一种透水砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及透水砖领域，尤其涉及一种透水砖及其制备方法。

背景技术

我国目前多数道路路面材质仍为水泥和沥青混凝土，因此并不具备透水、透气功能。不但降低了城市自身调节温、湿度的能力，还可能引发城市的“热岛效应”与内涝灾害。再生骨料透水砖是近些年来的新型路面材料，通过将建筑工业垃圾按特殊颗粒级配和成型工艺制备成透水砖，来减轻城市“热岛效应”，也可减少建筑垃圾，提高废弃物利用率，符合生态文明的建设理念。

当下主流制备工艺免烧结的透水砖存在耐磨性差，强度不高的问题，导致透水砖寿命有限。纤维与基体材料之间的界面黏结性强，弹性模量高、握裹力好，聚丙烯纤维更是具备耐腐性好、不伤人和搅拌设备、易施工的优点(《刚性聚丙烯纤维对水泥基透水砖强度和透水性的影响研究》刘朋)。

公开号为CN106396491A、CN108821666A的专利提供了一种聚丙烯纤维的透水砖，改善透水砖的抗折、抗压强度。但无论是浇筑混凝土还是浇筑水泥砂浆，添加纤维会降低流动性(《改性聚丙烯纤维水泥砂浆的力学性能研究》王云飞)。这也会导致拌合物粘聚性、保水性变差，骨料离析等不良问题。因此，如何合理地利用聚丙烯纤维提高骨料透水砖的强度，仍是需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种透水砖及其制备方法，通过对聚丙烯纤维进行改性，在保证透水性的前提下，提高透水砖的抗压强度。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种透水砖，包括如下组分：骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维和外加剂。

优选地，所述的透水砖，包括如下重量份原料：

优选地，所述聚丙烯纤维经改性处理，处理过程包括以下步骤：

S1，取聚丙烯束状单丝纤维，装入带开口的密封袋，使用气枪将束状纤维吹散为蓬松根状，然后去除表面残留物，再将聚丙烯纤维置于丙酮溶液浸泡1-2h，蒸馏水水洗3-5次，晾干；

S2，将步骤S1所得纤维置于硅烷偶联剂溶液中浸泡6-8h，再用蒸馏水洗涤至pH为6-7；

S3，将步骤S2所得纤维置于80-85℃烘箱内，干燥1-2h，即得改性聚丙烯纤维。

优选地，步骤S2中硅烷偶联剂包括KH560或KH570，且质量浓度为0.5-1wt％。

优选地，所述骨料包括废弃混凝土、煤渣和碎石，并经破碎机粉碎过筛至粒径3-5mm。

优选地，所述外加剂包括玻璃粉和聚羧酸减水剂，且玻璃粉与聚羧酸减水剂的质量比为(1-2)：1。

优选地，所述玻璃粉粒径为75-300μm。

优选地，所述硅酸盐水泥强度等级为R42.5。

另一方面，本发明还提供了一种透水砖的制备方法，包括如下步骤：

A1，将骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维、外加剂加入搅拌机，按预设的水灰比加入水，搅匀备用；

A2，将步骤A1所得的混合物倒入模具内，在压力1.5-3Mpa下将其振动挤压成形，脱模，静置1-2h；

A3，将步骤A2所得透水砖转移至蒸压釜进行养护，压力0.9-1.2MPa，温度180-190℃，养护8-10h，即得所述透水砖。

优选地，步骤A1中预设的水灰质量比为(0.28-0.36)：1。

本发明的透水砖相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)相比现有透水砖强度不高的问题，聚丙烯纤维经硅烷偶联剂改性后，纤维孔隙率有所降低，与基体的弹性模量、粘合强度均有一定程度提高，在保证基本透水系数的前提下，能以较低掺量能形成一定刚度的三维支撑骨架结构，有效发挥增强、阻裂和增韧效果。

(2)现有聚丙烯纤维透水砖在搅拌水泥砂浆，由于聚丙烯纤维的引入，导致砂浆流动性下降。而玻璃粉的低吸水率与表面光滑度能使替代部分水泥，促进水泥砂浆被稀释，降低颗粒之间粘结度，进而能调和水泥与骨料等复合胶凝材料的流动性，改善砂浆流动性差的问题。

(3)相比常规透水砖制备过程的标准养护方式，本发明的蒸压釜养护，增加胶凝材料的水化速度，提高透水砖的强度，缩短养护周期，提高生产效率。

(4)早前透水砖多取材于废弃黏土或陶瓷，废弃黏土烧结过程释放大量有害气体，污染环境；而陶瓷透水砖易折损，耐久性差，透水性衰减。本发明的透水砖，其骨料取材于建筑工地或拆迁户的废弃混凝土，实现废弃物再利用，减少环境污染。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种透水砖，包括如下组分：

所述骨料包括废弃混凝土、煤渣和碎石，并经破碎机粉碎过筛至粒径3mm所述聚丙烯纤维经改性处理，处理过程包括以下步骤：

S1，取聚丙烯束状单丝纤维，装入带开口的密封袋，使用气枪将束状纤维吹散为蓬松根状，然后去除表面残留物，再将聚丙烯纤维置于丙酮溶液浸泡1h，蒸馏水水洗3次，晾干；

S2，将步骤S1所得纤维置于硅烷偶联剂溶液中浸泡6h，再用蒸馏水洗涤至pH为6；

S3，将步骤S2所得纤维置于80℃烘箱内，干燥1h，即得改性聚丙烯纤维。

透水砖的制备方法，包括如下步骤：

A1，将骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维、外加剂加入搅拌机，按质量比0.28：1的水灰比加入水，搅匀备用；

A2，将步骤A1所得的混合物倒入模具内，使用压力1.5MPa将其振动挤压成形，脱模，静置1h；

A3，将步骤A2所得透水砖转移至蒸压釜进行养护，压力0.9MPa，温度180℃，养护8h，即得所述透水砖。

实施例2

一种透水砖，包括如下组分：

所述骨料包括废弃混凝土、煤渣和碎石，并经破碎机粉碎过筛至粒径5mm所述聚丙烯纤维经改性处理，处理过程包括以下步骤：

S1，取聚丙烯束状单丝纤维，装入带开口的密封袋，使用气枪将束状纤维吹散为蓬松根状，然后去除表面残留物，再将聚丙烯纤维置于丙酮溶液浸泡2h，蒸馏水水洗5次，晾干；

S2，将步骤S1所得纤维置于硅烷偶联剂溶液中浸泡8h，再用蒸馏水洗涤至pH为7；

S3，将步骤S2所得纤维置于85℃烘箱内，干燥2h，即得改性聚丙烯纤维。

透水砖的制备方法，包括如下步骤：

A1，将骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维、外加剂加入搅拌机，按质量比0.36：1的水灰比加入水，搅匀备用；

A2，将步骤A1所得的混合物倒入模具内，使用压力3MPa将其振动挤压成形，脱模，静置2h；

A3，将步骤A2所得透水砖转移至蒸压釜进行养护，压力1.2MPa，温度190℃，养护10h，即得所述透水砖。

实施例3

一种透水砖，包括如下组分：

所述骨料包括废弃混凝土、煤渣和碎石，并经破碎机粉碎过筛至粒径4mm所述聚丙烯纤维经改性处理，处理过程包括以下步骤：

S1，取聚丙烯束状单丝纤维，装入带开口的密封袋，使用气枪将束状纤维吹散为蓬松根状，然后去除表面残留物，再将聚丙烯纤维置于丙酮溶液浸泡2h，蒸馏水水洗4次，晾干；

S2，将步骤S1所得纤维置于硅烷偶联剂溶液中各自浸泡7h，再用蒸馏水洗涤至pH为6.5；

S3，将步骤S2所得纤维置于82℃烘箱内，干燥1.5h，即得改性聚丙烯纤维。

透水砖的制备方法，包括如下步骤：

A1，将骨料、硅酸盐水泥、聚丙烯纤维、外加剂加入搅拌机，按质量比0.30：1的水灰比加入水，搅匀备用；

A2，将步骤A1所得的混合物倒入模具内，使用压力2MPa将其振动挤压成形，脱模，静置1.5h；

A3，将步骤A2所得透水砖转移至蒸压釜进行养护，压力1.0MPa，温度185℃，养护9h，即得所述透水砖。

实施例4-6

一种透水砖，与实施例1的区别在于，硅烷偶联剂的组分、质量浓度、玻璃粉粒径和水灰比不同。

表1实施例1-6硅烷偶联剂的组分、玻璃粉粒径和水灰比筛选条件

对照例1

一种透水砖，与实施例1的区别在于，未引入聚丙烯纤维，由细骨料填充，所称取质量与实施例1配齐。

对照例2

一种透水砖，与实施例1的区别在于，聚丙烯纤维未改性，所称取质量与实施例1配齐。

对照例3

一种透水砖，与实施例1的区别在于，外加剂不含玻璃粉，所称取质量与实施例1配齐。

使用性能试验

分别根据国家标准GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》中规定的方法，测试各实施例与对照例砖块的透水系数(mm/s)与7d、28d的抗折强度(MPa)、抗冻性(包括单块质量损失率、冻后顶面缺损深度和强度损失率)、耐磨性(磨坑长度)以及防滑性；根据国家标准GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中规定的方法，测试各实施例与对照例砖块7d、28d的抗压强度(MPa)；根据国家标准GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》中规定的方法，测试各实施例与对照例砖块的流动度。

表2使用性能测试结果

由上可见，引入改性聚丙烯纤维后，透水性虽然有所减少，但仍然高于国家A级标准(2×10

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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。