水量，在实际操作中，将理论计算后的第一次加水量减去面砂或底层骨料的含水量，才是面砂或底层骨料第一次实际加水总量。面砂和底层骨料第一次加水后的搅拌时间视各自含水量而定。面砂中硅酸盐水泥的颜色由待成形的透水砖面层颜色而定。面砂中第一次加水量的限定为制备面层所需水总质量的55％～65％，能保证水泥与水充分接触的同时不产生大量气孔而影响凝结强度。本发明通过控制面砂粒径范围、调节水泥和水的加入量及加入次数、加入时机、调节搅拌时间，可提高透水砖面层强度、耐磨性和透水性。
进一步的，步骤(1)中，面砂粒径范围为0.25mm～0.6mm，其砂粒的角形系数不大于1.3。
进一步的，步骤(1)中，所述底层骨料的粒径范围为1mm～10mm，其颗粒的角形系数不大于1.5。
进一步的，步骤(2)中，所述面层所需的硅酸盐水泥，牌号42.5的硅酸盐水泥重量为面层所需硅酸盐水泥总重量的80％以上。
进一步的，步骤(3)中，所述底层所需硅酸盐水泥中，牌号32.5的硅酸盐水泥重量为底层所需硅酸盐水泥总重量的80％以上。
本发明采用硅酸盐水泥作为粘结剂，通过二次“水+水泥”的添加和搅拌方式，可大幅提高水泥与水的接触面积，使水泥能够充分水化而显著提高面料或底料中相邻颗粒的粘结强度，以提高透水砖的强度和耐磨性；通过控制面砂粒径范围，可显著改善面砂孔隙尺寸和孔隙率，从而提高透水率。该方法解决了现有无机粘结剂砂基透水砖强度低、透水率低和耐磨性差的问题，也避免了现有树脂粘结剂砂基透水砖成本高、耐候性差、组份多、工艺复杂、操作难度大等问题。
按照本发明的第二个方面，提供如上所述方法制备获得的透水砖，面层厚度为8mm～10mm，面层的孔隙率在28％-33％之间，孔隙尺寸在0.1mm～0.3mm之间。底层厚度大于40mm，孔隙率为35％～40％。
其中，面砂粒径在30目～60目间，角形系数不大于1.3，可提高面层与承载物的接触面积，从而降低应力，提高疲劳强度和耐磨性。面层厚度8-10mm，孔隙率在28％-33％之间，孔隙尺寸在0.1-0.3mm以内，可保证良好透水率的同时防止孔隙被泥沙堵塞。与此相匹配的，透水砖的整体承载强度由底层决定，保证使用强度需底层厚度大于40mm，骨料粒径1-10mm，可以提高单位面积的粘结桥数量从而保证强度，同时保证孔隙率。孔隙率35-40％大于面层孔隙率，以保证面层透水速率。角形系数不大于1.5，减小底层在承载过程中的应力，削弱应力集中，提高使用寿命。面层和底层相配合，综合作用，加上工艺改进，最终获得的综合性能良好的透水砖。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、通过分多次加入水和水泥的搅拌方式，可使水泥与水充分接触而水化充分，可大幅提高凝结强度，避免了通过增加水泥含量和水含量的方式来提高强度，从而保证了透水砖的孔隙尺寸和孔隙率，提高了使用性能。
2、控制面砂粒径在0.25mm～0.6mm之间，使得面砂流动性显著提高，加水润湿后与水泥接触面积更大，混合更均匀，能改善相邻砂粒之间的粘结强度，由此可提高面砂强度和耐磨性。此外，面砂粒径在0.25mm～0.6mm之间，泥分含量极少，则面层中的孔洞多为连通孔，从而改善其透水性。
3、通过控制面砂颗粒的角形系数不大于1.3，底料中骨料的角形系数不大于1.5，可大幅度减少透水砖在使用过程中产生应力集中现象，从而提高疲劳强度，从而增加耐磨性和使用寿命。
4、本发明的透水砖成份种类少，工艺过程简单，利于实际操作。
附图说明
图1是本发明实施例中无机粘结剂砂基透水砖的制备工艺流程图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种高性能无机粘结剂砂基透水砖及其制备工艺，属于建筑材料领域。本发明的方法为：
(1)测量面砂和底层骨料的含水量，
称取制备面层所需要的硅酸盐水泥、水和色粉的加入量，其中，硅酸盐水泥加入量为面砂重量的20％～30％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的20％～30％，色粉加入总量不大于硅酸盐水泥重量的5％，
称取制备底层所需要的硅酸盐水泥和水的加入量，其中，硅酸盐水泥加入量为底层骨料重量的20％～30％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的25％～30％；
(2)将面层中的硅酸盐水泥与色粉在干混条件下搅拌以混合均匀，以提高上色均匀性并减少面料混合时间；
少量多次向面砂中加入水，第一次加入的水量为理论计算的加水量减去面砂的含量水，第一次搅拌面砂，搅拌时间为30s～40s，第一搅拌中，面砂中的含水量为制备面层所需水总质量的55％～65％，接着向第一次搅拌后的面砂中加入硅酸盐水泥与色粉的混合料，加入量为制备面层所需要硅酸盐水泥与色粉总质量的55％～65％，第二次搅拌，搅拌时间为55s～65s，再一次向面砂中加入水，第三次搅拌，搅拌时间为35s～45s，最后加入余下的硅酸盐水泥与色粉的混合料，第四次搅拌，搅拌时间为55s～65s，获得搅拌好的面料，
(3)少量多次向底层骨料中加入水，第一次加入的水量为理论计算的加水量减去底层骨料的含量水，第一次搅拌底层骨料，第一搅拌中，底层骨料中的含水量为制备底层所需水总量的55％～65％，第一次搅拌时间为40s～50s，接着加入硅酸盐水泥，加入硅酸盐水泥的质量为制备底层所需硅酸盐水泥总质量的55％～65％，第二次搅拌，搅拌时间为75s～85s，继续加入余量的水，第三次搅拌，第三次搅拌时间为45s～55s，最后加入余量硅酸盐水泥，第四次搅拌，第四次搅拌时间为55s～65s，获得搅拌好的底料，
(4)将搅拌好的面料进行过筛后送入透水砖生产设备的面料储料仓，将搅拌好的底料送入透水砖生产设备的底料储料仓，进行生产。
具体工程实践中，可以按照如下步骤实现：(1)按生产要求称取所需的面砂和底层骨料，面砂的粒径范围为0.25mm～0.6mm，角形系数不大于1.3，底层骨料粒径范围为1mm～10mm，角形系数不大于1.5，测量面砂和底层骨料的含水量；(2)按灰料比和水灰比分别计算透水砖面层和底层所需的硅酸盐水泥、水或色粉的用量；(3)面层所需水泥与色粉在干混条件下进行搅拌混合均匀；(4)面砂先与部分水混合后加入步骤(3)中部分混合料进行搅拌，然后依次加入剩下的水、剩下的混合料分别进行搅拌均匀待用；(5)底层骨料先与部分水混合后再加入部分水泥进行搅拌，然后依次加入剩下的水、剩下的水泥分别进行搅拌均匀待用；(6)将搅拌好的面料进行过筛后送入透水砖生产设备的面料储料仓，将搅拌好的底料送入透水砖生产设备的底料储料仓，开启制砖设备进行生产。
本发明采用粒径适中且分布范围窄、粒形较好的面砂作为骨料，使面砂流动性更均衡且与水泥接触面积增大而提高面层孔隙均匀性和相邻砂粒间的粘结强度，改变了面料和底料中水、水泥、面砂和底料的加入次数和加入时机，改变了水泥和面砂以及水泥和底料之间的结合力和孔隙结构，通过两次“水-水泥”加入法提高水泥与水的接触面积，使水泥更充分水化而提高自身凝结强度，避免了增加水泥含量的方法来提高强度。由上述面砂优化和改变混料方法可提高透水砖面层强度、耐磨性和透水性。最终本发明方法解决了现有无机粘结剂砂基透水砖强度、耐磨性和透水率不可兼顾的难题，也解决了现有砂基透水砖采用有机粘结剂提高强度、耐磨性和透水率而降低耐候性和使用寿命的问题。
为了更好的说明本发明方法，先结合具体的实施例进一步详细说明。
实施例1：
(1)测量面砂和底层骨料的含水量，
称取制备面层所需要的硅酸盐水泥、水和色粉的加入量，其中，硅酸盐水泥加入量为面砂重量的20％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的30％，色粉加入总量不大于硅酸盐水泥重量的5％，面砂粒径范围为0.25mm～0.4mm，其砂粒的角形系数不大于1.3。
称取制备底层所需要的硅酸盐水泥和水的加入量，其中，硅酸盐水泥加入量为底层骨料重量的30％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的25％，底层骨料的粒径范围为1mm～5mm，其为碎石或石粉，其颗粒的角形系数不大于1.5。
(2)将面层中的硅酸盐水泥与色粉在干混条件下搅拌以混合均匀，以提高上色均匀性并减少面料混合时间；
少量多次向面砂中加入水，第一次加入的水量为理论计算的加水量减去面砂的含量水，第一次搅拌面砂，搅拌时间为30s，第一搅拌中，面砂中的含水量为制备面层所需水总质量的55％，接着向第一次搅拌后的面砂中加入硅酸盐水泥与色粉的混合料，加入量为制备面层所需要硅酸盐水泥与色粉总质量的65％，第二次搅拌，搅拌时间为65s，再一次向面砂中加入水，第三次搅拌，搅拌时间为45s，最后加入余下的硅酸盐水泥与色粉的混合料，第四次搅拌，搅拌时间为55s，获得搅拌好的面料。面层所需的硅酸盐水泥，牌号42.5的硅酸盐水泥重量为面层所需硅酸盐水泥总重量的85％以上。
(3)少量多次向底层骨料中加入水，第一次加入的水量为理论计算的加水量减去底层骨料的含量水，第一次搅拌底层骨料，第一搅拌中，底层骨料中的含水量为制备底层所需水总量的55％，第一次搅拌时间为50s，接着加入硅酸盐水泥，加入硅酸盐水泥的质量为制备底层所需硅酸盐水泥总质量的65％，第二次搅拌，搅拌时间为85s，继续加入余量的水，第三次搅拌，第三次搅拌时间为52s，最后加入余量硅酸盐水泥，第四次搅拌，第四次搅拌时间为65s，获得搅拌好的底料，底层所需硅酸盐水泥中，牌号32.5的硅酸盐水泥重量为底层所需硅酸盐水泥总重量的80％以上。
(4)将搅拌好的面料进行过筛后送入透水砖生产设备的面料储料仓，将搅拌好的底料送入透水砖生产设备的底料储料仓，进行生产。
实施例2：
(1)测量面砂和底层骨料的含水量，
称取制备面层所需要的硅酸盐水泥、水和色粉的加入量，其中，硅酸盐水泥加入量为面砂重量的30％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的20％，色粉加入总量不大于硅酸盐水泥重量的4％，面砂粒径范围为0.3mm～0.6mm，其砂粒的角形系数不大于1.2。
称取制备底层所需要的硅酸盐水泥和水的加入量，其中，硅酸盐水泥加入量为底层骨料重量的20％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的30％，底层骨料的粒径范围为5mm～10mm，其为碎石或石粉，其颗粒的角形系数不大于1.4。
(2)将面层中的硅酸盐水泥与色粉在干混条件下搅拌以混合均匀，以提高上色均匀性并减少面料混合时间；
少量多次向面砂中加入水，第一次加入的水量为理论计算的加水量减去面砂的含量水，第一次搅拌面砂，搅拌时间为40s，第一搅拌中，面砂中的含水量为制备面层所需水总质量的65％，接着向第一次搅拌后的面砂中加入硅酸盐水泥与色粉的混合料，加入量为制备面层所需要硅酸盐水泥与色粉总质量的55％，第二次搅拌，搅拌时间为55s，再一次向面砂中加入水，第三次搅拌，搅拌时间为35s，最后加入余下的硅酸盐水泥与色粉的混合料，第四次搅拌，搅拌时间为65s，获得搅拌好的面料。面层所需的硅酸盐水泥，牌号42.5的硅酸盐水泥重量为面层所需硅酸盐水泥总重量的80％以上。
(3)少量多次向底层骨料中加入水，第一次加入的水量为理论计算的加水量减去底层骨料的含量水，第一次搅拌底层骨料，第一搅拌中，底层骨料中的含水量为制备底层所需水总量的65％，第一次搅拌时间为40s，接着加入硅酸盐水泥，加入硅酸盐水泥的质量为制备底层所需硅酸盐水泥总质量的55％，第二次搅拌，搅拌时间为75s，继续加入余量的水，第三次搅拌，第三次搅拌时间为50s，最后加入余量硅酸盐水泥，第四次搅拌，第四次搅拌时间为55s，获得搅拌好的底料，底层所需硅酸盐水泥中，牌号32.5的硅酸盐水泥重量为底层所需硅酸盐水泥总重量的82％以上。
(4)将搅拌好的面料进行过筛后送入透水砖生产设备的面料储料仓，将搅拌好的底料送入透水砖生产设备的底料储料仓，进行生产。
实施例3：
(1)测量面砂和底层骨料的含水量，
称取制备面层所需要的硅酸盐水泥、水和色粉的加入量，其中，硅酸盐水泥加入量为面砂重量的25％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的25％，色粉加入总量不大于硅酸盐水泥重量的3％，面砂粒径范围为0.4mm～0.6mm，其砂粒的角形系数不大于1.3。
称取制备底层所需要的硅酸盐水泥和水的加入量，其中，硅酸盐水泥加入量为底层骨料重量的25％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的28％，底层骨料的粒径范围为1mm～7mm，其为碎石或石粉，其颗粒的角形系数不大于1.4。
(2)将面层中的硅酸盐水泥与色粉在干混条件下搅拌以混合均匀，以提高上色均匀性并减少面料混合时间；
少量多次向面砂中加入水，第一次加入的水量为理论计算的加水量减去面砂的含量水，第一次搅拌面砂，搅拌时间为35s，第一搅拌中，面砂中的含水量为制备面层所需水总质量的60％，接着向第一次搅拌后的面砂中加入硅酸盐水泥与色粉的混合料，加入量为制备面层所需要硅酸盐水泥与色粉总质量的60％，第二次搅拌，搅拌时间为60s，再一次向面砂中加入水，第三次搅拌，搅拌时间为40s，最后加入余下的硅酸盐水泥与色粉的混合料，第四次搅拌，搅拌时间为60s，获得搅拌好的面料。面层所需的硅酸盐水泥，牌号42.5的硅酸盐水泥重量为面层所需硅酸盐水泥总重量的86％以上。
(3)少量多次向底层骨料中加入水，第一次加入的水量为理论计算的加水量减去底层骨料的含量水，第一次搅拌底层骨料，第一搅拌中，底层骨料中的含水量为制备底层所需水总量的60％，第一次搅拌时间为45s，接着加入硅酸盐水泥，加入硅酸盐水泥的质量为制备底层所需硅酸盐水泥总质量的50％，第二次搅拌，搅拌时间为80s，继续加入余量的水，第三次搅拌，第三次搅拌时间为45s，最后加入余量硅酸盐水泥，第四次搅拌，第四次搅拌时间为60s，获得搅拌好的底料，底层所需硅酸盐水泥中，牌号32.5的硅酸盐水泥重量为底层所需硅酸盐水泥总重量的88％以上。
(4)将搅拌好的面料进行过筛后送入透水砖生产设备的面料储料仓，将搅拌好的底料送入透水砖生产设备的底料储料仓，进行生产。
实施例4：
(1)测量面砂和底层骨料的含水量，
称取制备面层所需要的硅酸盐水泥、水和色粉的加入量，其中，硅酸盐水泥加入量为面砂重量的28％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的28％，色粉加入总量不大于硅酸盐水泥重量的5％，面砂粒径范围为0.25mm～0.6mm，其砂粒的角形系数不大于1.25。
称取制备底层所需要的硅酸盐水泥和水的加入量，其中，硅酸盐水泥加入量为底层骨料重量的28％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的30％，底层骨料的粒径范围为6mm～10mm，其为碎石或石粉，其颗粒的角形系数不大于1.5。
(2)将面层中的硅酸盐水泥与色粉在干混条件下搅拌以混合均匀，以提高上色均匀性并减少面料混合时间；
少量多次向面砂中加入水，第一次加入的水量为理论计算的加水量减去面砂的含量水，第一次搅拌面砂，搅拌时间为38s，第一搅拌中，面砂中的含水量为制备面层所需水总质量的62％，接着向第一次搅拌后的面砂中加入硅酸盐水泥与色粉的混合料，加入量为制备面层所需要硅酸盐水泥与色粉总质量的61％，第二次搅拌，搅拌时间为63s，再一次向面砂中加入水，第三次搅拌，搅拌时间为42s，最后加入余下的硅酸盐水泥与色粉的混合料，第四次搅拌，搅拌时间为61s，获得搅拌好的面料。面层所需的硅酸盐水泥，牌号42.5的硅酸盐水泥重量为面层所需硅酸盐水泥总重量的80％以上。
(3)少量多次向底层骨料中加入水，第一次加入的水量为理论计算的加水量减去底层骨料的含量水，第一次搅拌底层骨料，第一搅拌中，底层骨料中的含水量为制备底层所需水总量的62％，第一次搅拌时间为48s，接着加入硅酸盐水泥，加入硅酸盐水泥的质量为制备底层所需硅酸盐水泥总质量的61％，第二次搅拌，搅拌时间为82s，继续加入余量的水，第三次搅拌，第三次搅拌时间为55s，最后加入余量硅酸盐水泥，第四次搅拌，第四次搅拌时间为62s，获得搅拌好的底料，底层所需硅酸盐水泥中，牌号32.5的硅酸盐水泥重量为底层所需硅酸盐水泥总重量的85％以上。
(4)将搅拌好的面料进行过筛后送入透水砖生产设备的面料储料仓，将搅拌好的底料送入透水砖生产设备的底料储料仓，进行生产。
实施例5：利用本发明方法成形面层为咖啡色的一批透水砖
(1)按生产要求称取所需0.25mm-0.6mm粒径范围以内的机制砂200Kg作为面砂，所需1mm-10mm范围内的碎石600Kg作为底层骨料,经测试后面砂和底层骨料几乎不含水；
(2)面层中：白色硅酸盐水泥加入量为面砂重量的25％、水的加入量为水泥重量的30％、色粉加入量为水泥重量的1％，则所需水泥重量为50Kg，所需水的总量为15Kg，所需咖啡色的氧化铁质色粉加入量为500g；底层中：硅酸盐水泥加入量为骨料重量的30％、水的加入量为水泥重量的25％，则所需水泥重量为180Kg，所需水的总量为45Kg；
(3)面层所需水泥与色粉在干混条件下进行搅拌混合均匀，以提高上色均匀性并减少面料混合时间；
(4)面砂送入面料搅拌机中并开启设备，加入9Kg水(60％面料所需水的总量减去面砂含水量)进行搅拌40s后，加入步骤(3)中30.3Kg混合料进行搅拌60s，继续加入6Kg水进行搅拌40s，最后加入步骤(3)中混合料的剩余量20.2Kg进行搅拌60s；
(5)底料粗骨料送入底料搅拌机中并开启设备，加入27Kg水(60％底料所需水的总量减去底层骨料含水量)进行搅拌50s后，加入108Kg水泥(底料所需水泥总量的60％)进行搅拌80s，继续加入剩余的水量18Kg进行搅拌50s，最后加入剩余水泥72Kg进行搅拌60s；
(6)将搅拌好的面料进行过筛后送入透水砖生产设备的面料储料仓，将搅拌好的底料送入透水砖生产设备的底料储料仓，开启制砖设备进行生产。
实施例6：利用本发明方法成形面层为米色的一批透水砖
(1)按生产要求称取所需0.25mm-0.6mm粒径范围以内的天然砂150Kg作为面砂，所需1mm-10mm范围内的石粉450Kg作为底层骨料,经测试后面砂含水量为2％，底层骨料含水量为1％；
(2)面层中：白色硅酸盐水泥加入量为面砂重量的30％、水的加入量为水泥重量的30％、色粉加入量为水泥重量的0.2％，则所需水泥重量为45Kg，所需水的总量为13.5Kg，所需黄色的氧化铁质色粉加入量为90g；底层中：硅酸盐水泥加入量为骨料重量的25％、水的加入量为水泥重量的25％，则所需水泥重量为112.5Kg，所需水的总量为25.1Kg；
(3)面层所需水泥与色粉在干混条件下进行搅拌混合均匀，以提高上色均匀性并减少面料混合时间；
(4)面砂送入面料搅拌机中并开启设备，加入5.1Kg水(60％面料所需水的总量减去面砂含水量)进行搅拌30s后，加入步骤(3)中27.054Kg混合料进行搅拌60s，继续加入5.4Kg水进行搅拌40s，最后加入步骤(3)中混合料的剩余量18.036Kg进行搅拌60s；
(5)底料粗骨料送入底料搅拌机中并开启设备，加入10.56Kg水(60％底料所需水的总量减去底层骨料含水量)进行搅拌40s后，加入67.5Kg水泥(底料所需水泥总量的60％)进行搅拌80s，继续加入剩余的水量10.04Kg进行搅拌50s，最后加入剩余水泥45Kg进行搅拌60s；
(6)将搅拌好的面料进行过筛后送入透水砖生产设备的面料储料仓，将搅拌好的底料送入透水砖生产设备的底料储料仓，开启制砖设备进行生产。
上述实施例中，以咖啡色和米色透水砖的成形工艺说明了本方法工艺过程，实施例1和实施例2说明了使用不同的原材料则工艺参数会随之改变。同样，成形其他颜色或采用其他原材料成形透水砖，只要相对改变水泥、水、色粉、搅拌时间等工艺参数便可实现。
本发明中，透水砖及其成形工艺为无机粘结剂砂基透水砖高质量成形提供了新的工艺方法，能够实现基于硅酸盐水泥作为主要粘结剂的任意透水砖的制造。以0.25mm-0.6mm粒径范围以内的天然砂或机制砂作为面砂，以1mm-10mm范围内的碎石作为底层骨料，这保证了透水砖内部孔隙的连通性，显著提高透水率；通过二次“水+水泥”的混料方式，提高了水与水泥的接触面积，大幅增加了水泥的水化率，显著增加了水泥凝结强度，从而提高透水砖的强度和耐磨性，由此解决现有无机粘结剂砂基透水砖强度、耐磨性和透水率不可兼顾的技术难题。该方法中的透水砖组份较少且都为无机非金属材料，工艺简单，在实际生产中更易于操作，由此解决了有机物粘结剂提高砂基透水砖使用性能而使其成形工艺变复杂且耐候性变差的问题。
按照本发明方法制备获得的透水砖，面层厚度为8mm～10mm，面砂粒径为30～60目，角形系数不大于1.3，面层的孔隙率在28％-33％之间，孔隙尺寸在0.1mm～0.3mm之间。底层厚度大于40mm，骨料粒径1mm～10mm，角形系数不大于1.5，孔隙率为35％～40％。其中，面砂粒径在30目～60目间，角形系数不大于1.3，可提高面层与承载物的接触面积，从而降低应力，提高疲劳强度和耐磨性。面层厚度8-10mm，孔隙率在28％-33％之间，孔隙尺寸在0.1-0.3mm以内，可保证良好透水率的同时防止孔隙被泥沙堵塞。与此相匹配的，透水砖的整体承载强度由底层决定，保证使用强度需底层厚度大于40mm，骨料粒径1-10mm，可以提高单位面积的粘结桥数量从而保证强度，同时保证孔隙率。孔隙率35-40％大于面层孔隙率，以保证面层透水速率。角形系数不大于1.5，减小底层在承载过程中的应力，削弱应力集中，提高使用寿命。面层和底层相配合，综合作用，加上工艺改进，最终获得的综合性能良好的透水砖。

Claims (3)

1.一种无机粘结剂砂基透水砖的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)测量面砂和底层骨料的含水量；确定制备面层和底层所需要的原料和含量，其中，制备面层需要硅酸盐水泥、水和色粉，面层中硅酸盐水泥加入量为面砂重量的20％～30％，面层中水的加入量为硅酸盐水泥重量的20％～30％，色粉加入总量不大于硅酸盐水泥重量的5％，制备底层需要硅酸盐水泥和水，底层中，硅酸盐水泥加入量为底层骨料重量的20％～30％，水的加入量为硅酸盐水泥重量的25％～30％，
其中，面砂粒径范围为0.25mm～0.6mm，面砂砂粒的角形系数不大于1.3，底层骨料的粒径范围为1mm～10mm，其底层骨料的角形系数不大于1.5，
(2)将面层中的硅酸盐水泥与色粉在干混条件下搅拌以混合均匀，少量多次向面砂中加入水，具体为，第一次实际加入的水量为第一次理论加水量减去面砂的含水量，第一次理论加水量为制备面层所需水总质量的55％～65％，第一次搅拌面砂，搅拌时间为30s～40s，接着向第一次搅拌后的面砂中加入硅酸盐水泥与色粉的混合料，加入量为制备面层所需要硅酸盐水泥与色粉总质量的55％～65％，第二次搅拌，搅拌时间为55s～65s，再一次向面砂中加入余下需要的水，第三次搅拌，搅拌时间为35s～45s，最后加入余下的硅酸盐水泥与色粉的混合料，第四次搅拌，搅拌时间为55s～65s，获得搅拌好的面料，
(3)少量多次向底层骨料中加入水，第一次实际加入的水量为第一次理论加水量减去底层骨料的含量水，第一次理论加水量为制备底层所需水总量的55％～65％，第一次搅拌底层骨料，第一次搅拌时间为40s～50s，接着加入硅酸盐水泥，加入硅酸盐水泥的质量为制备底层所需硅酸盐水泥总质量的55％～65％，第二次搅拌，搅拌时间为75s～85s，继续加入余量的水，第三次搅拌，第三次搅拌时间为45s～55s，最后加入余量硅酸盐水泥，第四次搅拌，第四次搅拌时间为55s～65s，获得搅拌好的底料，
(4)将搅拌好的面料进行过筛后送入透水砖生产设备的面料储料仓，将搅拌好的底料送入透水砖生产设备的底料储料仓，进行生产，
面层厚度为8mm～10mm，面层的孔隙率在28％-33％之间，孔隙尺寸在0.1mm～0.3mm之间，
底层厚度大于40mm，孔隙率为35％～40％。
2.如权利要求1所述的一种无机粘结剂砂基透水砖的制备方法，其特征在于，面层所需的硅酸盐水泥中，牌号42.5的硅酸盐水泥重量为面层所需硅酸盐水泥总重量的80％以上。
3.如权利要求2所述的一种无机粘结剂砂基透水砖的制备方法，其特征在于，底层所需硅酸盐水泥中，牌号32.5的硅酸盐水泥重量为底层所需硅酸盐水泥总重量的80％以上。
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