本发明涉及一种仿天然石材的耐污透水砖及其制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术：
：作为海绵城市建设体系中的重要一环，路面透水砖发挥着巨大的作用。在海绵城市的建设大潮中，其市场前景异常广阔。透水砖具有如下优点：具有良好的透水、透气性能，可使雨水迅速渗入地下，补充土壤水和地下水，保持土壤湿度，改善城市地面植物和土壤微生物的生存条件；可吸收水分与热量，调节地表局部空间的温湿度，对调节城市小气候、缓解城市热岛效应有较大的作用；可减轻城市排水和防洪压力、对防止公共水域的污染和处理污水具有良好的效果；雨后不积水，雪后不打滑，方便出行；表面呈微小凹凸，防止路面反光，吸收车辆行使时产生的噪音，可提高车辆通行的舒适性和安全性。目前，在我国，大多数透水砖一般以天然碎石、建筑垃圾、矿渣废料等为主要资源。为了使透水砖获得较好的透水性，所用颗粒的粒径不能太大，但若颗粒的粒径较小，制备出的透水砖强度不够，透水性与强度往往两者无法兼得。而且，废混凝土颗粒的断面较粗糙，即使是采用粒径较小的废混凝土颗粒所制备出来的透水砖，其透水性也不太好。在第一年变化不大，但是在雨雪天气，尤其是遇到泥水时，由于泥水中的泥浆会阻塞透水砖内部的缝隙，大大降低透水性能。透水性在第2～3年会下降50％。且当前普通透水砖面层粗糙、单调、美观度差。因此需要开发透水性能更好的、更美观实用的透水砖。虽然天然石材用于铺设广场或街道，坚固耐用，但随着社会的日益发展，国家对矿山资源开采监管力度的加大和石材资源的越来越紧张，使天然石材的使用成本越来越高，在绝大部分城市采用天然石材用于市政消费是不现实的。而透水仿石材砖的研究将克服以上缺陷，减少了自然资源的浪费，同时极大地降低了成本。因此，研发仿天然石材的透水性能良好的透水砖非常有必要。技术实现要素：本发明的目的在于解决当前普通透水砖易被污泥水等堵塞，耐磨性差、透水效果差、美观度不足等问题，提供一种仿天然石材的耐污透水砖及其制备方法。该透水砖具有耐污等级高、耐磨、透水性好、强度高、成本低、表面光滑的仿石材美观等优点。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种仿天然石材的耐污透水砖，包括耐污透水面层和透水基层，所述耐污透水面层由以下质量份数的原料制备：水泥10-15份，水性粘结剂0.5-2份，改性细骨料65-75份，水2-4.5份、透水剂1.5-2份和颜料3-8份；所述透水基层由以下质量份数的原料制备：粉煤灰15-25份，水泥5-10份，电石渣10-20份，炉渣5-15份，建筑垃圾15-20份，透水剂2-4份，水3-8份。耐污透水面层和透水基层的质量比为1:7.5-8.5，优选1:8。所述改性细骨料由细骨料进行改性后获得；所述细骨料为花岗岩碎片、大理石片、石英砂、硅砂中的一种或几种，粒径为40-80目。所述改性细骨料中各组分的配比为，促凝剂：水性粘结剂：细骨料＝1：5：800，抗氧化剂的掺量为水性粘结剂的0.1％-0.5％。所述改性细骨料的制备方法是：将细骨料投入到搅拌机中，加入少量(30％左右)的水性粘结剂进行搅拌，逐渐加入剩余的水性粘结剂和抗氧化剂，搅拌均匀，最后加入促凝剂继续搅拌5-10分钟，即可得到改性细骨料。所述水性粘结剂是:sbt-sp103e水性环氧树脂。制备工艺如下：(1)制备改性细骨料将细骨料投入到搅拌机中，然后加入少量(30％左右)的水性粘结剂进行搅拌，逐渐加入剩余的水性粘结剂和抗氧化剂，搅拌均匀，最后加入促凝剂继续搅拌5-10分钟，即可得到改性细骨料。(2)准备耐污透水面层用物料：先将水泥、改性细骨料、颜料混合拌匀，再加入水和水性粘结剂、透水剂用搅拌机搅拌均匀，备用；(3)准备透水基层用物料：先将粉煤灰、水泥、电石渣、炉渣、建筑垃圾搅拌混合均匀，再加水和透水剂用搅拌机搅拌均匀，备用；(4)成型：将步骤(2)和步骤(3)的物料送入面料布料机开始布料，模压振捣成型。(5)成型透水砖坯进入养护窑内养护。各原料及指标：水泥：水泥强度等级为42.5级及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。颜料：颜料为无机颜料，粉末状，氧化铁系红、黄、蓝、绿、黑等。粉煤灰：符合《gbt1596-2005》用于水泥和混凝土中的粉煤灰。电石渣：电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，含水量为8-12％。电石泥中微量元素未超过排放标准、放射性符合建筑主体材料技术要求。炉渣：符合《gbt18046-2008》用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉。建筑垃圾：废弃砖、废弃混凝土块通过破碎机制备的粒径为3-5mm的骨料。透水剂：北京德昌伟业建筑工程技术有限公司生产的透水剂，型号：dc-c3，具有强度高、粘接力大、添加量小、水泥用量少，成本低等优点。采用它可提高透水层的和易性，增强透水性，提高透水砖的耐久性和后期强度。本发明透水砖具有如下技术指标：强度等级cc50，磨坑长度30mm，透水系数(15℃)大于7.5×10-2cm/s；冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失低于14％。使用3年后透水性能降低约3％-5％。本发明透水砖具有如下有益效果：(1)具有长时效的透水性能本发明透水砖通过破坏水的表面张力来透水，表面非常致密，因此，不易被灰尘堵死，具有长时效的透水性。(2)具有高强度和美观度细骨料采用水性粘接剂进行改性，提高水泥和细骨料的界面强度，同时增强透水砖的面层强度。因此，本发明透水砖具有类似天然石材的光亮清洁的外观，又有极高的强度和耐磨度。(3)面层无污染不易堵塞通过对细骨料改性后，砖的表面比较光滑，其表面不会形成凹坑或凸起，因此，砖表面容易清洗，不会有杂物堵塞毛细孔。能达到雨水蓄水，保水和净化处理的功能。通过gb/t9780-2013评定该样品砖的耐沾污性等级为0级，面层无污染。透水砖面层的耐污性主要取决于其致密度的高低和表面缺陷(针孔、裂纹、凹坑等)的多少，致密度越高，表面缺陷越少，其耐污性越好。原有的透水砖，其表面往往比较粗糙，缺陷较多且颗粒内部存在较多气孔，这是导致耐污性差不易清洁的根本原因。本发明中正是由于采用天然材料的细骨料，进行改性后，获得光滑的、致密度高的表面，因此具有很好的耐污性和易清洁性。(4)原料来源丰富，制备工艺简单易于控制，适合规模化生产，市场前景广阔。具体实施方式下面结合具体方法对本发明的技术方案及其所产生的技术效果做进一步的阐述，下述说明仅是为了解释本发明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。本发明所述方法如无特殊说明，均为本领域常规方法。所用试剂如无特殊说明，均可以从商业途径获得。实施例1一种仿天然石材的耐污透水砖，包括耐污透水面层和透水基层，所述耐污透水面层由以下质量份数的原料制备：水泥12份，水性粘结剂1份，改性细骨料70份，水3份、透水剂1.5份和颜料5份；所述透水基层由以下质量份数的原料制备：粉煤灰20份，水泥8份，电石渣15份，炉渣10份，建筑垃圾17份，透水剂3份，水5份。耐污透水面层和透水基层的比例为1:8。制备工艺如下：(1)制备改性细骨料按照促凝剂：水性粘结剂：细骨料＝1：5：800、抗氧化剂的掺量为水性粘结剂的0.3％的比例，将细骨料(花岗岩碎片，粒径为40-80目)投入到搅拌机中，然后加入少量(30％)的水性粘结剂进行搅拌，逐渐加入剩余的水性粘结剂和抗氧化剂，搅拌均匀，最后加入促凝剂继续搅拌5-10分钟，即可得到改性细骨料。(2)准备耐污透水面层用物料：先将水泥、步骤(1)制备的改性细骨料、颜料混合拌匀，再加入水和水性粘结剂、透水剂用搅拌机搅拌均匀，备用。(3)准备透水基层用物料：先将粉煤灰、水泥、电石渣、炉渣、建筑垃圾搅拌混合均匀，再加水和透水剂用搅拌机搅拌均匀，备用。(4)成型：将步骤(2)和步骤(3)的物料送入面料布料机开始布料，模压振捣成型。(5)成型透水砖坯进入养护窑内养护。所制备的透水砖具有如下性能指标：抗压强度55.0mpa，磨坑长度为29mm，透水系数(15℃)为7.5×10-2cm/s；冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失为14％。该透水砖经使用3年后，透水系数(15℃)为7.1×10-2cm/s，耐污等级为0级。实施例2一种仿天然石材的耐污透水砖，包括耐污透水面层和透水基层，所述耐污透水面层由以下质量份数的原料制备：水泥10份，水性粘结剂0.8份，改性细骨料65份，水2.5份、透水剂1.5份和颜料5份；所述透水基层由以下质量份数的原料制备：粉煤灰15份，水泥5份，电石渣15份，炉渣15份，建筑垃圾20份，透水剂3份，水5份。耐污透水面层和透水基层的比例为1:8。制备工艺如下：(1)制备改性细骨料按照促凝剂：水性粘结剂：细骨料＝1：5：800、抗氧化剂的掺量为水性粘结剂的0.4％的比例，将细骨料(大理石碎片，粒径为40-80目)投入到搅拌机中，然后加入少量(29％)的水性粘结剂进行搅拌，逐渐加入剩余的水性粘结剂和抗氧化剂，搅拌均匀，最后加入促凝剂继续搅拌5-10分钟，即可得到改性细骨料。(2)准备耐污透水面层用物料：先将水泥、步骤(1)制备的改性细骨料、颜料混合拌匀，再加入水和水性粘结剂、透水剂用搅拌机搅拌均匀，备用。(3)准备透水基层用物料：先将粉煤灰、水泥、电石渣、炉渣、建筑垃圾搅拌混合均匀，再加水和透水剂用搅拌机搅拌均匀，备用。(4)成型：将步骤(2)和步骤(3)的物料送入面料布料机开始布料，模压振捣成型。(5)成型透水砖坯进入养护窑内养护。所制备的透水砖具有如下性能指标：抗压强度53.0mpa，磨坑长度为31mm，透水系数(15℃)为8.0×10-2cm/s；冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失为13％。该透水砖经使用3年后，透水系数(15℃)为7.6×10-2cm/s，耐污等级为0级。实施例3一种仿天然石材的耐污透水砖，包括耐污透水面层和透水基层，所述耐污透水面层由以下质量份数的原料制备：水泥15份，水性粘结剂1.5份，改性细骨料70份，水3.5份、透水剂2份和颜料5份；所述透水基层由以下质量份数的原料制备：粉煤灰25份，水泥5份，电石渣10份，炉渣10份，建筑垃圾15份，透水剂3份，水5份。耐污透水面层和透水基层的比例为1:8。制备工艺如下：(1)制备改性细骨料按照促凝剂：水性粘结剂：细骨料＝1：5：800、抗氧化剂的掺量为水性粘结剂的0.5％的比例，将细骨料(花岗岩碎片和大理石碎片等量，粒径为40-80目)投入到搅拌机中，然后加入少量(32％)的水性粘结剂进行搅拌，逐渐加入剩余的水性粘结剂和抗氧化剂，搅拌均匀，最后加入促凝剂继续搅拌5-10分钟，即可得到改性细骨料。(2)准备耐污透水面层用物料：先将水泥、步骤(1)制备的改性细骨料、颜料混合拌匀，再加入水和水性粘结剂、透水剂用搅拌机搅拌均匀，备用。(3)准备透水基层用物料：先将粉煤灰、水泥、电石渣、炉渣、建筑垃圾搅拌混合均匀，再加水和透水剂用搅拌机搅拌均匀，备用。(4)成型：将步骤(2)和步骤(3)的物料送入面料布料机开始布料，模压振捣成型。(5)成型透水砖坯进入养护窑内养护。所制备的透水砖具有如下性能指标：抗压强度56.5mpa，磨坑长度为27mm，透水系数(15℃)为7.7×10-2cm/s；冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失为14％。该透水砖经使用3年后，透水系数(15℃)为7.4×10-2cm/s，耐污等级为0级。对比例1按照实施例1的方法制备仿天然石材的透水砖，不同的是，细骨料不经过改性，粉碎后直接使用。对比例1制备的透水砖具有如下性能指标：抗压强度46.3mpa，磨坑长度为33mm，透水系数(15℃)为6.6×10-2cm/s；冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失为16％。该透水砖经使用3年后，透水系数(15℃)为3.0×10-2cm/s，耐污等级为2级。而实施例1所制备的透水砖具有如下性能指标：抗压强度55.0mpa，磨坑长度为29mm，透水系数(15℃)为7.5×10-2cm/s；冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失为14％。该透水砖经使用3年后，透水系数(15℃)为7.1×10-2cm/s，耐污等级为0级。通过比较可以看出，实施例1通过对细骨料进行改性，大大提高细骨料之间的粘结强度，制备的透水砖具有较大的耐磨性和耐污性，因此，经过3年使用后，实施例1透水系数保持率远高于对比例1。对比例2按照实施例1的方法制备仿天然石材的透水砖，不同的是，改性细骨料的水性粘接剂改为同等质量的非水性粘结剂代替，制成参比仿天然石材透水砖。对比例2所制备的透水砖具有如下性能指标：抗压强度47.5mpa，磨坑长度为32mm，透水系数(15℃)为6.7×10-2cm/s；冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失为15％。该透水砖经使用3年后，透水系数(15℃)为3.6×10-2cm/s，耐污等级为2级。而实施例1所制备的透水砖具有如下性能指标：抗压强度55.0mpa，磨坑长度为29mm，透水系数(15℃)为7.5×10-2cm/s；冻融循环试验后，外观质量无正面粘皮及缺损，无缺棱掉角、无裂纹、色差及分层等，强度损失为14％。该透水砖经使用3年后，透水系数(15℃)为7.1×10-2cm/s，耐污等级为0级。通过比较可以看出，实施例1与对比例2仅粘结剂不同，所制备的透水砖具备不同的性能。经使用3年后实施例1的透水砖其透水系数远高于对比例1的透水砖。且对比例1的耐污等级(2级)低于实施例1(0级)。本发明人分析采用非水性粘结剂制备的仿天然石材透水砖透水系数、耐污性差的原因可能是非水性粘结剂凝固后，会使得砖内部微孔结构中有粘结剂凝固后形成的毛刺，毛刺易吸附污染物的毛细孔，从而导致其透水性及耐污性差。通过gb/t9780-2013评定实施例1-3和对比例1、2中制备的仿天然石材透水砖的耐沾污性等级，评定等级如下表1所示。表1耐沾污性等级/级污染程度观感色差灰卡等级/级0无污染无可觉察的色差51很轻微有刚可觉察的色差42轻微有较明显的色差33中等有很明显的色差24严重有严重的色差1对比例3实施例1-3、对比例1-2制备的透水砖、申请号201610367940.3的实施例1的透水砖及市售透水砖的性能指标对比。如表2所示。表2经过比较可以看出，本发明的透水砖强度最高、耐污性能最好。本发明透水砖由于面层致密，透水性能相比较申请号201610367940.3的透水砖略有下降，但是本发明的透水砖使用3年后透水性能降低程度更低，该申请中透水砖使用3年后透水性能降低约15％-16％；本发明透水砖使用3年后透水性能降低约3％-5％。而且本发明透水砖抗压强度更高，最重要的是本发明的透水砖耐污性能与之相比提高了2级。由此可见，本发明透水砖与其他透水砖的相比，本发明的仿天然石材耐污透水砖比普通透水砖抗压强度更高，耐污性更好，同时透水性好，使用3年后透水性能下降程度更低，透水年限更长等优点。当前第1页12