本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种使用废弃红砖制备的高强度复合透水砖。
背景技术：
随着城市化的不断发展，越来越多的土地被用于建造高楼和道路等基础设施，硬化处理后的路面和建筑用地通常不具有透水性，因此在夏季暴雨时，城市中经常会出现排水不畅和路面积水的问题。近些年，为了解决城市夏季的内涝问题，越来越多的城市提出海绵城市的建设理念。这种建设理念通过大范围的城市绿地，广泛的地下排水管廊和透水性建筑材料的使用，提高城市基础设施对于雨水的吸收能力和向地下排水的能力。其中透水砖就是这种具有良好的渗水性能的路面铺设建筑材料。
发明公告号cn103286849a公开了一种制备复合透水砖的方法，该型透水砖包括透水基层和透水面层，通过双层结构实现透水砖结构强度和透水性能的平衡，从而提高透水砖的综合性能；但是这种结构的透水砖结构稳定性较差，面层材料和基层材料在长期使用后容易脱落。另外，这种透水砖由于需要使用大量骨料和粘接剂，透水砖的生产成本也相对较高。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种使用废弃红砖制备的高强度复合透水砖，该型透水砖的强度高，稳定性好，透水性能优秀，并且对废旧建筑材料进行了有效利用，具有较好的环保价值和经济价值。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种使用废弃红砖制备的高强度复合透水砖，该透水砖包括由红砖制备的内部设有贯穿通孔的砖芯和包覆在砖芯外的透水层；透水砖的制备方法如下：
(1)砖芯制备：选择完整度大于80％的废弃红砖，将砖体切割成所需尺寸，使用可膨胀扩眼钻头分别从砖体的上表面和下表面相对应的位置向内部钻出贯穿的通孔，通孔呈上下对称的纺锤状结构，钻孔后的砖体内部空隙体积占比为25-30％，然后将砖体用清水冲洗干净并浸水处理6-12h，取出后阴干表面水分，得到所需砖芯；
(2)透水层材料制备：按照质量份数，准备以下原料：粉煤灰55-65份，粘土20-30份，菱镁矿粉15-18份，膨润土11-15份，硅酸铝纤维5-7份，碳酸钙4-6份，无机颜料6-9份，将以上原料加入到混料机中，充分搅拌均匀后将入占混合物质量40-45％的水，以250-300r/min的转速继续搅拌20-25min，得到所需透水层浆料；
(3)透水层成型：将砖芯固定在模具型腔中，关闭并密封模具，向模具中注入透水层浆料，待模具中的砖坯初步干燥固化后，打开模具将砖坯脱模，然后用透水性浆料将模具支撑部在砖体表面形成的凹槽填充完整，并对砖坯表面进行平滑修整；
(4)砖坯干燥：将修整后的砖坯送入到干燥室内进行干燥处理，干燥室内的干燥温度为120-150℃，干燥处理后的砖坯透水层的含水率为5-8％；
(5)透水砖烧制：将干燥后的砖坯送入到高温窑炉中进行烧制，烧制过程的升温过程分为三步：分别为升温至200℃的预热段，200-500℃的第一升温段，500-700℃的第二升温段；升温结束后进入到高温烧制阶段，烧制温度为850-900℃，烧制时间为5-8h，烧制结束后送入到冷却段冷却，冷却降温速度为3-5℃/min，温度降低至室温后出窑；
(6)透水砖养护：将出窑后的透水砖在堆场上码垛，向码垛后的透水砖浇水，浇水的频率为2-3d/次，自然养护15-20d，得到所需透水砖。
优选地，砖芯内部通孔的表面最小孔径为7-9mm，通孔的内部最大孔径为10-13mm。
优选地，按照质量份数，透水层材料的原料包括：粉煤灰58-62份，粘土23-25份，菱镁矿粉16-17份，膨润土12-13份，硅酸铝纤维5-6份，碳酸钙4-5份，无机颜料7-8份。
优选地，硅酸铝纤维为短切纤维，硅酸铝纤维的直径为2-3μm，纤维长度为3-4mm。
优选地，砖芯表面包覆的透水层的厚度为1-1.5cm。
优选地，干燥室内砖坯干燥采用高温热风干燥的方式进行处理。
优选地，透水砖烧制过程中，预热段的升温速度1-2℃/min；第一升温段的升温速度0.5-1.5℃/min，第二升温段的升温速度2-3℃/min。
优选地，透水砖养护过程中的堆场为遮阴式堆场，堆场四周保持良好的通风。
本发明具有如下的有益效果：
该型透水砖由废旧红砖制造的砖芯和外层的透水层材料制备而成，砖芯内部通过膨胀扩眼钻钻由纺锤状通孔，透水层材料灌装成型后，透水层材料不仅包覆在砖芯外层，也填充入砖芯内部的通孔内，这些柱状的透水材料可以成为砖体内的渗水通道；因此该型复合透水砖的透水性能非常优秀。
砖芯内部的通孔不仅用于透水砖的透水性能提升，还可以显著提高透水砖的结构强度和稳定性；红砖砖体制备的砖芯的强度很高，透水材料在砖芯内的填充可以提高复合砖体的一体化程度；并且由于砖芯背部的通孔呈纺锤状，透水性材料浇铸后，两种材料之间可以保持很强结合力作用，包覆在外层的透水性材料很难与透水砖相互分离，不会出现透水材料脱落的问题；因此该型复合透水砖的稳定性更好，结构强度和耐压强度也更高。
其中，为了提高透水材料的抗拉强度，透水层料浆中特地添加了硅酸铝纤维，这种陶瓷纤维的使用，不仅可以提高砖体的抗拉强度，还能够提升砖体的耐火度。
该型复合透水砖的制备过程中，使用了老旧建筑拆迁产生的大量废弃红砖；这种老式的建筑材料虽然强度高，但是因为耗能和资源消耗严重，因此已经不常使用。通过该工艺可以对这种废弃的建筑垃圾进行有效消解，降低了建筑垃圾对环境的污染，具有较高的环保价值；并且因为大量使用建筑废弃物作为原材料，该透水砖的生产成本也得到了降低，经济价值更高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种使用废弃红砖制备的高强度复合透水砖，该透水砖包括由红砖制备的内部设有贯穿通孔的砖芯和包覆在砖芯外的透水层；透水砖的制备方法如下：
(1)砖芯制备：选择完整度大于80％的废弃红砖，将砖体切割成所需尺寸，使用可膨胀扩眼钻头分别从砖体的上表面和下表面相对应的位置向内部钻出贯穿的通孔，通孔呈上下对称的纺锤状结构，钻孔后的砖体内部空隙体积占比为25％，然后将砖体用清水冲洗干净并浸水处理6h，取出后阴干表面水分，得到所需砖芯；
(2)透水层材料制备：按照质量份数，准备以下原料：粉煤灰55份，粘土20份，菱镁矿粉15份，膨润土11份，硅酸铝纤维5份，碳酸钙4份，无机颜料6份，将以上原料加入到混料机中，充分搅拌均匀后将入占混合物质量40％的水，以250r/min的转速继续搅拌20min，得到所需透水层浆料；
(3)透水层成型：将砖芯固定在模具型腔中，关闭并密封模具，向模具中注入透水层浆料，待模具中的砖坯初步干燥固化后，打开模具将砖坯脱模，然后用透水性浆料将模具支撑部在砖体表面形成的凹槽填充完整，并对砖坯表面进行平滑修整；
(4)砖坯干燥：将修整后的砖坯送入到干燥室内进行干燥处理，干燥室内的干燥温度为120℃，干燥处理后的砖坯透水层的含水率为5％；
(5)透水砖烧制：将干燥后的砖坯送入到高温窑炉中进行烧制，烧制过程的升温过程分为三步：分别为升温至200℃的预热段，200-500℃的第一升温段，500-700℃的第二升温段；升温结束后进入到高温烧制阶段，烧制温度为850℃，烧制时间为5h，烧制结束后送入到冷却段冷却，冷却降温速度为3℃/min，温度降低至室温后出窑；
(6)透水砖养护：将出窑后的透水砖在堆场上码垛，向码垛后的透水砖浇水，浇水的频率为2d/次，自然养护15d，得到所需透水砖。
其中，砖芯内部通孔的表面最小孔径为7mm，通孔的内部最大孔径为10mm。硅酸铝纤维为短切纤维，硅酸铝纤维的直径为2-3μm，纤维长度为3-4mm；砖芯表面包覆的透水层的厚度为1cm。
透水砖烧制过程中，预热段的升温速度1℃/min；第一升温段的升温速度0.5℃/min，第二升温段的升温速度2℃/min；干燥室内砖坯干燥采用高温热风干燥的方式进行处理；透水砖养护过程中的堆场为遮阴式堆场，堆场四周保持良好的通风。
实施例2
一种使用废弃红砖制备的高强度复合透水砖，该透水砖包括由红砖制备的内部设有贯穿通孔的砖芯和包覆在砖芯外的透水层；透水砖的制备方法如下：
(1)砖芯制备：选择完整度大于80％的废弃红砖，将砖体切割成所需尺寸，使用可膨胀扩眼钻头分别从砖体的上表面和下表面相对应的位置向内部钻出贯穿的通孔，通孔呈上下对称的纺锤状结构，钻孔后的砖体内部空隙体积占比为30％，然后将砖体用清水冲洗干净并浸水处理12h，取出后阴干表面水分，得到所需砖芯；
(2)透水层材料制备：按照质量份数，准备以下原料：粉煤灰65份，粘土30份，菱镁矿粉18份，膨润土15份，硅酸铝纤维7份，碳酸钙6份，无机颜料9份，将以上原料加入到混料机中，充分搅拌均匀后将入占混合物质量45％的水，以300r/min的转速继续搅拌25min，得到所需透水层浆料；
(3)透水层成型：将砖芯固定在模具型腔中，关闭并密封模具，向模具中注入透水层浆料，待模具中的砖坯初步干燥固化后，打开模具将砖坯脱模，然后用透水性浆料将模具支撑部在砖体表面形成的凹槽填充完整，并对砖坯表面进行平滑修整；
(4)砖坯干燥：将修整后的砖坯送入到干燥室内进行干燥处理，干燥室内的干燥温度为150℃，干燥处理后的砖坯透水层的含水率为5-8％；
(5)透水砖烧制：将干燥后的砖坯送入到高温窑炉中进行烧制，烧制过程的升温过程分为三步：分别为升温至200℃的预热段，200-500℃的第一升温段，500-700℃的第二升温段；升温结束后进入到高温烧制阶段，烧制温度为900℃，烧制时间为8h，烧制结束后送入到冷却段冷却，冷却降温速度为5℃/min，温度降低至室温后出窑；
(6)透水砖养护：将出窑后的透水砖在堆场上码垛，向码垛后的透水砖浇水，浇水的频率为3d/次，自然养护20d，得到所需透水砖。
其中，砖芯内部通孔的表面最小孔径为9mm，通孔的内部最大孔径为13mm。硅酸铝纤维为短切纤维，硅酸铝纤维的直径为2-3μm，纤维长度为3-4mm；砖芯表面包覆的透水层的厚度为1.5cm。
透水砖烧制过程中，预热段的升温速度2℃/min；第一升温段的升温速度1.5℃/min，第二升温段的升温速度3℃/min；干燥室内砖坯干燥采用高温热风干燥的方式进行处理；透水砖养护过程中的堆场为遮阴式堆场，堆场四周保持良好的通风。
实施例3
一种使用废弃红砖制备的高强度复合透水砖，该透水砖包括由红砖制备的内部设有贯穿通孔的砖芯和包覆在砖芯外的透水层；透水砖的制备方法如下：
(1)砖芯制备：选择完整度大于80％的废弃红砖，将砖体切割成所需尺寸，使用可膨胀扩眼钻头分别从砖体的上表面和下表面相对应的位置向内部钻出贯穿的通孔，通孔呈上下对称的纺锤状结构，钻孔后的砖体内部空隙体积占比为28％，然后将砖体用清水冲洗干净并浸水处理9h，取出后阴干表面水分，得到所需砖芯；
(2)透水层材料制备：按照质量份数，准备以下原料：粉煤灰60份，粘土25份，菱镁矿粉17份，膨润土13份，硅酸铝纤维6份，碳酸钙5份，无机颜料8份，将以上原料加入到混料机中，充分搅拌均匀后将入占混合物质量43％的水，以270r/min的转速继续搅拌23min，得到所需透水层浆料；
(3)透水层成型：将砖芯固定在模具型腔中，关闭并密封模具，向模具中注入透水层浆料，待模具中的砖坯初步干燥固化后，打开模具将砖坯脱模，然后用透水性浆料将模具支撑部在砖体表面形成的凹槽填充完整，并对砖坯表面进行平滑修整；
(4)砖坯干燥：将修整后的砖坯送入到干燥室内进行干燥处理，干燥室内的干燥温度为140℃，干燥处理后的砖坯透水层的含水率为7％；
(5)透水砖烧制：将干燥后的砖坯送入到高温窑炉中进行烧制，烧制过程的升温过程分为三步：分别为升温至200℃的预热段，200-500℃的第一升温段，500-700℃的第二升温段；升温结束后进入到高温烧制阶段，烧制温度为880℃，烧制时间为7h，烧制结束后送入到冷却段冷却，冷却降温速度为4℃/min，温度降低至室温后出窑；
(6)透水砖养护：将出窑后的透水砖在堆场上码垛，向码垛后的透水砖浇水，浇水的频率为2d/次，自然养护18d，得到所需透水砖。
其中，砖芯内部通孔的表面最小孔径为8mm，通孔的内部最大孔径为12mm。硅酸铝纤维为短切纤维，硅酸铝纤维的直径为2-3μm，纤维长度为3-4mm；砖芯表面包覆的透水层的厚度为1.3cm。
透水砖烧制过程中，预热段的升温速度1.5℃/min；第一升温段的升温速度0.9℃/min，第二升温段的升温速度2.5℃/min；干燥室内砖坯干燥采用高温热风干燥的方式进行处理；透水砖养护过程中的堆场为遮阴式堆场，堆场四周保持良好的通风。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。