本发明涉及一种耐低温型透水砖的制备方法，属于透水砖
技术领域：
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背景技术：
：随着城市化进程的加快，城市地表不透水区域比例大幅度提高，给城市环境与人们生活带来了巨大的负面影响，海绵城市的建设迫在眉睫。而海绵体路面透水砖作为一种新型绿色环保建材，因其优良的蓄透水性能，可以有效吸收渗透雨水，补充地下水资源，充分地缓解城市热岛效应和城市看海现象。从材质与生产工艺上，可以将透水砖分成免烧透水砖与陶瓷透水砖两大类别。它们的透水机理都是利用结构内部的孔隙进行蓄水，透水。免烧透水砖主要为以水泥为主要胶结剂，用粗砂粒或固体废料为骨料，将原料加水混合搅拌后压制成型，最后经养护后可直接投入使用，这种透水砖孔隙率一般可以达到20%左右，工艺简单、成本较低、实用性较强，但耐久性和抗冻性差强人意。而陶瓷透水砖经高温烧制而成，有的是添加造孔剂法，造孔剂在坯体中占有一定的体积，经过烧制加工后能够自动去除或产生气体，使其原本占有的空间变成气孔。如碳粒，碳粉，木屑，石灰石，粉煤灰等在高温下能氧化分解或者产生体积变化的物质；另外一种是以颗粒堆积法，即以赤泥，黄金尾矿，废弃陶瓷，建筑垃圾等固体废弃物为主要原料，经过破碎、筛分后添加高温助溶剂，高温烧结后通过颗粒堆积间的空隙实现透水。陶瓷透水砖强度高，受用寿命长，耐磨性好，应用范围广，但需要进行高温烧制，对于烧结设备有一定的要求，消耗能源变大而增加了成本。透水砖在其性能及应用上，有实体砖体不具备的优势，主要体现在以下几个方面：（1）合理利用雨水资源，保护地下水；透水砖内部有效的连通孔洞，可以使暴雨时堆积在地面雨水快速地渗透到地下，将以前城市里无法利用的雨水补充到地下水中，防止地下水的枯竭，一方面缓解了城市排水与防洪的压力，一方面有效的将雨水资源储存并使其得到利用，变废为宝。（2）提高城镇的生活环境，使生活质量得到改善；透水砖内部不仅有连通孔洞，还有半闭合的孔洞，这些半闭合的孔洞赋予了透水砖良好的保水性能。每当下雨时，铺设的大面积透水砖就相当于一个巨大的蓄水池，会将一部分雨水储存在地表面上，相比于城市建筑来说，水的比热容很大，当透水砖内存储的水分开始升温蒸发时，会吸收大量的热能，从而有效地减缓城市的温度升高，使“热岛效应”得到改善。（3）有效利用工业废弃物，保护环境，实现资源的循环再生利用；目前透水砖使用的大部分原料来自于工业废料，这些废料之前大部分的处理方式都是就地掩埋，这会对土壤造成严重危害，造成土壤环境的污染。而透水砖的研制却将这些本为废料的垃圾利用了起来，一方面合理利用了废弃物，避免了废弃物掩埋对土壤造成的危害，另一方面取透水砖的使用必定会取代其他类似建材的使用，也间接地节约了其他工业原料，在节约资源方面起到了不小的作用。另外这些废料基本都是经过高温处理的，当再次烧结成透水砖使，基本不会再有有害气体的产生，间接地减弱了废弃污染。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对现有透水砖耐低温性能较差的问题，提供了一种耐低温型透水砖的制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：（1）按重量份数计，分别称量45～50份氧化铝、10～15份50目滑石粉、10～15份改性高岭土材料、6～8份玉米淀粉和45～50份去离子水搅拌混合并置于研钵中，研磨分散并收集分散浆液，过滤并收集滤液，得滤液浇注至模具中，搅拌混合并置于室温下静置固化，脱模并收集坯料，将坯料干燥后，升温加热，保温煅烧1～，静置冷却至室温，破碎并研磨过筛，得多孔基体粉末；（2）按重量份数计，分别称量55～60份对苯二甲酸二甲酯、15～20份间苯二甲酸、10～15份1，4–丁二醇和10～15份聚丁二醇和0.5～1.0份抗氧剂1010置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，待通入完成后，搅拌混合并保温反应，升温加热，保温油浴，减压处理，搅拌混合并保温反应1～2h，得反应液；（3）按质量比1∶3，将多孔基体粉末添加至去离子水中，超声分散，得分散浆液并按质量比1∶10，将反应液趁热添加至分散浆液中，搅拌混合并静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥并研磨过筛，得改性颗粒；（4）按重量份数计，分别称量45～50份镍铁矿渣、10～15份改性颗粒、3～8份高岭土、6～8份聚乙烯醇和65～80份去离子水置于搅拌机中，搅拌混合并置于室温下困料，收集困料浆液并置于压砖机中，压制成型，在室温下干燥后，再烧制成型，即可制备得所述的耐低温型透水砖。步骤（1）所述的坯料干燥温度为100～110℃。步骤（1）所述的升温加热为按5℃/min升温至1250～1300℃。步骤（1）所述的过滤采用的是0.5～0.8μm筛网。步骤（2）所述的氮气通入速率为25～30ml/min。步骤（2）所述的减压处理压强为55～65pa。步骤（2）所述的压制成型压强为80～100mpa。所述的改性高岭土材料制备步骤为：（1）取高岭土尾矿干燥得干燥料并球磨分散，升温加热、保温煅烧，静置冷却至室温，收集煅烧颗粒；（2）按质量比1∶15，将煅烧颗粒添加至盐酸中，搅拌混合并保温反应，再在离心分离，洗涤并干燥，得改性高岭土材料；所述的球磨分散速率为250～300r/min。所述的升温加热为按5℃/min升温至450～550℃。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明技术方案制备具有优异耐低温性能的弹性体材料并填充至材料孔隙中，由于弹性体空间位阻大，减少了弹性体中的软段在低温条件下的结晶，从而增加了弹性体在低温条件下的回复性能，使得所合成的弹性体聚合物表现出更好的低温回弹性能，这是低温状态下的少部分水分子无法进入材料孔隙中，其他部分水分子冻结后的体积变大，弹性体有效提供微小结构的支撑，使其不易发生冻裂，所以有效改善了材料的耐低温性能；（2）本发明技术方案通过氧化铝和滑石粉为原料制备多孔氧化铝陶瓷材料，通过其具有的优异的孔隙和孔道结构，有效以多孔形式表面进行吸附作用，可以吸附混合料弹性体材料并增强弹性体混合料集料间的粘附性，减少集料和水分的直接接触；还可以在集料表面形成较厚的弹性包覆层，减少水分进入混合料内部，从而提高弹性体颗粒复合混合料抵抗冻融破坏的能力，有效提高材料的耐低温性能；（3）本发明技术方案采用改性高岭土材料为原料，由于高岭土是一种最丰富的矿物资源，因其独特的层状结构、丰富的表面硅氧基团以及强的离子交换能力而具有良好的吸附性能和反应活性，锻烧使煤系高岭土脱去其招氧八面体中的基团，使高岭石中原子的配位由变成或，形成高活性的无定形、非晶态物质偏高岭石，使偏高岭石中的酸反应活性，由于锻烧后形成的活性四面体具有酸反应活性，致使其极易与酸性物质进行酸浸反应，与酸反应过程中及杂质等的浸出使煅烧煤系高岭土颗粒表面形成较多孔隙，从而达到改变其比表面积的目的，同时高岭土尾矿经过改性形成的部分偏高岭土，其中较高活性的氧化铝在使用后迅速与水化产物反应，生成具有体积膨胀效应的钙矾石，补偿了透水砖材料的烧结时的收缩，有利于提透水砖材料的体积稳定性。具体实施方式取高岭土尾矿并置于100～110℃下干燥20～24h，得干燥料并置于球磨机中球磨分散2～3h，控制球磨速率为250～300r/min，待球磨完成后，收集球磨颗粒并按5℃/min升温至450～550℃，保温煅烧1～2h后，静置冷却至室温，收集煅烧颗粒并按质量比1∶15，将煅烧颗粒添加至0.8mol/l盐酸中，搅拌混合并置于90～95℃下保温反应1～2h，再在1500～2000r/min下离心分离10～15min，洗涤并干燥，得改性高岭土材料；按重量份数计，分别称量45～50份氧化铝、10～15份50目滑石粉、10～15份改性高岭土材料、6～8份玉米淀粉和45～50份去离子水搅拌混合并置于研钵中，研磨分散并收集分散浆液，将分散浆液用0.5～0.8μm筛网过滤并收集滤液，得滤液浇注至模具中，搅拌混合并置于室温下静置固化20～24h，脱模并收集坯料，将坯料置于100～110℃下干燥15～20min后，再按5℃/min升温至1250～1300℃，保温煅烧1～2h，静置冷却至室温，破碎并研磨过500目筛，得多孔基体粉末；按重量份数计，分别称量55～60份对苯二甲酸二甲酯、15～20份间苯二甲酸、10～15份1，4–丁二醇和10～15份聚丁二醇和0.5～1.0份抗氧剂1010置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，控制氮气通入速率为25～30ml/min，待通入完成后，搅拌混合并置于75～80℃下保温反应15～20min，按2℃/min升温加热至210～220℃，保温油浴1～2h后，减压至55～65pa，搅拌混合并保温反应1～2h，得反应液；按质量比1∶3，将多孔基体粉末添加至去离子水中，在200～300w下超声分散10～15min后，得分散浆液并按质量比1∶10，将反应液趁热添加至分散浆液中，搅拌混合并静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥并研磨过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量45～50份镍铁矿渣、10～15份改性颗粒、3～8份高岭土、6～8份聚乙烯醇和65～80份去离子水置于搅拌机中，搅拌混合并置于室温下困料20～24h，收集困料浆液并置于压砖机中，在80～100mpa下压制成型，在室温下干燥20～24h后，再在1150～1200℃下烧制成型，即可制备得所述的耐低温型透水砖。取高岭土尾矿并置于100℃下干燥20h，得干燥料并置于球磨机中球磨分散2h，控制球磨速率为250r/min，待球磨完成后，收集球磨颗粒并按5℃/min升温至450℃，保温煅烧1h后，静置冷却至室温，收集煅烧颗粒并按质量比1∶15，将煅烧颗粒添加至0.8mol/l盐酸中，搅拌混合并置于90℃下保温反应1h，再在1500r/min下离心分离10min，洗涤并干燥，得改性高岭土材料；按重量份数计，分别称量45份氧化铝、10份50目滑石粉、10份改性高岭土材料、6份玉米淀粉和45份去离子水搅拌混合并置于研钵中，研磨分散并收集分散浆液，将分散浆液用0.5μm筛网过滤并收集滤液，得滤液浇注至模具中，搅拌混合并置于室温下静置固化20h，脱模并收集坯料，将坯料置于100℃下干燥15min后，再按5℃/min升温至1250℃，保温煅烧1h，静置冷却至室温，破碎并研磨过500目筛，得多孔基体粉末；按重量份数计，分别称量55份对苯二甲酸二甲酯、15份间苯二甲酸、10份1，4–丁二醇和10份聚丁二醇和0.5份抗氧剂1010置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，控制氮气通入速率为25ml/min，待通入完成后，搅拌混合并置于75℃下保温反应15min，按2℃/min升温加热至210℃，保温油浴1h后，减压至55pa，搅拌混合并保温反应1h，得反应液；按质量比1∶3，将多孔基体粉末添加至去离子水中，在200w下超声分散10min后，得分散浆液并按质量比1∶10，将反应液趁热添加至分散浆液中，搅拌混合并静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥并研磨过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量45份镍铁矿渣、10份改性颗粒、3份高岭土、6份聚乙烯醇和65份去离子水置于搅拌机中，搅拌混合并置于室温下困料20h，收集困料浆液并置于压砖机中，在80mpa下压制成型，在室温下干燥20h后，再在1150℃下烧制成型，即可制备得所述的耐低温型透水砖。取高岭土尾矿并置于105℃下干燥22h，得干燥料并置于球磨机中球磨分散2h，控制球磨速率为275r/min，待球磨完成后，收集球磨颗粒并按5℃/min升温至500℃，保温煅烧1h后，静置冷却至室温，收集煅烧颗粒并按质量比1∶15，将煅烧颗粒添加至0.8mol/l盐酸中，搅拌混合并置于92℃下保温反应1h，再在1750r/min下离心分离12min，洗涤并干燥，得改性高岭土材料；按重量份数计，分别称量47份氧化铝、12份50目滑石粉、12份改性高岭土材料、7份玉米淀粉和47份去离子水搅拌混合并置于研钵中，研磨分散并收集分散浆液，将分散浆液用0.6μm筛网过滤并收集滤液，得滤液浇注至模具中，搅拌混合并置于室温下静置固化22h，脱模并收集坯料，将坯料置于105℃下干燥18min后，再按5℃/min升温至1275℃，保温煅烧1h，静置冷却至室温，破碎并研磨过500目筛，得多孔基体粉末；按重量份数计，分别称量58份对苯二甲酸二甲酯、18份间苯二甲酸、12份1，4–丁二醇和12份聚丁二醇和0.8份抗氧剂1010置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，控制氮气通入速率为28ml/min，待通入完成后，搅拌混合并置于78℃下保温反应18min，按2℃/min升温加热至215℃，保温油浴1h后，减压至60pa，搅拌混合并保温反应1h，得反应液；按质量比1∶3，将多孔基体粉末添加至去离子水中，在250w下超声分散12min后，得分散浆液并按质量比1∶10，将反应液趁热添加至分散浆液中，搅拌混合并静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥并研磨过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量47份镍铁矿渣、12份改性颗粒、5份高岭土、7份聚乙烯醇和75份去离子水置于搅拌机中，搅拌混合并置于室温下困料22h，收集困料浆液并置于压砖机中，在90mpa下压制成型，在室温下干燥22h后，再在1175℃下烧制成型，即可制备得所述的耐低温型透水砖。取高岭土尾矿并置于110℃下干燥24h，得干燥料并置于球磨机中球磨分散3h，控制球磨速率为300r/min，待球磨完成后，收集球磨颗粒并按5℃/min升温至550℃，保温煅烧2h后，静置冷却至室温，收集煅烧颗粒并按质量比1∶15，将煅烧颗粒添加至0.8mol/l盐酸中，搅拌混合并置于95℃下保温反应2h，再在2000r/min下离心分离15min，洗涤并干燥，得改性高岭土材料；按重量份数计，分别称量50份氧化铝、15份50目滑石粉、15份改性高岭土材料、8份玉米淀粉和50份去离子水搅拌混合并置于研钵中，研磨分散并收集分散浆液，将分散浆液用0.8μm筛网过滤并收集滤液，得滤液浇注至模具中，搅拌混合并置于室温下静置固化24h，脱模并收集坯料，将坯料置于110℃下干燥20min后，再按5℃/min升温至1300℃，保温煅烧2h，静置冷却至室温，破碎并研磨过500目筛，得多孔基体粉末；按重量份数计，分别称量60份对苯二甲酸二甲酯、20份间苯二甲酸、15份1，4–丁二醇和15份聚丁二醇和1.0份抗氧剂1010置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，控制氮气通入速率为30ml/min，待通入完成后，搅拌混合并置于80℃下保温反应20min，按2℃/min升温加热至220℃，保温油浴2h后，减压至65pa，搅拌混合并保温反应2h，得反应液；按质量比1∶3，将多孔基体粉末添加至去离子水中，在300w下超声分散15min后，得分散浆液并按质量比1∶10，将反应液趁热添加至分散浆液中，搅拌混合并静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥并研磨过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量50份镍铁矿渣、15份改性颗粒、8份高岭土、8份聚乙烯醇和80份去离子水置于搅拌机中，搅拌混合并置于室温下困料24h，收集困料浆液并置于压砖机中，在100mpa下压制成型，在室温下干燥24h后，再在1200℃下烧制成型，即可制备得所述的耐低温型透水砖。对照例：东莞某公司生产的透水砖。将实例及对照例制备得到的透水砖进行检测，具体检测如下：抗折强度：采用3点弯曲法来测量抗折强度。透水系数：根据gb/t25993-2010《透水路面砖和透水路面板》标准，采用稳定水压法，测定透水系数。抗冻融性能：将试样放置于试验机中，试样与试样的间隔应大于20mm，本实验使用的抗冻融实验机为tds-300型冻融试验机，可以自动完成实验，设置冻结温度为-15℃，冻结时间3h，融解温度为15℃，融解时间2h，循环次数为25次；完成循环后，将试样拿出，用处于吸水饱和状态的湿毛巾将试样表面的附着水擦掉，检查并记录试样的缺陷情况，与之前进行比较。具体测试结果如表1。表1性能表征对比表检测项目实例1实例2实例3对照例抗折强度/mpa49.949.047.830透水系数/10-2cm/s2.892.882.761.31抗压强度损失率/%7.287.497.8324.93由表1可知，本发明制备的透水砖具有良好的耐低温性、力学性能和透水系数。当前第1页12