明属于建筑材料技术领域，特别是涉及一种适用于人行道、步行街、自行车道、轻量机动车道路、郊区道路、郊游步行路和公园内道路；露天停车场、房舍周边、庭院和街巷的地面、公共广场等领域的绿色高性能混凝土透水砖及其制备方法。
背景技术：
水资源已成为一个国家可持续发展的决定因素，现代化城市高密度的人口和密集的建筑群，已引起的城市硬化，这在生态学上被称为“人造沙漠”。随着城市化发展速度的加剧，无论是人行道、街道、广场，还是住宅小区的庭院等，路面大都采用花岗岩、水泥、釉面砖等封闭性结构铺装，城市透水能力却在减弱。城市地表正在逐步被建筑物和各种混凝土等阻水性材料所覆盖，不透水区域比例在大幅度增高，部分地区其覆盖率已超过 ％。也就是说，城市的表面覆盖越来越严重，城市的排水功能越来越低下。不透水的地面对城市环境的危害非常大。许多城市一遇暴雨，其路面雨水无法快速渗漏，只能通过排水设施排水，当排水设施不畅时，很容易造成城市内涝。究其原因之一与城市地面不透水有很大关系。城市路面现多为柏油、水泥和彩砖路面。由于这些路面不透水，雨水形成的积水难以顺利下行，直接渗透到地表下。另外，雨水从路面流失或被阳光蒸发，又令造成城市地面干燥，加重城市杨尘污染。同时，由于封闭性铺装阻断了地表水气的交换，无法及时对城市的地下水资源进行有效补充，大大降低了地表对雨水的涵养力，恶化绿化植被环境，造成了城市生态效益下降，使夏季的城市热岛效应加剧，城市气温升高，影响人们在城市里的生活质量。
为了解决上述问题，现有技术中推出了透水砖产品。目前市场上的透水砖大致可分为陶瓷透水砖、水泥基透水砖和树脂结合透水砖三种基本类型。陶瓷透水砖虽然具有硬度高、强度大、花色丰富和尺寸规范的优势，但是，生产工艺复杂，资源消耗大，生产成本高；树脂结合透水砖则由于树脂的老化而引起耐久性差；水泥基透水砖生产成本低，但抗压强度低，且耐磨性差。而且对于普通的透水砖，由于其孔隙率较高，其耐盐腐蚀性差，从而导致耐久性与普通的粘土砖相差较大，需要更频繁的养护和更换作业。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种成本低、强度高、表面致密、施工便捷、节能环保，并具有透水、蓄水、放湿调湿的功能的绿色高性能混凝土透水砖及其制备方法，该混凝土透水砖用于路面能缓解雨水过多对城市路面的压力和降低城市地表温度，提高人们在城市里的生活质量。
本发明是这样实现的：
一种绿色高性能混凝土透水砖，其特征在于，包括以下重量份数的原料：骨料40-80份、硫铝酸盐水泥20-30份、矿热炉粒化渣微粉2-6份、胶凝剂5-15份、高效减水剂0.1-2份、分散剂0.1-0.5份；
所述骨料由花岗石机制砂和河沙组成，花岗石机制砂和河沙的重量比为1-2:1；所述花岗石机制砂粒径为1.0-3mm，河沙粒径为0.5-1.0mm，花岗石机制砂为将花岗岩废料通过制砂机制得，花岗岩废料为花岗石在开采或加工切割过程中产生的废石块。
进一步优选，所述硫铝酸盐水泥包括以下重量份的原料：水泥熟料50-80份，硬石膏10-15份，石灰石5-15份，矿渣1-10份，煤矸石1-10份、引气剂0.1-0.5份，焦亚硫酸钠0.1-0.5份，硅粉1-5份。
进一步优选，所述矿热炉粒化渣微粉的制备方法为将赤泥、红土镍矿和焦粉混合后制成团块送入矿热炉内还原熔炼，经预造渣、熔化、还原，完成渣铁分离，形成炉渣层，炉渣从渣口放出并经水淬或风冷粒化，制得矿热炉粒化渣微粉。
进一步优选，所述赤泥、红土镍矿、焦粉的质量比为30-50:40-60:20-30。
进一步优选，所述胶凝剂为聚乙酸乙烯酯、三乙醇胺、甲酸钙、羧甲基纤维素或羟丙基淀粉中的一种或多种。
胶凝剂可以使胶凝体系逐渐转变成凝胶，在透水砖中添加特定成分和用量的胶凝剂，有助于提高透水砖原料间的粘合作用，有效提高透水砖抗压强度、抗折强度、耐磨性和抗冻性。
进一步优选，所述高效减水剂包括以下原料：丙烯酸、聚丙烯酰胺、甲基纤维素、糖蜜和十二烷基磺酸钠；丙烯酸、聚丙烯酰胺、甲基纤维素、糖蜜、十二烷基磺酸钠的重量比为2-3:1-2:1:0.5:0.1。
进一步优选，所述分散剂包括以下原料：过硫酸铵、木质素磺酸钙、三乙醇胺、硝酸钙和聚硅酮；过硫酸铵、木质素磺酸钙、三乙醇胺、硝酸钙、聚硅酮的重量比为2-3:1-2:1:1:0.1。
本发明采用的分散剂能够促使物料颗粒均匀分散于介质中，形成稳定悬浮体，有助于提高骨料间的充分粘合，并且提高透水砖抗压强度和抗折强度，保证透水砖的保水性能和透水性能稳定，也有助于后续可能添加的着色剂充分与透水砖原料接触粘合，提高着色效果。
本发明绿色高性能混凝土透水砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、首先将骨料、矿热炉粒化渣微粉与适量水加入搅拌机中搅拌均匀，然后加入硫铝酸盐水泥、胶凝剂、高效减水剂和分散剂继续搅拌5-10分钟，用适量的水调整拌和物稠度，将搅拌好的物料装入透水砖模具中振动热压固化成型，24小时后脱模，得透水砖坯体；热压温度为80-150℃，热压时间为60-120min，热压压力为1-5MPa。
S2、成型后的透水砖坯体先进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度不超过40℃，蒸汽养护时升温或降温速度≤10℃/h，蒸汽养护条件为：升温2小时，再恒温养护9小时，最后降温养护3小时；
S3、蒸汽养护完后，进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式以每天2-3次的频率进行喷水，自然养护10-15天后得到绿色高性能混凝土透水砖。
本发明透水砖设有若干条水流孔道，水流孔道贯穿透水砖的表面，水流孔道的孔直径为0.5-2cm；透水表内部具有多孔结构，多孔结构的孔直径为0.1mm-0.5mm，孔隙率为10%-20%，本发明的透水砖结构，可使雨水迅速渗入地下，补充土壤水和地下水。
本发明突出的实质性特点和显著的进步是：
1、本发明的透水砖利用花岗岩废料经资源化处理后作为骨料，以及采用矿热炉粒化渣微粉作为掺和料，既推动了矿废弃物资源化利用，提高产品附加值，同时节约大量天然砂石资源；制备成本低、强度高、表面致密、施工便捷、节能环保，抗压强度达35Mpa以上，透水系数达0.1cm/s以上，是现有国家标准要求的10倍以上，远远超过同类天然材料产品的性能；具有透水、蓄水、放湿调湿的功能，用于路面能缓解雨水过多对城市路面的压力和降低城市地表温度，提高人们在城市里的生活质量。
2、本发明的透水砖具有良好的透水、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；使马路上不积水，雨后不积水，雪后不打滑，方便市民安全出行；色彩丰富，自然朴实，经济实惠，规格多样化。
3、添加的矿热炉粒化渣微粉能够显著改善透水砖的加工性能，提高透水砖的抗压强度，减少透水砖的收缩性，提高透水砖的抗腐蚀性能，提高透水砖的密实性，在使用过程中不易变形，能够长期保持透水砖使用稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作以下说明。
实施例1
原料（按重量份数计）：
骨料40份（骨料由花岗石机制砂和河沙组成，花岗石机制砂和河沙的重量比为1:1）、硫铝酸盐水泥20份、矿热炉粒化渣微粉2份、胶凝剂5份（三乙醇胺）、高效减水剂0.1份、分散剂0.1份。
制备方法：
S1、首先将骨料、矿热炉粒化渣微粉与适量水加入搅拌机中搅拌均匀，然后加入硫铝酸盐水泥、胶凝剂、高效减水剂和分散剂继续搅拌5-10分钟，用适量的水调整拌和物稠度，将搅拌好的物料装入透水砖模具中振动热压固化成型，24小时后脱模，得透水砖坯体；
S2、成型后的透水砖坯体先进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度不超过40℃，蒸汽养护时升温或降温速度≤10℃/h，蒸汽养护条件为：升温2小时，再恒温养护9小时，最后降温养护3小时；
S3、蒸汽养护完后，进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式以每天2-3次的频率进行喷水，自然养护10-15天后得到绿色高性能混凝土透水砖。
实施例2
骨料50份（骨料由花岗石机制砂和河沙组成，花岗石机制砂和河沙的重量比为1.5:1）、硫铝酸盐水泥24份、矿热炉粒化渣微粉3份、胶凝剂10份（聚乙酸乙烯酯）、高效减水剂1份、分散剂0.2份。
以上绿色高性能混凝土透水砖的制备方法同实施例1。
实施例3
骨料70份（骨料由花岗石机制砂和河沙组成，花岗石机制砂和河沙的重量比为1.8:1）、硫铝酸盐水泥28份、矿热炉粒化渣微粉5份、胶凝剂12份（羧甲基纤维素和羟丙基淀粉）、高效减水剂1.5份、分散剂0.4份。
以上绿色高性能混凝土透水砖的制备方法同实施例1。
实施例4
骨料80份（骨料由花岗石机制砂和河沙组成，花岗石机制砂和河沙的重量比为2:1）、硫铝酸盐水泥30份、矿热炉粒化渣微粉6份、胶凝剂15份（聚乙酸乙烯酯、三乙醇胺和甲酸钙）、高效减水剂2份、分散剂0.5份。
以上绿色高性能混凝土透水砖的制备方法同实施例1。
本发明绿色高性能混凝土透水砖实施例1-4性能参数如下：
表1，按照JC/T 945-2005的要求进行性能测定，结果如下：