本发明涉及建筑材料
技术领域：
，特别涉及一种透水砖及其制备方法。
背景技术：
：透水砖是一类会透水、会呼吸的砖，其具有很强的吸水功能，当砖体吸满水分时水分会向地下排去。城市中，铺设透水砖的路面很容易给地下土壤补充资源，相对于普通的水泥道理，更加干净，减少因雨水横流所带来的环境污染。透水砖在地表水分蒸发时可释放出水气，增加空气湿度，为城市植物生长提供更好的生长环境。因此，透水砖是为解决城市地表硬化、维护城市生态平衡而诞生的新型环保建材，具有透水、高强、防滑等特点。普通透水砖主要采用石英砂石颗粒为基料，以普通水泥为胶凝剂，加入水进行充分搅拌后加入模型中挤压成型，最后再将成型产品进行干燥，加入不同染料添加剂可制成不同颜色的透水路面砖，用于一般街区人行步道、广场等。较高档的聚合物纤维多孔混凝土透气砖主要以花岗石、大理石为骨料，以高强水泥和改性环氧树脂胶合，搅拌后经压制成型，主要用于市政、重要工程和住宅小区的人行道、广场、停车场等。然而，目前的透水砖多以石英砂、花岗岩等为主要原料，资源消耗高。现有技术有提出采用工业固体废弃物来生产透水砖的，但是采用工业固体废弃物作为原料，透水砖的性能较难平衡，难以满足透水砖的各项性能需求，使其配方设计十分困难。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种透水砖及其制备方法。本发明提供的透水砖，利用工业固体废弃物为原料，且能够使透水砖满足性能需求，达到高透水、高强、耐磨、抗冻效果。本发明提供了一种透水砖，包括面层砖体和底层砖体；所述面层砖体由面层原料形成，底层砖体由底层原料形成；所述面层原料包括以下质量比的组分：所述底层原料包括以下质量比的组分：所述废矿石为铁矿废石和/或石灰石矿废石。优选的，所述水泥为425普通硅酸盐水泥和/或525普通硅酸盐水泥。优选的，所述面层原料中，废矿石的粒度为1～3mm。优选的，所述底层原料中，废矿石包括粒度为3～5mm的废矿石和/或粒度为5～10mm的废矿石。优选的，所述底层原料中，粒度为3～5mm的废矿石与粒度为5～10mm的废矿石的质量比为20％～50％。优选的，所述面层原料与底层原料的质量比为0.1∶5.9～2∶4。优选的，所述面层砖体的布料厚度为5～50mm；底层砖体的布料厚度为50～300mm；所述添加剂为染色剂。本发明还提供了一种上述技术方案中所述的透水砖的制备方法，包括以下步骤：a)将废矿石、水泥、硅灰、添加剂和水混合，得到面层浆料；b)将废矿石、水泥、铁尾矿和水混合，得到底层浆料；c)将底层浆料布料后，进行初压；d)在所述初压后的底层浆料上布料面层浆料，进行振动液压，得到透水砖；所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。优选的，所述步骤c)中，初压的压力为50～300kn。优选的，所述步骤d)中，液压的压力为50～400kn。本发明将整体透水砖设计为两部分结构，即面层部分和底层部分，两个部分由不同的配料而形成，其中，面层原料包括一定比例搭配的废矿石、水泥、硅灰、添加剂和水；底层原料包括一定比例的废矿石、水泥、铁尾矿和水。采用上述不同的原料配方分别形成面层和底层的设置，不仅有效利用工业固体废弃物(废矿石和铁尾矿)，使废弃物重新得到利用、减少环境污染，还能够满足透水砖的各项性能需求，达到高透水、高强、耐磨、抗冻效果，是一种环保型透水砖。试验结果表明，本发明提供的透水砖的抗压强度在30mpa以上，耐磨性(磨坑长度)在31mm以下，透水系数在1.5×10-2cm/s以上，抗冻性(抗压强度损失率)在13％以下。具体实施方式本发明提供了一种透水砖，包括面层砖体和底层砖体；所述面层砖体由面层原料形成，底层砖体由底层原料形成；所述面层原料包括以下质量比的组分：所述底层原料包括以下质量比的组分：所述废矿石为铁矿废石和/或石灰石矿废石。本发明将整体透水砖设计为两部分结构，即面层部分和底层部分，两个部分由不同的配料而形成，其中，面层原料包括一定比例搭配的废矿石、水泥、硅灰、添加剂和水；底层原料包括一定比例的废矿石、水泥、铁尾矿和水。采用上述不同的原料配方分别形成面层和底层的设置，不仅有效利用工业固体废弃物(废矿石和铁尾矿)，还能够满足透水砖的各项性能需求，达到高透水、高强、耐磨、抗冻效果。按照本发明，所述面层原料包括以下质量比的组分：本发明中，所述废矿石为铁矿废石和/或石灰石矿废石。所述铁矿废石指钒钛磁铁矿矿山采矿过程中的固体废弃物；在本发明的一些实施例中，为攀枝花地区钒钛磁铁矿矿山采矿过程中的固体废弃物。所述石灰石废矿石指石灰石矿矿山采矿过程中的固体废弃物。本发明中，所述废矿石优选为粒度为1～3mm的废矿石；具体的，可预先将废矿石进行破碎和筛分，得到0～1mm、1～3mm、3～5mm、5～10mm等各种粒度规格的矿料，本发明采用粒度为1～3mm的特定粒度范围的废矿石作为面层的骨料。本发明中，所述废矿石的用量比为78％～81.2％；在本发明的一些实施例中，所述用量比为78％、79.0％、79.7％、80.0％或81.2％。本发明中，所述水泥优选为425普通硅酸盐水泥和/或525普通硅酸盐水泥。水泥可分为许多种，根据不同划分方式可分为许多不同类型，如以主要水硬性物质名称可分为：硅酸盐类水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥、其它水泥。其中，硅酸盐类水泥，根据配料不同，又可分为诸多类型：硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥，分p.ⅰ和p.ⅱ；普通硅酸盐水泥，代号为p.o；矿渣硅酸盐水泥，代号为p.s；火山灰质硅酸盐水泥，代号为p.p；粉煤灰硅酸盐水泥，代号为p.f；其它硅酸盐水泥。本发明采用其中的普通硅酸盐水泥作为胶凝材料。普通硅酸盐水泥可分为不同等级，本发明中采用425普通硅酸盐水泥和/或525普通硅酸盐水泥。本发明中，所述水泥的用量比为18％～21.7％；在本发明的一些实施例中，所述用量比为18％、19.7％、20％或21.7％。本发明中，所述硅灰的粒度优选为200～325目。本发明中，所述硅灰的用量比为0％～1％；在本发明的一些实施例中，所述用量比为0％、0.5％或1％。本发明中，所述添加剂优选为染色剂。本发明对所述染色剂的种类没有特殊限制，为本领域技术人员熟知的透水砖用常规染色剂即可。本发明中，所述染色剂的用量比为0.1％～0.5％。在本发明的一些实施例中，所述用量比为0.3％。本发明中，所述面层原料中，除水之外的上述其余组分的质量和为100％，水的用量额外另算，以水泥的用量为基准进行配水。本发明中，所述水的用量优选为使水灰比为0.23～0.29；在本发明的一些实施例中，所述水灰比为0.28。水灰比是指水与水泥的重量比值。本发明中，所述面层原料中，除用以控制水灰比的水分外，优选还包括附加水，其主要用于在混料时去润湿废矿石骨料；所述附加水与废矿石的质量比优选为0.01％～0.15％。本发明中，所述面层砖体的布料厚度优选为5～50mm。按照本发明，所述底层原料包括以下质量比的组分：本发明中，所述废矿石为铁矿废石和/或石灰石矿废石。本发明中，所述废矿石优选包括粒度为3～5mm的废矿石和/或粒度为5～10mm的废矿石。具体的，如上文所述，可预先将废矿石进行破碎和筛分，得到0～1mm、1～3mm、3～5mm、5～10mm等各种粒度规格的矿料，本发明采用粒度为3～5mm的废矿石和粒度为5～10mm的废矿石作为底层的骨料。本发明中，所述废矿石的用量为70％～80％。在本发明的一些实施例中，所述用量比为70％、73％、79％或80％。本发明中，所述废矿石为粒度为3～5mm的废矿石和粒度为5～10mm的废矿石时，粒度为3～5mm的废矿石与粒度为5～10mm的废矿石的用量比优选为20％～50％；在本发明的一些实施例中，所述用量比为75.6％。本发明中，所述水泥优选为425普通硅酸盐水泥和/或525普通硅酸盐水泥。本发明中，所述水泥的用量比为20％～22％。在本发明的一些实施例中，所述用量比为20％、21％或22％。本发明中，所述铁尾矿是选矿后的废弃物，具体的，是将铁矿石磨细选取有用组分后所排放的固体废料。本发明中，所述铁尾矿的粒度优选为5～10mm。本发明中，所述铁尾矿的用量比为0％～10％；在本发明的一些实施例中，所述用量比为0％、5％或10％。本发明中，所述底层原料中，除水之外的上述其余组分的质量和为100％，水的用量额外另算，以水泥的用量为基准进行配水。本发明中，所述水的用量优选为使水灰比为0.23～0.29；在本发明的一些实施例中，所述水灰比为0.26。本发明中，所述底层砖体的布料厚度优选为50～300mm。本发明中，所述面层原料与底层原料的质量比优选为0.1∶5.9～2∶4。本发明中，所述“面层砖体”和“底层砖体”对应铺设时砖体的方位，其中，面层砖体是指砖体中面向路面一侧的部分，底层砖体是指砖体中背向路面、朝向地下的部分。本发明提供的透水砖以工业固体废弃物“废矿石”为骨料，变废为宝，使废弃资源重新利用；同时，进行特定的砖体设计和配方设计，具体的，将整个砖体分为面层和底层两部分，两部分分别采用不同的特定原料配方，使整体砖体达到高透水、高强、耐磨、抗冻效果，满足透水砖的各项性能需求，可在人行(自行车)道、公园、学校操场、球场、停车场等路面铺装。本发明还提供了一种上述技术方案中所述的透水砖的制备方法，包括以下步骤：a)将废矿石、水泥、硅灰、添加剂和水混合，得到面层浆料；b)将废矿石、水泥、铁尾矿和水混合，得到底层浆料；c)将底层浆料布料后，进行初压；d)在所述初压后的底层浆料上布料面层浆料，进行振动液压，得到透水砖；所述步骤a)和步骤b)没有顺序限制。其中，所述废矿石、水泥、硅灰、添加剂、铁尾矿和水的种类、用量等均与上述技术方案中所述一致，在此不再一一赘述。关于步骤a)：所述混合过程优选为：先将废矿石与附加水搅拌润湿，再加入水泥和硅灰搅拌，再加入水搅拌均匀。其中，最后一步加入水后，搅拌的速度优选为5～25转/min；搅拌的时间优选为≥3min，更优选为3～5min。将各组分混合均匀后，得到面层浆料。关于步骤b)：所述混合的过程优选为：先将废矿石、水泥和铁尾矿干混，再加入水进行湿混。其中，所述干混的搅拌速度优选为5～25转/min；搅拌的时间优选为5～8min。所述湿混的搅拌速度优选为5～25转/min；搅拌的时间优选为≥3.5min，更优选为3.5～5min。将各组分混合均匀后，得到底层浆料。关于步骤c)：布料时先布置底层浆料，将底层浆料布料后，进行初压。本发明中，所述底层浆料的布料厚度优选为50～300mm。所述初压利用压力机进行，初压的压力优选为50～300kn；其中，kn是指公称压力，又可记为kn。关于步骤d)：经初压后，在初压后的底层浆料上布料面层浆料，然后进行振动液压。本发明中，所述面层浆料的布料厚度优选为5～50mm。所述振动液压的压力优选为50～400kn，振动时间优选为5～10s；在本发明的一些实施例中，振动液压8s。在上述布料和压制成型后，得到透水砖。本发明中，在上述布料和压制成型后，优选还进行养护。所述养护的条件没有特殊限制，按照本领域技术人员熟知的常规养护条件执行即可，养护过程中，砖体中的物料充分进行水化反应，使砖体强度等性能得到充分发展，得到成品砖体。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。以下实施例中，成型砖体的规格为长300mm×宽180mm。以下实施例中，所用各原料的理化指标参见表1。表1原料的理化指标实施例1s1、将铁矿废石骨料(5～10mm)80％，水泥a20％，加入强制式搅拌机中，干混1min；然后加水搅拌(加水量按水灰比为0.28)8min，得到底层浆料。s2、将铁矿废石骨料(1～3mm)80％加入搅拌机中，添加附加水(占骨料的0.10％)充分搅拌润湿；然后加入水泥a19.7％，染色剂0.3％，再加水搅拌(加水量按水灰比为0.26)4min，得到面层浆料。s3、先布置底料进行初压，再布面料，同时进行振动液压，振动8s，得到透水砖。其中，面层浆料与底层浆料的质量比为0.5∶6，底料的布料厚度为90mm，初压压力为50kn；面料的布料厚度为10mm，液压压力为200kn。实施例2s1、将铁矿废石骨料(3～5mm)34％、(5～10mm)45％，水泥a21％，加入强制式搅拌机中，干混1min；然后加水搅拌(加水量按水灰比为0.28)4min，得到底层浆料。s2、将铁矿废石骨料(1～3mm)81.2％加入搅拌机中，添加附加水(占骨料的0.10％)充分搅拌润湿；然后加入水泥a18％，染色剂0.3％，再加水搅拌(加水量按水灰比为0.26)6min，得到面层浆料。s3、先布置底料进行初压，再布面料，同时进行振动液压，振动8s，得到透水砖。其中，面层浆料与底层浆料的质量比为0.5∶6，底料的布料厚度为45mm，初压压力为50kn；面料的布料厚度为15mm，液压压力为100kn。实施例3s1、将铁矿废石骨料(5～10mm)73％，铁尾矿筛下料(3～5mm)5％，水泥b22％，加入强制式搅拌机中，干混1min；然后加水搅拌(加水量按水灰比为0.28)8min，得到底层浆料。s2、将铁矿废石骨料(1～3mm)79％加入搅拌机中，添加附加水(占骨料的0.15％)充分搅拌润湿；然后加入水泥b19.7％，硅灰1％，染色剂0.3％，再加水搅拌(加水量按水灰比为0.26)6min，得到面层浆料。s3、先布置底料进行初压，再布面料，同时进行振动液压，振动8s，得到透水砖。其中，面层浆料与底层浆料的质量比为0.5∶6，底料的布料厚度为45mm，初压压力为50kn；面料的布料厚度为15mm，液压压力为100kn。实施例4s1、将铁矿废石骨料(5～10mm)70％，铁尾矿筛下料(3～5mm)10％，水泥a20％，加入强制式搅拌机中，干混1min；然后加水搅拌(加水量按水灰比为0.28)8min，得到底层浆料。s2、将铁矿废石骨料(1～3mm)79.7％加入搅拌机中，添加附加水(占骨料的0.10％)充分搅拌润湿；然后加入水泥a20％，染色剂0.3％，再加水搅拌(加水量按水灰比为0.26)6min，得到面层浆料。s3、先布置底料进行初压，再布面料，同时进行振动液压，振动8s，得到透水砖。其中，面层浆料与底层浆料的质量比为0.5∶6，底料的布料厚度为45mm，初压压力为50kn；面料的布料厚度为15mm，液压压力为100kn。实施例5s1、将铁矿废石骨料(5～10mm)70％，铁尾矿筛下料(3～5mm)10％，水泥b20％，加入强制式搅拌机中，干混1min；然后加水搅拌(加水量按水灰比为0.28)5min，得到底层浆料。s2、将铁矿废石骨料(1～3mm)78％加入搅拌机中，添加附加水(占骨料的0.01％)充分搅拌润湿；然后加入水泥b21.7％，染色剂0.3％，再加水搅拌(加水量按水灰比为0.26)4min，得到面层浆料。s3、先布置底料进行初压，再布面料，同时进行振动液压，振动8s，得到透水砖。其中，面层浆料与底层浆料的质量比为0.5∶6，底料的布料厚度为45mm，初压压力为50kn；面料的布料厚度为15mm，液压压力为200kn。实施例6将实施例1～5所得透水砖在湿度50％、温度30℃的条件下养护28天，然后测试透水砖的各项理化性能。结果参见表2。表2实施例1～5所得透水砖的理化性能测试项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5抗压强度,mpa313340.53241耐磨性(磨坑长度),mm3130243024保水性,g/cm20.80.80.90.80.9透水系数,15℃cm/s2.0×10-22.0×10-22.0×10-21.5×10-21.5×10-2抗冻性(抗压强度损失率)，％1213131212上述各项性能的测试参照标准gb/t25993-2010。透水砖建材标准的理化指标参见表3：表3透水砖建材理化指标名称建材标准cc40建材标准cc30抗压强度,mpa≥40≥30耐磨性(磨坑长度),mm≤35≤35保水性,g/cm2≥0.6≥0.6透水系数,15℃cm/s≥1.0×10-2≥1.0×10-2抗冻性(抗压强度损失率)，％≤20≤20由表2测试结果可以看出，本发明提供的透水砖具有高强度、高透水性、高耐磨性以及良好的抗冻性，达到建材标准cc30。其中，实施例3和实施例5具有更好的强度及耐磨性，达到建材标准cc40。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12