CN108675719A - 一种高强度高渗水的透水砖及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种强度高、透水性好的透水砖，本发明的透水砖有别于现有技术中常用的种类，尤其是基料采用大粒径的石子，配合特定配比的水泥和增强剂，制得渗水性强而又保持高强度的透水砖。具体的，本发明提供了一种透水砖，其包括如下配比的底层材料和面层材料。本发明的透水砖为混凝土基材料，其中底层材料选用石子和水泥添加增强剂后形成，面层材料选用白水泥、黑砂、白砂再添加增强剂后形成。本发明的石子和白砂、黒砂置于材料堆场，选择合适配比的上述材料进行配料，输送至成型机、面料机制备成型，后通过送砖机、升板机输送至子母车，由子母车向养护窑输送成型砖，完成养护后将成型砖输送至码垛机，进行结局输送并打包成品，进入成品堆场，进而出厂。完成栈板回收浸油，输送至成型机用于运送底层材料成型砖块。

Description

一种高强度高渗水的透水砖及其制备工艺

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种建筑材料的制作方法，具体涉及一种透水砖的配方以及其制造工艺，尤其是涉及一种使用大粒径材料制备的高强度高渗水的透水砖及其制造工艺。

背景技术

为了实现城镇化与自然资源环境的协调发展，保护城市水生态***，减少雨水灾害，开发雨水资源，海绵城市建设作为新的城市建设理念被提出来。海绵城市能够像一块海绵一样，将雨水吸收储存，对其循环利用，并降低初期大流量雨水径流的污染，面对自然灾害和环境变化时能够弹性适应。海绵城市建设将传统的“快排”模式转变为“渗、滞、蓄、净、用、排”的有机结合，最大程度上减少城镇化发展建设给原自然水文特征和水生态环境来的负面影响，从而实现对雨水的自然积存、自然渗透、自然净化。道路和广场路面的透水性将对雨水的渗透、滞留、储蓄和净化起到重要作用，其中透水砖的研究和应用不断增多。透水砖需要具备高透水性、保水性和多功能性，其在国外早已投入市场，近年来在国内备受关注。

按粘结机理透水路面砖可分为水泥基透水砖、烧结透水砖及树脂基透水砖。水泥基透水砖通过无机胶凝材料水泥将集料粘结在一起，烧结透水砖则由耐高温集料间的高温粘合剂熔融冷却后形成粘结，树脂基透水砖则多以亲水的热固性树脂作为粘结剂。烧结透水砖和树脂基透水砖的强度普遍较高，抗折强度达到5MPa～7MPa，抗压强度高于40MPa，甚至可以达到65MPa，透水系数介于1×10^-2cm/s～10×10^-2cm/s。水泥基透水砖的强度则相对偏低，抗压强度一般为30MPa左右，其内部孔隙基本属于毫米级，因此透水系数较高，可以达到0.1cm/s～0.2cm/s。虽然烧结透水砖和树脂基透水砖强度优于水泥基透水砖，但存在制约它们发展的瓶颈问题：烧结透水砖需经高温烧成，烧结温度一般为1000℃～1200℃，能耗较高；烧成后的坯体在冷却过程中可能会产生变形破裂，使成品率降低，特别是外观尺寸误差相对较大，生产成本偏高；树脂基透水砖在光和热作用下容易老化，尤其环氧树脂硬化体有水存在时老化进程会加剧，使透水砖耐久性显著降低，服役年限缩短。

透水砖从工艺上主要分为两类，一类是养护型透水砖，将透水砖的原料进行破碎、筛分选取适宜的粒径范围，再加入粘结剂和水等辅助原料混合搅拌，然后放入模具中采用一定的压力压制成型，进行脱模后放置养护，制成具有透水性能和符合标准的路面铺装材料。另一种是烧结型透水砖，将制备透水砖的原料经过破碎、筛分、配料、混料、成型、脱模、高温烧等一系列工序，制成具有透水性能和符合标准的路面铺装材料。

养护型透水砖使用的原料本身不能含有重金属离子等其他有害物质。因为养护型透水砖在雨水长期的冲蚀过程中，有害物质会随顺雨水流入土壤和城市地下水中，对城市和环境造成污染。因此，养护型透水砖主要缺点是在原料选取上有一定的局限性，而且生产的周期比较长，其本身是通过粘结剂固化在一起，由于水的热缩冷胀的原因，在北方寒冷地区抗冻性较差，使用寿命大大缩短。优点是其制备过程中能源消耗较低，生产过程基本是零能耗，从经济角度考虑对企业十分有利。

烧结型透水砖可以选用大多数的固体废弃物来制备，因为在高温煅烧的情况下会除去大多数有害物质，减少对环境的污染，还可以将重金属离子固化在透水砖中，防止其流入土壤和城市地下水中。烧结型透水砖的优点是透水砖生产周期较短，在原料利用方面可以选取多固体废弃物质来制备，减少固体废弃物对环境的污染，又减缓了大量固体废弃物在堆放时浪费土地资源的问题，提升经济效益和环境效益，其本身通过高温烧结后瓷化，具有较好的抗冻性，可以大大提升在寒冷地区的使用寿命。缺点是烧结过程中需要使用天然气或电力等能源，相对于养护型透水砖在经济上的投入要大许多。

混凝土透水砖的配合比设计，主要考虑其强度及透水性。其强度主要靠水泥浆粘结骨料间的接触点、面，因此水泥浆粘强度高，则制品的强度就高。由于骨料的级配是断开级配，骨料之间并不密实，它们之间产生一些小孔，形成水的通道，即所谓透水。骨料粒径越细，空隙越小，透水能力就差，但其强度高；骨料粒径越粗，则骨料颗粒之间接触就越少，空隙越大，透水能力越好，但其强度低，这时需要有较高粘结力的高强水泥粘结。

一般来讲，基料采用的骨料石子分为4种级别：粒径2.5～5mm为第1级别，粒径5～10mm为第2级别，粒径10～20mm为第3级别，粒径20～31.5mm为第4级别。采用石子的级别越高，制品强度越低，但透水性越好。在用水量一定的范围内，水泥用量少，则强度低，但透水性较好，反之亦然。在水泥用量相同的情况下，水泥强度越高，其粘结强度越高；水泥强度越低，其粘结强度就越低。

面料一般采用石英砂或机制砂，机制砂的强度和耐磨性相对差些。但石英砂由于品种不同，耐磨性也有所差异。面层砂的质量好，强度就高，耐磨性也好。在一定的水泥用量范围内，水泥用量多，强度高，耐磨，但透水性差；水泥用量少，强度低，不耐磨，但透水性好。同品种的石英砂，粗石英砂比细石英砂耐磨，但制品强度低、透水好。面层强度影响整砖的强度，虽然基层水泥少用些，但整砖的强度也较高。采用粒径2.36～1.18mm的颗粒占70％～90％的石英砂比1.18～0.6mm颗粒占80％～90％的石英砂透水性好，耐磨也好，但强度稍低，表面较粗糙。总之，有必要找出使透水砖强度高、耐磨、透水性又好的配合比。

发明内容

本发明着眼于解决上述以往的问题，目的在于提供一种强度高、透水性好的透水砖，本发明的透水砖有别于现有技术中常用的种类，尤其是基料采用大粒径的石子，配合特定配比的水泥和增强剂，制得渗水性强而又保持高强度的透水砖。具体的，本发明提供了一种透水砖，其包括如下配比的底层材料和面层材料。

本发明的透水砖为混凝土基材料，其中底层材料选用石子和水泥添加增强剂后形成，面层材料选用白水泥、黑砂、白砂再添加增强剂后形成。

底层材料中所用的石子优选直径为1-10cm的石子，更优选直径3-8cm的石子。水泥为常规硅酸盐水泥，具体来讲，此处水泥应具有以下的物理性能：比表面积为350-400m²/kg，初凝和终凝时间分别为120-150min、180-200min，要求其具有6Mpa/3d、10Mpa/7d以上的抗折强度，30Mpa/3d、55Mpa/7d的抗压强度。底层材料中各组分的配比有较优配比，按重量计，水泥：石子：增强剂为10-30：50-150：0.01-0.1，优选的配比为30:90:0.05。

面层材料中选择市售的白水泥和黑砂，白砂则优选80％以上具有20-100目的粒度，更有选具有40-80目的粒度。白水泥要求其白度为90以上，0.080毫米方孔筛筛余不得超过8％，初凝和终凝时间分别为50-80min、200-600min。面层材料中各组分的较优配比，按重量计，白水泥：黑砂：白砂：增强剂为70-90:80-120:250-350:0.5-2，更优的配比为70:90:280:1。本发明的的面层材料中选用白度高的白水泥和白砂与黒砂复配，增强了成品观赏性，满足了市政道路以及园林地面对透水砖工艺性的要求。

本发明所用的增强剂无特别限制，优选能够提供3天早期强度25％已上、增加抗压强度30％以上的常用增强剂即可，可用常规的纳米无机增强剂，如现有技术中公开的一种新型混凝土增强剂(CN201510695687.X)在配制的聚丙烯酰胺水溶液中加入与配制的硅溶胶混合。混凝土增强剂可以让水泥颗粒充分地分散，防止团聚在一起，进而加速水泥的水化过程，并能使减水剂对水泥颗粒的有效吸附能力增强，从而进一步扩大水泥颗粒的分散性，增强减水剂的使用效果。膨胀抗裂砂浆(CN201110175162.5)在砂浆中加入纳米二氧化硅分散液，使砂浆具有良好的抗裂性能。一种增加混凝土强度的高效减水剂及其制备方(CN201410597900.9)由锆硅渣、纳米氧化铝、丙烯酸羟乙酯、纯丙乳胶粉、碱木素、甲基烯基聚氧乙烯醚、二甲基烯丙基胺、甲基丙烯酸甲酯、DSD酸、山梨糖醇、水、增效剂组成，能够有效地提高了混凝土的早期及后期强度以及耐久性。

本发明的高强度高透水的透水砖主要通过如下方法制备得到。

本发明的石子和白砂、黒砂置于材料堆场，选择合适配比的上述材料进行配料，输送至成型机、面料机制备成型，后通过送砖机、升板机输送至子母车，由子母车向养护窑输送成型砖，完成养护后将成型砖输送至码垛机，进行结局输送并打包成品，进入成品堆场，进而出厂。完成栈板回收浸油，输送至成型机用于运送底层材料成型砖块。

具体的，选择合适重量的石子，与经称量后的水泥和水通过螺旋输送机输送到底料搅拌装置，添加适量增强剂，搅拌完成后通过带输送机输送至底料成型机压制成型。选择合理重量的白砂、黒砂，与经称量后的水泥和水通过螺旋输送机输送到面料搅拌装置，添加适量增强剂，搅拌完成后通过带输送机输送至面料机进行面料成型，并与成型机中的成型底料完成粘结，经压制成坯料1。将上述坯料经过送砖机、升板机输送至子母车，由子母车***运送至常温养护窑进行养护。养护条件设定为温度20±2℃、湿度85％以上养护7d，然后在室温条件下养护至28d，形成透水砖。

完成养护的坯料2经由子母车***运送至隆板机、纵向节距式码垛机码垛，完成成品打包，运送至成品堆场，等待出厂。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。应该理解，本发明提到的一个或多个步骤不排斥在所述组合步骤前后还存在其它方法和步骤，或者这些明确提及的步骤之间还可以***其它方法和步骤。还应理解，这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的目的，而非为限制每个方法的排列次序或限定本发明的实施范围，其相对关系的改变或调整，在无实质技术内容变更的条件下，当亦视为本发明可实施的范畴。

提供一种强度高、透水性好的透水砖，本发明的透水砖有别于现有技术中常用的种类，尤其是基料采用大粒径的石子，配合特定配比的水泥和增强剂，制得渗水性强而又保持高强度的透水砖。具体的，本发明提供了一种透水砖，其包括如下配比的底层材料和面层材料。

本发明的透水砖为混凝土基材料，其中底层材料选用石子和水泥添加增强剂后形成，面层材料选用白水泥、黑砂、白砂再添加增强剂后形成。

底层材料中所用的石子优选直径为1-10cm的石子，更优选直径3-8cm的石子。水泥为常规硅酸盐水泥，具体来讲，此处水泥应具有以下的物理性能：比表面积为350-400m²/kg，初凝和终凝时间分别为120-150min、180-200min，要求其具有6Mpa/3d、10Mpa/7d以上的抗折强度，30Mpa/3d、55Mpa/7d的抗压强度。底层材料中各组分的配比有较优配比，按重量计，水泥：石子：增强剂为10-30：50-150：0.01-0.1，优选的配比为30:90:0.05。

面层材料中选择市售的白水泥和黑砂，白砂则优选80％以上具有20-100目的粒度，更有选具有40-80目的粒度。白水泥要求其白度为90以上，0.080毫米方孔筛筛余不得超过8％，初凝和终凝时间分别为50-80min、200-600min。面层材料中各组分的较优配比，按重量计，白水泥：黑砂：白砂：增强剂为70-90:80-120:250-350:0.5-2，更优的配比为70:90:280:1。

本发明的的面层材料中选用白度高的白水泥和白砂与黒砂复配，增强了成品观赏性，满足了市政道路以及园林地面对透水砖工艺性的要求。

本发明的石子和白砂、黒砂置于材料堆场，选择合适配比的上述材料进行配料，输送至成型机、面料机制备成型，后通过送砖机、升板机输送至子母车，由子母车向养护窑输送成型砖，完成养护后将成型砖输送至码垛机，进行结局输送并打包成品，进入成品堆场，进而出厂。完成栈板回收浸油，输送至成型机用于运送底层材料成型砖块。

本发明制备的透水砖具有良好的抗压强度、透水率和保水率，使用本领域少用的大粒径石子，结合特定配比制得的透水砖兼具高强度和高透水率，具有良好的使用价值和应用前景，以下将通过具体实施例来表明本发明的先进性。

实施例1

(1)按以下配比配置各原料：

配置底层材料：取450kg常规水泥，1332kg粒径3-8cm的石子，增强剂8kg。

配置面层材料：取63kg白水泥，81kg黒砂，252kg粒度40-80的白砂，以及0.92kg增强剂。

(2)混料：将底层材料所需的石子和经螺旋输送机输送进来的水泥进行震动搅拌，加入增强剂混合完成后经过带状输送机送入成型机；将面层材料所需的黒砂、白砂混合均匀，和经螺旋输送机输送进来的水泥进行震动搅拌，加入增强剂混合完成后经过带状输送机送入面料机。

(3)成型：底料经成型机压制成所需形状后形成坯料1，输送至面料机，与经混合后的面料压制成型，为坯料1-1。

(4)养护：上述坯料1-1经送砖机、升板机等器械运送至子母车***，然后输送至养护窑养护7d，养护条件设定为温度21℃、湿度90％，然后在室温条件下养护至28d，形成透水砖1。

(5)出厂：经隆板机等器械后由码垛机进行码垛，检验合格后，打包成成品，运送至成品堆场，等待出厂。

实施例2

按以下配比配置各原料：

配置底层材料：取450kg常规水泥，1332kg粒径1-3cm的石子，增强剂8kg。

配置面层材料：取63kg白水泥，81kg黒砂，252kg粒度40-80的白砂，以及0.92kg增强剂。

(2)混料：将底层材料所需的石子和经螺旋输送机输送进来的水泥进行震动搅拌，加入增强剂混合完成后经过带状输送机送入成型机；将面层材料所需的黒砂、白砂混合均匀，和经螺旋输送机输送进来的水泥进行震动搅拌，加入增强剂混合完成后经过带状输送机送入面料机。

(3)成型：底料经成型机压制成所需形状后形成坯料1，输送至面料机，与经混合后的面料压制成型，为坯料1-2。

(4)养护：上述坯料1-2经送砖机、升板机等器械运送至子母车***，然后输送至养护窑养护7d，养护条件设定为温度21℃、湿度90％，然后在室温条件下养护至28d，形成透水砖2。

(5)出厂：经隆板机等器械后由码垛机进行码垛，检验合格后，打包成成品，运送至成品堆场，等待出厂。

实施例3

按以下配比配置各原料：

配置底层材料：取450kg白水泥，1332kg粒径3-8cm的石子，增强剂8kg。

配置面层材料：取63kg白水泥，81kg黒砂，252kg粒度40-80的白砂，以及0.92kg增强剂。

(2)混料：将底层材料所需的石子和经螺旋输送机输送进来的水泥进行震动搅拌，加入增强剂混合完成后经过带状输送机送入成型机；将面层材料所需的黒砂、白砂混合均匀，和经螺旋输送机输送进来的水泥进行震动搅拌，加入增强剂混合完成后经过带状输送机送入面料机。

(3)成型：底料经成型机压制成所需形状后形成坯料1，输送至面料机，与经混合后的面料压制成型，为坯料1-3。

(4)养护：上述坯料1-3经送砖机、升板机等器械运送至子母车***，然后输送至养护窑养护7d，养护条件设定为温度21℃、湿度90％，然后在室温条件下养护至28d，形成透水砖3。

(5)出厂：经隆板机等器械后由码垛机进行码垛，检验合格后，打包成成品，运送至成品堆场，等待出厂。

实施例4

按以下配比配置各原料：

配置底层材料：取450kg常规水泥，1332kg粒径3-8cm的石子，增强剂8kg。

配置面层材料：取63kg常规水泥，81kg黒砂，252kg粒度40-80的白砂，以及0.92kg增强剂。

(2)混料：将底层材料所需的石子和经螺旋输送机输送进来的水泥进行震动搅拌，加入增强剂混合完成后经过带状输送机送入成型机；将面层材料所需的黒砂、白砂混合均匀，和经螺旋输送机输送进来的水泥进行震动搅拌，加入增强剂混合完成后经过带状输送机送入面料机。

(3)成型：底料经成型机压制成所需形状后形成坯料1，输送至面料机，与经混合后的面料压制成型，为坯料1-4。

(4)养护：上述坯料1-4经送砖机、升板机等器械运送至子母车***，然后输送至养护窑养护7d，养护条件设定为温度21℃、湿度90％，然后在室温条件下养护至28d，形成透水砖4。

(5)出厂：经隆板机等器械后由码垛机进行码垛，检验合格后，打包成成品，运送至成品堆场，等待出厂。加料生产和检验灌装

实验例1

取上述各实施例所制备得到的透水砖进行性能参数测试，主要考察透水砖的抗压强度、透水率等，测试方法为常规方法，具体结果如下述表1所示。

表1

如表1所示，通过实验例1可知：使用本发明的选材和配比得到的透水砖兼具高强度和大的透水率以及良好的保水率，同时具有美观的外观，具有良好的使用价值和应用前景。

通过上述说明说明了如上所述的根据本发明的优选实施方式的透水砖及其制造工艺，但这仅是举例说明，本领域技术人员应该能够很好地理解在不脱离本发明的技术思想的范围内能够进行各种变化和变更。

Claims (6)

1.一种混凝土透水砖，其包括底层材料和面层材料，其特征在于，底层材料选用石子和水泥添加增强剂后形成，面层材料选用白水泥、黑砂、白砂再添加增强剂后形成。

2.根据权利要求1所述的混凝土透水砖，其特征在于，底层材料中所用的石子优选直径为1-10cm的石子，更优选直径3-8cm的石子，水泥为常规硅酸盐水泥，具体来讲，此处水泥应具有以下的物理性能：比表面积为350-400m²/kg，初凝和终凝时间分别为120-150min、180-200min，要求其具有6Mpa/3d、10Mpa/7d以上的抗折强度，30Mpa/3d、55Mpa/7d的抗压强度。

3.根据权利要求1所述的混凝土透水砖，其特征在于，底层材料中各组分的配比，按重量计，水泥：石子：增强剂为10-30：50-150：0.01-0.1，优选的配比为30:90:0.05。

4.根据权利要求1所述的混凝土透水砖，其特征在于，面层材料中选择市售的白水泥和黑砂，白砂则优选80％以上具有20-100目的粒度，更有选具有40-80目的粒度，白水泥要求其白度为90以上，0.080毫米方孔筛筛余不得超过8％，初凝和终凝时间分别为50-80min、200-600min。

5.根据权利要求1所述的混凝土透水砖，其特征在于，面层材料中各组分的较优配比，按重量计，白水泥：黑砂：白砂：增强剂为70-90:80-120:250-350:0.5-2，更优的配比为70:90:280:1。

6.根据权利要求1-5任一项所述的混凝土透水砖的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按配比配置各底层材料和面层材料；

(2)混料：将底层材料所需的石子和经螺旋输送机输送进来的水泥进行震动搅拌，加入增强剂混合完成后经过带状输送机送入成型机；将面层材料所需的黒砂、白砂混合均匀，和经螺旋输送机输送进来的水泥进行震动搅拌，加入增强剂混合完成后经过带状输送机送入面料机；

(3)成型：底料经成型机压制成所需形状后形成坯料，输送至面料机，与经混合后的面料压制成型，为成型砖；

(4)养护：上述成型砖经送砖机、升板机等器械运送至子母车***，然后输送至养护窑养护7d，养护条件设定为温度20±2℃、湿度85％以上，然后在室温条件下养护至28d，形成透水砖；

(5)出厂：经隆板机等器械后由码垛机进行码垛，检验合格后，打包成成品，运送至成品堆场，等待出厂。