本发明属于淤/污泥固废资源化利用领域，具体涉及了一种非烧结透水砖及其制备方法。
背景技术：
我国淤/污泥的减量化、无害化、资源化处理手段主要包括固化、填埋、还田、制肥、制土、制砖、发电等。淤/污泥主要成分中含有一定量的黏土矿物，故可在烧结透水砖配方中起到部分替代黏土矿物的作用。因而，现有技术中，大多从淤泥制备烧结透水砖的角度去考虑，例如“以淤泥为主要原料生产烧结透水砖的方法”(cn201611084185.4)、“一种河道淤泥烧制保水透水砖及其制备方法”(cn201610683672.6)、“一种利用污泥和淤泥烧制海绵砖的方法”(cn201610810982.x)等，然而，淤/污泥在烧结透水砖中含量不高，且烧结透水砖能耗偏高。
目前，采用淤/污泥非烧结法制备透水砖的技术比较少见。例如，“一种含有河道淤泥粉的透水性混凝土和混凝土砖”(cn201510037951.0)公布了一种淤泥粉经350℃炭化后制备透水混凝土砖的方法，其淤泥炭化工艺能耗较高，且淤泥粉添加量仅占总物料的7.5％～11％，固废利用率较低；“一种疏浚淤泥非烧结砖及其制备方法”(cn201610258695.2)公开一种采用疏浚淤泥人造砂砾制备非烧结透水砖的方法，采用特定化学药剂(含沸石细骨料)将含水淤泥进行絮凝、胶合，脱水后造粒成人造砂砾当做配方中的骨料使用，这种骨料强度极低，最终做成的透水砖产品抗压强度仅为0.03mpa，与国标相差千倍。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种制备的非烧结透水砖及其制备方法，淤/污泥掺量高，所制备的透水砖产品的强度较高，并克服了在制备过程中淤/污泥因粘度大难以搅拌混料和造粒的困难，固废利用率高达60％以上。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种非烧结透水砖，按重量份数计主要由以下组份制成：淤/污泥人造泥丸骨料60～80份、水泥15～20份、胶结剂0.1～0.5份、颜料0～0.7份、水4～8份；其中，所述淤/污泥人造泥丸骨料是以淤/污泥为主要原料的人造泥丸。
按上述方案，所述淤/污泥人造泥丸骨料粒径范围为0.5～6.0mm。
一种非烧结透水砖，包括面层部分和底层部分，非烧结透水砖面层主要由以下组份制成：淤/污泥人造泥丸骨料60～80份、水泥15～20份、胶结剂0.1～0.5份、颜料0.2～0.7份、水4～8份，其中，所述淤/污泥人造泥丸骨料是以淤/污泥为主要原料的人造泥丸，粒径范围为0.5～2.5mm；非烧结透水砖底层主要由以下组份制成：淤/污泥人造泥丸骨料60～80份、水泥15～20份、胶结剂0.1～0.5份、颜料0～0.7份、水4～8份，其中，所述淤/污泥人造泥丸骨料是以淤/污泥为主要原料的人造泥丸，粒径范围为2.5～6.0mm。
按上述方案，所述淤/污泥人造泥丸骨料主要由以下组份制成：淤/污泥50～60份、石灰5～10份、固化剂10～20份、河砂10～20份、水5～10份。
上述方案中，所述淤/污泥为原泥等，通过压滤等措施将含水率控制在20％～40％左右。
上述方案中，所述固化剂为水泥基系列高强高效专用固化剂，但不排除可使用普通硅酸盐水泥作为其低品质要求的替代品。
上述方案中，所述胶结剂为透水混凝土专用胶结剂。
上述方案中，所述颜料主要选自氧化铁颜料，包括但不限于氧化铁红、氧化铁绿、氧化铁黄、氧化铁黑、氧化铁蓝、氧化铁棕等同系不同色泽的无机颜料。
本发明中，上述非烧结透水砖的制备方法，主要包括淤/污泥人造泥丸骨料制备工序和压砖工序(含二次布料)两步。其中，淤/污泥人造泥丸骨料制备工序包括混料、搅拌、练泥、搓条、挤压搓球、蒸养等，该系列工序可分别由强制搅拌机、练泥机、自动泥丸机或制丸机等设备完成；压砖工序包括配料、布底层料、预压、布面层料、激振、养护等，可采用全自动砌块成型机压制成型。
进一步地，上述非烧结透水砖的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将淤/污泥、石灰、固化剂、河砂及水按本发明所述配比混合，强制搅拌；
(2)将步骤(1)强制搅拌后的物料制成泥丸颗粒，并进行蒸养，蒸养恒温阶段温度范围25～30℃，相对湿度90％～98％，以获得人造泥丸骨料所需的足够强度；蒸养完成后，根据粒径范围分为粒径0.5～2.5mm的细粒级人造泥丸骨料和粒径2.5～6.0mm的粗粒级人造泥丸骨料；
(3)将步骤(2)所选粗粒级人造泥丸骨料与水泥、胶结剂、水按本发明所述按配比进行配料，作为非烧结透水砖底层；将步骤(2)所选细粒级人造泥丸骨料与水泥、胶结剂、颜料、水按本发明所述配比进行配料，作为非烧结透水砖面层；然后，分别填入模具内，在全自动砌块成型机(含二次布料机构)上激振压制成型，激振力60～80kn，激振频率50～100hz，得到成型砖坯；
(4)将步骤(3)所述的成型砖坯进行养护，养护温度25～35℃，养护湿度92％～98％，制得性能合格的透水砖产品。
本发明所述的非烧结透水砖，参照gb/t25993-2010标准规定进行性能检验，其劈裂抗拉强度平均值2.7mpa～3.1mpa，单块最小值2.7mpa，单块线性破坏荷载253.5n/mm，就本发明该项指标远超已公开发明专利cn201610258695.2所述的0.03mpa；其透水系数为5.98×10-2cm/s～6.35×10-2cm/s，约为gb/t25993-2010标准中a级最高等级的3倍以上；其防滑性指标为78bpn～85bpn；其d25抗冻性指标为冻后顶面缺损深度低于3.0mm，单块质量损失率低于0.7％，强度损失率低于16％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明以淤/污泥为主要原料，采用高效固化剂对其进行造粒处理，将淤/污泥制备的合理级配的人造泥丸骨料作为透水砖的主要结构材料，以水泥、胶结剂等粘合人造泥丸骨料，通过激振压制成型，制备高品质非烧结透水砖；相比于其他采用淤/污泥制备透水砖的技术而言，本发明淤/污泥掺量较大，固废利用率高达60％以上；
(2)本发明采用高效固化剂对淤/污泥进行造丸处理，经蒸养后的人造泥丸骨料强度较高，后期所制备非烧结透水砖产品的强度性能也较好；
(3)本发明所述人造泥丸骨料的造粒过程采用了练泥、搓条、挤压造球等工序，可实现自动化生产，克服了淤/污泥因粘度大难以搅拌混料和造粒的困难，易于工业化生产；
(4)本发明所述透水砖为非烧结类型，不仅消纳了大量淤污泥固废，且避免了烧结带来的高能耗和二次污染问题，工艺简单、易于操作、成本较低，能耗低，固废综合利用率高(达60w.t.％以上)，有较好的综合推广价值。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本发明中，石灰起消解淤/污泥中有机质的作用，为普通市售商品；河砂为普通河砂，20～200目均可，下述实施例中具体采用50～100目河砂；水泥为普通硅酸盐水泥，标号可为325/425/525等中的任意一种，下述实施例中具体采用海螺牌425普通硅酸盐水泥。下述实施例中，淤/污泥原泥通过挖泥船获得，并经初步压滤后含水率控制在30％左右；固化剂为采购自山东汉为环保科技有限公司sv-ssk型污泥固化促进剂，胶结剂为采购自河南博瓯防水建材有限公司与河南正盈建材有限公司联合生产的透水混凝土胶结剂(执行标准cjj/t135-2009)。
实施例1
一种非烧结透水砖，面层部分主要由以下组份制成：粒径范围为0.5～2.5mm的淤/污泥人造泥丸骨料70份、水泥20份、胶结剂0.5份、氧化铁红0.5份、水9份；底层部分主要由以下组份制成：粒径范围为2.5～6.0mm的淤/污泥人造泥丸骨料78份、水泥16份、胶结剂0.3份、水6份；所述淤/污泥人造泥丸骨料均由以下组份制成：淤/污泥55份、石灰7份、固化剂15份、河砂15份、水8份。
上述非烧结透水砖的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)称取55份淤/污泥原泥、7份石灰、15份固化剂、15份河砂、8份水，在强制搅拌机中混合均匀；
(2)将步骤(1)强制搅拌后的物料转移至练泥机中练泥10min，练好的泥转移至全自动泥丸制丸机内，完成搓条、挤压造丸等过程，所制泥丸转移至蒸养容器内完成硬化过程并筛分，蒸养恒温阶段温度范围25℃，相对湿度90％，根据粒径范围分为粒径0.5～2.5mm的细粒级人造泥丸骨料和粒径2.5～6.0mm的粗粒级人造泥丸骨料；
(3)将步骤(2)所选粗粒级人造泥丸骨料78份、水泥16份、胶结剂0.3份、水6份，混合后加入模具底层，作为非烧结透水砖底层；将步骤(2)所选细粒级人造泥丸骨料70份、水泥20份、胶结剂0.5份、氧化铁红0.5份、水9份，混合后加入模具面层，作为非烧结透水砖面层；然后，在全自动砌块成型机(含二次布料机构)上激振压制成型，激振力60kn，激振频率60hz，得到成型砖坯；
(4)将步骤(3)所述的成型砖坯在养护房中养护，养护温度25℃，养护湿度92％，制得淤/污泥高掺量非烧结透水砖产品。
经检测，本实施例制得的非烧结透水砖劈裂抗拉强度3.1mpa，透水系数6.3×10-2cm/s，防滑性指标78bpn，抗冻融循环参数符合25d要求。
实施例2
一种非烧结透水砖，面层部分主要由以下组份制成：粒径范围为0.5～2.5mm的淤/污泥人造泥丸骨料78份、水泥16份、胶结剂0.3份、氧化铁红0.7份、水5份；底层部分主要由以下组份制成：粒径范围为2.5～6.0mm的淤/污泥人造泥丸骨料70份、水泥20份、胶结剂0.4份、水9份；所述淤/污泥人造泥丸骨料均由以下组份制成：淤/污泥60份、石灰10份、固化剂15份、河砂10份、水5份。
上述非烧结透水砖的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)称取60份淤/污泥原泥、10份石灰、15份固化剂、10份河砂、5份水，在强制搅拌机中混合均匀；
(2)将步骤(1)强制搅拌后的物料转移至练泥机中练泥10min，练好的泥转移至全自动泥丸制丸机内，完成搓条、挤压造丸等过程，所制泥丸转移至蒸养容器内完成硬化过程并筛分，蒸养恒温阶段温度范围28℃，相对湿度95％，根据粒径范围分为粒径0.5～2.5mm的细粒级人造泥丸骨料和粒径2.5～6.0mm的粗粒级人造泥丸骨料；
(3)将步骤(2)所选粗粒级人造泥丸骨料70份、水泥20份、胶结剂0.4份、水9份，混合后加入模具底层，作为非烧结透水砖底层；将步骤(2)所选细粒级人造泥丸骨料78份、水泥16份、胶结剂0.3份、氧化铁红0.7份、水5份，混合后加入模具面层，作为非烧结透水砖面层；然后，在全自动砌块成型机(含二次布料机构)上激振压制成型，激振力70kn，激振频率70hz，得到成型砖坯；
(4)将步骤(3)所述的成型砖坯在养护房中养护，养护温度30℃，养护湿度95％，制得淤/污泥高掺量非烧结透水砖产品。
经检测，本实施例制得的非烧结透水砖劈裂抗拉强度2.9mpa，透水系数6.2×10-2cm/s，防滑性指标83bpn，抗冻融循环参数符合25d要求。
实施例3
一种非烧结透水砖，面层部分主要由以下组份制成：粒径范围为0.5～2.5mm的淤/污泥人造泥丸骨料70份、水泥20份、胶结剂0.5份、氧化铁红0.5份、水9份；底层部分主要由以下组份制成：粒径范围为2.5～6.0mm的淤/污泥人造泥丸骨料75份、水泥20份、胶结剂0.5份、水5份；所述淤/污泥人造泥丸骨料均由以下组份制成：淤/污泥50份、石灰10份、固化剂10份、河砂20份、水10份。
上述非烧结透水砖的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)称取50份淤/污泥原泥、10份石灰、10份固化剂、20份河砂、10份水，在强制搅拌机中混合均匀；
(2)将步骤(1)强制搅拌后的物料转移至练泥机中练泥10min，练好的泥转移至全自动泥丸制丸机内，完成搓条、挤压造丸等过程，所制泥丸转移至蒸养容器内完成硬化过程并筛分，蒸养恒温阶段温度范围30℃，相对湿度98％，
根据粒径范围分为粒径0.5～2.5mm的细粒级人造泥丸骨料和粒径2.5～6.0mm的粗粒级人造泥丸骨料；
(3)将步骤(2)所选粗粒级人造泥丸骨料75份、水泥20份、胶结剂0.5份、水5份，混合后加入模具底层，作为非烧结透水砖底层；将步骤(2)所选细粒级人造泥丸骨料70份、水泥20份、胶结剂0.5份、氧化铁红0.5份、水9份，混合后加入模具面层，作为非烧结透水砖面层；然后，在全自动砌块成型机(含二次布料机构)上激振压制成型，激振力80kn，激振频率80hz，得到成型砖坯；
(4)将步骤(3)所述的成型砖坯在养护房中，养护温度35℃，养护湿度98％，养护制得淤/污泥高掺量非烧结透水砖产品。
经检测，本实施例制得的非烧结透水砖劈裂抗拉强度2.7mpa，透水系数5.95×10-2cm/s，防滑性指标80bpn，抗冻融循环参数符合25d要求。
综上所述，本发明所述的非烧结透水砖，参照gb/t25993-2010标准规定进行性能检验，其劈裂抗拉强度平均值2.7～3.1mpa，单块最小值2.7mpa，单块线性破坏荷载253.5n/mm，就本发明所属的透水砖机械强度一项远超已公开发明专利cn201610258695.2所述的0.03mpa；其透水系数为5.98×10-2cm/s～6.35×10-2cm/s，约为gb/t25993-2010标准中a级最高等级的3倍以上；其防滑性指标为78bpn～85bpn；其d25抗冻性指标为冻后顶面缺损深度低于3.0mm，单块质量损失率低于0.7％，强度损失率低于16％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。