CN113548869A

CN113548869A - 一种原型法烧结型高性能透水砖的制备及其生产方法

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Publication number: CN113548869A
Application number: CN202010327809.0A
Authority: CN
Inventors: 奚月文; 沙庆中; 樊静
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2040-04-23
Also published as: CN113548869B

Abstract

本发明属于陶瓷技术领域，具体涉及一种原型法烧结型高性能透水砖的制备及其生产方法。本发明的透水砖用瓷化颗粒内部设有中心空腔的球型颗粒；所述中心空腔包括靠近球型颗粒中心的中心部位和靠近颗粒表面闭口处的闭口部；其中透水砖用瓷化颗粒的压碎值不高于6％，表面光洁度不低于2度，吸水率不高于0.5％。在以本发明的透水砖用瓷化颗粒为骨料制备透水砖的过程中其结构能够保持，从而使骨料颗粒之间在各方位均有较均匀的粘接点，保证了各向网状的受力结构，同时颗粒之间形成的八面体以及四面体空穴是各向联通的，从而使透水砖具有高防污性、高强度以及高透水性。

Description

一种原型法烧结型高性能透水砖的制备及其生产方法

技术领域

本发明属于陶瓷技术领域，具体涉及一种透水砖用瓷化颗粒及其制备方法，还涉及一种原型法烧结型高性能透水砖及其制备方法。

背景技术

透水砖的普遍应用在一定程度上解决了城市内涝及“热岛效应”的问题。目前，常用的透水砖根据所用粘接剂的种类分为免烧型以及烧结型，其中烧结型透水砖的强度较高，因此烧结型透水砖使用较为广泛。但是由于目前的烧结型透水砖本体防污等级差，导致新建设铺装的人行道、景观道和广场在一年后污水、污泥及其它油污的污染严重。污染后，在南方地区即便有光照的地方也会生长青苔，有青苔的部位同时失去了透水性以及防滑性，且在人工清洗过程较为艰难，用高压水枪和圆盘清扫机也难以清除污渍，形成了路面牛皮癣，严重影响美观度和适用性。

无论是免烧型透水砖还是烧结型透水砖，在城市建设以及房地产群中大量应用后均暴露出许多问题，尤为突出的是防污性、透水性以及强度三种性能不能同时提高，如采用加入低温熔剂使强度提高后透水性会降，防污性提高后则会使砖几乎不透水同时还会导致加入的陶瓷用无机色料消色。

另外，现有的透水砖行业标准GB/T25993-2010中，各项指标的标准较低，使得市场上的透水砖质量良莠不齐；并且没有防污性和抗紫外线照射变色能力两项指标，导致透水砖尤其是质量较差的透水砖表面污染严重且难以清洗，并且容易生长青苔，影响美观和透水性、防污性，不利于透水砖行业的发展。

综上所述，目前尚没有一种兼具高防污性、高透水性以及高强度的透水砖来满足使用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透水砖用瓷化颗粒，该透水砖用瓷化颗粒的形状稳定，以该瓷化颗粒为骨料形成的透水砖兼具高防污性、高透水性和高强度。

本发明的目的还在于提供一种上述透水砖用瓷化颗粒的制备方法。

本发明的目的还在于提供一种采用上述透水砖用瓷化颗粒为骨料的原型法烧结型高性能透水砖，该透水砖兼具高防污性、高透水性和高强度。

本发明的目的还在于提供一种上述透原型法烧结型高性能透水砖的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种透水砖用瓷化颗粒，其为内部设有中心空腔的球型颗粒；所述中心空腔包括靠近球型颗粒中心的中心部位和靠近颗粒表面闭口处的闭口部；所述透水砖用瓷化颗粒的压碎值不高于6％，所述透水砖用瓷化颗粒的表面光洁度不低于2度，所述透水砖用瓷化颗粒的吸水率不高于0.5％。

透水砖所用骨料的形状及表面结构是影响防污性的重要因素之一，不规则的形状以及骨料颗粒表面的裂纹及孔洞的存在均会影响防污性；不规则的骨料颗粒的使用又往往会使透水砖的强度和透水性难以得到兼顾。

本发明的透水砖用瓷化颗粒，具有较高的硬度和强度，在作为透水砖的骨料使用过程中该瓷化颗粒在布料压坯时具有良好的流动性、位移能力以及力传递性，容易紧密堆积方式形成八面体网状结构，既保证了空隙率还保证了骨料的紧密联接程度。而且颗粒与颗粒之间的空隙是直接联通的。因此，以本发明的透水砖用瓷化颗粒为骨料形成的透水砖能够兼具高防污性、高透水性和高强度。

本发明的透水砖用瓷化颗粒的压碎值为根据国标GB/T14685-2011测得，具体为在10000牛顿的压强下测得。

本发明的透水砖用瓷化颗粒为球型颗粒，所述球型颗粒不限于标准球型，还可以为形状与球型类似的如苹果型等类球型颗粒。

本发明的透水砖用瓷化颗粒的中心空腔的中心部的直径为透水砖用瓷化颗粒的直径的5～15％。本发明的透水砖用瓷化颗粒中，各颗粒的中心空腔的中心部的直径可以不相同，但其直径均在透水砖用瓷化颗粒的直径的5～15％范围内。

为提高透水砖用瓷化颗粒在堆积时的透水性，优选的，所述透水砖用瓷化颗粒的颗粒粒径为12～30目或24～40目。控制透水砖瓷化颗粒的颗粒粒径在12～30目或者24～40目，可有效减少太多小颗粒填入大颗粒间的空隙处而影响透水性。

优选的，所述透水砖用瓷化颗粒的颗粒粒径为12～30目时，按质量百分比计，粒径大于12目的颗粒的占比不高于5％，粒径为12～20目的颗粒的占比为50～60％，粒径为20～30目的颗粒的占比为30～40％，粒径小于30目的颗粒的占比不高于5％。

优选的，所述透水砖用瓷化颗粒的颗粒粒径为24～40目时，按质量百分比计，粒径大于24目的颗粒的占比不高于5％，粒径为24～36目的颗粒的占比为40～50％，粒径为36～40目的颗粒的占比为40～50％，粒径小于40目的颗粒的占比不高于5％。

本发明的透水砖用瓷化颗粒主要由以下重量份数的原料制成：陶瓷废料60～80份，钾钠长石10～30份，粘土5～15份。原料浆料中所用陶瓷废料、钾钠长石以及粘土为现有技术中抛光砖常用的原料。但是现有技术中通常直接利用废瓷砖破碎或用钾钠块状长石破碎获得独立的用来生产透水砖的粒子，始终存在不同厂家，不同批次、时间，不同颜色，不同规格，不同产位原矿的烧结温度收缩的不同而不同。而采用配料、球磨研磨后用喷雾干燥方式造粒则可利用配方来调节原料变化的问题，可避免以上问题对产品造成的缺陷，并把各种不规则粒子研磨成微粒后重新组合。

本发明的透水砖用瓷化颗粒中，所用原料以陶瓷废料为主，陶瓷废料为瓷质砖、炻质砖等生产过程中的产生的瓷砖废料，有利于解决陶瓷行业中的固废问题。所用钾钠长石为中低温钾钠长石。所用粘土为中高粘性高岭土。

优选的，本发明的透水砖用瓷化颗粒的自然堆积密度为1.03～1.20g/cm³。

本发明的透水砖用瓷化颗粒的制备方法采用的技术方案为：

一种透水砖用瓷化颗粒的制备方法，包括以下步骤：原料浆料经喷雾干燥、煅烧后制得，所述原料浆料主要由陶瓷废料、钾钠长石以及粘土与水混合后经球磨、陈腐得到。

原料浆料由陶瓷废料、钾钠长石以及粘土三种原料与水混合后经球磨、陈腐得到。原料浆料的细度为过250目筛余2.0％以下。其中陈腐为在搅拌条件下陈腐，陈腐时间为24～48h。为提高喷雾干燥的颗粒率，原料浆料的比重为1.65～1.80g/cm³。

原料浆料中陶瓷废料、钾钠长石以及粘土的质量份数分别为：陶瓷废料60～80份，钾钠长石10～30份，粘土5～15份。

所述喷雾干燥所用喷片口径为2.6～3.2mm，原料浆料雾化压力为10～15kg/cm²，塔顶温度为670～690℃，出口温度为85～95℃。采用较大的喷片口径，有利于控制小于40目以下颗粒的比例；通过控制喷雾时的压力，有利于泥浆雾化时提高粒径为12～20目的颗粒的比例；控制喷雾时的最大温度，不让喷雾形成的液态泥浆珠因急热***；在表面张力和受热水蒸发的过程中，保证形成颗粒表面光滑而产生开口型空心(不让其***)。

采用上述喷雾干燥工艺得到粉料粒子，其颗粒形状为开口空心球型(苹果型)，其粒径为0.3～3.0mm；每个粉料粒子的空心比例占颗粒直径的5～15％(直径比)，开口率(开口是指颗粒空心延伸至表面)为粒子颗粒的95％。并且得到的粒子颗粒光滑、有光泽，在开口空心粉料粒子白度在30～35度时其颗粒表面对光反射率能够达到0.28以上。采用上述喷雾干燥工艺得到的粉料粒子的在煅烧过程中的烧成收缩率为12～16％。

通过对粉料粒子进行煅烧使其瓷化，优选的，所述煅烧的具体过程为：所述煅烧的具体过程为：以10～20℃/min的升温速率升温至440～460℃，然后以5～8℃/min的升温速率升温至740～760℃，之后以10～20℃/min的升温速率升温至1170～1190℃后保温10～60min，之后降温。

煅烧的具体过程可分为以下阶段：

(1)先升温至440～460℃，在此过程中粉料粒子中的6～8％的自由水份开始脱离，并有少量有机物开始燃烧后变为气态排出，粉料粒子此时是开口空心，排出的水份和燃烧物同时从表面和空心通道排出，有利于控制因水份和燃烧物排出形成表面较大的孔洞和通道，孔洞和通道直径愈小愈好，小则利于后期烧结后孔洞会通过收缩自行填充、封闭，大则难以全部闭合；

(2)从440～460℃升温至740～760℃，在此过程中原料中的结构水开始水排出，同时含在原料中的SiO₂有晶型膨胀变化，产生较大的膨胀，为防止内外膨胀不一致引起颗粒产生裂纹，此过程要较慢升温；

(3)在由740～760℃升温至1170～1190℃的过程中，具体可以分为以下阶段：(1)从740～760℃升温至1050℃，此过程中粉料粒子中各晶型的矿物成份都有晶型转化，有部分分解，各不同原料开始相互反应，可以较快速地升温；从1050℃先升温至1100℃然后升温至1170～1190℃，升温到1050℃后，粉料粒子开始产生液态，各相原料开始发生共熔反应，同时会排放分解出气体；颗粒到1100℃左右开始软化，内部有大量的物理化学变化，同时因收缩和表面张力的双重作用，颗粒开口处开始连接后粘合到一起，开口粘接在一起后形成封闭(数量＞95％)，而颗粒内空处仍会留有2％～8％(直径比)的空心，需要特别注意的是，形成的液相不能太快太多，否则粉料粒子会结团，故升温至1170～1190℃后必须实现保温，从而控制液相产生的速度和量，以实现既能瓷化而颗粒又不能大量结团、结块；在此过程，形成较稳定的SiO₂—Al₂O₃—(K₂O、Na₂O)的莫来石和长石相。

在降温的过程中，可以分为以下阶段：

保温结束后，先降温至600℃，在降温过程中颗粒中有较多液态，可快速降温，用直吹冷空气的方式急冷，可提高产量的同时又为后期的冷却提供较好的物理条件和减少颗粒的缺陷；

然后由600℃降温至450℃，在此过程中颗粒会有较大的收缩并散热，要控制冷却速率，否则会因表面和中心温度差距大、表面冷却收缩太快形成应力，同时表面会产生裂纹，而降低颗粒的强度和防污性；

最后由450℃降温至40℃，此过程可以用强风直冷，以便提高产量，对颗粒的质量不会有任何的影响。

为避免粉料粒子团聚成块，先将粉料粒子与分散剂混合后再进行煅烧。其中分散剂为石英粉和瓷片坯料细粉等陶瓷行业常用的分散剂。分散剂的用量为粉料粒子质量的5～10％。优选的，分散剂为过120目筛后的细粉。

煅烧采用隧道窑、间隙式抽屉窑、辊道窑、回转窑等现有技术中常用的煅烧设备。煅烧时间根据煅烧方式、装料厚度以及体积进行调整，一般为40～360min。当采用辊道窑进行煅烧时，粉料粒子的具体煅烧过程为：先以8℃/min的升温速率升温从25℃升温至460℃，整个过程为50～60min；然后以5℃/min的升温速率升温至760℃，整个过程为60～65min；之后以10℃/min的升温速率升温至1170℃，整个过程为35～45min；之后在1170℃后保温35～45min；之后采用急冷的方式降温至600℃，整个过程为5～6min；之后采用缓冷的方式降温至450℃，整个过程为15～25min；之后在15～25min内以直冷的方式降温至40℃。

煅烧后，破碎使得团聚成块状的粒子分散开，同时破碎时要尽可能地保护粒子不碎及受伤。优选的，破碎时采用对辊的方式来有效保护颗粒不受伤。

本发明的透水砖用瓷化颗粒由原料浆料经喷雾干燥、煅烧形成，虽然生产程序相对较多，但是并不复杂。并且目前国内陶瓷生产线的产能是市场容量的2.5倍以上，有大量的闲置生产线，这样可利用闲置生产线，既减少了投入，又盘活了闲置的生产线。并且在喷雾干燥过程中，只需对现有的干燥塔喷雾***作较小的调整，加大旋涡片的直径，用∮2.6～∮3.2喷片，即可制造出粒径集中在12～40目范围内的透水砖用瓷化颗粒。

本发明的原型法烧结型高性能透水砖采用的技术方案为：

一种原型法烧结型高性能透水砖，主要由上述透水砖用瓷化颗粒和无机粘接剂制成。

以本发明的透水砖用瓷化颗粒为骨料，在此基础上得到的透水砖同时兼具高防污性、高强度以及高透水性。其抗折强度可达到13.5MPa以上，防污等级在5级以上及透水系数在3.0×10^-2cm/s以上，各性能远远高于国标。

本发明的烧结型透水砖中，还可以根据市场需要添加相应的无机陶瓷色料等而产出类似花岗岩等装饰效果。

优选的，本发明的烧结型透水砖的厚度为30～100mm。

优选的，所述透水砖用瓷化颗粒与无机粘接剂的质量比为(90～95)：(5～10)。

其中无机粘接剂为现有技术中烧结型透水砖常用的粘接剂。优选的，所述无机粘接剂为膨润土、蒙脱细粉中的一种或多种。

一种上述原型法烧结型高性能透水砖的制备方法，包括以下步骤：将透水砖用瓷化颗粒、无机粘接剂和水混合后形成混合料；将混合料压制成型，得砖坯；然后将砖坯进行烧结，即得。

采用本发明的制备方法制备过程简单，有利于工业化生产。其中将透水砖用瓷化颗粒、无机粘接剂和水混合时先采用喷淋方式将水与透水砖用瓷化颗粒充分混合，然后才与无机粘接剂混合。喷淋方式能够不让水大量集中的局部而影响无机粘接剂的粘度和均匀性。

压制成型使得透水砖用瓷化颗粒骨料粒子实现紧密堆积，通过加压，压力向下传递后，实现密堆层中粒子的凸出部位处于相邻一密堆堆层的凹陷部位。由此，每个完整粒子周围形成了6个八面体空隙和12个四面体空隙，同时，每个中间粒子(表面层不计)至少与周围粒子有18个接触点(有小粒子填入四面体和八面体空穴则更多)。在烧结后，接触点会产生共融现象而产生八面体网状结构，各向受力均匀而形成八面体网状结构，此时透水砖用瓷化颗粒仍能保持原先的球型体。因此，本发明的烧结型透水砖的抗折强度可达到13.5MPa以上。

为避免破坏骨料颗粒的结构，所述压制成型时所用压强为100～150kg/cm²，在压强饱和后再提高压强已无意义。优选的，压制时混合料在压机模腔中的厚度为70～150mm。

以本发明的透水砖用瓷化颗粒为骨料，在骨料堆积成型时能够实现球型颗粒的最大堆积密度，从而充分利用骨料颗粒周边的八面体空位和四面体空位联通的原理，在后续的烧结过程中有利于热辐射传热和对流传热速率提高，特别是对流传热可提高2倍以上的效率(而现有技术中常用的破碎料骨料粒子是不规则和连续的，空穴通道是不规则，联通通道相比路径要长6～8倍)。与现有的不规则粒子烧结相比，其燃耗可降低10～20％。

烧结所用烧结温度以及烧结时间为根据现有技术中烧结型透水砖的生产工艺进行调整。优选的，烧结时的烧结温度为1160～1180℃。烧结时间为370～470min，具体为：先在110～160min内升温至烧结温度，然后在烧结温度保温40～70min，之后在160～200min内冷却至室温。

附图说明

图1为球体堆积形成的密堆积层的结构示意图；

图2为球体之间的孔隙结构示意图；

图3为本发明的实施例3中经喷雾干燥得到的粉料粒子的剖面示意图以及煅烧后的固体颗粒的剖面示意图。

具体实施方式

本发明中所用等径球体的最大密度堆积原理为球体形成密堆积层(如图1和图2所示)，在大球四面体空隙中有小圆颗粒填充，最后形成相互联通的四面体和八面体空隙。

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

一、透水砖用瓷化颗粒的实施例

实施例1

本实施例的透水砖用瓷化颗粒，为类似苹果型的类球型颗粒，颗粒的内部所述中心空腔包括靠近球型颗粒中心的中心部位和靠近颗粒表面闭口处的闭口部；中心空腔的中心部的直径约为透水砖用瓷化颗粒的直径的5～15％；其压碎值为4.3％，表面光洁度不低于2度，吸水率不高于0.5％，自然堆积密度为1.03～1.08g/cm³。

本实施例的透水砖用瓷化颗粒主要由以下重量份数的原料制成：70份陶瓷废料、15份钾钠长石以及15份粘土。其粒径为12～30目，其中粒径大于12目的颗粒的占比＜5％，粒径为12～20目的颗粒的占比为约为30％，粒径为20～30目的颗粒的占比约为60％，粒径低于30目的颗粒的占比＜5％。

实施例2

本实施例的透水砖用瓷化颗粒，其结构同实施例1。本实施例的透水砖用瓷化颗粒主要由以下重量份数的原料制成：70份陶瓷废料、15份钾钠长石以及15份粘土。其粒径为24～40目，粒径大于24目的颗粒的占比＜5％，粒径为24～36目的颗粒的占比为40～50％，粒径为36～40目的颗粒的占比为40～50％，粒径低于40目的颗粒的占比＜5％。

二、透水砖用瓷化颗粒的制备方法的实施例

实施例3

本实施例的透水砖用瓷化颗粒的制备方法包括以下步骤：

(1)将21t陶瓷废料、4.5t钾钠长石以及4.5t粘土置于球磨机中，然后加入8.7t水以及30kg电解质三聚磷酸钠进行研磨，研磨8h后得浆料(其细度为过250目筛余2.0％以下)；然后将浆料置于浆池中在搅拌条件下陈腐24h，得原料浆料(比重为1.75g/cm³)；

(2)将原料浆料采用C4000型喷雾干燥机进行喷雾干燥，喷雾干燥的具体工艺参数为：喷雾干燥时所用喷片口径为3.0mm，泥浆雾化压力为12kg/cm²，塔顶温度为670℃，出口温度为85℃，得粉料粒子(其结构如图3所示)；

(3)将粉料粒子与分散剂(具体为石英粉，其质量为开口空心粉料粒子的8％)混合后在辊道窑(匣砵尺寸为300×300×100(高))中进行煅烧，在煅烧时先以8℃/min的升温速率升温从25℃升温至460℃，整个过程为55min；然后以5℃/min的升温速率升温至760℃，整个过程为60min；之后以10℃/min的升温速率升温至1170℃，整个过程为40min；之后在1170℃后保温40min；之后采用直吹冷空气的方式急冷的方式降温至600℃，整个过程为5min；之后采用缓冷的方式降温至450℃，整个过程为20min；之后在20min内以直冷的方式降温至40℃，然后在对辊机中进行对辊分散，得固体颗粒(其结构如图3所示)，在煅烧过程中颗粒保持粉料粒子的球体型状。

(4)然后将所得固体颗粒过筛分级筛选得粒径为12～30目的颗粒(即为实施例1中的透水砖用瓷化颗粒)以及粒径为24～40目的颗粒(即为实施例2中的透水砖用瓷化颗粒)分别入仓备用，颗粒粒径小于40目的颗粒返回步骤(1)作为陶瓷废料重复利用。

三、烧结型透水砖的实施例

实施例4

本实施例的烧结型透水砖，规格为200×100×50mm，主要由实施例1中颗粒粒径为12～30目的透水砖用瓷化颗粒与膨润土经烧结形成，其中透水砖用瓷化颗粒与膨润土的质量比为93：7。

实施例5

本实施例的烧结型透水砖，规格为200×100×50mm，主要由实施例2中颗粒粒径为24～40目的透水砖用瓷化颗粒与膨润土经烧结形成，其中透水砖用瓷化颗粒与膨润土的质量比为92：8。

四、烧结型透水砖的制备方法的实施例

实施例6

本实施例的烧结型透水砖的制备方法制得的产品对应于实施例4中的烧结型透水砖，具体包括以下步骤：

(1)称取186kg的透水砖用瓷化颗粒(粒径为12～30目)，以喷淋的方式在搅拌过程中将9kg水逐步喷入透水砖用瓷化颗粒中，然后搅拌5min后加入14kg膨润土后再搅拌6min使得膨润土充分分散并包裹在透水砖用瓷化颗粒粒子表面并没有结团现象，然后用8目筛过出结团的团状物，得混合料；

(2)将混合料置于压机中，用900T(约为9000N)的压力一次压制出18件200×100×50mm的砖坯；

(3)对砖坯进行烧成，烧成时先在120min内升温至1050℃，然后保温105min(保温过程中温度控制在1050～1175℃范围内)，之后在187min内降温至65℃，烧结过程共为412min。

实施例7

本实施例的烧结型透水砖的制备方法制得的产品对应于实施例5中的烧结型透水砖，具体过程基本与实施例8相同，区别仅在于：透水砖用瓷化颗粒(粒径为24～40目)的质量为184kg，喷加的水的质量为10.6kg，膨润土的质量为16kg。

实施例8

本实施例的烧结型透水砖的制备方法制得的产品对应于实施例4中的烧结型透水砖，具体过程基本与实施例6相同，区别仅在于：步骤(3)中烧结时先在110min内升温至1050℃，然后保温135min(保温过程中温度控制在1050～1180℃范围内)，之后在167min内降温至65℃，烧结过程共为412min。

实施例9

本实施例的烧结型透水砖的制备方法制得的产品对应于实施例5中的烧结型透水砖，具体过程基本与实施例7相同，区别仅在于：步骤(3)中烧结时先在110min内升温至1050℃，然后保温135min(保温过程中温度控制在1050～1180℃范围内)，之后在167min内降温至65℃，烧结过程共为412min。

四、试验例

试验例1

本试验例对实施例6～9中制得的烧结型透水砖的性能进行了测试，其中抗折强度以及透水系数依据GB/T25993-2010进行测试，抗污性依据DIN511330和DIN51097来进行测试。其中防污性能测试过程为先将浓茶以及浓墨水分别淋在透水砖上，然后用清水冲洗至无痕迹，再用国标方法测试。测试结果如表1所示。

表1透水砖性能测试结果

样品	抗折强度	透水系数(×10<sup>-2</sup>)	抗污性
				实施例6	16.3MPa	5.1cm/s	＞5级
实施例7	18.2MPa	4.6cm/s	＞5级
				实施例8	18.7MPa	4.6cm/s	＞5级
实施例9	21.3MPa	3.3cm/s	＞5级

由表1的测试结果可知，本发明的透水砖满足高防污性、高透水性、高强度的“三高”特性。采用本发明的烧结型透水砖，即使受污水、污泥、油渍等污染，只要用现市政清洗路面的方法(水枪+圆盘扫)清洗，完全可以很轻易清洗干净。

试验例2

结合试验例1的性能测试结果，本试验例对本发明的烧结型透水砖和现有技术中的免烧型透水砖和烧结型透水砖进行了性能比较。

根据现有技术，现有的免烧型透水砖(A类)以及烧结型透水砖(B类)以骨料材质的不同可延伸分为不同的类型，具体如下：

A类免烧型透水砖：

A1类：以变性树脂类为粘结剂，天然河砂或沙漠砂为骨料，骨料以球型为主体：细砂0.3～1.5mm直径砂作面层，骨料厚10～20mm；中粗砂2～5mm直径砂作底层，骨料厚70～100mm；振动成型，树脂固化后产生粘接力。

A2类：建筑废料或天然石材破碎后，以其中3.0～15mm连续式颗粒作为骨料，水泥作为主要粘接剂，另加约1～2％的固体水溶性胶粉。面层用6～10mm颗粒，仍用水泥为主要粘接剂，振动后液压成型，水泥固化后产生粘接力；骨料以不规则多边型和片状为主。

A3类：混合型，其中面层用直径为1.0～2.0mm的细砂，用变性树脂为粘接剂；底层用直径为3.0～15mm的建筑废料颗粒，水泥为主要粘结剂。

B类烧结型透水砖：

B1类：陶瓷废料型，利用瓷化度高的陶瓷废料破碎后获得骨料粒子，骨料粒子以不规则多面体为主，通过加入无机粘接剂产生较小粘性，压制成型后，1100～1220℃烧结而成。

B2类：钾钠长石原矿型，利用当地天然矿、钾钠共生矿的原矿破碎后获得骨料粒子，其外型以不规则多面体为主，用无机粘接剂，压制而成。

B3类：混合型，利用陶瓷废料、钾钠长石颗粒混合，加入无机粘接剂，高温烧制而成。

本发明的烧结型透水砖与现有技术中的A类以及B类透水砖的性能及成本对比如表2所示。

表2各类透水砖的性能及成本

其中，A类产品因是用变性树脂类或水泥作粘接剂，其强度普遍较低，国标的标准也低，只有通过增加产品厚度来提高承载力。而B类产品因是高温烧结，强度较A类高50％～100％，但因高温烧结的时间及能耗直接影响产品成本，加之国标的标准较低，在运输和使用过程中破损仍是投诉的主要缺陷之一，加之骨料粒径是在一段范围内连续的粒子，如小粒子多时强度高但同时又堵塞了透水通道，造成强度高后透水性差或不达国标。

因A1、A3类面层均是用变性树脂为粘接剂，树脂固化后，粒子表面形成一层胶膜，且天然砂的表面均为致密和光滑，其抗污性较好，而A2类用水泥和粉体胶作粘接剂，有一定的防污性，但其粒子的不规则形状及大量凹凸面易藏污。总的来说，A类产品使用5年左右表层树脂胶老化、粉化，其抗污力和强度直线下降。

B类产品，因其面层骨料是经破碎获得，其粒子为不规则形状的多面体，每一面中又凹凸不平的不规则状，且有小裂纹、微裂纹和孔洞现象。通过高温烧结时其表面产生较薄层的液相(全部液相后不透水)，其产生的液相无法修复大部***纹和微裂纹，更无法填补孔洞，导致使用一个雨季后砖面污染严重并易生长青苔。用高压水枪和电动盘刷反复冲洗、刷洗都难以达到较好的效果，其污渍也较大程度影响了人行道路、景观大道、广场的美观度，也直接导致B类产品的市场难以继续放大的主要原因之一。

而本发明的烧结型透水砖，质量相对较轻，并且具有高强度、高透水性以及高防污性，由于所用透水砖用瓷化颗粒需先经过喷雾干燥以及煅烧增加了一定的生产成本，但颗粒间的空穴是联通的，在烧制透水砖过程中，其对流传热的效率大大提高(较不规则粒子)，相对比不规则连续粒子的常规透水砖，其燃耗可降低10～15％，且透水砖单体成本只占整个透水砖工程成本的15～30％，而其高强度、高透水性、高抗污的“三高”特性必然会引起海绵城市建设中对透水砖的一次质的革命，也是透水砖行业一次自我否定、自我提高、自我革命的一次飞跃。

Claims

1.透水砖用瓷化颗粒，其特征在于，所述透水砖用瓷化颗粒为内部设有中心空腔的球型颗粒；所述中心空腔包括靠近球型颗粒中心的中心部位和靠近颗粒表面闭口处的闭口部；所述透水砖用瓷化颗粒的压碎值不高于6％，所述透水砖用瓷化颗粒的表面光洁度不低于2度，所述透水砖用瓷化颗粒的吸水率不高于0.5％。

2.根据权利要求1所述的透水砖用瓷化颗粒，其特征在于，该透水砖用瓷化颗粒的粒径为12～30目或24～40目。

3.根据权利要求2所述的透水砖用瓷化颗粒，其特征在于，所述透水砖用瓷化颗粒的粒径为12～30目，按质量百分比计，粒径大于12目的颗粒的占比不高于5％，粒径为12～20目的颗粒的占比为50～60％，粒径为20～30目的颗粒的占比为30～40％，粒径小于30目的颗粒的占比不高于5％。

4.根据权利要求2所述的透水砖用瓷化颗粒，其特征在于，所述透水砖用瓷化颗粒的粒径为24～40目，按质量百分比计，粒径大于24目的颗粒的占比不高于5％，粒径为24～36目的颗粒的占比为40～50％，粒径为36～40目的颗粒的占比为40～50％，粒径小于40目的颗粒的占比不高于5％。

5.根据权利要求1～4任一项所述的透水砖用瓷化颗粒，其特征在于，所述透水砖用瓷化颗粒主要由以下重量份数的原料制成：陶瓷废料60～80份，钾钠长石10～30份，粘土5～15份。

6.一种透水砖用瓷化颗粒的制备方法，其特征在于，原料浆料经喷雾干燥、煅烧后制得，所述原料浆料主要由陶瓷废料、钾钠长石以及粘土与水混合后经球磨、陈腐得到。

7.根据权利要求6所述的透水砖用瓷化颗粒的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥时所用喷片口径为2.6～3.2mm，原料浆料雾化压力为10～15kg/cm²，塔顶温度为670～690℃，出口温度为85～95℃。

8.根据权利要求6所述的透水砖用瓷化颗粒的制备方法，其特征在于，所述煅烧的具体过程为：以10～20℃/min的升温速率升温至440～460℃，然后以5～8℃/min的升温速率升温至740～760℃，之后以10～20℃/min的升温速率升温至1170～1190℃后保温10～60min，之后降温。

9.一种原型法烧结型高性能透水砖，其特征在于，主要由如权利要求1～5任一项所述的透水砖用瓷化颗粒和无机粘接剂制成。

10.一种如权利要求9所述的原型法烧结型高性能透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将透水砖用瓷化颗粒、无机粘接剂和水混合后得混合料；将混合料压制成型，得砖坯；然后将砖坯进行烧成，即得。