本发明涉及建筑材料
技术领域：
，具体涉及一种对污染物有截留效应的陶粒透水砖及制备方法。
背景技术：
：透水砖起源于荷兰,在荷兰人围海造城的过程中，发现排开海水后的地面会因为长期接触不到水分而造成持续不断的地面沉降。一旦海岸线上的堤坝被冲开，海水会迅速冲到比海平面低很多的城市把整个临海城市全部淹没。为了使地面不再下沉，荷兰人制造了一种长200毫米宽100毫米50或60毫米高的小型路面砖铺设在街道路面上，并使砖与砖之间预留了2毫米的缝隙。这样下雨时雨水会从砖之间的缝隙中渗入地下。目前各种类型的透水砖被相继研发出来，并应用于各种各样的场合，如园林绿化、防洪防涝灾害等。如普通透水砖:材质为普通碎石的多孔混凝土材料经压制成形，用于一般街区人行步道、广场，是一般化铺装的产品。聚合物纤维混凝土透水砖:材质为花岗岩石骨料，高强水泥和水泥聚合物增强剂，并掺合聚丙烯纤维、送料配比严密，搅拌后经压制成形，主要用于市政、重要工程和住宅小区的人行步道、广场、停车场等场地的铺装等。可是目前，透水砖功能较为单一，在水资源严重污染的情况下，透水砖不能对雨水内的污染物进行截留，不能满足使用需求。建筑垃圾指人们在从事拆迁、建设、装修、修缮等建筑业的生产活动中产生的渣土、废旧混凝土、废旧砖石及其他废弃物的统称。按产生源分类，建筑垃圾可分为工程渣土、装修垃圾、拆迁垃圾、工程泥浆等；按组成成分分类，建筑垃圾中可分为渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块、废砂浆、泥浆、沥青块、废塑料、废金属、废竹木等，目前建筑垃圾积累较多，但是基本都被丢弃，没有加以利用。专利申请号为201310452532的发明专利公开了一种陶粒透水砖，按重量份计，包括如下组分：陶粒80-100份、硅砂10-15份、水泥20-40份、占陶粒重量2-4％的促凝剂、占陶粒重量2-4％的减水剂。该发明将硅砂粉尘制造出的陶粒结合少量的水泥、促凝剂、减水剂以及硅砂面料制造出陶粒透水砖，这种透水砖，用陶粒代替石子，一方面外观漂亮，两一方面结合了此陶粒质轻高强的特点，同时陶粒是圆形石子是多角形，通常情况下圆形物体较多角形的物体之间的空隙大，制成的透水砖透水效果好，但是该专利制备的透水砖并不具备净化水体的作用。专利申请号为201711468145.4的发明涉及一种净化雨水的透水砖，该透水砖分为上层和下层；上层为表层，下层为基层，表层与基层的厚度之比为1∶5-6。本发明还涉及一种制备净化雨水的透水砖的方法。该发明的透水砖的基层中陶粒可以吸附雨水中的悬浮物和有机物(vocs)，防止透水砖因长期使用导致空隙堵塞而透水率下降；陶粒经沸石化改性可吸附雨水中少量的重金属，防止地下水的污染，但是该专利中采用沸石化改性陶粒，表层和基层原料相差很大，制备方法繁琐，另外，净水效果也没有得到进一步验证。技术实现要素：针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种对污染物有截留效应的陶粒透水砖及其制备方法，具有良好的透水、透气性能，抗折强度和抗压强度高，透水系数大，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、使马路上不积水，透水砖的抗折强度为5.3-6.7mpa，抗压强度为34.7-44.5mpa，透水系数大于0.001cm/s。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种对污染物有截留效应的陶粒透水砖，包括透水基层和透水面层，所述透水基层与所述透水面层一体压成。优选的是，透水面层覆盖于透水基层表面。上述任一方案优选的是，透水基层与透水面层厚度比例为5-8:1。上述任一方案优选的是，透水基层与透水面层厚度比例为5:1。上述任一方案优选的是，透水基层与透水面层厚度比例为6:1。上述任一方案优选的是，透水基层与透水面层厚度比例为7:1。上述任一方案优选的是，透水基层与透水面层厚度比例为8:1。上述任一方案优选的是，透水基层采用基层陶粒制作而成，透水面层采用面层陶粒制作而成。上述任一方案优选的是，所述基层陶粒和面层陶粒均采用建筑废料与污泥、煤矸石烧制而成。上述任一方案优选的是，所述基层陶粒和面层陶粒均由40％～60％的污泥、20％的煤矸石、20～40％的建筑废料制作而成。建筑废料指建筑混凝土废料。上述任一方案优选的是，基层陶粒和面层陶粒中污泥、煤矸石、建筑废料的重量比例相同。上述任一方案优选的是，基层陶粒和面层陶粒中污泥、煤矸石、建筑废料的重量比例不同。上述任一方案优选的是，基层陶粒和面层陶粒的颗粒度不同。上述任一方案优选的是，面层陶粒的粒度范围为0.25-2mm，基层陶粒粒度范围为2mm-5mm。上述任一方案优选的是，面层陶粒的粒度为0.25mm，基层陶粒粒度为2mm。上述任一方案优选的是，面层陶粒的粒度为1mm，基层陶粒粒度为3mm。上述任一方案优选的是，面层陶粒的粒度为2mm，基层陶粒粒度为5mm。上述任一方案优选的是，污泥含水率为40％～50％。上述任一方案优选的是，所述基层陶粒和面层陶粒均由40％的污泥、20％的煤矸石、40％的建筑废料制作而成。上述任一方案优选的是，所述基层陶粒和面层陶粒均由50％的污泥、20％的煤矸石、30％的建筑废料制作而成。上述任一方案优选的是，所述基层陶粒和面层陶粒均由60％的污泥、20％的煤矸石、20的建筑废料制作而成。上述任一方案优选的是，所述透水基层采用基层陶粒、水泥、增强剂、水混合制成。增强剂具体有水泥增强剂等。上述任一方案优选的是，所述透水基层采用以下重量配比的原料制作而成：基层陶粒0.5-2份，水泥0.5-2份，增强剂0.2-0.6份，水0.1-0.5份。上述任一方案优选的是，所述透水基层采用以下重量配比的原料制作而成：基层陶粒0.5份，水泥0.5份，增强剂0.2份，水0.1份。上述任一方案优选的是，所述透水基层采用以下重量配比的原料制作而成：基层陶粒1份，水泥1份，增强剂0.4份，水0.3份。上述任一方案优选的是，所述透水基层采用以下重量配比的原料制作而成：基层陶粒2份，水泥2份，增强剂0.6份，水0.5份。上述任一方案优选的是，所述透水面层采用面层陶粒、水泥、增强剂、水混合制成。上述任一方案优选的是，所述透水面层采用以下重量配比的原料制作而成：面层陶粒0.5-2份，水泥0.5-2份，增强剂0.2-0.6份，水0.1-0.5份。上述任一方案优选的是，所述透水面层采用以下重量配比的原料制作而成：面层陶粒0.5份，水泥0.5份，增强剂0.2份，水0.1份。上述任一方案优选的是，所述透水面层采用以下重量配比的原料制作而成：面层陶粒1份，水泥1份，增强剂0.4份，水0.3份。上述任一方案优选的是，所述透水面层采用以下重量配比的原料制作而成：面层陶粒2份，水泥2份，增强剂0.6份，水0.5份。上述任一方案优选的是，所述水泥由市政污泥水泥熟料制备而成。上述任一方案优选的是，透水基层渗透系数大于透水面层渗透系数。上述任一方案优选的是，透水面层渗透系数不小于0.01cm/s。上述任一方案优选的是，面层陶粒的粒度范围为0.25-2mm，基层陶粒粒度范围为2mm-5mm。一种对污染物有截留效应的陶粒透水砖的制备方法，包含以下步骤：步骤(1)：基层陶粒和面层陶粒的制备：将建筑废料粉碎、磨粉，污泥压干，然后与煤矸石混合搅拌后加压成形，烧结后冷却至常温，过筛，即可得到陶粒基层陶粒和面层陶粒；步骤(2)：将面层陶粒与增强剂、水泥混合，加入水混合，搅拌均匀，得到透水面层混合物；将基层陶粒与增强剂、水泥混合，加入水混合，搅拌均匀，即得到透水基层混合物，步骤(3)：透水面层混合物与透水基层混合物分别倒入模具，振动后压制成型为透水面层和透水基层，养护后取下模具。上述任一方案优选的是，所述步骤(1)中于1100-1200℃烧结30分钟。上述任一方案优选的是，所述步骤(1)中基层陶粒和面层陶粒均由40％～60％的污泥、20％的煤矸石、20～40％的建筑废料制作而成。上述任一方案优选的是，基层陶粒和面层陶粒中污泥、煤矸石、建筑废料的重量比例不同。上述任一方案优选的是，基层陶粒和面层陶粒中污泥、煤矸石、建筑废料的重量比例相同。上述任一方案优选的是，所述基层陶粒和面层陶粒均由40％的污泥、20％的煤矸石、40％的建筑废料制作而成。上述任一方案优选的是，所述基层陶粒和面层陶粒均由50％的污泥、20％的煤矸石、30％的建筑废料制作而成。上述任一方案优选的是，所述基层陶粒和面层陶粒均由60％的污泥、20％的煤矸石、20的建筑废料制作而成。上述任一方案优选的是，所述步骤(1)中基层陶粒和面层陶粒的粒径大小不同。上述任一方案优选的是，所述步骤(1)中面层陶粒的粒度范围为0.25-2mm，基层陶粒粒度为2mm-5mm。上述任一方案优选的是，面层陶粒的粒度为0.25mm，基层陶粒粒度为2mm。上述任一方案优选的是，面层陶粒的粒度为1mm，基层陶粒粒度为3mm。上述任一方案优选的是，面层陶粒的粒度为2mm，基层陶粒粒度为5mm。上述任一方案优选的是，所述步骤(2)中所述透水面层混合物采用以下重量配比的原料制作而成：面层陶粒0.5-2份，水泥0.5-2份，增强剂0.2-0.6份，水0.1-0.5份。上述任一方案优选的是，所述步骤(2)中所述透水基层混合物采用以下重量配比的原料制作而成：基层陶粒0.5-2份，水泥0.5-2份，增强剂0.2-0.6份，水0.1-0.5份。上述任一方案优选的是，所述步骤(3)中透水面层覆盖于透水基层表面。上述任一方案优选的是，所述步骤(3)中透水基层与透水面层厚度比例为5-8:1。上述任一方案优选的是，所述步骤(3)中透水基层与透水面层厚度比例为5:1。上述任一方案优选的是，所述步骤(3)中透水基层与透水面层厚度比例为6:1。上述任一方案优选的是，所述步骤(3)中透水基层与透水面层厚度比例为7:1。上述任一方案优选的是，所述步骤(3)中透水基层与透水面层厚度比例为8:1。本发明的有益效果是：本发明提供一种对污染物有截留效应的陶粒透水砖及其制备方法，具有良好的透水、透气性能，透水系数可控范围大，抗折强度和抗压强度高，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、使马路上不积水，透水砖的抗折强度为5.1-6.3mpa，抗压强度为35.8-44.5mpa，透水系数大于0.001cm/s。采用建筑废料进行基层陶粒和面层陶粒的制备，变废为宝，节约资源，绿色环保，制备的陶粒透水砖能够对水体内的cod、pb2+、zn2+、cu2+、cd2+、cr2+等污染物进行吸附净化处理，净化水体的同时，绿色环保。由于本方法制备陶粒透水砖其陶粒烧制温度为1100-1200℃因此，在陶粒烧制中可使用市政污泥水泥，从而可以有效解决市政污泥的处理处置中的环境问题，降低污泥处理处置成本。本申请中污染物的去除主要是利用陶粒对于污染物的吸附作用，由于陶粒吸附的作用，其中在烧制过程中，在水泥的胶结作用下，由煤矸石与建筑废料形成的陶粒形成的陶粒里面具有多孔结构，其空隙表面在水环境中是带有负电荷的，加之其较大的比表面，因此可以吸附水中的重金属离子和其他污染物。具体实施方式下面对本发明作进一步说明。实施例1为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：1.对污染物有截留效应的陶粒透水砖的制备方法，包含以下步骤：(1)面层陶粒制备：由50％的污泥(含水率为40％)，20％的煤矸石，30％的建筑混凝土废料组成。将建筑废料(建筑混凝土废料)与煤矸石粉碎、磨粉(300目)，污泥压干，混合搅拌，搅拌10分钟，转速30-100rpm，后加压(500kg/cm2)成形，1100-1200℃烧结30分钟后冷却至常温，过筛得到1mm的面层陶粒。(2)基层陶粒制备：由40％的含水率为50％的污泥，20％的煤矸石，30％的建筑混凝土废料组成。将建筑废料(建筑混凝土废料)粉碎、磨粉，污泥压干，然后混合搅拌后加压成形，混合搅拌后搅拌10分钟，转速30-100rpm，加压(500kg/cm2)成形，1100-1200℃烧结30分钟后冷却至常温，过筛得到粒度为3mm基层陶粒。(3)将面层陶粒(1份)、水泥(1份)、增强剂(0.4份)与水(0.3份)按配比混合制成面层陶粒泥浆，即为透水面层混合物。(4)将基层陶粒(1份)、水泥(1份)、增强剂(0.4份)与水(0.3份)按配比混合制成基层陶粒泥浆，即为透水基层混合物。本实施例中增强剂采用以下重量组份的原料混合而成：硫酸铝35份、二氧化硅12份、氧化铝11份、石灰石粉6份、粉煤灰10份、萘磺酸盐7份、水泥抗渗防水剂17份。透水面层渗透系数大于0.01cm/s。透水基层渗透系数大于透水面层渗透系数。(5)装入模具，先装入基层陶粒泥浆后装入面层陶粒泥浆，振动4-10s后压制成型，透水基层与透水面层厚度比例为6:1，浇水养护2次分两天完成，养护15天后取下模具。2.浸出实验为了监测本发明制备的透水砖中污染物的释放情况，以醋酸缓冲溶液为浸提剂，对所制备的透水砖进行浸出实验，步骤和结果如下：(1)加5.7ml冰醋酸至500ml试剂水中，加64.3ml1mol/l氢氧化钠，稀释至1l。配制后溶液的ph值应为4.93±0.05。(2)取2g的透水砖陶粒放入40ml上述浸提液中，浸提液转速为30±2r/min的翻转式振荡装置，振荡18h，之后进行检测浸提液，检测结果如表1所示。表1透水砖浸出实验项目cuzncdpbcrhgnias浸出浓度(mg/l)0.0210.0130.0230.0390.035未检出0.018未检出3.淋溶实验为了验证本申请制备的透水砖对雨水净流中污染物的截留效果，分别以雨水中主要污染物对制备的透水砖进行淋溶，由于是淋溶实验，随着时间的增加部分林溶液的污染物会使透水砖吸附达到部分饱和，从而使污染物淋溶出来，结果如表2所示，表明本申请制备的透水砖对雨水净流中污染物的截留效果较好，污染物吸附达到饱和的时间较长。本申请中污染物的去除主要是利用陶粒对于污染物的吸附作用，由于陶粒吸附的作用，其中在烧制过程中，在水泥的胶结作用下，由煤矸石与建筑废料形成的陶粒形成的陶粒里面具有多孔结构，其空隙表面在水环境中是带有负电荷的，加之其较大的比表面，因此可以吸附水中的重金属离子和其他污染物。表2淋溶结果单位：mg/l本发明提供一种对污染物有截留效应的陶粒透水砖及其制备方法，具有良好的透水、透气性能，透水系数可控范围大，抗折强度和抗压强度高，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、使马路上不积水，透水砖的抗折强度为5.1-6.3mpa，抗压强度为35.8-44.5mpa，透水系数大于0.001cm/s。采用建筑废料进行基层陶粒和面层陶粒的制备，变废为宝，节约资源，绿色环保，面层陶粒和基层陶粒的粒度大小不同，制备的陶粒透水砖能够对水体内的cod、pb2+、zn2+、cu2+、cd2+、cr2+等污染物进行吸附净化处理，加强净化吸附效果，净化水体的同时，绿色环保。由于本方法制备陶粒透水砖其陶粒烧制温度为1100-1200℃因此，在陶粒烧制中可使用市政污泥水泥，从而可以有效解决市政污泥的处理处置中的环境问题，降低污泥处理处置成本。本申请中污染物的去除主要是利用陶粒对于污染物的吸附作用，由于陶粒吸附的作用，其中在烧制过程中，在水泥的胶结作用下，由煤矸石与建筑废料形成的陶粒形成的陶粒里面具有多孔结构，其空隙表面在水环境中是带有负电荷的，加之其较大的比表面，因此可以吸附水中的重金属离子和其他污染物。实施例21.对污染物有截留效应的陶粒透水砖的制备方法，和实施例1相似，不同的是，包括以下步骤：(1)面层陶粒制备：由40％的污泥(含水率为50％)，30％的煤矸石，30％的建筑废砖组成。将建筑废砖与煤矸石粉碎、磨粉(300目)，污泥压干，混合搅拌后加压成形，1200℃烧结30分钟后冷却至常温，过筛得到粒度2mm的面层陶粒。(2)基层陶粒制备：由50％的污泥(含水率为40％)，20％的煤矸石，30％的建筑混凝土废料组成。将建筑废料粉碎、磨粉，污泥压干，然后混合搅拌后加压成形，混合搅拌后加压成形，1200℃烧结30分钟后冷却至常温，过筛得到直径为粒度5mm的基层陶粒。(3)将面层陶粒(2份)、水泥(2份)、增强剂(0.6份)与水(0.5份)按配比混合制成面层陶粒泥浆。(4)将基层陶粒(2份)、水泥(2份)、增强剂(0.6份)与水(0.5份)按配比混合制成基层陶粒泥浆。本实施例中增强剂采用以下重量组份的原料混合而成，硫酸铝40份、二氧化硅18份、氧化铝12份、石灰石粉8份、粉煤灰15份、萘磺酸盐10份、水泥抗渗防水剂20份。(5)装入模具，振动4-10s后压制成型，养护15天后取下模具。2.浸出实验为了监测根据权利要求1所述的透水砖中污染物的释放，以醋酸缓冲溶液为浸提剂，对所制备的透水砖进行浸出实验，步骤和结果如下：(1)加5.7ml冰醋酸至500ml试剂水中，加64.3ml1mol/l氢氧化钠，稀释至1l。配制后溶液的ph值应为4.93±0.05。(2)取2g的透水砖陶粒放入40ml浸提液，浸提液转速为30±2r/min的翻转式振荡装置，振荡18h后检测，结果如表3所示。表3透水砖浸出实验项目cuzncdpbcrhgnias浸出浓度(mg/l)0.0020.0230.0120.0310.042未检出0.0710.0023.淋溶实验为了验证本申请制备的透水砖对雨水净流中污染物的截留效果，分别以雨水中主要污染物对制备的透水砖进行淋溶，之后检测，检测结果如表4所示，表明透水砖对污染物截留能力较强。表4淋溶结果单位：mg/l实施例3和实施例1不同的是，本实施例中增强剂采用以下重量组份的原料混合而成，硫酸铝30份、二氧化硅20份、氧化铝18份、石灰石粉7份、粉煤灰12份、萘磺酸盐13份、水泥抗渗防水剂15份。实施例4和实施例1不同的是，本实施例中增强剂采用以下重量组份的原料混合而成，硫酸铝40份、二氧化硅18份、氧化铝17份、石灰石粉9份、粉煤灰11份、萘磺酸盐10份、水泥抗渗防水剂20份。实施例5和实施例1不同的是，本实施例中增强剂采用以下重量组份的原料混合而成，硫酸铝38份、二氧化硅22份、氧化铝17份、石灰石粉9份、粉煤灰9份、萘磺酸盐10份、水泥抗渗防水剂16份。实施例6和实施例1不同的是，本实施例中增强剂采用以下重量组份的原料混合而成，硫酸铝50份、二氧化硅20份、氧化铝15份、石灰石粉8份、粉煤灰12份、萘磺酸盐10份、水泥抗渗防水剂18份。实施例7和实施例1不同的是，本实施例中基层陶粒和面层陶粒均由60％的污泥、20％的煤矸石、20％的建筑废料制作而成。实施例8和实施例1不同的是，本实施例中基层陶粒由60％的污泥、20％的煤矸石、20％的建筑废料制作而成。面层陶粒均由50％的污泥、20％的煤矸石、30％的建筑废料制作而成.实施例9和实施例1不同的是，透水基层与透水面层厚度比例为5:1。实施例10和实施例1不同的是，透水基层与透水面层厚度比例为8:1。实施例11和实施例1不同的是，所述透水基层采用以下重量配比的原料制作而成：基层陶粒0.5份，水泥0.5份，增强剂0.2份，水0.1份。所述透水面层采用以下重量配比的原料制作而成：面层陶粒0.5份，水泥0.5份，增强剂0.2份，水0.1份。实施例12和实施例1不同的是，基层陶粒和面层陶粒均由40％～60％的污泥、20％的煤矸石、20～40％的建筑废料制作而成，且基层陶粒和面层陶粒中污泥、煤矸石、建筑废料的重量比例不同。实施例13和实施例1不同的是，面层陶粒的粒度为0.25mm，基层陶粒粒度为2mm。实施例14和实施例1不同的是，面层陶粒的粒度为1mm，基层陶粒粒度为3mm。实施例15和实施例1不同的是，面层陶粒的粒度为2mm，基层陶粒粒度为5mm。当前第1页12