本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种渗水无机材料及其制备方法。
背景技术：
渗水无机材料如渗水砖，属于绿色环保新型建材，由于其具有良好的透水性，广泛应用于交通路面、护坡等领域，然而，现有的渗水无机材料存在抗压强度不强、渗水系数较小的问题，其应用受到一定的制约。
技术实现要素：
本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种强度较大、渗水系数较高的渗水无机材料及其制备方法。
本发明的目的是以下述技术方案实现的：
一种渗水无机材料，由以下重量份的原料制备而成：煤矸石30-40份、粉煤灰10-15份、石英砂10-20份、苏州土5-10份、改性硅藻土15-20份、蒙脱土5-10份、石蜡10-30份、钛酸钾晶须5-15份、膨胀珍珠岩粉5-10份、碳化硅粉体10-15份、玻璃纤维5-10份、羟甲基纤维素15-20份、增稠剂5-10份、分散剂5-10份、水30-40份。
所述改性硅藻土由以下重量份的原料制备而成：硅藻土粉体15-20份、锌盐3-5份、铝酸钠5-7份、水100-200份。
所述改性硅藻土的制备方法为：将硅藻土粉体、锌盐、铝酸钠和水混合均匀后进行反应，反应温度50-100℃、反应时间1-3h，再将反应产物加入高压反应釜中，在140-160℃和0.5-0.8mpa压力条件下熟化6-10h，过滤得到的固体产物在100-120℃烘干即得。
所述锌盐为硫酸锌、乙酸锌、硝酸锌或无水氯化锌。
所述分散剂选自油酸、棕榈酸、油酸钠、棕榈酸钾或三乙醇胺。
所述的渗水无机材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将煤矸石、粉煤灰、石英砂、苏州土、改性硅藻土和蒙脱土破碎，过筛；
（2）将步骤（1）得到的物料与石蜡、钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩粉、碳化硅粉体、玻璃纤维和羟甲基纤维素混合均匀后，进行球磨；
（3）将步骤（2）得到的物料与增稠剂、分散剂和水混合均匀后，用压力机压制成型；然后于110-120℃下干燥，然后于1200-1300℃烧结而成，烧结时间为3-6h。
本发明提供的配方中煤矸石、粉煤灰和石英砂是渗水无机材料的基材，是主要的颗粒粒子，能够使渗水无机材料具有一定的强度和内部结构；苏州土和蒙脱土可使料浆增粘，并可以与基材粒子较好的包覆；石蜡和羟甲基纤维素可提高料浆粘度，防止颗粒物沉降；钛酸钾晶须和玻璃纤维在渗水无机材料中形成中空的空间结构并能够提高较好的强度；碳化硅粉体具有较好的强度，与其它粒子混合后，能够提高渗水砖的内部中空度，提高渗水性，改性硅藻土表面包覆氢氧化铝，在与其它原料混合过程中可以形成表面电荷，提高其分散性以及与其他粒子结合的性能；本发明提供的渗水无机材料抗压强度大于30mpa，透水系数大于1.7×10-2cm/s。
具体实施方式
实施例1
一种渗水无机材料，由以下重量份的原料制备而成：煤矸石30-40份、粉煤灰10-15份、石英砂10-20份、苏州土5-10份、改性硅藻土15-20份、蒙脱土5-10份、石蜡10-30份、钛酸钾晶须5-15份、膨胀珍珠岩粉5-10份、碳化硅粉体10-15份、玻璃纤维5-10份、羟甲基纤维素15-20份、增稠剂5-10份、分散剂5-10份、水30-40份；增稠剂为羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、黄原胶、卡拉胶或α-环状糊精；分散剂选自油酸、棕榈酸、油酸钠、棕榈酸钾或三乙醇胺。
粉煤灰为ii级粉煤灰、石英砂、苏州土产自苏州阳山，氧化铝含量37-39%，二氧化硅含量46-48%；钛酸钾晶须为六钛酸钾晶须。
改性硅藻土为氢氧化铝改性硅藻土，即普通硅藻土经改性后，表面包覆氢氧化铝，由以下重量份的原料制备而成：硅藻土粉体15-20份、锌盐3-5份、铝酸钠5-7份、水100-200份；其制备方法为：将硅藻土粉体、锌盐、铝酸钠和水混合均匀后进行反应，反应温度50-100℃、反应时间1-3h，再将反应产物加入高压反应釜中，在140-160℃和0.5-0.8mpa压力条件下熟化6-10h，过滤得到的固体产物在100-120℃烘干即得；锌盐为硫酸锌、乙酸锌、硝酸锌或无水氯化锌。
上述渗水无机材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）用破碎机将煤矸石、粉煤灰、石英砂、苏州土、改性硅藻土和蒙脱土破碎，过100-250目筛；
（2）将步骤（1）得到的物料与石蜡、钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩粉、碳化硅粉体、玻璃纤维和羟甲基纤维素混合均匀后，加入行星球磨机中进行球磨；
（3）将步骤（2）得到的物料与增稠剂、分散剂和水混合均匀后，用压力机压制成型；然后于110-120℃下干燥，然后于高温箱式电阻炉中在1200-1300℃烧结而成，烧结时间为3-6h，烧结完成后随炉冷却取出。
实施例2
一种渗水无机材料，由以下重量份的原料制备而成：煤矸石40份、粉煤灰15份、石英砂10份、苏州土5份、改性硅藻土20份、蒙脱土10份、石蜡30份、钛酸钾晶须5份、膨胀珍珠岩粉10份、碳化硅粉体15份、玻璃纤维5份、羟甲基纤维素20份、增稠剂瓜尔胶10份、分散剂棕榈酸钾5份、水40份。
改性硅藻土的制备方法是：按重量份计将硅藻土粉体20份与硫酸锌3份、铝酸钠7份、水100份混合均匀后进行反应，反应温度是100℃，反应时间3小时；再将反应产物加入高压反应釜中，在140℃温度和0.5mpa压力条件下熟化10小时，过滤得到的固体产物在120℃温度下烘干即得。
上述渗水无机材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取煤矸石、粉煤灰、石英砂、苏州土、改性硅藻土、蒙脱土，用破碎机将原料破碎；
（2）将第1步得到的物料再与石蜡、钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩粉、碳化硅粉体、玻璃纤维、羟甲基纤维素混合均匀后加入至行星球磨机中进行球磨；
（3）将第2步得到的物料再与增稠剂、分散剂、水混合均匀后，用压力机压制成型，然后于120℃下干燥，放入高温箱式电阻炉中烧成，烧成温度为1300℃，烧结时间为3h，烧结完成后随炉冷却取出。
对照例1
将实施例2配方中改性硅藻土变换为未经过改性的普通硅藻土，其余同实施例2。
对照例2
将实施例2配方中碳化硅粉体去掉，其余同实施例2。
对实施例2和对照例制备得到的渗水无机材料进行抗压强度、透水系数性能测试，抗压强度测试采用css-88000电子万能试验机，试样尺寸为100mm×100mm×40mm，加载速度为0.5mm/min，取5个试样测试结果的平均值。透水系数测定参照jc/t945-2005，透水仪和试件之间用胶泥密封，计时读数计量，然后计算透水系数，其结果如表1所示。
表1实施例2与对照例的渗水无机材料的性能指标结果
从上表可以看出，本发明中所采用的渗水无机材料具有较好的机械强度和较高的渗水性能。
实施例3
一种渗水无机材料，由以下重量份的原料制备而成：煤矸石35份、粉煤灰10份、石英砂17份、苏州土10份、改性硅藻土16份、蒙脱土5份、石蜡13份、钛酸钾晶须15份、膨胀珍珠岩粉8份、碳化硅粉体11份、玻璃纤维7份、羟甲基纤维素18份、增稠剂羧甲基纤维素钠5份、分散剂棕油酸10份、水33份。
改性硅藻土的制备方法是：按重量份计将硅藻土粉体15份与硫酸锌3份、铝酸钠6份、水120份混合均匀后进行反应，反应温度是60℃，反应时间3小时；再将反应产物加入高压反应釜中，在150℃温度和0.5mpa压力条件下熟化8小时，过滤得到的固体产物在120℃温度下烘干即得。
上述渗水无机材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取煤矸石、粉煤灰、石英砂、苏州土、改性硅藻土、蒙脱土，用破碎机将原料破碎；
（2）将第1步得到的物料再与石蜡、钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩粉、碳化硅粉体、玻璃纤维、羟甲基纤维素混合均匀后加入至行星球磨机中进行球磨；
（3）将第2步得到的物料再与增稠剂、分散剂、水混合均匀后，用压力机压制成型，然后于120℃下干燥，放入高温箱式电阻炉中烧成，烧成温度为1250℃，烧结时间为5h，烧结完成后随炉冷却取出。
实施例4
一种渗水无机材料，由以下重量份的原料制备而成：煤矸石39份、粉煤灰10份、石英砂15份、苏州土9份、改性硅藻土18份、蒙脱土10份、石蜡16份、钛酸钾晶须6份、膨胀珍珠岩粉5份、碳化硅粉体10份、玻璃纤维10份、羟甲基纤维素20份、增稠剂羧甲基纤维素钠8份、分散剂油酸钠9份、水40份。
改性硅藻土的制备方法是：按重量份计将硅藻土粉体17份与乙酸锌3份、铝酸钠7份、水160份混合均匀后进行反应，反应温度是80℃，反应时间2小时；再将反应产物加入高压反应釜中，在140℃温度和0.8mpa压力条件下熟化10小时，过滤得到的固体产物在100℃温度下烘干即得。
上述渗水无机材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取煤矸石、粉煤灰、石英砂、苏州土、改性硅藻土、蒙脱土，用破碎机将原料破碎；
（2）将第1步得到的物料再与石蜡、钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩粉、碳化硅粉体、玻璃纤维、羟甲基纤维素混合均匀后加入至行星球磨机中进行球磨；
（3）将第2步得到的物料再与增稠剂、分散剂、水混合均匀后，用压力机压制成型，然后于110℃下干燥，放入高温箱式电阻炉中烧成，烧成温度为1250℃，烧结时间为6h，烧结完成后随炉冷却取出。
实施例5
一种渗水无机材料，由以下重量份的原料制备而成：煤矸石30份、粉煤灰11份、石英砂14份、苏州土6份、改性硅藻土18份、蒙脱土7份、石蜡30份、钛酸钾晶须5份、膨胀珍珠岩粉7份、碳化硅粉体10份、玻璃纤维8份、羟甲基纤维素16份、增稠剂瓜尔胶5份、分散剂棕榈酸5份、水35份。
改性硅藻土的制备方法是：按重量份计将硅藻土粉体16份与硫酸锌5份、铝酸钠5.5份、水150份混合均匀后进行反应，反应温度是90℃，反应时间1h；再将反应产物加入高压反应釜中，在150℃温度和0.6mpa压力条件下熟化7h，过滤得到的固体产物在110℃温度下烘干即得。
上述渗水无机材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取煤矸石、粉煤灰、石英砂、苏州土、改性硅藻土、蒙脱土，用破碎机将原料破碎；
（2）将第1步得到的物料再与石蜡、钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩粉、碳化硅粉体、玻璃纤维、羟甲基纤维素混合均匀后加入至行星球磨机中进行球磨；
（3）将第2步得到的物料再与增稠剂、分散剂、水混合均匀后，用压力机压制成型，然后于115℃下干燥，放入高温箱式电阻炉中烧成，烧成温度为1200℃，烧结时间为4h，烧结完成后随炉冷却取出。
实施例6
一种渗水无机材料，由以下重量份的原料制备而成：煤矸石34份、粉煤灰14份、石英砂10份、苏州土7份、改性硅藻土18份、蒙脱土9份、石蜡14份、钛酸钾晶须5份、膨胀珍珠岩粉7份、碳化硅粉体12份、玻璃纤维5份、羟甲基纤维素18份、增稠剂瓜尔胶10份、分散剂棕榈酸钾6份、水33份。
改性硅藻土的制备方法是：按重量份计将硅藻土粉体20份与硝酸锌5份、铝酸钠7份、水130份混合均匀后进行反应，反应温度是50℃，反应时间2h；再将反应产物加入高压反应釜中，在160℃温度和0.7mpa压力条件下熟化6h，过滤得到的固体产物在105℃温度下烘干即得。
上述渗水无机材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取煤矸石、粉煤灰、石英砂、苏州土、改性硅藻土、蒙脱土，用破碎机将原料破碎；
（2）将第1步得到的物料再与石蜡、钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩粉、碳化硅粉体、玻璃纤维、羟甲基纤维素混合均匀后加入至行星球磨机中进行球磨；
（3）将第2步得到的物料再与增稠剂、分散剂、水混合均匀后，用压力机压制成型，然后于120℃下干燥，放入高温箱式电阻炉中烧成，烧成温度为1200℃，烧结时间为3h，烧结完成后随炉冷却取出。
实施例7
一种渗水无机材料，由以下重量份的原料制备而成：煤矸石37份、粉煤灰15份、石英砂10份、苏州土8份、改性硅藻土20份、蒙脱土6份、石蜡10份、钛酸钾晶须9份、膨胀珍珠岩粉10份、碳化硅粉体12份、玻璃纤维7份、羟甲基纤维素18份、增稠剂卡拉胶9份、分散剂油酸钠10份、水38份。
改性硅藻土的制备方法是：按重量份计将硅藻土粉体19份与氯化锌5份、铝酸钠6份、水100份混合均匀后进行反应，反应温度是100℃，反应时间3h；再将反应产物加入高压反应釜中，在160℃温度和0.5mpa压力条件下熟化9h，过滤得到的固体产物在110℃温度下烘干即得。
上述渗水无机材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取煤矸石、粉煤灰、石英砂、苏州土、改性硅藻土、蒙脱土，用破碎机将原料破碎；
（2）将第1步得到的物料再与石蜡、钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩粉、碳化硅粉体、玻璃纤维、羟甲基纤维素混合均匀后加入至行星球磨机中进行球磨；
（3）将第2步得到的物料再与增稠剂、分散剂、水混合均匀后，用压力机压制成型，然后于110℃下干燥，放入高温箱式电阻炉中烧成，烧成温度为1300℃，烧结时间为3h，烧结完成后随炉冷却取出。
实施例8
一种渗水无机材料，由以下重量份的原料制备而成：煤矸石31份、粉煤灰15份、石英砂18份、苏州土5份、改性硅藻土19份、蒙脱土8份、石蜡10份、钛酸钾晶须14份、膨胀珍珠岩粉7份、碳化硅粉体10份、玻璃纤维5份、羟甲基纤维素17份、增稠剂瓜尔胶8份、分散剂棕榈酸5份、水34份。
改性硅藻土的制备方法是：按重量份计将硅藻土粉体18份与乙酸锌3.5份、铝酸钠7份、水100份混合均匀后进行反应，反应温度是70℃，反应时间1h；再将反应产物加入高压反应釜中，在140℃温度和0.8mpa压力条件下熟化10h，过滤得到的固体产物在115℃温度下烘干即得。
上述渗水无机材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取煤矸石、粉煤灰、石英砂、苏州土、改性硅藻土、蒙脱土，用破碎机将原料破碎；
（2）将第1步得到的物料再与石蜡、钛酸钾晶须、膨胀珍珠岩粉、碳化硅粉体、玻璃纤维、羟甲基纤维素混合均匀后加入至行星球磨机中进行球磨；
（3）将第2步得到的物料再与增稠剂、分散剂、水混合均匀后，用压力机压制成型，然后于115℃下干燥，放入高温箱式电阻炉中烧成，烧成温度为1300℃，烧结时间为6h，烧结完成后随炉冷却取出。
本发明实施例9-30渗水无机材料配方及改性硅藻土配方见表2-4，其余同实施例2。
表2
表3
表4
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。