[发明专利]一种陶瓷基高透水砖和高透水路面系统及方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷基高透水砖和高透水路面系统及方法，所述的瓷基高透水砖是由陶瓷废料、硼玻璃废料、赤泥、长石粉、黏土、羧甲基纤维素和水混合、成型和烧结而成。所述高透水路面系统包括基层、透水底层和透水面层；透水底层是由间隔设置的高透水砖与透水混凝土铺设而成；透水面层是由普通陶瓷透水砖铺设而成。本发明铺设透水路面系统时，先在普通陶瓷透水砖下面铺筑一层由陶瓷基高透水砖和填注透水混凝土并排组成的透水底层，陶瓷基高透水砖在填注透水混凝土作用下形成一个稳定的透水底层，然后在透水底层上面铺设普通陶瓷透水砖，不但克服了现有采用碎石作为底层基础不稳定的缺陷，而且保证透水路面的渗水、蓄水、排水和集水功能。

技术领域

本发明涉及交通道路工程材料领域，尤其是一种陶瓷基高透水砖及其用高透水砖铺筑的透水路面系统。

背景技术

我国是一个水资源严重缺乏的国家，利用城市雨水资源，并采取有效措施提高雨水利用能力和效率，是解决城市水资源紧缺的重要途径。2012年4月召开的“低碳城市区域发展科技论坛”上，提出了发展“海绵城市”的理念，其内容是城市能够像海绵那样利用对水资源的合理运用来适应新形势下天气的变化，甚至利用城市本身来应对大自然的灾害的来临，具备吸收水、储蓄水、渗透水、净化水、排放水的作用，雨水可以通过吸收、调蓄、下渗等方式积累起来，等待需要时再将存蓄的水“释放”出来。

海绵城市的关键技术是路面透水系统的设计。目前，常用的路面结构有沥青路面、混凝土路面和铺砖路面(包括陶瓷砖路面和水泥砖路面)，而海绵城市的路面要求具有较好的蓄水、渗水和排水能力。目前常见路面中具有透水功能的有透水沥青路面、透水混凝土路面和陶瓷透水砖路面。从实际使用效果来看，陶瓷透水砖路面透水效果最好，是海绵城市优选的路面结构。

陶瓷透水路面主要是靠陶瓷透水砖来渗透雨水的。目前国内外对陶瓷透水砖的研究较多。公布号为CN106673617A的专利公开了一种陶瓷透水砖的制备方法：主要由陶瓷废料、耐火材料废料、长石、硼玻璃等烧结而成，通过在面层原料中加入刚玉废料，提高了砖体表面的耐磨性能。公布号为CN106892675A的专利，借鉴多孔陶瓷的制作工艺，用陶瓷废料、低铝黏土、硼泥、长石、煤渣和糊精等原材料制得了一种多孔陶瓷透水砖，通过煤渣的造孔作用，提高了陶瓷砖的孔隙率，增加了陶瓷砖的透水性能。

以上陶瓷透水砖主要用于透水路面面层，其优先考虑的技术指标是强度指标，因此不能制作大孔隙率砖体，也就限制了其透水系数不会太高，一般都在4×10^-2cm/s以内。

为了提高透水效果，目前本领域比较倾向采用近似圆形均一粒径的陶瓷废料，比如中国专利申请号201710002826.5公开了一种陶瓷颗粒及使用其的免烧透水砖制备方法，它先通过加水球磨制备陶瓷浆料，喷雾造粒和烧结制得陶瓷砖颗粒，然后将陶瓷砖颗粒与粘接剂混合入膜，通过振动冲压成型得到免烧陶瓷砖。该方法制备的透水砖孔隙均匀透水能力有所提高，但是还存在以下缺陷：一是陶瓷颗粒的制备工艺复杂，具体体现在：为了获得粒径均一的陶瓷颗粒，先将陶瓷废料球磨成浆料，可是浆料的粒径太小不利于透水；为了提高陶瓷颗粒的粒径利于透水，又将浆料喷雾造粒，获得均一的大粒径陶瓷颗粒；可是获得的大粒径陶瓷颗粒强度达不到免烧透水砖的强度，为了提高陶瓷颗粒的强度，又将陶瓷颗粒进行烧结，这种先破坏再组合的方法显然不是最佳方法。二是该技术是依靠陶瓷颗粒与颗粒之间的空隙来提高透水性的，根据其技术方案，其陶瓷颗粒是靠将陶瓷废料球磨成浆料再进行喷雾造粒，由于喷雾造粒很难获得大粒径陶瓷颗粒,正如它的材料中记载“所述浆料进行喷雾造粒，获得粒径为20-40目的圆形粉料”(相当于粒径在380-830um)，这样导致它最后制备的陶瓷颗粒与颗粒之间的空隙小，透水性不良，从它的透水系数试验结果也可以印证这一点。三是在制备透水砖时，需要在陶瓷颗粒里边加入粘结剂，虽然公开的材料中并没有说明粘结剂是什么，但是本领域技术人员公知，免烧的透水砖通常用水泥或石灰等胶凝材料作为粘结剂，这类免烧透水砖的耐冻融性差，耐磨性能也不高。所以说，该技术制备的陶瓷颗粒以及透水砖技术可行，但是大面积推广还是有难度的。