本发明涉及无机材料领域，具体涉及一种陶瓷废料透水砖及其制备方法。
背景技术：
随着经济的发展，现代城市的地表逐步被建筑物和混凝土等材料所覆盖，被硬化的路面逐渐增多；而传统的地面硬化材料主要是石材、水泥、普通陶瓷广场砖等；这些材料不透气不透水，造成了诸多不便和危害；下雨时，雨水遇到硬化地面四处横流，横流过程中雨水会带走大量的城市污染物，造成河流和湖泊的污染；同时由于雨水被导入河流而流失掉，造成干旱缺水的问题，从而加大了“城市热岛效应”；为了解决上述问题，对于透水砖的研究越来越多，经济实用的高性能透水砖成为研究热点；而随着陶瓷工业的发展，尤其是建筑陶瓷工业的迅速发展，废弃的陶瓷也逐年增多，处理废弃的陶瓷已成为越来越严重的环境问题；目前也出现了部分采用陶瓷废料制作透水砖的技术，如庞伟等人公开了“一种陶瓷透水砖及其生产方法” 它是以废墙地砖粒、长石粉、木屑等为原料，经高温烧制而成。由于墙地砖的品种多（有瓷质、陶质），因此采用这种方法生产的透水砖存在一定的不足，即在实际生产中由于所采用的原料不同使其制备工艺不易控制、产品的性能变化较大；同时在生产过程中采用木屑作为造孔剂，使生产工艺较为复杂、造空效果不明显，烧成温度也比较高（1300℃），因此生产成本较高。
技术实现要素：
本发明提供一种工艺过程简单、烧成温度低的陶瓷废料透水砖及其制备方法。
本发明采用的技术方案是：一种陶瓷废料透水砖，各组分按照重量百分比组成为：陶瓷废料71~79%、粘土3~4%、长石8~13%、水玻璃10~12%。
进一步的，各组分按照重量百分比组成为：陶瓷废料71%、粘土4%、长石13%、水玻璃12%。
进一步的，各组分按照重量百分比组成为：陶瓷废料75%、粘土4%、长石9%、水玻璃12%。
进一步的，各组分按照重量百分比组成为：陶瓷废料79%、粘土3%、长石10%、水玻璃10%。
进一步的，各组分按照重量百分比组成为：陶瓷废料74%、粘土3%、长石13%、水玻璃10%。
进一步的，所述陶瓷废料为玻化砖型陶瓷，吸水率低于0.5%，粒度小于3.35mm。
进一步的，所述粘土为高岭土，粒度小于45 µm。
进一步的，所述长石粒度小于45 µm。
进一步的，所述水玻璃中硅酸盐的含量为36%，模数为2.0~2.6。
一种陶瓷废料透水砖的制备方法，包括以下步骤：
A、配料；按重量百分比取原料：陶瓷废料71~79%、粘土3~4%、长石8~13%、水玻璃10~12%；
B、破碎；将陶瓷废料进行破碎，长石和粘土进行研磨；
C、混合；将各原料进行混合；
D、成型；
E、干燥；
F、烧制；
G、保温。
所述步骤D中成型的压力为15~20MPa；所述步骤E中干燥温度为40~50℃，时间为1~2天；所述步骤F中烧制温度范围为800~1100℃，烧制时间为2h；所述步骤G中保温时间为1~2h。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中水玻璃分散于陶瓷废料颗粒间充当了润滑剂和粘结剂，增强了低温下透水砖的和易性，有效防止了可塑性差、坯体烧成变形严重等问题；
（2）本发明采用长石、水玻璃和黏土作为高温粘结剂，能够在较低的温度下发生复杂的反应形成液相，液相将陶瓷废料颗粒粘结在一起，但不充满所有的孔隙，最终生成玻璃相将陶瓷废料颗粒粘结牢固，形成具有一定强度和一定气孔的结构；
（3）本发明以低吸水率的陶瓷废料作为主要原料，低吸水率的陶瓷废料具有耐高温、坚硬耐磨的特点，一方面可以提高透水砖的强度，增加其耐磨性；另一方面陶瓷废料在高温焙烧时熔融极少，起着骨架作用，透水砖的孔结构通过陶瓷废料的颗粒堆积法形成；
（4）本发明烧制温度低、制作工艺简单、制备的透水砖强度大、性能优异、绿色环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例一
一种陶瓷废料透水砖，各组分按照重量百分比组成为：陶瓷废料74%、粘土3%、长石13%、水玻璃10%；其中陶瓷废料粒度小于3.35mm，吸水率低于0.5%，通过颚式破碎机将原料破碎达到要求粒度；粘土为高岭土，粒度小于45 µm，通过行星球磨机进行研磨达到要求粒度；长石粒度小于45 µm，通过行星球磨机进行研磨达到要求粒度；水玻璃中硅酸盐的含量为36%，模数为2.0~2.6。
按照以下步骤制备：
A、配料；按重量百分比取原料：陶瓷废料74%、粘土3%、长石13%、水玻璃10%；
B、破碎；将陶瓷废料进行破碎，长石和粘土进行研磨；
C、混合；将各原料进行混合；
D、成型，成型的压力为15~20MPa；
E、干燥，采用电热烘箱或燃气箱式干燥器在40~50℃下干燥1~2天；
F、烧制，烧制温度范围为800~1100℃，烧制时间为2h；；
G、保温，保温时间为1~2h。
实施例二
一种陶瓷废料透水砖，各组分按照重量百分比组成为：陶瓷废料71%、粘土4%、长石13%、水玻璃12%；其中陶瓷废料粒度小于3.35mm，吸水率低于0.5%，通过颚式破碎机将原料破碎达到要求粒度；粘土为高岭土，粒度小于45 µm，通过行星球磨机进行研磨达到要求粒度；长石粒度小于45 µm，通过行星球磨机进行研磨达到要求粒度；水玻璃中硅酸盐的含量为36%，模数为2.0~2.6。
按照以下步骤制备：
A、配料；按重量百分比取原料：陶瓷废料71%、粘土4%、长石13%、水玻璃12%；
B、破碎；将陶瓷废料进行破碎，长石和粘土进行研磨；
C、混合；将各原料进行混合；
D、成型，成型的压力为15~20MPa；
E、干燥，采用电热烘箱或燃气箱式干燥器在40~50℃下干燥1~2天；
F、烧制，烧制温度范围为800~1100℃，烧制时间为2h；；
G、保温，保温时间为1~2h。
实施例三
一种陶瓷废料透水砖，各组分按照重量百分比组成为：陶瓷废料79%、粘土3%、长石10%、水玻璃10%；其中陶瓷废料粒度小于3.35mm，吸水率低于0.5%，通过颚式破碎机将原料破碎达到要求粒度；粘土为高岭土，粒度小于45 µm，通过行星球磨机进行研磨达到要求粒度；长石粒度小于45 µm，通过行星球磨机进行研磨达到要求粒度；水玻璃中硅酸盐的含量为36%，模数为2.0~2.6。
按照以下步骤制备：
A、按重量百分比取原料：陶瓷废料79%、粘土3%、长石10%、水玻璃10%；
B、破碎；将陶瓷废料进行破碎，长石和粘土进行研磨；
C、混合；将各原料进行混合；
D、成型，成型的压力为15~20MPa；
E、干燥，采用电热烘箱或燃气箱式干燥器在40~50℃下干燥1~2天；
F、烧制，烧制温度范围为800~1100℃，烧制时间为2h；；
G、保温，保温时间为1~2h。
实施例四
一种陶瓷废料透水砖，各组分按照重量百分比组成为：陶瓷废料76%、粘土4%、长石10%、水玻璃10%；其中陶瓷废料粒度小于3.35mm，吸水率低于0.5%，通过颚式破碎机将原料破碎达到要求粒度；粘土为高岭土，粒度小于45 µm，通过行星球磨机进行研磨达到要求粒度；长石粒度小于45 µm，通过行星球磨机进行研磨达到要求粒度；水玻璃中硅酸盐的含量为36%，模数为2.0~2.6。
按照以下步骤制备：
A、按重量百分比取原料：陶瓷废料76%、粘土4%、长石10%、水玻璃10%；
B、破碎；将陶瓷废料进行破碎，长石和粘土进行研磨；
C、混合；将各原料进行混合；
D、成型，成型的压力为15~20MPa；
E、干燥，采用电热烘箱或燃气箱式干燥器在40~50℃下干燥1~2天；
F、烧制，烧制温度范围为800~1100℃，烧制时间为2h；；
G、保温，保温时间为1~2h。
实施例五
一种陶瓷废料透水砖，各组分按照重量百分比组成为：陶瓷废料75%、粘土4%、长石9%、水玻璃12%；其中陶瓷废料粒度小于3.35mm，吸水率低于0.5%，通过颚式破碎机将原料破碎达到要求粒度；粘土为高岭土，粒度小于45 µm，通过行星球磨机进行研磨达到要求粒度；长石粒度小于45 µm，通过行星球磨机进行研磨达到要求粒度；水玻璃中硅酸盐的含量为36%，模数为2.0~2.6。
按照以下步骤制备：
A、按重量百分比取原料：陶瓷废料75%、粘土4%、长石9%、水玻璃12%；
B、破碎；将陶瓷废料进行破碎，长石和粘土进行研磨；
C、混合；将各原料进行混合；
D、成型，成型的压力为15~20MPa；
E、干燥，采用电热烘箱或燃气箱式干燥器在40~50℃下干燥1~2天；
F、烧制，烧制温度范围为800~1100℃，烧制时间为2h；；
G、保温，保温时间为1~2h。
对实施例一到实施例五得到的透水砖产品进行抗压强度、抗折强度和透水系数的测试，产品的抗压强度48.7~103.6MPa，抗折强度13.6~27.3MPa，透水系数>0.1cm/s，主要性能指标达到要求。
本发明以低吸水率的陶瓷废料作为主要原料，低吸水率的陶瓷废料具有耐高温，坚硬耐磨的特点，一方面可以提高透水砖的强度，增加其耐磨性；另一方面陶瓷废料在高温焙烧时熔融极少，起着骨架作用，透水砖的孔结构通过陶瓷废料的颗粒堆积法形成；通过加入的水玻璃、长石和粘土为高温粘结剂，高温粘结剂能够在较低的温度下发生复杂的反应形成液相，液相将陶瓷废料颗粒粘结在一起，但不充满所有的孔隙，最终生成玻璃相将陶瓷废料颗粒粘结牢固，形成具有一定强度和一定气孔特征的结构；加入水玻璃分散于陶瓷废料颗粒间充当了润滑剂和粘结剂，增强了低温下透水砖的和易性，有效防止了可塑性能差、坯体烧成变形严重等问题；优化长石和粘土的粒度大小和保温的时间，使坯体能够在较低的焙烧温度下和较短的焙烧时间内让粘结剂反应进行地更加彻底，制作工艺过程简单，制作难度更低，制备的透水砖强度大、性能优异，性价比也较高；随着工业进程迅猛发展，陶瓷废料大量产生污染着环境，本发明主要以陶瓷废料为原料，实现了工业废料的资源化，减少了资源的消耗，保护了环境。