[发明专利]一种无机粘结剂砂基透水砖的制备方法以及透水砖

说明书

本发明申请公开一种无机粘结剂砂基透水砖的制备方法以及产品，属于建筑材料领域，本发明采用粒径适中且分布范围窄、粒形较好的面砂作为骨料，使面砂流动性更均衡且与水泥接触面积增大而提高面层孔隙均匀性和相邻砂粒间的粘结强度，此外，改变了面料和底料中水、水泥、面砂和底料的加入次数和加入时机，改变了水泥和面砂以及水泥和底料之间的结合力和孔隙结构，通过两次“水‑水泥”加入法提高水泥与水的接触面积，使水泥更充分水化而提高自身凝结强度。本发明方法解决了现有无机粘结剂砂基透水砖强度、耐磨性和透水率不可兼顾的难题，也解决了现有砂基透水砖采用有机粘结剂提高强度、耐磨性和透水率而降低耐候性和使用寿命的问题。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，更具体地，涉及一种高性能、成分简单的无机粘结剂砂基透水砖的制备方法以及产品。

背景技术

随着城镇化建设的不断推进，城市数量和规模迅速增长。在城市建设的规划设计中，为了提高市容市貌，改善路面通过性，通常采用难渗水的混凝土层、沥青或混凝土砖对路面进行覆盖，这些硬质化路面阻断了城市地表与大气的热量和水分交换，雨水也难以渗透至地下土壤，使地表土壤缺水严重，导致城市园林绿化成本显著提高，同时也加大了城市发生内涝和热岛效应的风险。为提高城市路面排水能力，通常会建立地下排水系统，但在雨季或面临大暴雨，地下排水系统的局限性使城市的看海现象已经成为一种常态。

人们提出了海绵城市理念，海绵城市建设的核心是海绵体，而天然土壤是海绵体，它对雨水具有储存、净化及循环利用的功能，如城市中的绿化带、花园和公园等。但当前不透水路面占据了城市的大部分面积，使不透水路面成为海绵体才是建设海绵城市的重点。而透水路面砖作为当前一种有效的海绵体成为海绵城市建设的重要结构材料和装饰材料。透水砖类似海绵，具有无规则多孔结构，这些多孔结构提高了砖体内部的比表面积，具有明显的透水和蓄水功能，而且有一定的过滤效果，能够清洁雨水。因此，透水砖孔隙结构不仅影响透水性，也同时影响其强度和耐磨性。

目前，市场上的透水砖主要有三类，陶瓷透水砖、混凝土透水砖和砂基透水砖。陶瓷透水砖以粉煤灰或工业建筑垃圾为主要原料，通过筛分-球磨-干燥-破碎-筛分-造粒-压坯-烧结等工艺成形，它能降低工业垃圾对城市环境的影响，但制造工艺复杂，成本较高，且烧结工艺需要大量煤炭资源，对环境产生一定程度的污染。混凝土透水砖以废旧混凝土为主要骨料，经破碎-筛分后，与水泥混合搅拌-压坯-养护等工艺成形，该工艺能大量减少建筑垃圾并可减少天然砂石的开采，但砖体表面不均匀，装饰效果较差，骨料颗粒表面粗糙、外形尖锐，孔隙尺寸和孔隙率不易调控，性能较差。砂基透水砖采用一定粒径范围的天然砂或人工砂为面料，以碎石或石粉为主要底料，筛分后与粘结剂进行混合，通过搅拌-压坯-养护等工艺成形，在面层加入色粉，可以起到较好的装饰效果。该工艺节能环保，已成为透水砖的主要生产工艺。

现有砂基透水砖通常采用水泥作粘结剂、粒径范围较宽的砂粒作为面层骨料，由于粒径范围宽，大小颗粒之间的流动性差异较大，且小粒径砂粒在其表面水膜的表面张力和缔合作用下容易团聚，使面砂与水泥混合不均匀，且成形后的面层成份分布不均匀，导致面砂强度和耐磨性偏低。为提高其强度和耐磨性，通常增加水泥含量并加入减水剂来提高面层强度和耐磨性，但面层的孔隙尺寸和孔隙率减小，透水性能降低。因此，现有水泥砂基透水砖的透水性与强度和耐磨性难以兼顾。

为解决此问题，采用树脂基有机粘结剂替代水泥等无机粘结剂，砂基透水砖透水性、强度和耐磨性都表现优异。这是由于树脂与固化剂反应后可获得较高强度，且添加量少。但树脂胶黏剂的造价相对较高，易老化。与树脂胶黏剂搭配使用的还有固化剂、分散剂、偶联剂等，各组分的配比和加入顺序不同，对搅拌设备和工艺要求较高，且树脂胶黏剂的固化时间较快，给实际生产带来较大的操作难度。

因此，需要开发一种高性能无机粘结剂砂基透水砖的制备工艺，提高无机粘结剂砂基透水砖的透水性、强度和耐磨性，以克服现有树脂粘结剂砂基透水砖成本高、耐候性差、组份多、工艺复杂、操作难度大的问题。

发明内容