本發(fā)明涉及一種仿天然石材的耐污透水磚及其制備方法，屬于建筑材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：作為海綿城市建設(shè)體系中的重要一環(huán)，路面透水磚發(fā)揮著巨大的作用。在海綿城市的建設(shè)大潮中，其市場前景異常廣闊。透水磚具有如下優(yōu)點(diǎn)：具有良好的透水、透氣性能，可使雨水迅速滲入地下，補(bǔ)充土壤水和地下水，保持土壤濕度，改善城市地面植物和土壤微生物的生存條件；可吸收水分與熱量，調(diào)節(jié)地表局部空間的溫濕度，對調(diào)節(jié)城市小氣候、緩解城市熱島效應(yīng)有較大的作用；可減輕城市排水和防洪壓力、對防止公共水域的污染和處理污水具有良好的效果；雨后不積水，雪后不打滑，方便出行；表面呈微小凹凸，防止路面反光，吸收車輛行使時產(chǎn)生的噪音，可提高車輛通行的舒適性和安全性。目前，在我國，大多數(shù)透水磚一般以天然碎石、建筑垃圾、礦渣廢料等為主要資源。為了使透水磚獲得較好的透水性，所用顆粒的粒徑不能太大，但若顆粒的粒徑較小，制備出的透水磚強(qiáng)度不夠，透水性與強(qiáng)度往往兩者無法兼得。而且，廢混凝土顆粒的斷面較粗糙，即使是采用粒徑較小的廢混凝土顆粒所制備出來的透水磚，其透水性也不太好。在第一年變化不大，但是在雨雪天氣，尤其是遇到泥水時，由于泥水中的泥漿會阻塞透水磚內(nèi)部的縫隙，大大降低透水性能。透水性在第2～3年會下降50％。且當(dāng)前普通透水磚面層粗糙、單調(diào)、美觀度差。因此需要開發(fā)透水性能更好的、更美觀實(shí)用的透水磚。雖然天然石材用于鋪設(shè)廣場或街道，堅(jiān)固耐用，但隨著社會的日益發(fā)展，國家對礦山資源開采監(jiān)管力度的加大和石材資源的越來越緊張，使天然石材的使用成本越來越高，在絕大部分城市采用天然石材用于市政消費(fèi)是不現(xiàn)實(shí)的。而透水仿石材磚的研究將克服以上缺陷，減少了自然資源的浪費(fèi)，同時極大地降低了成本。因此，研發(fā)仿天然石材的透水性能良好的透水磚非常有必要。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于解決當(dāng)前普通透水磚易被污泥水等堵塞，耐磨性差、透水效果差、美觀度不足等問題，提供一種仿天然石材的耐污透水磚及其制備方法。該透水磚具有耐污等級高、耐磨、透水性好、強(qiáng)度高、成本低、表面光滑的仿石材美觀等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種仿天然石材的耐污透水磚，包括耐污透水面層和透水基層，所述耐污透水面層由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備：水泥10-15份，水性粘結(jié)劑0.5-2份，改性細(xì)骨料65-75份，水2-4.5份、透水劑1.5-2份和顏料3-8份；所述透水基層由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備：粉煤灰15-25份，水泥5-10份，電石渣10-20份，爐渣5-15份，建筑垃圾15-20份，透水劑2-4份，水3-8份。耐污透水面層和透水基層的質(zhì)量比為1:7.5-8.5，優(yōu)選1:8。所述改性細(xì)骨料由細(xì)骨料進(jìn)行改性后獲得；所述細(xì)骨料為花崗巖碎片、大理石片、石英砂、硅砂中的一種或幾種，粒徑為40-80目。所述改性細(xì)骨料中各組分的配比為，促凝劑：水性粘結(jié)劑：細(xì)骨料＝1：5：800，抗氧化劑的摻量為水性粘結(jié)劑的0.1％-0.5％。所述改性細(xì)骨料的制備方法是：將細(xì)骨料投入到攪拌機(jī)中，加入少量(30％左右)的水性粘結(jié)劑進(jìn)行攪拌，逐漸加入剩余的水性粘結(jié)劑和抗氧化劑，攪拌均勻，最后加入促凝劑繼續(xù)攪拌5-10分鐘，即可得到改性細(xì)骨料。所述水性粘結(jié)劑是:sbt-sp103e水性環(huán)氧樹脂。制備工藝如下：(1)制備改性細(xì)骨料將細(xì)骨料投入到攪拌機(jī)中，然后加入少量(30％左右)的水性粘結(jié)劑進(jìn)行攪拌，逐漸加入剩余的水性粘結(jié)劑和抗氧化劑，攪拌均勻，最后加入促凝劑繼續(xù)攪拌5-10分鐘，即可得到改性細(xì)骨料。(2)準(zhǔn)備耐污透水面層用物料：先將水泥、改性細(xì)骨料、顏料混合拌勻，再加入水和水性粘結(jié)劑、透水劑用攪拌機(jī)攪拌均勻，備用；(3)準(zhǔn)備透水基層用物料：先將粉煤灰、水泥、電石渣、爐渣、建筑垃圾攪拌混合均勻，再加水和透水劑用攪拌機(jī)攪拌均勻，備用；(4)成型：將步驟(2)和步驟(3)的物料送入面料布料機(jī)開始布料，模壓振搗成型。(5)成型透水磚坯進(jìn)入養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)養(yǎng)護(hù)。各原料及指標(biāo)：水泥：水泥強(qiáng)度等級為42.5級及以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。顏料：顏料為無機(jī)顏料，粉末狀，氧化鐵系紅、黃、藍(lán)、綠、黑等。粉煤灰：符合《gbt1596-2005》用于水泥和混凝土中的粉煤灰。電石渣：電石水解獲取乙炔氣后的以氫氧化鈣為主要成分的廢渣，含水量為8-12％。電石泥中微量元素未超過排放標(biāo)準(zhǔn)、放射性符合建筑主體材料技術(shù)要求。爐渣：符合《gbt18046-2008》用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉。建筑垃圾：廢棄磚、廢棄混凝土塊通過破碎機(jī)制備的粒徑為3-5mm的骨料。透水劑：北京德昌偉業(yè)建筑工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的透水劑，型號：dc-c3，具有強(qiáng)度高、粘接力大、添加量小、水泥用量少，成本低等優(yōu)點(diǎn)。采用它可提高透水層的和易性，增強(qiáng)透水性，提高透水磚的耐久性和后期強(qiáng)度。本發(fā)明透水磚具有如下技術(shù)指標(biāo)：強(qiáng)度等級cc50，磨坑長度30mm，透水系數(shù)(15℃)大于7.5×10-2cm/s；凍融循環(huán)試驗(yàn)后，外觀質(zhì)量無正面粘皮及缺損，無缺棱掉角、無裂紋、色差及分層等，強(qiáng)度損失低于14％。使用3年后透水性能降低約3％-5％。本發(fā)明透水磚具有如下有益效果：(1)具有長時效的透水性能本發(fā)明透水磚通過破壞水的表面張力來透水，表面非常致密，因此，不易被灰塵堵死，具有長時效的透水性。(2)具有高強(qiáng)度和美觀度細(xì)骨料采用水性粘接劑進(jìn)行改性，提高水泥和細(xì)骨料的界面強(qiáng)度，同時增強(qiáng)透水磚的面層強(qiáng)度。因此，本發(fā)明透水磚具有類似天然石材的光亮清潔的外觀，又有極高的強(qiáng)度和耐磨度。(3)面層無污染不易堵塞通過對細(xì)骨料改性后，磚的表面比較光滑，其表面不會形成凹坑或凸起，因此，磚表面容易清洗，不會有雜物堵塞毛細(xì)孔。能達(dá)到雨水蓄水，保水和凈化處理的功能。通過gb/t9780-2013評定該樣品磚的耐沾污性等級為0級，面層無污染。透水磚面層的耐污性主要取決于其致密度的高低和表面缺陷(針孔、裂紋、凹坑等)的多少，致密度越高，表面缺陷越少，其耐污性越好。原有的透水磚，其表面往往比較粗糙，缺陷較多且顆粒內(nèi)部存在較多氣孔，這是導(dǎo)致耐污性差不易清潔的根本原因。本發(fā)明中正是由于采用天然材料的細(xì)骨料，進(jìn)行改性后，獲得光滑的、致密度高的表面，因此具有很好的耐污性和易清潔性。(4)原料來源豐富，制備工藝簡單易于控制，適合規(guī)?；a(chǎn)，市場前景廣闊。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體方法對本發(fā)明的技術(shù)方案及其所產(chǎn)生的技術(shù)效果做進(jìn)一步的闡述，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明所述方法如無特殊說明，均為本領(lǐng)域常規(guī)方法。所用試劑如無特殊說明，均可以從商業(yè)途徑獲得。實(shí)施例1一種仿天然石材的耐污透水磚，包括耐污透水面層和透水基層，所述耐污透水面層由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備：水泥12份，水性粘結(jié)劑1份，改性細(xì)骨料70份，水3份、透水劑1.5份和顏料5份；所述透水基層由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備：粉煤灰20份，水泥8份，電石渣15份，爐渣10份，建筑垃圾17份，透水劑3份，水5份。耐污透水面層和透水基層的比例為1:8。制備工藝如下：(1)制備改性細(xì)骨料按照促凝劑：水性粘結(jié)劑：細(xì)骨料＝1：5：800、抗氧化劑的摻量為水性粘結(jié)劑的0.3％的比例，將細(xì)骨料(花崗巖碎片，粒徑為40-80目)投入到攪拌機(jī)中，然后加入少量(30％)的水性粘結(jié)劑進(jìn)行攪拌，逐漸加入剩余的水性粘結(jié)劑和抗氧化劑，攪拌均勻，最后加入促凝劑繼續(xù)攪拌5-10分鐘，即可得到改性細(xì)骨料。(2)準(zhǔn)備耐污透水面層用物料：先將水泥、步驟(1)制備的改性細(xì)骨料、顏料混合拌勻，再加入水和水性粘結(jié)劑、透水劑用攪拌機(jī)攪拌均勻，備用。(3)準(zhǔn)備透水基層用物料：先將粉煤灰、水泥、電石渣、爐渣、建筑垃圾攪拌混合均勻，再加水和透水劑用攪拌機(jī)攪拌均勻，備用。(4)成型：將步驟(2)和步驟(3)的物料送入面料布料機(jī)開始布料，模壓振搗成型。(5)成型透水磚坯進(jìn)入養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)養(yǎng)護(hù)。所制備的透水磚具有如下性能指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度55.0mpa，磨坑長度為29mm，透水系數(shù)(15℃)為7.5×10-2cm/s；凍融循環(huán)試驗(yàn)后，外觀質(zhì)量無正面粘皮及缺損，無缺棱掉角、無裂紋、色差及分層等，強(qiáng)度損失為14％。該透水磚經(jīng)使用3年后，透水系數(shù)(15℃)為7.1×10-2cm/s，耐污等級為0級。實(shí)施例2一種仿天然石材的耐污透水磚，包括耐污透水面層和透水基層，所述耐污透水面層由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備：水泥10份，水性粘結(jié)劑0.8份，改性細(xì)骨料65份，水2.5份、透水劑1.5份和顏料5份；所述透水基層由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備：粉煤灰15份，水泥5份，電石渣15份，爐渣15份，建筑垃圾20份，透水劑3份，水5份。耐污透水面層和透水基層的比例為1:8。制備工藝如下：(1)制備改性細(xì)骨料按照促凝劑：水性粘結(jié)劑：細(xì)骨料＝1：5：800、抗氧化劑的摻量為水性粘結(jié)劑的0.4％的比例，將細(xì)骨料(大理石碎片，粒徑為40-80目)投入到攪拌機(jī)中，然后加入少量(29％)的水性粘結(jié)劑進(jìn)行攪拌，逐漸加入剩余的水性粘結(jié)劑和抗氧化劑，攪拌均勻，最后加入促凝劑繼續(xù)攪拌5-10分鐘，即可得到改性細(xì)骨料。(2)準(zhǔn)備耐污透水面層用物料：先將水泥、步驟(1)制備的改性細(xì)骨料、顏料混合拌勻，再加入水和水性粘結(jié)劑、透水劑用攪拌機(jī)攪拌均勻，備用。(3)準(zhǔn)備透水基層用物料：先將粉煤灰、水泥、電石渣、爐渣、建筑垃圾攪拌混合均勻，再加水和透水劑用攪拌機(jī)攪拌均勻，備用。(4)成型：將步驟(2)和步驟(3)的物料送入面料布料機(jī)開始布料，模壓振搗成型。(5)成型透水磚坯進(jìn)入養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)養(yǎng)護(hù)。所制備的透水磚具有如下性能指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度53.0mpa，磨坑長度為31mm，透水系數(shù)(15℃)為8.0×10-2cm/s；凍融循環(huán)試驗(yàn)后，外觀質(zhì)量無正面粘皮及缺損，無缺棱掉角、無裂紋、色差及分層等，強(qiáng)度損失為13％。該透水磚經(jīng)使用3年后，透水系數(shù)(15℃)為7.6×10-2cm/s，耐污等級為0級。實(shí)施例3一種仿天然石材的耐污透水磚，包括耐污透水面層和透水基層，所述耐污透水面層由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備：水泥15份，水性粘結(jié)劑1.5份，改性細(xì)骨料70份，水3.5份、透水劑2份和顏料5份；所述透水基層由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備：粉煤灰25份，水泥5份，電石渣10份，爐渣10份，建筑垃圾15份，透水劑3份，水5份。耐污透水面層和透水基層的比例為1:8。制備工藝如下：(1)制備改性細(xì)骨料按照促凝劑：水性粘結(jié)劑：細(xì)骨料＝1：5：800、抗氧化劑的摻量為水性粘結(jié)劑的0.5％的比例，將細(xì)骨料(花崗巖碎片和大理石碎片等量，粒徑為40-80目)投入到攪拌機(jī)中，然后加入少量(32％)的水性粘結(jié)劑進(jìn)行攪拌，逐漸加入剩余的水性粘結(jié)劑和抗氧化劑，攪拌均勻，最后加入促凝劑繼續(xù)攪拌5-10分鐘，即可得到改性細(xì)骨料。(2)準(zhǔn)備耐污透水面層用物料：先將水泥、步驟(1)制備的改性細(xì)骨料、顏料混合拌勻，再加入水和水性粘結(jié)劑、透水劑用攪拌機(jī)攪拌均勻，備用。(3)準(zhǔn)備透水基層用物料：先將粉煤灰、水泥、電石渣、爐渣、建筑垃圾攪拌混合均勻，再加水和透水劑用攪拌機(jī)攪拌均勻，備用。(4)成型：將步驟(2)和步驟(3)的物料送入面料布料機(jī)開始布料，模壓振搗成型。(5)成型透水磚坯進(jìn)入養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)養(yǎng)護(hù)。所制備的透水磚具有如下性能指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度56.5mpa，磨坑長度為27mm，透水系數(shù)(15℃)為7.7×10-2cm/s；凍融循環(huán)試驗(yàn)后，外觀質(zhì)量無正面粘皮及缺損，無缺棱掉角、無裂紋、色差及分層等，強(qiáng)度損失為14％。該透水磚經(jīng)使用3年后，透水系數(shù)(15℃)為7.4×10-2cm/s，耐污等級為0級。對比例1按照實(shí)施例1的方法制備仿天然石材的透水磚，不同的是，細(xì)骨料不經(jīng)過改性，粉碎后直接使用。對比例1制備的透水磚具有如下性能指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度46.3mpa，磨坑長度為33mm，透水系數(shù)(15℃)為6.6×10-2cm/s；凍融循環(huán)試驗(yàn)后，外觀質(zhì)量無正面粘皮及缺損，無缺棱掉角、無裂紋、色差及分層等，強(qiáng)度損失為16％。該透水磚經(jīng)使用3年后，透水系數(shù)(15℃)為3.0×10-2cm/s，耐污等級為2級。而實(shí)施例1所制備的透水磚具有如下性能指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度55.0mpa，磨坑長度為29mm，透水系數(shù)(15℃)為7.5×10-2cm/s；凍融循環(huán)試驗(yàn)后，外觀質(zhì)量無正面粘皮及缺損，無缺棱掉角、無裂紋、色差及分層等，強(qiáng)度損失為14％。該透水磚經(jīng)使用3年后，透水系數(shù)(15℃)為7.1×10-2cm/s，耐污等級為0級。通過比較可以看出，實(shí)施例1通過對細(xì)骨料進(jìn)行改性，大大提高細(xì)骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度，制備的透水磚具有較大的耐磨性和耐污性，因此，經(jīng)過3年使用后，實(shí)施例1透水系數(shù)保持率遠(yuǎn)高于對比例1。對比例2按照實(shí)施例1的方法制備仿天然石材的透水磚，不同的是，改性細(xì)骨料的水性粘接劑改為同等質(zhì)量的非水性粘結(jié)劑代替，制成參比仿天然石材透水磚。對比例2所制備的透水磚具有如下性能指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度47.5mpa，磨坑長度為32mm，透水系數(shù)(15℃)為6.7×10-2cm/s；凍融循環(huán)試驗(yàn)后，外觀質(zhì)量無正面粘皮及缺損，無缺棱掉角、無裂紋、色差及分層等，強(qiáng)度損失為15％。該透水磚經(jīng)使用3年后，透水系數(shù)(15℃)為3.6×10-2cm/s，耐污等級為2級。而實(shí)施例1所制備的透水磚具有如下性能指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度55.0mpa，磨坑長度為29mm，透水系數(shù)(15℃)為7.5×10-2cm/s；凍融循環(huán)試驗(yàn)后，外觀質(zhì)量無正面粘皮及缺損，無缺棱掉角、無裂紋、色差及分層等，強(qiáng)度損失為14％。該透水磚經(jīng)使用3年后，透水系數(shù)(15℃)為7.1×10-2cm/s，耐污等級為0級。通過比較可以看出，實(shí)施例1與對比例2僅粘結(jié)劑不同，所制備的透水磚具備不同的性能。經(jīng)使用3年后實(shí)施例1的透水磚其透水系數(shù)遠(yuǎn)高于對比例1的透水磚。且對比例1的耐污等級(2級)低于實(shí)施例1(0級)。本發(fā)明人分析采用非水性粘結(jié)劑制備的仿天然石材透水磚透水系數(shù)、耐污性差的原因可能是非水性粘結(jié)劑凝固后，會使得磚內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)中有粘結(jié)劑凝固后形成的毛刺，毛刺易吸附污染物的毛細(xì)孔，從而導(dǎo)致其透水性及耐污性差。通過gb/t9780-2013評定實(shí)施例1-3和對比例1、2中制備的仿天然石材透水磚的耐沾污性等級，評定等級如下表1所示。表1耐沾污性等級/級污染程度觀感色差灰卡等級/級0無污染無可覺察的色差51很輕微有剛可覺察的色差42輕微有較明顯的色差33中等有很明顯的色差24嚴(yán)重有嚴(yán)重的色差1對比例3實(shí)施例1-3、對比例1-2制備的透水磚、申請?zhí)?01610367940.3的實(shí)施例1的透水磚及市售透水磚的性能指標(biāo)對比。如表2所示。表2經(jīng)過比較可以看出，本發(fā)明的透水磚強(qiáng)度最高、耐污性能最好。本發(fā)明透水磚由于面層致密，透水性能相比較申請?zhí)?01610367940.3的透水磚略有下降，但是本發(fā)明的透水磚使用3年后透水性能降低程度更低，該申請中透水磚使用3年后透水性能降低約15％-16％；本發(fā)明透水磚使用3年后透水性能降低約3％-5％。而且本發(fā)明透水磚抗壓強(qiáng)度更高，最重要的是本發(fā)明的透水磚耐污性能與之相比提高了2級。由此可見，本發(fā)明透水磚與其他透水磚的相比，本發(fā)明的仿天然石材耐污透水磚比普通透水磚抗壓強(qiáng)度更高，耐污性更好，同時透水性好，使用3年后透水性能下降程度更低，透水年限更長等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前第1頁12