本发明涉及透水砖技术领域，特别涉及一种海绵透水砖及其制备方法。
背景技术：
在如今海绵城市全面建设发展的大时代背景下，如何利用自然降水，缓解干旱、洪涝等灾害的问题越发突显，于是透水材料尤其是透水砖的发展尤为重要。大部分透水砖利用工业废料制作而成，并且具有良好的物理性能，在构建海绵城市中，它是必不可少的组成部分。
我国目前市场上的一些透水砖主要原料为陶瓷或普通透水混凝土，陶瓷透水砖需要采用大量的高岭土资源，原料的开采造成对环境的破坏，而陶瓷型透水砖生产工艺复杂，陶瓷基砖在成型烧结时需要耗费大量的能源，成本高，生产效率低，环保投入大，一次性投资规模大。
另外，由于透水砖为保证其透水率，较普通水泥基材料来说，材料一般会有较高的孔隙率，要求孔隙率在10％以上。因此，骨料之间的连接较为薄弱，普通透水砖的强度要低于其它砖，进而导致透水砖韧性较差，当受力荷载达到峰值后易被破坏，表现出明显的脆性，易劈裂，易碎，耐损伤能力较差。
技术实现要素：
本发明提供了一种海绵透水砖及其制备方法，解决现有的透水砖韧性较差的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种海绵透水砖，是由下述重量份的原料制成：污泥粉末80-90份、改性聚丙烯纤维5-10份、花岗岩石骨料3-5份、膨胀珍珠岩1-3份、膨润土15-20份、粉煤灰5-10份、硅藻土5-10份。
其中，优选地，所述污泥粉末是由下述制备方法制成：
(1)将污泥装入搅拌机内，添加小麦秸秆，小麦秸秆的添加量为污泥重量的20～30％，搅拌均匀进行有氧化发酵，发酵后的混合物料脱水至50～60％，得发酵后的污泥；
(2)将污泥按重量比为1：3加入质量分数为5％的碳酸氢钠溶液中浸泡3-5h，加入甩水机甩水；
(3)甩水后放入真空干燥箱中，在60-65℃和0.01-0.02mpa条件下干燥10-12h得干燥物；
(4)将干燥物放入管式炉中，500-600℃热处理2-3h，处理后冷却至室温并停止通入氮气，取出处理后的固体粉碎，过300-320目筛，得污泥粉末。
其中，优选地，所述改性聚丙烯纤维是由下述制备方法制成：取聚丙烯pp切片，添加0.05-0.15％重量的的喹吖啶酮，经螺杆挤出熔融造粒，再经短丝纺机纺丝，即得。
一种海绵透水砖的制备方法，包括下述步骤：
(1)取污泥粉末、改性聚丙烯纤维、花岗岩石骨料、膨胀珍珠岩、膨润土、粉煤灰、硅藻土均匀混合获得混合粉料，将混合粉料倒入粉末混合搅拌机中；
(2)将混合粉料放入方块压缩机中挤压成砖块状的混合粉料；
(3)将砖块状的混合粉料放置于窑炉中高温加热；然后再随炉冷却至室温，即可获得成形的透水砖。
其中，优选地，在步骤(1)前将所述粉煤灰研磨分散至40～60目。
其中，优选地，所述步骤(3)中放置于窑炉后，先以3～5℃/min升温速率升温至300～400℃，保温烧结2～3h，随后以10～15℃/min升温速率升温至1000～1200℃，保温烧结1～2h。
其中，优选地，所述步骤(3)中冷却至室温后，再在温度为25～27℃、湿度为60～70％的条件下养护3～5天，养护后即可得到透水砖。
本发明的有益效果：
本发明将聚丙烯纤维加入透水砖原料中，使骨料间胶结材料与纤维形成交叉的立体纤维网，提高了透水砖的强度，聚丙烯纤维起到“桥联”作用，提高了透水砖韧性。
本发明中的聚丙烯纤维经过喹吖啶酮改性与表面处理，对透水砖性能的提高更加有效，可以提高透水砖透水性能，比同条件下的透水砖抗压强度更高，同时，改性聚丙烯纤维的加入也提高了材料的耐久性。
本发明在污泥中添加有机质秸秆，不但解决污泥的含水量问题，还可让堆体升温快，发酵彻底；本发明制备的透水砖不仅解决污泥的处理问题，还做到资源循环利用，保护环境，节能环保，具有良好的社会效益。
本发明制备的透水砖抗压强度高，透水性好，具有吸音降噪的性能，符合《透水砖》(cj/t945～2005)行业标准，同时成本低廉，可工业化生产，响应了海绵城市理念，可作为海绵城市建设中重要的建筑材料。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种海绵透水砖，是由下述重量份的原料制成：污泥粉末85份、改性聚丙烯纤维8份、花岗岩石骨料4份、膨胀珍珠岩2份、膨润土18份、粉煤灰8份、硅藻土8份。
其中，所述污泥粉末是由下述制备方法制成：
(1)将污泥装入搅拌机内，添加小麦秸秆，小麦秸秆的添加量为污泥重量的25％，搅拌均匀进行有氧化发酵，发酵后的混合物料脱水至55％，得发酵后的污泥；
(2)将污泥按重量比为1：3加入质量分数为5％的碳酸氢钠溶液中浸泡4h，加入甩水机甩水；
(3)甩水后放入真空干燥箱中，在62℃和0.015mpa条件下干燥11h得干燥物；
(4)将干燥物放入管式炉中，550℃热处理2.5h，处理后冷却至室温并停止通入氮气，取出处理后的固体粉碎，过300目筛，得污泥粉末。
其中，所述改性聚丙烯纤维是由下述制备方法制成：取聚丙烯pp切片，添加0.10％重量的的喹吖啶酮，经螺杆挤出熔融造粒，再经短丝纺机纺丝，即得。
本实施例中海绵透水砖的制备方法，包括下述步骤：
(1)将粉煤灰研磨分散至60目；
(2)取污泥粉末、改性聚丙烯纤维、花岗岩石骨料、膨胀珍珠岩、膨润土、粉煤灰、硅藻土均匀混合获得混合粉料，将混合粉料倒入粉末混合搅拌机中；
(3)将混合粉料放入方块压缩机中挤压成砖块状的混合粉料；
(4)将砖块状的混合粉料放置于窑炉中高温加热放置于窑炉后，先以4℃/min升温速率升温至350℃，保温烧结2.5h，随后以12℃/min升温速率升温至1100℃，保温烧结1.5h；然后再随炉冷却至室温，即可获得成形的透水砖。
其中，所述步骤(3)中冷却至室温后，再在温度为25～27℃、湿度为60～70％的条件下养护4天，养护后即可得到透水砖。
经测试，本实施例的透水砖抗压强度为58mpa，透水系数2.52×102cm/s，磨抗长度不大于36mm，抗弯强度为51.6，25次冻融循环抗压强度损失小于15％，其它指标均符合《透水砖》(cj/t945～2005)标准。
实施例2
本实施例提供一种海绵透水砖，是由下述重量份的原料制成：污泥粉末80份、改性聚丙烯纤维10份、花岗岩石骨料3份、膨胀珍珠岩3份、膨润土15份、粉煤灰10份、硅藻土5份。
其中，所述污泥粉末是由下述制备方法制成：
(1)将污泥装入搅拌机内，添加小麦秸秆，小麦秸秆的添加量为污泥重量的20～30％，搅拌均匀进行有氧化发酵，发酵后的混合物料脱水至50％，得发酵后的污泥；
(2)将污泥按重量比为1：3加入质量分数为5％的碳酸氢钠溶液中浸泡5h，加入甩水机甩水；
(3)甩水后放入真空干燥箱中，在60℃和0.02mpa条件下干燥10得干燥物；
(4)将干燥物放入管式炉中，500℃热处理3h，处理后冷却至室温并停止通入氮气，取出处理后的固体粉碎，过300目筛，得污泥粉末。
其中，所述改性聚丙烯纤维是由下述制备方法制成：取聚丙烯pp切片，添加0.05-0.15％重量的的喹吖啶酮，经螺杆挤出熔融造粒，再经短丝纺机纺丝，即得。
本实施例中海绵透水砖的制备方法，包括下述步骤：
(1)将粉煤灰研磨分散至40目；
(2)取污泥粉末、改性聚丙烯纤维、花岗岩石骨料、膨胀珍珠岩、膨润土、粉煤灰、硅藻土均匀混合获得混合粉料，将混合粉料倒入粉末混合搅拌机中；
(3)将混合粉料放入方块压缩机中挤压成砖块状的混合粉料；
(4)将砖块状的混合粉料放置于窑炉中高温加热放置于窑炉后，先以3℃/min升温速率升温至400℃，保温烧结2h，随后以15℃/min升温速率升温至1000℃，保温烧结2h；然后再随炉冷却至室温，即可获得成形的透水砖。
其中，所述步骤(3)中冷却至室温后，再在温度为25～27℃、湿度为60～70％的条件下养护3天，养护后即可得到透水砖。
经测试，本实施例的透水砖抗压强度为56mpa，透水系数2.50×102cm/s，磨抗长度不大于35mm，抗弯强度为52.8，25次冻融循环抗压强度损失小于16％，其它指标均符合《透水砖》(cj/t945～2005)标准。
实施例3
本实施例提供一种海绵透水砖，是由下述重量份的原料制成：污泥粉末90份、改性聚丙烯纤维5份、花岗岩石骨料5份、膨胀珍珠岩1份、膨润土20份、粉煤灰5份、硅藻土10份。
其中，所述污泥粉末是由下述制备方法制成：
(1)将污泥装入搅拌机内，添加小麦秸秆，小麦秸秆的添加量为污泥重量的30％，搅拌均匀进行有氧化发酵，发酵后的混合物料脱水至50％，得发酵后的污泥；
(2)将污泥按重量比为1：3加入质量分数为5％的碳酸氢钠溶液中浸泡5h，加入甩水机甩水；
(3)甩水后放入真空干燥箱中，在65℃和0.01mpa条件下干燥12h得干燥物；
(4)将干燥物放入管式炉中，600℃热处理2h，处理后冷却至室温并停止通入氮气，取出处理后的固体粉碎，过320目筛，得污泥粉末。
其中，所述改性聚丙烯纤维是由下述制备方法制成：取聚丙烯pp切片，添加0.05-0.15％重量的的喹吖啶酮，经螺杆挤出熔融造粒，再经短丝纺机纺丝，即得。
本实施例中海绵透水砖的制备方法，包括下述步骤：
(1)将粉煤灰研磨分散至40目；
(2)取污泥粉末、改性聚丙烯纤维、花岗岩石骨料、膨胀珍珠岩、膨润土、粉煤灰、硅藻土均匀混合获得混合粉料，将混合粉料倒入粉末混合搅拌机中；
(3)将混合粉料放入方块压缩机中挤压成砖块状的混合粉料；
(4)将砖块状的混合粉料放置于窑炉中高温加热放置于窑炉后，先以5℃/min升温速率升温至300℃，保温烧结3h，随后以10℃/min升温速率升温至1200℃，保温烧结1h；然后再随炉冷却至室温，即可获得成形的透水砖。
其中，所述步骤(3)中冷却至室温后，再在温度为25～27℃、湿度为60～70％的条件下养护5天，养护后即可得到透水砖。
经测试，本实施例的透水砖抗压强度为59mpa，透水系数2.51×102cm/s，磨抗长度不大于38mm，抗弯强度为52.5，25次冻融循环抗压强度损失小于17％，其它指标均符合《透水砖》(cj/t945～2005)标准。
实施例4
本实施例提供一种海绵透水砖，是由下述重量份的原料制成：污泥粉末82份、改性聚丙烯纤维9份、花岗岩石骨料3份、膨胀珍珠岩3份、膨润土16份、粉煤灰9份、硅藻土8份。
其中，所述污泥粉末是由下述制备方法制成：
(1)将污泥装入搅拌机内，添加小麦秸秆，小麦秸秆的添加量为污泥重量的24％，搅拌均匀进行有氧化发酵，发酵后的混合物料脱水至56％，得发酵后的污泥；
(2)将污泥按重量比为1：3加入质量分数为5％的碳酸氢钠溶液中浸泡4h，加入甩水机甩水；
(3)甩水后放入真空干燥箱中，在64℃和0.015mpa条件下干燥11h得干燥物；
(4)将干燥物放入管式炉中，580℃热处理2.5h，处理后冷却至室温并停止通入氮气，取出处理后的固体粉碎，过300目筛，得污泥粉末。
其中，所述改性聚丙烯纤维是由下述制备方法制成：取聚丙烯pp切片，添加0.08％重量的的喹吖啶酮，经螺杆挤出熔融造粒，再经短丝纺机纺丝，即得。
本实施例中海绵透水砖的制备方法，包括下述步骤：
(1)将粉煤灰研磨分散至60目；
(2)取污泥粉末、改性聚丙烯纤维、花岗岩石骨料、膨胀珍珠岩、膨润土、粉煤灰、硅藻土均匀混合获得混合粉料，将混合粉料倒入粉末混合搅拌机中；
(3)将混合粉料放入方块压缩机中挤压成砖块状的混合粉料；
(4)将砖块状的混合粉料放置于窑炉中高温加热放置于窑炉后，先以5℃/min升温速率升温至350℃，保温烧结2.5h，随后以12℃/min升温速率升温至1100℃，保温烧结1.5h；然后再随炉冷却至室温，即可获得成形的透水砖。
其中，所述步骤(3)中冷却至室温后，再在温度为25～27℃、湿度为60～70％的条件下养护5天，养护后即可得到透水砖。
经测试，本实施例的透水砖抗压强度为56mpa，透水系数2.49×102cm/s，磨抗长度不大于35mm，抗弯强度为50.9，25次冻融循环抗压强度损失小于16％，其它指标均符合《透水砖》(cj/t945～2005)标准。
实施例5
本实施例提供一种海绵透水砖，是由下述重量份的原料制成：污泥粉末88份、改性聚丙烯纤维6份、花岗岩石骨料4份、膨胀珍珠岩2份、膨润土19份、粉煤灰7份、硅藻土8份。
其中，所述污泥粉末是由下述制备方法制成：
(1)将污泥装入搅拌机内，添加小麦秸秆，小麦秸秆的添加量为污泥重量的28％，搅拌均匀进行有氧化发酵，发酵后的混合物料脱水至51％，得发酵后的污泥；
(2)将污泥按重量比为1：3加入质量分数为5％的碳酸氢钠溶液中浸泡4h，加入甩水机甩水；
(3)甩水后放入真空干燥箱中，在64℃和0.012mpa条件下干燥12h得干燥物；
(4)将干燥物放入管式炉中，560℃热处理2.5h，处理后冷却至室温并停止通入氮气，取出处理后的固体粉碎，过320目筛，得污泥粉末。
其中，所述改性聚丙烯纤维是由下述制备方法制成：取聚丙烯pp切片，添加0.13％重量的的喹吖啶酮，经螺杆挤出熔融造粒，再经短丝纺机纺丝，即得。
本实施例中海绵透水砖的制备方法，包括下述步骤：
(1)将粉煤灰研磨分散至60目；
(2)取污泥粉末、改性聚丙烯纤维、花岗岩石骨料、膨胀珍珠岩、膨润土、粉煤灰、硅藻土均匀混合获得混合粉料，将混合粉料倒入粉末混合搅拌机中；
(3)将混合粉料放入方块压缩机中挤压成砖块状的混合粉料；
(4)将砖块状的混合粉料放置于窑炉中高温加热放置于窑炉后，先以4℃/min升温速率升温至380℃，保温烧结2.5h，随后以14℃/min升温速率升温至1200℃，保温烧结1.5h；然后再随炉冷却至室温，即可获得成形的透水砖。
其中，所述步骤(3)中冷却至室温后，再在温度为26℃、湿度为65％的条件下养护4天，养护后即可得到透水砖。
经测试，本实施例的透水砖抗压强度为59mpa，透水系数2.51×102cm/s，磨抗长度不大于37mm，抗弯强度为52.2，25次冻融循环抗压强度损失小于17％，其它指标均符合《透水砖》(cj/t945～2005)标准。
对比例1
本实施例提供一种海绵透水砖，是由下述重量份的原料制成：污泥粉末85份、聚丙烯纤维8份、花岗岩石骨料4份、膨胀珍珠岩2份、膨润土18份、粉煤灰8份、硅藻土8份。
其中，所述污泥粉末是由下述制备方法制成：
(1)将污泥装入搅拌机内，添加小麦秸秆，小麦秸秆的添加量为污泥重量的25％，搅拌均匀进行有氧化发酵，发酵后的混合物料脱水至55％，得发酵后的污泥；
(2)将污泥按重量比为1：3加入质量分数为5％的碳酸氢钠溶液中浸泡4h，加入甩水机甩水；
(3)甩水后放入真空干燥箱中，在62℃和0.015mpa条件下干燥11h得干燥物；
(4)将干燥物放入管式炉中，550℃热处理2.5h，处理后冷却至室温并停止通入氮气，取出处理后的固体粉碎，过300目筛，得污泥粉末。
本实施例中海绵透水砖的制备方法，包括下述步骤：
(1)将粉煤灰研磨分散至60目；
(2)取污泥粉末、改性聚丙烯纤维、花岗岩石骨料、膨胀珍珠岩、膨润土、粉煤灰、硅藻土均匀混合获得混合粉料，将混合粉料倒入粉末混合搅拌机中；
(3)将混合粉料放入方块压缩机中挤压成砖块状的混合粉料；
(4)将砖块状的混合粉料放置于窑炉中高温加热放置于窑炉后，先以4℃/min升温速率升温至350℃，保温烧结2.5h，随后以12℃/min升温速率升温至1100℃，保温烧结1.5h；然后再随炉冷却至室温，即可获得成形的透水砖。
其中，所述步骤(3)中冷却至室温后，再在温度为25～27℃、湿度为60～70％的条件下养护4天，养护后即可得到透水砖。
经测试，本实施例的透水砖抗压强度为54mpa，透水系数2.50×102cm/s，磨抗长度不大于35mm，抗弯强度为51.7，25次冻融循环抗压强度损失小于16％，其它指标均符合《透水砖》(cj/t945～2005)标准。由上述内容可以看出，对比例与实施例1相比，对比例采用的是聚丙烯纤维，实施例1采用的是改性聚丙烯纤维，其它组分与工艺参数均与实施例1相同。由性能检测数据可以看出，对比例1的抗压强度明显低于实施例1。
经测试，本实施例的透水砖抗压强度为58mpa，透水系数2.52×102cm/s，磨抗长度不大于36mm，抗弯强度为51.6，25次冻融循环抗压强度损失小于15％，其它指标均符合《透水砖》(cj/t945～2005)标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。