CN112979240A - 一种具有高反射率透水砖 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有高反射率透水砖，属于建筑节能技术领域。本发明公开的透水砖自上而下包括高反射涂料层、透水面层和透水底层。本发明的透水砖以废瓷、芒硝、石英砂和废玻璃等作为透水面层和透水底层的骨料，使得透水砖具有良好的透水性能和抗压能力；同时在透水面层上涂覆形成含有高反射率材料的金红石型钛白粉的高反射涂料层，增加了透水砖表面对太阳光的反射率，有利于改善室外热环境；另外该发明的透水砖还能够通过添加净化剂来增加透水砖的净化抗菌功能，从而提高透水砖的功能性。
Description
技术领域
本发明属于建筑节能技术领域，具体涉及一种具有高反射率透水砖。
背景技术
透水砖是为解决城市地表硬化、营造高质量的自然生活环境、维护城市生态平衡而诞生的环保建材新产品。城市道路和基础设施使用的透水砖大多颜色较深，其对太阳辐射的吸收率高达70～80％；在夏季晴朗天气下，路面温度达60～70℃，一方面高温透水砖通过长波辐射和对流等方式使得室外空气温度升高，增大城市热岛强度，降低室外活动人员的舒适性甚至危害生命健康；另一方面，高温的室外空气会使周围建筑的室内热环境恶化，并大幅增加其空调能耗。
中国发明专利申请“CN202010355044.1”公开了一种仿石面芝麻色系透水砖及其制备方法。该透水砖强度高、耐磨性及透水性好，且芝麻色系具有较好的装饰性，但是，这种透水砖大量采用的石子、硅酸盐水泥、胶结料等材料，而这些材料的吸收率较高，可能对周围热环境造成不利影响；另外该发明专利没有涉及高反射率材料的应用。
中国发明专利申请“CN201811450683.5”公开了一种感温变色透水砖。该感温变色透水砖利用感温材料的特性，可随温度的上升、下降而反复改变面层颜色，具有丰富面层颜色效果，具有提升透水砖景观装饰功能；具有可逆的感温变色能力，可以根据外界温度变化，改变透水砖面层颜色，从而达到提醒人们注意户外温度变化和紫外线强度的目的。但是，该发明专利申请未解决材料表面大量吸收太阳辐射热而对室外热环境造成的负面影响得问题。此外，该发明专利申请没有涉及高反射率材料的应用。
中国发明专利申请“CN110372331A”公开了一种变色透水砖。该透水砖通过电子对光进行有选择的吸收和反射，能通过吸收一种波长的光后又放出一种波长的光，从而产生变色效应，使其具有较好的装饰性。但是，该发明专利申请同样未解决材料表面大量吸收太阳辐射热而对室外热环境造成的负面影响问题。此外，该发明专利申请没有涉及高反射率材料的应用。
因此，为了解决深色透水砖路面大量吸收太阳辐射热造成的室外热环境恶化以及城市热岛效应的加剧、建筑能耗的大幅上升，研究新的透水砖。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有高反射率透水砖。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1.一种具有高反射率透水砖，所述透水砖自上而下包括高反射涂料层、透水面层和透水底层；
按照重量份数计，所述高反射涂料层包括高反射率材料6～16份和水8～12份，所述透水面层包括面层骨料100份、粘结剂20～35份、减水剂0.08～0.4份和水6～14份，所述透水底层包括底层骨料100份、沙子20～30份、粘结剂20～35份、减水剂0.05～0.6份和水6～14份。
优选的，所述高反射率材料为金红石型钛白粉。
优选的，所述底层骨料包括废瓷、芒硝、石英砂和废玻璃；
所述底层骨料按照重量百分比包括废瓷85wt％、芒硝5wt％、石英砂5wt％和废玻璃5wt％；
所述底层骨料包括粒径为12～20mm的细骨料和粒径为20～32mm的粗骨料，所述细骨料和粗骨料的质量比为25:75。
进一步优选的，所述面层骨料包括废瓷、芒硝、石英砂和废玻璃；
所述面层骨料按照重量百分比包括废瓷85wt％、芒硝5wt％、石英砂5wt％和废玻璃5wt％；
所述面层骨料包括粒径为12～20mm的细骨料和粒径为20～32mm的粗骨料，所述细骨料和粗骨料的质量比为50:50。
优选的，所述减水剂为萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂、聚羧酸高效减水剂中的任意一种或多种。
优选的，所述底层粘结剂为灰水泥，所述面层粘结剂为白水泥；
所述灰水泥和白水泥均为普通硅酸盐水泥，所述水泥的强度等级为42.5、52.5或62.5。
进一步优选的，所述底层骨料和面层骨料还包括水泥抑碱剂。
2.上述透水砖的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)按透水面层的组成称取面层骨料、粘结剂、减水剂和水，放入搅拌机中搅拌均匀，得到面层混合料；
(2)按透水底层的组成称取底层骨料、沙子、粘结剂、减水剂和水，放入搅拌机中搅拌均匀，得到底层混合料；
(3)将面层混合料和底层混合料分别运送至面料布料仓和底料布料仓，先将底层混合料满布于模箱中，压紧使得模箱顶部空出一部分，再将面层混合料置于空出模箱中的底层混合料之上，最后进行振动成型，脱模得到砖坯；
(4)将压好的砖坯在85～120℃环境温度下干燥24h；
(5)将干燥后的砖坯置于焙烧炉中于800～1100℃下焙烧6～8h，自然冷却；
(6)将高反射率材料和水按照重量份数混合后涂覆在所述自然冷却形成的材料上，即可形成自上而下包括高反射涂料层、透水面层和透水底层的透水砖。
优选的，所述搅拌的转速为300～600r/min。
优选的，所述振动成型时的压力为18～26MPa。
本发明的有益效果在于：
1、本发明公开了一种具有高反射率透水砖，该透水砖自上而下包括高反射涂料层、透水面层和透水底层。本发明的透水砖以废瓷、芒硝、石英砂和废玻璃等作为透水面层和透水底层的骨料，使得透水砖具有良好的透水性能和抗压能力；同时在透水面层上涂覆形成含有高反射率材料的金红石型钛白粉的高反射涂料层，增加了透水砖表面对太阳光的反射率，有利于改善室外热环境；另外该发明的透水砖还能够通过添加净化剂来增加透水砖的净化抗菌功能，从而提高透水砖的功能性。
2、本发明的高反射率透水砖，制备方法简单，适合广泛推广应用。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为实施例1中制备得到的具有高反射率透水砖的结构。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
制备一种具有高反射率透水砖，具体制备方法如下：
(1)按透水面层的组成取100份面层骨料(其中面层骨料按照废瓷85wt％、芒硝5wt％、石英砂5wt％和废玻璃5wt％的质量百分比组成，制备的面层骨料包括质量比为50:50的粒径为12mm的细骨料和粒径为20mm的粗骨料)、20份粘结剂(强度等级为42.5的白水泥)、0.08份减水剂(萘系高效减水剂)和6份水，放入搅拌机中以300r/min的转速搅拌均匀，得到面层混合料；
(2)按透水底层的组成取100份底层骨料(其中底层骨料按照废瓷85wt％、芒硝5wt％、石英砂5wt％和废玻璃5wt％的质量百分比组成，制备的底层骨料包括质量比为25:75的粒径为20mm的细骨料和粒径为32mm的粗骨料)、20份沙子、20份粘结剂(强度等级为62.5的灰水泥)、0.05份减水剂(高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂和聚羧酸高效减水剂混合物)和6份水，放入搅拌机中以300r/min的转速搅拌均匀，得到底层混合料；
(3)将面层混合料和底层混合料分别运送至面料布料仓和底料布料仓，先将底层混合料满布于模箱中，压紧使得模箱顶部空出一部分，再将面层混合料置于空出模箱中的底层混合料之上，最后在18MPa的压力下进行振动成型，脱模得到砖坯；
(4)将压好的砖坯在85℃环境温度下干燥24h；
(5)将干燥后的砖坯置于焙烧炉中于800℃下焙烧8h，自然冷却；
(6)将料6份高反射率材料(即金红石型钛白粉)和8份水混合后涂覆在所述自然冷却形成的材料上，即可形成自上而下包括高反射涂料层、透水面层和透水底层的透水砖(如图1所示)。
本实施例1制备的高反射率透水砖与普通透水砖的室外空气综合温度对比：
取夏热冬冷地区夏季白天室外典型温度tair为28℃。高反射率透水砖对太阳辐射的吸收率a取0.3，普通透水砖对太阳辐射的吸收率a取0.7。太阳辐射照度I取800w/m2。对流换热系数αout取23w/m2。长波辐射换热量Qlw忽略不计。
根据公式“q＝αout[(tair+aI/αout-Qlw/αout)-tw]＝αout(tz-tw)”得到普通透水砖的室外空气综合温度tz1＝47.5℃，高反射率透水砖的室外空气综合温度tz2＝37.6℃。可知高反射率透水砖降温效果显著。
实施例2
制备一种具有高反射率透水砖，具体制备方法如下：
(1)按透水面层的组成取100份面层骨料(其中面层骨料按照废瓷85wt％、芒硝5wt％、石英砂5wt％和废玻璃5wt％的质量百分比组成，制备的面层骨料包括质量比为50:50的粒径为20mm的细骨料和粒径为32mm的粗骨料)、35份粘结剂(强度等级为52.5的白水泥)、0.4份减水剂(脂肪族高效减水剂)和14份水，放入搅拌机中以600r/min的转速搅拌均匀，得到面层混合料；
(2)按透水底层的组成取100份底层骨料(其中底层骨料按照废瓷85wt％、芒硝5wt％、石英砂5wt％和废玻璃5wt％的质量百分比组成，制备的底层骨料包括质量比为25:75的粒径为20mm的细骨料和粒径为32mm的粗骨料)、30份沙子、35份粘结剂(强度等级为52.5的灰水泥)、0.6份减水剂(高效减水剂和脂肪族高效减水剂混合物)和14份水，放入搅拌机中以600r/min的转速搅拌均匀，得到底层混合料；
(3)将面层混合料和底层混合料分别运送至面料布料仓和底料布料仓，先将底层混合料满布于模箱中，压紧使得模箱顶部空出一部分，再将面层混合料置于空出模箱中的底层混合料之上，最后在26MPa的压力下进行振动成型，脱模得到砖坯；
(4)将压好的砖坯在120℃环境温度下干燥24h；
(5)将干燥后的砖坯置于焙烧炉中于1100℃下焙烧6h，自然冷却；
(6)将料16份高反射率材料(即金红石型钛白粉)和12份水混合后涂覆在所述自然冷却形成的材料上，即可形成自上而下包括高反射涂料层、透水面层和透水底层的透水砖。
本实施例2制备的高反射率透水砖与普通透水砖的室外空气综合温度对比：
取夏热冬冷地区夏季白天室外典型温度tair为28℃。高反射率透水砖对太阳辐射的吸收率a取0.3，普通透水砖对太阳辐射的吸收率a取0.35。太阳辐射照度I取800w/m2。对流换热系数αout取23w/m2。长波辐射换热量Qlw忽略不计。
根据公式“q＝αout[(tair+aI/αout-Qlw/αout)-tw]＝αout(tz-tw)”得到普通透水砖的室外空气综合温度tz1＝47.5℃，高反射率透水砖的室外空气综合温度tz2＝40.2℃。可知高反射率透水砖降温效果显著。
实施例3
制备一种具有高反射率透水砖，具体制备方法如下：
(1)按透水面层的组成取100份面层骨料(其中面层骨料按照废瓷85wt％、芒硝5wt％、石英砂5wt％和废玻璃5wt％的质量百分比组成，制备的面层骨料包括质量比为50:50的粒径为18mm的细骨料和粒径为25mm的粗骨料)、30份粘结剂(强度等级为62.5的白水泥)、0.2份减水剂(聚羧酸高效减水剂)和10份水，放入搅拌机中以500r/min的转速搅拌均匀，得到面层混合料；
(2)按透水底层的组成取100份底层骨料(其中底层骨料按照废瓷85wt％、芒硝5wt％、石英砂5wt％和废玻璃5wt％的质量百分比组成，制备的底层骨料包括质量比为25:75的粒径为20mm的细骨料和粒径为20mm的粗骨料)、18份沙子、22份粘结剂(强度等级为42.5的灰水泥)、0.3份减水剂(氨基高效减水剂)和10份水，放入搅拌机中以400r/min的转速搅拌均匀，得到底层混合料；
(3)将面层混合料和底层混合料分别运送至面料布料仓和底料布料仓，先将底层混合料满布于模箱中，压紧使得模箱顶部空出一部分，再将面层混合料置于空出模箱中的底层混合料之上，最后在20MPa的压力下进行振动成型，脱模得到砖坯；
(4)将压好的砖坯在100℃环境温度下干燥24h；
(5)将干燥后的砖坯置于焙烧炉中于1000℃下焙烧7h，自然冷却；
(6)将料10份高反射率材料(即金红石型钛白粉)和10份水混合后涂覆在所述自然冷却形成的材料上，即可形成自上而下包括高反射涂料层、透水面层和透水底层的透水砖。
本实施例2制备的高反射率透水砖与普通透水砖的室外空气综合温度对比：
取夏热冬冷地区夏季白天室外典型温度tair为28℃。高反射率透水砖对太阳辐射的吸收率a取0.3，普通透水砖对太阳辐射的吸收率a取0.25。太阳辐射照度I取800w/m2。对流换热系数αout取23w/m2。长波辐射换热量Qlw忽略不计。
根据公式“q＝αout[(tair+aI/αout-Qlw/αout)-tw]＝αout(tz-tw)”得到普通透水砖的室外空气综合温度tz1＝47.5℃，高反射率透水砖的室外空气综合温度tz2＝36.7℃。可知高反射率透水砖降温效果显著。
综上所述，本发明提供了一种简单、适合广泛推广应用的制备方法制备透水砖，其制备得到的透水砖具有高发生率，其计算得到的室外空气综合温度(tz2)明显低于普通透水砖，相比而言，本发明制备的高反射率透水砖具有显著的降温效果。主要原因在于：透水砖自上而下包括高反射涂料层、透水面层和透水底层。本发明的透水砖以废瓷、芒硝、石英砂和废玻璃等作为透水面层和透水底层的骨料，使得透水砖具有良好的透水性能和抗压能力；同时在透水面层上涂覆形成含有高反射率材料的金红石型钛白粉的高反射涂料层()，增加了透水砖表面对太阳光的反射率，有利于改善室外热环境；另外该发明的透水砖还能够通过添加净化剂来增加透水砖的净化抗菌功能从而提高透水砖的功能性，添加抑碱剂有效抑制水泥原料的泛碱现象，避免对透水砖的颜色产生影响。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种具有高反射率透水砖，其特征在于，所述透水砖自上而下包括高反射涂料层、透水面层和透水底层；
按照重量份数计，所述高反射涂料层包括高反射率材料6～16份和水8～12份，所述透水面层包括面层骨料100份、粘结剂20～35份、减水剂0.08～0.4份和水6～14份，所述透水底层包括底层骨料100份、沙子20～30份、粘结剂20～35份、减水剂0.05～0.6份和水6～14份。
2.根据权利要求1所述的透水砖，其特征在于，所述高反射率材料为金红石型钛白粉。
3.根据权利要求1所述的透水砖，其特征在于，所述底层骨料包括废瓷、芒硝、石英砂和废玻璃；
所述底层骨料按照重量百分比包括废瓷85wt％、芒硝5wt％、石英砂5wt％和废玻璃5wt％；
所述底层骨料包括粒径为12～20mm的细骨料和粒径为20～32mm的粗骨料，所述细骨料和粗骨料的质量比为25:75。
4.根据权利要求3所述的透水砖，其特征在于，所述面层骨料包括废瓷、芒硝、石英砂和废玻璃；
所述面层骨料按照重量百分比包括废瓷85wt％、芒硝5wt％、石英砂5wt％和废玻璃5wt％；
所述面层骨料包括粒径为12～20mm的细骨料和粒径为20～32mm的粗骨料，所述细骨料和粗骨料的质量比为50:50。
5.根据权利要求1所述的透水砖，其特征在于，所述减水剂为萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂、聚羧酸高效减水剂中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的透水砖，其特征在于，所述透水底层的粘结剂为灰水泥，所述透水面层的粘结剂为白水泥；
所述灰水泥和白水泥均为普通硅酸盐水泥，所述水泥的强度等级为42.5、52.5或62.5。
7.根据权利要求3或4所述的透水砖，其特征在于，所述底层骨料和面层骨料还包括水泥抑碱剂。
8.权利要求1～7任一项所述透水砖的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)按透水面层的组成称取面层骨料、粘结剂、减水剂和水，放入搅拌机中搅拌均匀，得到面层混合料；
(2)按透水底层的组成称取底层骨料、沙子、粘结剂、减水剂和水，放入搅拌机中搅拌均匀，得到底层混合料；
(3)将面层混合料和底层混合料分别运送至面料布料仓和底料布料仓，先将底层混合料满布于模箱中，压紧使得模箱顶部空出一部分，再将面层混合料置于空出模箱中的底层混合料之上，最后进行振动成型，脱模得到砖坯；
(4)将压好的砖坯在85～120℃环境温度下干燥24h；
(5)将干燥后的砖坯置于焙烧炉中于800～1100℃下焙烧6～8h，自然冷却；
(6)将高反射率材料和水按照重量份数混合后涂覆在所述自然冷却形成的材料上，即可形成自上而下包括高反射涂料层、透水面层和透水底层的透水砖。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为300～600r/min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述振动成型时的压力为18～26MPa。
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