本發(fā)明涉及到道路施工領域的人行道地磚，具體的說是一種專用于人行道的彈性地磚及其制作方法。
背景技術：
地磚是一種地面裝飾材料，也叫地板磚，絕大多數的地磚是用黏土燒制而成，其尺寸規(guī)格和形狀也多種多樣，具有質堅、耐壓耐磨、能防潮等優(yōu)點，而有的經上釉處理后具有裝飾作用，多用于公共建筑和民用建筑的地面和樓面。
現(xiàn)實生活中，道路兩側的人行道基本上都鋪設有地磚，但是由于地磚表面十分堅硬，老人和小孩摔倒時很容易導致擦傷，而且地磚鋪設時間長之后，由于鋪設的問題，可能會有部分地磚產生翹起等問題，更加容易導致安全事故。
技術實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)實生活中道路兩側用地磚鋪設的人行道在人們摔倒時容易導致擦傷的問題，本發(fā)明提供了一種專用于人行道的彈性地磚及其制作方法，該彈性地磚通過在地磚體表面設置一層橡膠彈性層，從而在人們摔倒時防止擦傷，而且由于設置了橡膠彈性層，也可以提高人們行走時的舒適度。
本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種專用于人行道的彈性地磚，包括地磚體和鋪設在地磚體表面的橡膠彈性層，地磚體的上表面密布有若干凹陷和若干條相互平行的凸棱，以增大地磚體與橡膠彈性層的結合強度；
所述地磚體由基料、外加劑、填充劑與水混合制成泥漿后成型、燒制而成，其中，按照重量比，基料由16-18份的粉煤灰、10-12份的電石灰和22-24份的粘土混合而成，外加劑由7-8份細度不超過30微米的碳化硅微粉、2-3份細度不超過30微米的藍晶石粉和1-2份的氟化鈣混合而成，填充劑由3-5份的鋼渣粉、2-3份的鋁灰和1-2份的赤泥混合后在1650-1700℃的溫度下燒結1h后粉磨至細度不超過30微米得到；
按照重量比，所述橡膠彈性層由24～26份的順丁橡膠、10～12份的聚酯纖維、4～6份的聚丙烯腈纖維、4～5份的硫化劑、2～3份的炭黑、3～4份的改性空心玻璃微珠、2～3份的二氧化硅微粉、0.8～1份的改性四鈦酸鉀晶須和4～6份的補強劑在60～80℃條件下混煉而成，所述補強劑由8～10份海泡石絨、1～2份的改性納米二氧化鈦、10～12份正硅酸乙酯制成；所述改性空心玻璃微球和改性四鈦酸鉀晶須分別是將市售的空心玻璃微球和市售的四鈦酸鉀晶須與其重量3-5%的表面改性劑混合后靜置1-2h后過濾晾干得到，所用表面改性劑由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成。
所述外加劑中還含有1-2份細度不超過100微米的石英砂粉末。
所述填充劑中還含有1-2份的橄欖巖粉末。
所述補強劑制備方法為：按照重量比，取10～12份正硅酸乙酯與去離子水按照1:8-10的比例混合，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳粉、8～10份海泡石絨和1～2份的改性納米二氧化鈦混合均勻進行反應，反應過程中，每隔20min向反應體系內施加頻率350-370kHz的超聲波1min，待反應結束后對反應體系進行超濾得到固體粉末，最后將固體粉末在有氧條件下充分灼燒除去碳粉即得到補強劑；所述改性納米二氧化鈦是市售的納米二氧化鈦與其重量3-5%的表面改性劑混合得到，該表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。
所述填充劑在制備過程中，燒結完成后以600-700℃/min的降溫速率急速冷卻后再進行粉磨。
上述專用于人行道的彈性地磚的制作方法，首先制備填充劑粉末，然后上述比例稱取各物料進行混合并加入水制成含水率為18-20%的泥料，該泥料在陳化6-8天后入模制成地磚坯體，而后經烘干、燒結和自然冷卻即得到地磚體，最后在地磚體的表面鋪設橡膠彈性層即得到產品，所述填充劑粉末的制備方法為：按照上述的比例稱取鋼渣粉、鋁灰和赤泥，混合后粉磨至細度不超過300微米的細粉，然后在1650-1700℃的溫度下燒結1h后冷卻并粉磨至細度不超過30微米即得到填充劑。
所述泥料在陳化6-8天后，向其中加入泥料總重3%的地溝油，再次拌合均勻后再進行擠壓成型制成地磚坯體。
所述烘干溫度為100-120℃。
所述燒結分為預熱段、升溫段和焙燒段三部分，其中，預熱段是指使爐內溫度從常溫在2h均勻升高到200℃，并保持該溫度1-2h，在此過程中，保持爐內氧氣含量不高于4%；
所述升溫段是指，使爐內溫度從200℃在4h均勻升高到800℃，在此過程中，保持爐內氧氣含量不低于45%；
所述焙燒段是指，使爐內溫度從800℃在2h均勻升高到1650℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內氧氣含量不低于45%。
本發(fā)明中，在制作地磚體時，為防止燒結過程中出現(xiàn)裂紋等缺陷，在將各物料混合制成泥料陳化后，可以向其中加入基料總重10%的水泥進行拌合，拌合均勻后再進行烘干、燒結和冷卻，從而最終得到地磚。
本發(fā)明以粉煤灰、電石灰和粘土來作為燒制地磚的基料，不僅解決了粉煤灰、電石灰等廢棄物的再利用，而且也提高了燒制后地磚的強度（粉煤灰中含有的氧化鋁、氧化硅等與氧化鈣在地磚燒結時的高溫環(huán)境中形成陶瓷顆粒增強體結構），通過加入由碳化硅作為外加劑，可以使得燒成的地磚表面含有一些開放型氣孔（或稱開口氣孔），這些氣孔能夠保證地磚與橡膠彈性層結合的緊密性，而且也不會影響地磚的強度；碳化硅在高溫氧化氣氛中容易發(fā)生氧化反應：SiC+2O2→CO2+SiO2，該反應開始溫度較高，1000℃開始明顯氧化，顆粒越細，則氧化速度越快，反應產物CO2的逸出容易造成坯體表面形成開口氣孔，而反應產物SiO2具有較高活性，與氧化鋁反應生成莫來石，從而在地磚內形成莫來石增強體；同時，高溫下外加劑中的藍晶石細粉分解，既可確保生成較多的莫來石相，保證制品的力學強度，藍晶石從1100℃左右開始分解、生成莫來石和SiO2，1300℃以后顯著分解轉化，由于該莫來石化反應伴隨有16-18%的體積膨脹，因此還可填充由于碳化硅氧化產生的孔隙，使單個孔隙變小，整體孔隙率降低，并且會改變地磚內孔隙的形狀和分布；由于地磚中含有大量的微孔，也能夠吸收并削弱震動的傳遞；
本發(fā)明的橡膠彈性層中，含有改性空心玻璃微珠，一方面能夠均勻分散在順丁橡膠、聚酯纖維和聚丙烯腈纖維形成的基體中，另一方面是改性過程中使空心玻璃微珠表面接枝大量的硅羥基，這些基團通過化學反應將空心玻璃微珠與基體連接起來，保證二者具有良好的界面結合力，材料在受到外力時，空心玻璃微珠粒子在材料中受到應力發(fā)生形變、破壞等，從而吸收沖擊能量，提高沖擊性能，同時還可以引發(fā)銀紋，終止裂縫擴展，在一定形態(tài)結構下引發(fā)基體的剪切屈服，從而消耗大量的沖擊能量，又能較好地傳遞所承受的外力，提高橡膠彈性體的壓縮強度、彎曲強度、沖擊強度；含有的海泡石絨也具有微孔結構，具有很大的比表面積，分散到橡膠彈性層中也能吸收震動和沖擊；
利用氫氧化鋇和碳酸鈉混合作為催化劑讓納米級的 SiO2粒子的表面能夠受到羥基的作用，從而含有一定數量的含氧官能團，增加了納米級SiO2粒子的有關表面相容性，在納米級SiO2粒子作為填充料與其余原料充分混合時，因為SiO2顆粒很小，且比表面積大，細微化的結構使得其余物料與其的接觸面積增大，使SiO2粒子可以在物料中均勻分散，從而便于SiO2與其余物質在高溫下發(fā)生化學鍵合或者物理結合。此外，均勻分散的納米級SiO2相當于“錨點”，其能夠使高溫環(huán)境下生成的強化基體與其結合，在受到外力沖擊作用下，能夠產生 “應力集中”的效應，使得其周圍的一些基體“屈服”并吸收較多的變形功，此外也能夠產生 “釘扎-攀越”效應，增大裂紋在擴展時所受到的阻力，消耗變形功，從而使其韌性增加。
有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：
1）本發(fā)明通過在地磚體的表面設置一層橡膠彈性層，不僅在人們摔倒時防止擦傷，而且由于設置了橡膠彈性層，可以提高人們行走時的舒適度，地磚體與橡膠彈性層粘接的表面設置有若干凸棱，能夠對腳底起到一定的按摩作用；同時，由于預先設置橡膠彈性層，使得地磚鋪設好之后直接在人行道地面上形成一層橡膠彈性層，與現(xiàn)有的先整理地面、然后在地面上鋪塑膠材料或橡膠材料的方法相比，大幅度提高了鋪設的效率，節(jié)省了施工工期；
2）本發(fā)明以粉煤灰、電石灰和粘土來作為燒制地磚體的基料，不僅解決了粉煤灰、電石灰等廢棄物的再利用，而且也提高了燒制后地磚的強度（粉煤灰中含有的氧化鋁、氧化硅等與氧化鈣在地磚燒結時的高溫環(huán)境中形成陶瓷顆粒增強體結構），通過加入由碳化硅作為外加劑，可以使得燒成的地磚表面含有一些開放型氣孔（或稱開口氣孔），這些氣孔能夠保證地磚與橡膠彈性體結合的緊密性，而且也不會影響地磚的強度；
3）本發(fā)明外加劑中的藍晶石細粉在高溫下分解，既可確保生成較多的莫來石相，保證制品的力學強度，藍晶石從1100℃左右開始分解、生成莫來石和SiO2，1300℃以后顯著分解轉化，由于該莫來石化反應伴隨有16-18%的體積膨脹，因此還可填充由于碳化硅氧化產生的孔隙，使單個孔隙變小，整體孔隙率降低，并且會改變地磚內孔隙的形狀和分布；
4）本發(fā)明的橡膠彈性層中含有改性空心玻璃微珠，一方面能夠均勻分散在順丁橡膠、聚酯纖維和聚丙烯腈纖維形成的基體中，另一方面是改性過程中使空心玻璃微珠表面接枝大量的硅羥基，這些基團通過化學反應將空心玻璃微珠與基體連接起來，保證二者具有良好的界面結合力，材料在受到外力時，空心玻璃微珠粒子在材料中受到應力發(fā)生形變、破壞等，從而吸收沖擊能量，提高沖擊性能，同時還可以引發(fā)銀紋，終止裂縫擴展，在一定形態(tài)結構下引發(fā)基體的剪切屈服，從而消耗大量的沖擊能量，又能較好地傳遞所承受的外力，提高橡膠彈性體的壓縮強度、彎曲強度、沖擊強度；含有的海泡石絨也具有微孔結構，具有很大的比表面積，分散到橡膠彈性層中也能吸收震動和沖擊；
5）本發(fā)明在泥料陳化后向其中加入地溝油進行拌合，不僅充分利用了廢棄的地溝油，而且由于加入地溝油，使得泥料的黏性和塑形得到了增強，這樣使得外加劑在高溫下分解形成氣孔的過程中，大幅度降低由于氣孔及藍晶石粉膨脹所導致的裂紋等缺陷。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
附圖標記：1、地磚體，101、凸棱，102、凹陷，2、橡膠彈性層。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步的闡述。
實施例1
一種專用于人行道的彈性地磚，包括地磚體1和鋪設在地磚體1表面的橡膠彈性層2，地磚體1的上表面密布有若干凹陷102和若干條相互平行的凸棱101，以增大地磚體1與橡膠彈性層2的結合強度；
所述地磚體1由基料、外加劑、填充劑與水混合制成泥漿后成型、燒制而成，其中，按照重量比，基料由16份的粉煤灰、10份的電石灰和22份的粘土混合而成，外加劑由7份細度不超過30微米的碳化硅微粉、2份細度不超過30微米的藍晶石粉和1份的氟化鈣混合而成，填充劑由3份的鋼渣粉、2份的鋁灰和1份的赤泥混合后在1650℃的溫度下燒結1h后粉磨至細度不超過30微米得到；
按照重量比，所述橡膠彈性層2由24份的順丁橡膠、10份的聚酯纖維、4份的聚丙烯腈纖維、4份的硫化劑、2份的炭黑、3份的改性空心玻璃微珠、2份的二氧化硅微粉、0.8份的改性四鈦酸鉀晶須和4份的補強劑在60℃條件下混煉而成，所述補強劑由8份海泡石絨、1份的改性納米二氧化鈦、10份正硅酸乙酯制成；所述改性空心玻璃微球和改性四鈦酸鉀晶須分別是將市售的空心玻璃微球和市售的四鈦酸鉀晶須與其重量3%的表面改性劑混合后靜置1h后過濾晾干得到，所用表面改性劑由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比3:80:2:1的比例混合而成；
上述專用于人行道的彈性地磚的制作方法，首先制備填充劑粉末，然后上述比例稱取各物料進行混合并加入水制成含水率為18%的泥料，該泥料在陳化6天后入模制成地磚坯體，而后經烘干、燒結和自然冷卻即得到地磚體，最后在地磚體的表面鋪設橡膠彈性層即得到產品，所述填充劑粉末的制備方法為：按照上述的比例稱取鋼渣粉、鋁灰和赤泥，混合后粉磨至細度不超過300微米的細粉，然后在1650℃的溫度下燒結1h后冷卻并粉磨至細度不超過30微米即得到填充劑。
以上為本實施例的基本實施方式，可在以上基礎上做進一步的改進、優(yōu)化和限定：
如，所述外加劑中還含有1份細度不超過100微米的石英砂粉末；
又如，所述填充劑中還含有1份的橄欖巖粉末；
又如，所述補強劑制備方法為：按照重量比，取10份正硅酸乙酯與去離子水按照1:8的比例混合，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳粉、8份海泡石絨和1份的改性納米二氧化鈦混合均勻進行反應，反應過程中，每隔20min向反應體系內施加頻率350kHz的超聲波1min，待反應結束后對反應體系進行超濾得到固體粉末，最后將固體粉末在有氧條件下充分灼燒除去碳粉即得到補強劑；所述改性納米二氧化鈦是市售的納米二氧化鈦與其重量3%的表面改性劑混合得到，該表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3:1:30的比例混合而成；
再如，所述填充劑在制備過程中，燒結完成后以600℃/min的降溫速率急速冷卻后再進行粉磨；
又再如，所述泥料在陳化6天后，向其中加入泥料總重3%的地溝油，再次拌合均勻后再進行擠壓成型制成地磚坯體；
又再如，所述烘干溫度為100℃，而且在烘干過程中充分利用軸流風機，以使受熱均勻；
最后，所述燒結分為預熱段、升溫段和焙燒段三部分，其中，預熱段是指使爐內溫度從常溫在2h均勻升高到200℃，并保持該溫度1h，在此過程中，保持爐內氧氣含量不高于4%；
所述升溫段是指，使爐內溫度從200℃在4h均勻升高到800℃，在此過程中，保持爐內氧氣含量不低于45%；
所述焙燒段是指，使爐內溫度從800℃在2h均勻升高到1650℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內氧氣含量不低于45%。
實施例2
一種專用于人行道的彈性地磚，包括地磚體1和鋪設在地磚體1表面的橡膠彈性層2，地磚體1的上表面密布有若干凹陷102和若干條相互平行的凸棱101，以增大地磚體1與橡膠彈性層2的結合強度；
所述地磚體1由基料、外加劑、填充劑與水混合制成泥漿后成型、燒制而成，其中，按照重量比，基料由18份的粉煤灰、12份的電石灰和24份的粘土混合而成，外加劑由8份細度不超過30微米的碳化硅微粉、3份細度不超過30微米的藍晶石粉和2份的氟化鈣混合而成，填充劑由5份的鋼渣粉、3份的鋁灰和2份的赤泥混合后在1700℃的溫度下燒結1h后粉磨至細度不超過30微米得到；
按照重量比，所述橡膠彈性層2由26份的順丁橡膠、12份的聚酯纖維、6份的聚丙烯腈纖維、5份的硫化劑、3份的炭黑、4份的改性空心玻璃微珠、3份的二氧化硅微粉、1份的改性四鈦酸鉀晶須和6份的補強劑在80℃條件下混煉而成，所述補強劑由10份海泡石絨、2份的改性納米二氧化鈦、12份正硅酸乙酯制成；所述改性空心玻璃微球和改性四鈦酸鉀晶須分別是將市售的空心玻璃微球和市售的四鈦酸鉀晶須與其重量5%的表面改性劑混合后靜置2h后過濾晾干得到，所用表面改性劑由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比4:80:3:2的比例混合而成；
上述專用于人行道的彈性地磚的制作方法，首先制備填充劑粉末，然后上述比例稱取各物料進行混合并加入水制成含水率為20%的泥料，該泥料在陳化8天后入模制成地磚坯體，而后經烘干、燒結和自然冷卻即得到地磚體，最后在地磚體的表面鋪設橡膠彈性層即得到產品，所述填充劑粉末的制備方法為：按照上述的比例稱取鋼渣粉、鋁灰和赤泥，混合后粉磨至細度不超過300微米的細粉，然后在1700℃的溫度下燒結1h后冷卻并粉磨至細度不超過30微米即得到填充劑。
以上為本實施例的基本實施方式，可在以上基礎上做進一步的改進、優(yōu)化和限定：
如，所述外加劑中還含有2份細度不超過100微米的石英砂粉末；
又如，所述填充劑中還含有2份的橄欖巖粉末；
又如，所述補強劑制備方法為：按照重量比，取12份正硅酸乙酯與去離子水按照1:10的比例混合，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳粉、10份海泡石絨和2份的改性納米二氧化鈦混合均勻進行反應，反應過程中，每隔20min向反應體系內施加頻率370kHz的超聲波1min，待反應結束后對反應體系進行超濾得到固體粉末，最后將固體粉末在有氧條件下充分灼燒除去碳粉即得到補強劑；所述改性納米二氧化鈦是市售的納米二氧化鈦與其重量5%的表面改性劑混合得到，該表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比4:2:30的比例混合而成；
再如，所述填充劑在制備過程中，燒結完成后以700℃/min的降溫速率急速冷卻后再進行粉磨；
又再如，所述泥料在陳化8天后，向其中加入泥料總重3%的地溝油，再次拌合均勻后再進行擠壓成型制成地磚坯體；
又再如，所述烘干溫度為120℃，而且在烘干過程中充分利用軸流風機，以使受熱均勻；
最后，所述燒結分為預熱段、升溫段和焙燒段三部分，其中，預熱段是指使爐內溫度從常溫在2h均勻升高到200℃，并保持該溫度2h，在此過程中，保持爐內氧氣含量不高于4%；
所述升溫段是指，使爐內溫度從200℃在4h均勻升高到800℃，在此過程中，保持爐內氧氣含量不低于45%；
所述焙燒段是指，使爐內溫度從800℃在2h均勻升高到1650℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內氧氣含量不低于45%。
實施例3
一種專用于人行道的彈性地磚，包括地磚體1和鋪設在地磚體1表面的橡膠彈性層2，地磚體1的上表面密布有若干凹陷102和若干條相互平行的凸棱101，以增大地磚體1與橡膠彈性層2的結合強度；
所述地磚體1由基料、外加劑、填充劑與水混合制成泥漿后成型、燒制而成，其中，按照重量比，基料由17份的粉煤灰、11份的電石灰和23份的粘土混合而成，外加劑由7.5份細度不超過30微米的碳化硅微粉、2.5份細度不超過30微米的藍晶石粉和1.5份的氟化鈣混合而成，填充劑由4份的鋼渣粉、2.5份的鋁灰和1.5份的赤泥混合后在1675℃的溫度下燒結1h后粉磨至細度不超過30微米得到；
按照重量比，所述橡膠彈性層2由25份的順丁橡膠、11份的聚酯纖維、5份的聚丙烯腈纖維、4.5份的硫化劑、2.5份的炭黑、3.5份的改性空心玻璃微珠、2.5份的二氧化硅微粉、0.9份的改性四鈦酸鉀晶須和5份的補強劑在70℃條件下混煉而成，所述補強劑由9份海泡石絨、1.5份的改性納米二氧化鈦、11份正硅酸乙酯制成；所述改性空心玻璃微球和改性四鈦酸鉀晶須分別是將市售的空心玻璃微球和市售的四鈦酸鉀晶須與其重量4%的表面改性劑混合后靜置1.5h后過濾晾干得到，所用表面改性劑由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比3.5:80:2.5:1.5的比例混合而成；
上述專用于人行道的彈性地磚的制作方法，首先制備填充劑粉末，然后上述比例稱取各物料進行混合并加入水制成含水率為19%的泥料，該泥料在陳化7天后入模制成地磚坯體，而后經烘干、燒結和自然冷卻即得到地磚體，最后在地磚體的表面鋪設橡膠彈性層即得到產品，所述填充劑粉末的制備方法為：按照上述的比例稱取鋼渣粉、鋁灰和赤泥，混合后粉磨至細度不超過300微米的細粉，然后在1675℃的溫度下燒結1h后冷卻并粉磨至細度不超過30微米即得到填充劑。
以上為本實施例的基本實施方式，可在以上基礎上做進一步的改進、優(yōu)化和限定：
如，所述外加劑中還含有1.5份細度不超過100微米的石英砂粉末；
又如，所述填充劑中還含有1.5份的橄欖巖粉末；
又如，所述補強劑制備方法為：按照重量比，取11份正硅酸乙酯與去離子水按照1:9的比例混合，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳粉、9份海泡石絨和1.5份的改性納米二氧化鈦混合均勻進行反應，反應過程中，每隔20min向反應體系內施加頻率360kHz的超聲波1min，待反應結束后對反應體系進行超濾得到固體粉末，最后將固體粉末在有氧條件下充分灼燒除去碳粉即得到補強劑；所述改性納米二氧化鈦是市售的納米二氧化鈦與其重量4%的表面改性劑混合得到，該表面改性劑由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3.5:1.5:30的比例混合而成；
再如，所述填充劑在制備過程中，燒結完成后以650℃/min的降溫速率急速冷卻后再進行粉磨；
又再如，所述泥料在陳化7天后，向其中加入泥料總重3%的地溝油，再次拌合均勻后再進行擠壓成型制成地磚坯體；
又再如，所述烘干溫度為110℃，而且在烘干過程中充分利用軸流風機，以使受熱均勻；
最后，所述燒結分為預熱段、升溫段和焙燒段三部分，其中，預熱段是指使爐內溫度從常溫在2h均勻升高到200℃，并保持該溫度1.5h，在此過程中，保持爐內氧氣含量不高于4%；
所述升溫段是指，使爐內溫度從200℃在4h均勻升高到800℃，在此過程中，保持爐內氧氣含量不低于45%；
所述焙燒段是指，使爐內溫度從800℃在2h均勻升高到1650℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內氧氣含量不低于45%。