本发明属于玄武岩尾矿综合利用领域，具体涉及一种利用玄武岩尾矿制备的透水砖。
背景技术：
伴随着城市化进程的不断加快，城市建设区的持续扩张，道路硬化程度逐年增加，城市开发强度越来越大，“热岛”“雨岛”效应逐年增强，原有的洪涝蓄滞区被挤占，由于排水设施的建设滞后于城市建设的发展，从而产生一系列城市水安全方面的问题。如城区的不透水地面，致使雨水无法下渗，加上原有的城市地下排水管道老化，排水系统不健全，缩短了市区洪峰形成时间，洪水总量和流速增大，市区道路成为主要的洪水路径，地势低洼的中北部城区更易形成内涝，导致洪涝灾害的发生。因此，现阶段我们需要把城市建设为自然存积、渗透与净化的海绵城市。“海绵城市”设施中的一种重要的源控制技术便是透水性铺装，也称为低影响开发技术，进而减少城市不透水面积，同时使城市雨水的径流走向得以良好的调控，促进雨水的储存、渗透和净化透水砖的作用。
玄武岩，是生产"铸石"的好原料。"铸石"是将玄武岩经过熔化铸造、结晶处理，退火而成的材料。它比合金钢坚硬而耐磨，比铅和橡胶抗腐蚀。玄武岩还在一种铸钢先进工艺中，起到"润滑剂"的作用，可以延长铸膜寿命。同时，玄武岩还可以抽成玻璃丝，比一般玻璃丝布抗碱性强，耐高温性能好。同时，玄武岩是修理公路、铁路、机场跑道所用石料中最好的材料，具有抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强、沥青粘附性玄武石，玄武石具有耐磨、吃水量少、导电性能差、抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强、沥青粘附性等优点，并被国际认可，是发展铁路运输及公路运输最好的基石。目前，随着玄武岩矿的开采量越来越大，越来越多的玄武岩尾矿未能得到很好的利用。
所以针对玄武岩尾矿利用不充分、污染环境等现状，如何增加玄武岩尾矿产品的附加值、开拓玄武岩尾矿的新用途，是当前一项艰巨的任务。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种玄武岩尾矿制备的透水砖，所述透水砖包括面层和底层；所述面层由如下重量份的原料制备而成：粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉85～95份，分子筛废弃料2～8份，粘土2～8份；所述底层由如下重量份的原料制备而成：粒度为5～20目的玄武岩尾矿粉70～80份；粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉10～20份，分子筛废弃料2～8份，粘土2～8份。
透水砖表层既需要具有良好的透水性能，还需要具有较高的强度，在表层面料中添加粒径较大的玄武岩尾矿粉，可提高砖的透水性能。但是大粒径的尾矿会导致砖的强度降低，因此，本申请进一步在原料中添加了分子筛废弃料，申请人发现，在原料中添加少量的分子筛废弃料即可有效地提高表层的强度，这不会引起表层透水性能得明显下降。为进一步增强砖整体的强度，申请人在底层原料中进一步添加了粒径较小的的玄武岩尾矿粉。通过上述的调整，可保证透水砖整体透水性和高强度。
优选的，所述面层与底层原料的重量比为0.9～1.1：9。
进一步优选，所述面层与底层原料的重量比为1：9。
优选的，所述透水砖的总厚度为5～7cm。本发明所述原料制备的透水砖在上述厚度的情况下具有理想的厚度和透水率。
优选的，所述分子筛废弃料的粒度为100～200目。
优选的，所述分子筛废弃料为分子筛生产过程中产生的固体废弃料。所述固体废弃料主要含有杂质的分子筛落地料及生产过程中产生的固废。
优选的，所述玄武岩尾矿为玄武岩矿石开采过程中产生的废弃尾矿。
作为优选的技术方案，每100重量份的面层原料中，包括粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉90份，分子筛废弃料2～7份，粘土3～8份；每100重量份的底层原料中，包括粒度为5～20目的玄武岩尾矿粉70～80份；粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉10～20份，分子筛废弃料2～7份，粘土3～8份；和/或，所述面层原料和底层原料的重量比为1:9。
本发明的另一目的是提供本申请所述透水砖的制备方法，包括如下步骤:
1)将面层原料和底层原料分别混合后分别喷水搅拌均匀；将混合好的两层原料放入模具中进行模压成型，得到透水砖的素坯；
2)将所述素坯放入窑炉中进行高温烧结，得到透水砖。
优选的，所述步骤2)中高温烧结的最高温为1050～1150℃。研究发现，最高烧结温度对于透水砖的成型和性能具有非常重要的影响，在上述的温度范围内烧结所得的透水砖的性能较理想。
优选的，所述步骤2)中烧结的具体操作为，将所述素坯置于窑炉中，以每分钟3℃的速率升温，温度达到600℃后，以5℃每分钟的速率继续升温，至温度达到所述最高温，并在最高温处保持30min，然后自然降温至室温。
优选的，所述模压成型的压力为750～850kn，保压30～50秒。
1)本发明选择玄武岩尾矿为原料，配合使用分子筛生产过程中产生的废弃料，可在高温烧结过程中能够促进样品的强度提升，再通过添加粘土，可增强初始坯体的强度，使得样品压制过程中能够很好的成型，并通过进一步的优化各原料的用量，可使产品具有良好的性能。
2)进一步的，针对上述原料，本申请优化了透水砖的烧制方法，将原料喷水搅拌混合均匀、模压成型、高温烧结成型的过程，得到性能优良的透水砖。
本发明不仅可以充分利用固体废弃物玄武岩尾矿，而且大幅度提高了固废产品的附加值，实现了固体废弃物的资源化循环利用，减少了因填埋占用的场地资源。烧结得到的透水砖性能优良，均优于国家标准规定的指标要求。因此本发明符合国家现有固体废弃物的状况，有利于在实践中推广，具有重要的经济、社会与生态环保意义。
附图说明
图1：本发明一种玄武岩尾矿制备透水砖的方法的技术路线示意图；
图2：本发明提供的一种透水砖。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中涉及的玄武岩尾矿来自于江苏省连云港东海县，分子筛废弃料来自于连云港东海县，粘土来自于山西省朔州市。
实施例1
本实施例涉及一种玄武岩尾矿制备的透水砖，
所述面层原料的总重量为300g，其中粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉270g，分子筛废弃料15g，粘土15g。
所述底层的原料的总重量为2000g，其中粒度为5～20目的玄武岩尾矿粉1500g，粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉300g，分子筛废弃料100g，粘土100g。
本实施例还涉及上述透水砖的制备方法(其技术路线图见图1)，包括如下步骤：
1)将面层原料和底层原料分别混合后分别喷水搅拌均匀；将分别混合好的两层原料按顺序放入模具中在压力800kn条件下模压40s，成型，得到透水砖的素坯；
2)将所述素坯置于窑炉中，以每分钟3℃的速率升温，温度达到600℃后，以5℃每分钟的速率继续升温，至温度达到1050℃，保持30min，然后自然降温至室温，得到透水砖，其厚度为5cm。其外观图见图2。
对本实施例得到的透水砖进行性能测试，其性能参数如下：抗压强度为33mpa，抗折强度为5.8mpa，透水率为6×10-2cm/s，能经过25次抗冻循环后性能良好。均能达到并优于国家标准(gb/t25993-2010)规定的指标要求。
实施例2
本实施例涉及一种玄武岩尾矿制备的透水砖，
所述面层原料的总重量为300g，其中粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉270g，分子筛废弃料9g，粘土21g。
所述底层的原料的总重量为2000g，其中粒度为5～20目的玄武岩尾矿粉1400g，粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉400g，分子筛废弃料60g，粘土140g。
本实施例还涉及上述透水砖的制备方法，包括如下步骤：
1)将面层原料和底层原料分别混合后分别喷水搅拌均匀；将混合好的两层原料分别放入模具中在压力800kn条件下模压40s，成型，得到素坯；
2)将所述素坯置于窑炉中，以每分钟3℃的速率升温，温度达到600℃后，以5℃每分钟的速率继续升温，至温度达到1050℃，保持30min，然后自然降温至室温，得到透水砖,其厚度为5cm。
对本实施例得到的透水砖进行性能测试，其性能参数如下：抗压强度为38mpa，抗折强度为4.6mpa，透水率为4.2×10-2cm/s，能经过25次抗冻循环后性能良好，均能达到并优于国家标准(gb/t25993-2010)规定的指标要求。
实施例3
本实施例涉及一种玄武岩尾矿制备的透水砖，
所述面层原料的总重量为300g，其中粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉270g，分子筛废弃料21g，粘土9g。
所述底层的原料的总重量为2000g，其中粒度为5～20目的玄武岩尾矿粉1600g，粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉200g，分子筛废弃料140g，粘土60g。
本实施例还涉及上述透水砖的制备方法，包括如下步骤：
1)将面层原料和底层原料分别混合后分别喷水搅拌均匀；将混合好的两层原料分别放入模具中在压力800kn条件下模压40s，成型，得到素坯；
2)将所述素坯置于窑炉中，以每分钟3℃的速率升温，温度达到600℃后，以5℃每分钟的速率继续升温，至温度达到1050℃，保持30min，然后自然降温至室温，得到透水砖,其厚度为6cm。
对本实施例得到的透水砖进行性能测试，其性能参数如下：抗压强度为42mpa，抗折强度为4.9mpa，透水率为5.1×10-2cm/s，能经过25次抗冻循环后性能良好，均能达到并优于国家标准(gb/t25993-2010)规定的指标要求。
实施例4
本实施例涉及一种玄武岩尾矿制备的透水砖，
所述面层原料的总重量为300g，其中粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉270g，分子筛废弃料6g，粘土24g。
所述底层的原料的总重量为2000g，其中粒度为5～20目的玄武岩尾矿粉1500g，粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉300g，分子筛废弃料40g，粘土160g。
本实施例还涉及上述透水砖的制备方法，包括如下步骤：
1)将面层原料和底层原料分别混合后分别喷水搅拌均匀；将混合好的两层原料分别放入模具中在压力800kn条件下模压40s，成型，得到素坯；
2)将所述素坯置于窑炉中，以每分钟3℃的速率升温，温度达到600℃后，以5℃每分钟的速率继续升温，至温度达到1150℃，保持30min，然后自然降温至室温，得到透水砖,其厚度为7cm。
对本实施例得到的透水砖进行性能测试，其性能参数如下：抗压强度为36mpa，抗折强度为6.4mpa，透水率为5.2×10-2cm/s，能经过25次抗冻循环后性能良好，均能达到并优于国家标准(gb/t25993-2010)规定的指标要求。
对比例1
与实施例1相比，区别在于，不添加分子筛废弃料，所述面层原料的总重量为300g，其中粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉270g，粘土30g。
所述底层的原料的总重量为2000g，其中粒度为5～20目的玄武岩尾矿粉1500g，粒度为20目～40目的玄武岩300g，粘土200g。
其抗压强度为31mpa，抗折强度为3.1mpa，透水率为1.1×10-2cm/s，能经过25次抗冻循环后性能良好。
由以上结果可以看出，若不在原料中添加分子筛废弃料，则所得透水砖的抗折强度和透水率明显下降。
对比例2
与实施例1相比，其区别在于，
不添加粘土，所述面层原料的总重量为300g，其中粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉270g，分子筛废弃料30g。
所述底层的原料的总重量为2000g，其中粒度为5～20目的玄武岩尾矿粉1500g，粒度为20目～40目的玄武岩300g，分子筛废弃料200g。
其抗压强度为43mpa，抗折强度为7.1mpa，透水率为0.7×10-2cm/s，能经过25次抗冻循环后性能良好。
由以上结果可以看出，若不在原料中添加粘土，虽然透水砖的抗压强度和抗折强度有所提高，但是其和透水率明显下降，无法满足应用的需要。
对比例3
与实施例1相比，其区别在于，改变各原料的用量，所述面层原料的总重量为300g，其中粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉285g，分子筛废弃料8g，粘土7g。
所述底层的原料的总重量为2000g，其中粒度为5～20目的玄武岩尾矿粉1000g，粒度为20～40目的玄武岩尾矿粉500g，分子筛废弃料250g，粘土250g。
其抗压强度为21mpa，抗折强度为3.1mpa，透水率为0.92×10-2cm/s，能经过25次抗冻循环后性能良好。
由以上数据看出，即便是改变各种原料的用量，抗压强度、抗折强度和透水率也会发生明显地下降。
对比例4
与实施例4相比，改变烧结的最高温度，将所述烧结的最高温度提高，至1200℃。
其抗压强度为43mpa，抗折强度为12mpa，透水率为0.32×10-2cm/scm/s，能经过25次抗冻循环后性能良好。
由以上数据可以看出，烧结的温度对透水砖的性能有非常重要的影响，若将烧结的最高温度提高50℃，其透水率会明显下降。
对比例5
与实施例1相比，改变烧结的最高温度，将所述烧结的最高温度降低至1000℃。
其抗压强度为19mpa，抗折强度为1.2mpa，透水率为3.1×10-2cm/scm/s，能经过25次抗冻循环后性能急剧下降。
由以上数据可以看出，烧结的温度对透水砖的性能有非常重要的影响，若将烧结的最高温度提高50℃，其透水率会明显下降。
由以上数据可以看出，烧结的温度对透水砖的性能有非常重要的影响，若将烧结的最高温度降低50℃，其抗压强度、抗折强度和透水率均会明显下降。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。