一种污泥陶粒透水砖及其制备方法

本发明公开了一种污泥陶粒透水砖及其制备方法，包括面层和基层，特点是面层的由以下原料及重量份数组成：白水泥1份、氧化铁0.05份、1～3mm陶粒砂1～2份、黄砂0.2～0.5份、减水剂0.02～0.04份和水0.3～0.4份；基层由以下原料组成：42.5等级的硅酸盐水泥1份、粒径为3～5mm陶粒砂0～2份、粒径为1～3mm陶粒砂0～2份、黄砂0.2～0.5份、减水剂0.02～0.04份和水0.3～0.4份；其制备过程包括将污泥陶粒破碎并过筛，按配比分别称取面层和基层的原料，原料混合与搅拌，砖体成形和养护。本发明具有成本低、强度高、透水性能好、防滑、耐磨等优点。

技术领域
本发明涉及一种透水砖，尤其是涉及一种污泥陶粒透水砖及其制备方法。
背景技术
近年来，城市内涝问题日益突出，具有透水性能的透水砖广泛应用于海绵城市建设中。目前透水砖的种类主要有混凝土透水砖、生态砂基透水砖、钢渣透水砖、聚合物纤维混凝土透水砖、彩石环氧通体透水砖等，但其普遍存在的问题是：制作成本偏高、强度较低或透水性能不佳。此外有研究利用污泥、粘土等混合压制成型后经高温煅烧制作透水砖，但是抗压强度达不到国家标准。陶粒是一种外面有一层坚硬的陶质、釉质外壳，内部多孔的轻集料，多用于制作陶粒混凝土、陶粒混凝土砌块，或作为地基填充料。近来有利用陶粒制作透水砖的报道，如CN 104452525 A公开了一种透水砖及其制备方法，包括表层和基层两部分，其表层材料为陶砂60 ～ 70％，砂15～20％，水泥15～20％，占水泥质量的50～60％的水；其基层材料为建筑淤土免烧陶粒45～65 ％，水泥10～15％，粉煤灰5～10％，瓜子片10 ～ 15％，砂10～15％，占水泥和粉煤灰的总质量的30～40％的水和1～1.5％的减水剂。该发明用建筑淤土免烧陶粒代替天然骨料或煅烧陶粒来制备透水砖，但因使用建筑淤土免烧陶粒作为骨料，其强度难以达到要求，且成分和制作过程复杂。CN 103553448 B提供了一种陶粒透水砖，包括陶粒80-100 份、硅砂10-15 份、水泥20-40 份、占陶粒重量2-4% 的促凝剂、占陶粒重量2-4%的减水剂。该发明将硅砂粉尘制造出的陶粒作为骨料，抗压强度≥ 30Mpa，透水系数≥ 0.05cm/s，符合相关国家标准，其强度较大，但因没有实现各组分及不同粒径材料的合理配备，其透水性能不高，如遇较大降雨，则难以实现快速透水。污泥是城市污水厂的废弃物，产量大，难脱水，处理困难。研究表明，城市污水厂污泥中有机质含量大，且含有30~60%的无机物，主要是硅、铁、铝、钙等。近年来，利用污泥、淤泥、建筑渣土、粉煤灰等材料按一定比例混合成球制作陶粒的技术已经成熟，但是尚无利用污泥陶粒制作透水砖的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高强度、良好透水性能、防滑、耐磨的污泥陶粒透水砖及其制备方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种污泥陶粒透水砖，包括面层和基层，所述的面层由以下原料及重量份数组成：白水泥1份、氧化铁颜料0.05份、粒径为1～3mm陶粒砂1～2份、黄砂0.2～0.5份、减水剂0.02～0.04份和水0.3～0.4份；所述的基层由以下原料及重量份数组成：42.5等级的硅酸盐水泥1份、粒径为3～5mm陶粒砂0～2份、粒径为1～3mm陶粒砂0～2份、黄砂0.2～0.5份、减水剂0.02～0.04份和水0.3～0.4份。所述的陶粒砂是将污泥陶粒破碎并过筛网得到的，所述的污泥陶粒为城市污泥、河道淤泥、建筑渣土中的至少一种与粉煤灰混合后高温烧制的陶粒，所述的陶粒粒径为5～20mm，筒压强度≥2MPa。由于高强污泥陶粒外壳坚硬、内部粗糙、多孔，将其破碎制成不同粒径陶粒砂后，陶粒砂表面呈不规则、多孔状，使得污泥陶粒砂之间形成点状接触，水分可以从空隙中流过，从而达到透水效果。所述的减水剂为萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂、聚羧酸高性能减水剂中的任意一种，所述的水为日常生活用水或工业用水。上述污泥陶粒透水砖的制备方法，具体步骤如下：（1）陶粒破碎与过筛：将污泥陶粒破碎并过筛，制备成粒径分别为3～5mm和1～3mm的陶粒砂；（2）材料称取：按配比分别称取面层和基层的原料，备用；其中所述的面层由以下重份数原料组成：白水泥1份、氧化铁颜料0.05份、粒径为1～3mm陶粒砂1～2份、黄砂0.43份、减水剂0.02～0.04份和水0.3～0.4份；所述的基层由以下重量份数原料组成：42.5等级的硅酸盐水泥1份、粒径为3～5mm陶粒砂0～2份、粒径为1～3mm陶粒砂0～2份、黄砂0.43份、减水剂0.02～0.04份和水0.3～0.4份；（3）面层材料混合与搅拌：将称好的粒径为1～3mm陶粒砂以及一半的水加入到搅拌机中搅拌，半分钟后再加入白水泥、氧化铁颜料、黄砂和减水剂，搅拌60-90s，再加入剩下水继续搅拌45-60s；使陶粒砂更好地包裹胶凝材料；（4）基层材料混合与搅拌：将称好的粒径为1～3mm陶粒砂、粒径为3～5mm陶粒砂以及一半的水加入到搅拌机中搅拌，半分钟后再加入硅酸盐水泥、黄砂和减水剂，搅拌60-90s，再加入剩下水继续搅拌45-60s；使陶粒砂更好地包裹胶凝材料；（5）砖体成形：先将表层拌合料投入模具，压制成型，再将基层拌合料投入模具，压制成型；（6）砖体养护：砖体成形后自然养护1-7天即可脱模，脱模后继续自然养护，共养护28天即为成品，或者通过蒸压养护6-12小时即可。所述的陶粒砂是将污泥陶粒破碎并过筛网得到的，所述的污泥陶粒为城市污泥、河道淤泥、建筑渣土中的至少一种与粉煤灰混合后高温烧制的陶粒，所述的陶粒粒径为5～20mm，筒压强度≥2MPa。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种污泥陶粒透水砖及其制备方法，利用由污泥、淤泥、建筑渣土、粉煤灰等废弃物烧制的陶粒、水泥、减水剂、水制作而成。该污泥陶粒透水砖各组分的合理搭配，解决了透水砖透水强度和透水性之间的矛盾。本发明具有强度高、透水性能好、制作成本低的特点。实际工程应用中可根据需要制作不同颜色、规格的透水砖。破碎的陶粒呈无规则多边形状，加上陶粒本身内部的多孔结构，在制作透水砖时，相比其他骨料，陶粒砂比表面积更大，陶粒砂之间接触点更多，陶粒砂与水泥浆的胶凝能力变强，这样的结构保证了透水砖的透水能力，并保证其具有足够的强度。按以上配比和制备方法，本发明的污泥陶粒透水砖抗压强度可达58Mp，透水系数可达0.88cm/s，远远超过国家标准《GBT25993-2010透水路面砖和透水路面板》规定的指标，也远远超过市场上现有各类透水砖指标。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。实施例1一种污泥陶粒透水砖，包括面层和基层，其面层的由以下原料及重量份数组成：白水泥1份、氧化铁颜料0.05份、粒径为1～3mm陶粒砂1.3份、黄砂0.43份、减水剂0.03份和水0.35份；基层由以下原料及重量份数组成：42.5等级的硅酸盐水泥1份、粒径为1～3mm陶粒砂1.3份、黄砂0.43份、减水剂0.03份和水0.35份。其制备方法具体步骤如下：（1）陶粒破碎与过筛：将污泥陶粒破碎并过筛，制备成粒径分别为3～5mm和1～3mm的陶粒砂；（2）材料称取：按上述配比分别称取面层和基层的原料，备用；（3）面层材料混合与搅拌：将称好的粒径为1～3mm陶粒砂以及一半的水加入到搅拌机中搅拌，半分钟后再加入白水泥、氧化铁颜料、黄砂和减水剂，搅拌60～90s，再加入剩下水继续搅拌45-60s；（4）基层材料混合与搅拌：将称好的粒径为1～3mm陶粒砂、粒径为3～5mm陶粒砂以及一半的水加入到搅拌机中搅拌，半分钟后再加入硅酸盐水泥、黄砂和减水剂，搅拌60～90s，再加入剩下水继续搅拌45-60s；（5）砖体成形：先将表层拌合料投入模具，压制成型，再将基层拌合料投入模具，压制成型；（6）砖体养护：砖体成形后自然养护1-7天即可脱模，脱模后继续自然养护，共养护28天即为成品，或者通过蒸压养护6-12小时即可。得到的陶粒透水砖的透水系数为0.88cm/s，抗压强度为58.5MPa。上述陶粒砂是将污泥陶粒破碎并过筛网得到的，污泥陶粒为城市污泥、河道淤泥、建筑渣土中的至少一种与粉煤灰混合后高温烧制的陶粒，该陶粒粒径为5～20mm，筒压强度≥2MPa。上述减水剂为萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂、聚羧酸高性能减水剂中的任意一种，水为日常生活用水或工业用水的任意一种。实施例2同上述实施例1，其区别在于：其面层的由以下原料及重量份数组成：白水泥1份、氧化铁颜料0.05份、粒径为1～3mm陶粒砂1.3份、黄砂0.43份、减水剂0.03份和水0.35份；基层由以下原料及重量份数组成：42.5等级的硅酸盐水泥1份、粒径为3～5mm陶粒砂1.05份、粒径为1～3mm陶粒砂0.26份、黄砂0.43份、减水剂0.03份和水0.35份。得到的陶粒透水砖的透水系数为0.84cm/s，抗压强度为40.5MPa。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明保护范围。