一种高强度透水砖及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高强度透水砖及其制备方法与应用。

背景技术

随着海绵城市概念的提出，越来越多的城市开始重视雨水的收集和利用；透水砖作为一种能够吸收和排放雨水的建筑材料，在海绵城市的建设中具有重要的作用。透水砖属于新型建材，原材料多采用水泥和骨料，透水主要靠透水砖自身骨料间的孔隙进行透水。然而相关技术中的透水砖的强度较差，从而一定程度上影响了透水砖在建材领域的应用。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高强度透水砖，抗压强度高，使得透水砖在建材领域具有更好的应用前景。

本发明还提出一种高强度透水砖的制备方法。

本发明还提出一种高强度透水砖的制备装置。

本发明的第一方面，提出了一种高强度透水砖，所述透水砖包括底层和面层，按质量份数计：

所述底层的制备原料包括：水泥Ⅰ0.05-5份、再生骨料1-15份、减水剂Ⅰ0.001-0.02份、减缩剂0.002-0.5份、土壤固化剂0.001-0.05份和激发剂0.001-0.05份；

所述面层的制备原料包括：水泥Ⅱ0.5-2份、细骨料1-10份和减水剂Ⅱ0.0005-0.01份。

根据本发明实施例的高强度透水砖，至少具有以下有益效果：

本发明的透水砖是一种高强度的透水砖，具有较高的劈裂抗拉强度、抗折强度，可实现再生骨料的资源化利用，具有成本低廉，透水性能好的特点，使得透水砖在建材领域具有更好的应用前景。在本发明一些实施方式中可实现透水砖的透水系数＞2.0×10

在本发明的一些实施方式中，所述再生骨料包括工程渣土。

工程建设产生大量的工程渣土是一个比较突出的环境问题。目前工程建设中产生的工程渣土的主要处理方式：一方面用于道路工程路基回填用土；另一方面直接进行填埋处理。因道路工程路基回填所消耗的工程渣土的量远低于工程建设产生工程渣土的总排放量，多余的工程渣土处理方式常进行直接填埋处理，而填埋处理不仅会占用大量的土地资源，而且还可能会诱发泥石流和地面变形等地质灾害，给人类生活环境带来不利影响。

本发明中采用工程渣土为再生骨料，可实现工程渣土的资源化利用，使工程渣土得到充分利用，具有重要的环保和经济意义，而且能够制备得到高品质的透水砖，透水砖产品性能高且稳定，如具有机械强度高、透水性能好、制备成本低的特点。

在本发明的一些实施方式中，所述工程渣土的粒径为3mm以下；和/或，所述工程渣土中的所含水的质量分数为30％以下。在制备透水砖中，工程渣土的用量以其干质量计。可选地，如工程渣土由含水率小于等于30％的工程渣土通过粉碎机粉碎加工而成，粒径不大于3mm的颗粒。

在本发明的一些实施方式中，所述水泥Ⅰ的强度等级≥42.5。

在本发明的一些实施方式中，所述水泥Ⅰ满足GB 175-2023《通用硅酸盐水泥》的相关要求。可选为，所述水泥Ⅰ可为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。

在本发明的一些实施方式中，所述水泥Ⅰ选自普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，所述减水剂Ⅰ为聚羧酸高性能减水剂。可选地，所述减水剂Ⅰ可为广东红墙新材料股份有限公司生产的CSP-17高强混凝土降粘型聚羧酸高性能减水剂。所述减水剂Ⅰ的用量以其固含量计。

通过上述实施方式，添加CSP-17高强混凝土降粘型聚羧酸高性能减水剂不仅可以降低料浆的粘度，利于砌块成型机布料，而且可以减少料浆的用水量，进而提高再生透水砖的强度。

在本发明的一些实施方式中，所述减缩剂选自JC/T 2361-2016《砂浆、混凝土减缩剂》规定的标准型减缩剂。

在本发明的一些实施方式中，所述减缩剂的用量以其有效成分计。

在本发明的一些实施方式中，所述减缩剂包括SBTO-SRA(I)混凝土减缩剂或Master Life SRA815减缩剂中的至少一种。具体地，所述减缩剂可选自江苏苏博特新材料股份有限公司生产的SBTO-SRA(I)混凝土减缩剂或上海麦斯特建工高科技建筑化工有限公司生产的Master Life SRA815减缩剂中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，所述土壤固化剂为液态土壤固化剂。

在本发明的一些实施方式中，所述土壤固化剂满足CJ/T 486-2015《土壤固化外加剂》的要求。

在本发明的一些实施方式中，所述土壤固化剂为电离子土壤固化剂(本文中又称ISS土壤固化剂)。

通过上述实施方式，ISS土壤固化剂是通过电化学原理改变粘土颗粒的双电层结构，能永久地将土壤的亲水性变为疏水性。本发明中，当透水砖采用振动加压成型时，ISS土壤固化剂易于透水砖振动加压成型，进一步提高透水砖的强度。

在本发明的一些实施方式中，所述激发剂包括NaOH或NaCO

在本发明的一些实施方式中，所述激发剂为NaOH-NaCO

在本发明的一些实施方式中，所述激发剂中，NaOH和NaCO

在本发明的一些实施方式中，NaOH满足GB/T 209-2018《工业用氢氧化钠》的相关要求；和/或，NaCO

在本发明的一些实施方式中，在制备透水砖时，激发剂中的NaOH可以以NaOH溶液的形式加入/使用。激发剂NaOH的含量是以NaOH溶液中所含NaOH的量计。

在本发明的一些实施方式中，NaOH溶液中，NaOH的质量分数为3％-20％。

在本发明的一些实施方式中，按质量份数计：所述底层的制备原料包括：水泥Ⅰ1-2份、再生骨料3.0-8份、减水剂Ⅰ0.002-0.008份、减缩剂0.01-0.08份、土壤固化剂0.005-0.01份和激发剂0.005-0.015份。

在本发明的一些实施方式中，按质量份数计：所述底层的制备原料还包括水0.1-1.2份。

在本发明的一些实施方式中，按质量份数计：所述底层的制备原料包括水0.3-0.7份。

在本发明的一些实施方式中，所述底层的制备原料还包括纤维。

在本发明的一些实施方式中，所述底层的制备原料中，所述纤维的体积分数为0.05％-3％，如可为0.1％-0.5％。

在本发明的一些实施方式中，所述纤维包括玄武岩纤维或合成聚丙烯纤维中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，所述玄武岩纤维为混凝土防裂抗裂短切玄武岩纤维，且满足GB/T 23265-2023《水泥混凝土和砂浆用短切玄武岩纤维》的相关要求；聚丙烯纤维应满足JT/T 524-2019《公路工程水泥混凝土用纤维》的相关要求。

在本发明的一些实施方式中，按质量份数计：所述面层的制备原料包括：水泥Ⅱ1份、细骨料3-6份和减水剂Ⅱ0.001-0.004份。

在本发明的一些实施方式中，按质量份数计：所述面层的制备原料包括：水泥Ⅱ1份、细骨料3-6份和减水剂Ⅱ0.001-0.004份、水0.18-0.35份。

在本发明的一些实施方式中，所述水泥Ⅱ的强度等级≥42.5R。

在本发明的一些实施方式中，所述水泥Ⅱ满足GB 175-2023《通用硅酸盐水泥》的相关要求。可选为，所述水泥Ⅱ可为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。

在本发明的一些实施方式中，所述水泥Ⅱ为普通硅酸盐水泥。

在本发明的一些实施方式中，所述细骨料包括天然砂、机制砂或混合砂中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，所述细骨料的粒径为2.5mm以下，如可为2.36mm以下。进一步可选地，所述细骨料可由多种粒径的颗粒组成。

在本发明的一些实施方式中，所述细骨料满足GB/T 14684-2022《建设用砂》Ⅰ类～Ⅱ类的要求。

在本发明的一些实施方式中，所述减水剂Ⅱ可以与所述减水剂Ⅰ相同或不同。

在本发明的一些实施方式中，所述减水剂Ⅱ为聚羧酸高性能减水剂。

在本发明的一些实施方式中，所述减水剂Ⅱ为广东红墙新材料股份有限公司生产的CSP-17高强混凝土降粘型聚羧酸高性能减水剂。所述减水剂Ⅱ的用量以其固含量计。

所述减水剂Ⅱ不仅可以降低面层制备原料配比的用水量，还可以降低面层料浆的粘度，有利于砌块成型机布料及成型操作。因此可以采用市场上常规的砌块成型机制备本发明的透水砖。

在本发明的一些实施方式中，所述透水砖开设有若干个输水通道，至少一个所述输水通道贯穿所述透水砖。

相关技术中，常规透水砖的透水主要靠透水砖自身骨料间的孔隙进行透水，因骨料间的空隙小，透水性能差，而且容易堵塞，一旦被灰尘、泥砂等颗粒堵塞，透水砖的透水性能急速下降，并且修复非常困难。

本发明中通过开设输水通道明显提升透水砖透水性能，在一些实施方式中透水砖的透水系数可达2.0×10

在本发明的一些实施方式中，所述输水通道贯穿所述面层和所述底层。

在本发明的一些实施方式中，所述若干个输水通道不连通、部分连通或全部连通。

在本发明的一些实施方式中，所述面层包括顶面，所述顶面中，所述输水通道的总面积为顶面面积的0.9％以上，如可为1.0％-2.0％，进一步如可为1.5％。

在本发明的一些实施方式中，沿所述底层至所述面层的方向上，所述输水通道的横截面积逐渐变小。

在本发明的一些实施方式中，所述输水通道为圆台状，沿所述底层至所述面层的方向上，所述输水通道的内径逐渐变小。

在本发明的一些实施方式中，所述输水通道为圆台状，所述输水通道位于透水砖顶面的端面内径为3-10mm；和/或，所述输水通道位于透水砖底面的端面内径为5-15mm。

在本发明的一些实施方式中，所述透水砖中，底层的厚度为32-210mm。

在本发明的一些实施方式中，所述透水砖中，面层的厚度为4-20mm，如可为4-12mm。

在本发明的一些实施方式中，所述透水砖的长度为100-1000mm。

在本发明的一些实施方式中，所述透水砖的宽度为100-1000mm。

在本发明的一些实施方式中，所述透水砖的厚度为40-220mm。

在本发明的一些实施方式中，所述透水砖的抗压强度为45MPa以上。

本发明的第二方面，提出了一种透水砖的制备方法，包括如下步骤：

S1，取底层的制备原料，混合，得到底层浆料；取面层的制备原料，混合，得到面层浆料；

S2，将底层浆料置于模具中，初压，得到初压底料，将面层浆料置于所述初压底料的顶部，经振动加压成型处理，得到所述透水砖。

可选地，模具可根据预设的透水砖的形状进行设置，如可根据实际需要进行模具形状的调节。

通过上述实施方式，通过振动加压成型，无需高温烧制，砌块成型质量好，成型效率高，即时成型、即时脱模，砌块生产方式具有很大的灵活性，制作简单，能够连续大规模生产。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1包括底层浆料的制备，具体包括：将工程渣土、水泥Ⅰ和NaCO

在本发明的一些实施方式中，NaOH的加入方式可以为NaOH的溶液，具体如水溶液。

在本发明的一些实施方式中，所述工程渣土经粉碎后，再与其他原料混合。可选地，粉碎后工程渣土的粒径为3mm以下。可选地，采用粉碎机进行工程渣土粉碎。

在本发明的一些实施方式中，底层浆料的制备，具体包括：将工程渣土粉碎后，与水泥Ⅰ、NaCO

通过上述实施方式，底层浆料的制备过程中，先将水泥、工程渣土等固态物料混合均匀，得到混合料，再将液态物料以雾状喷入已搅拌均匀的混合料中，充分搅拌后获得底层料浆。其中可选地，所述除水外的液态原料经过计量后，与配比中的水混合处理后，再以雾状的形式送入搅拌机中进行搅拌。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1包括面层浆料的制备，具体包括：取水泥Ⅱ、细骨料、减水剂Ⅱ和水，混合，得到所述面层浆料。

在本发明的一些实施方式中，所述面层浆料的制备，具体包括：将水泥Ⅱ和细骨料混合后，与减水剂Ⅱ和水的混合液混合，得到所述面层浆料。

在本发明的一些实施方式中，所述面层浆料的制备，具体包括：将水泥Ⅱ和细骨料混合，加入雾状的减水剂Ⅱ和水的混合液，搅拌，得到所述面层浆料。可选地，所述搅拌时间选自1-10min。

在本发明的一些实施方式中，减水剂和水混合后，再通过高压泵泵入雾化喷头，以雾状的形式与水泥Ⅱ、细骨料的混合物料中。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2包括如下操作：

S2-1，将底层浆料置于模具中，初压，得到初压底料；

S2-2，将面层浆料置于所述初压底料的顶部，经振动加压成型处理，得到透水砖中间体；

S2-3，对所述透水砖中间体进行养护，得到所述透水砖。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2-1中，初压的条件包括但不限于：行业内普通混凝土透水砖的成型条件。和/或，步骤S2-2中，振动加压成型处理的条件包括但不限于：行业内普通混凝土透水砖的成型条件。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2-1中，所述初压为静压处理。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2-3中，养护的条件包括：在湿度95％-99％、温度10-32℃的条件下养护2-10天后，再自然养护至25-35天，得到所述透水砖。可选地，在湿度95％-99％、温度18-30℃的条件下养护3-7天后，再自然养护。

本发明的第三方面，提出了一种用于制备透水砖的模具，包括上压模和底模，所述底模设有模具槽，所述模具槽内的底部设置有若干个凸模。

在本发明的一些实施方式中，所述底模包括底板，所述底板顶部设有边框。所述底板和所述边框围合形成所述模具槽。

在本发明的一些实施方式中，所述底板与所述边框可拆卸连接。两者可自由分开。

在本发明的一些实施方式中，所述凸模设于所述底板顶部。

在本发明的一些实施方式中，所述上压模能够上下移动，所述上压模和底模相配合，用于对模具槽内的透水砖制备物料进行振动加压成型处理。

在本发明的一些实施方式中，所述边框包括若干个边框分格，一个边框分格与底模围合形成一个所述模具槽。

在本发明的一些实施方式中，边框分格的排列方式不限，如可为矩阵排列等。

通过上述实施方式，底板表面可形成若干个砖模位置。可选地，所述底板上的每个砖模位置上可均匀分布设置凸模，每个砖模的凸模的数量可根据透水砖的大小进行设计调节。

在本发明的一些实施方式中，所述上压模包括若干个与所述边框分格相对应的加压部，加压部与其相对应的模具槽相配合，用于对模具槽内的透水砖制备物料进行振动加压成型处理。

在本发明的一些实施方式中，所述若干个凸模均匀分布于所述模具槽内。

在本发明的一些实施方式中，所述凸模包括与所述模具槽内的底部固定连接的支撑体，所述支撑体顶部开设有支撑槽，所述支撑槽内设置有弹性体，所述弹性体顶部设有压块，所述压块能够部分或全部位于支撑槽内。可选地，如支撑体可设于模具槽内壁的底面。

在本发明的一些实施方式中，所述弹性体可为弹簧。

在本发明的一些实施方式中，所述支撑体与所述底板可通过螺栓进行连接。

在本发明的一些实施方式中，所述压块包括第一块体和第二块体，所述第一块体和所述弹性体的顶部相连，所述第一块体位于所述支撑槽内，所述第二块体部分或全部位于所述支撑槽内。

在制备透水砖过程中，将透水砖制备料浆置于模具槽内。第二块体可穿过支撑槽，第二块体被设置于模具槽内的弹性体(如弹簧)顶起，在未受到压力时，第二块体处于最高位置，处于最高位置时的第二块体高度与模具槽的顶部齐平，受到压力时(上压模下压，当上压模接触到第二块体后继续下压)，第二块体可以下移并可以缩回支撑槽中。可选地，第二块体的伸缩范围应大于等于支撑槽内透水砖料制备浆料在下压方向上的压缩值。这样不仅可以不影响底层浆料及面层浆料的布料操作，同时保证透水砖的孔洞不会缩径。

在本发明的一些实施方式中，所述第一块体横截面的外接圆半径大于所述第二块体横截面的外接圆半径。

在本发明的一些实施方式中，所述支撑体为圆柱状，所述压块为圆柱状。

在本发明的一些实施方式中，所述支撑体为圆台状；和/或，所述压块为圆台状；和/或，所述第二块体为圆台状。

在本发明的一些实施方式中，所述支撑体顶部的半径小于所述支撑体底部的半径；和/或，所述压块顶部的半径小于所述压块底部的半径；和/或，所述第二块体顶部的半径小于所述第二块体底部的半径。

通过上述实施方式，支撑体、压块及第一块体设置为上小下大，不仅有利于底板脱模，且成品透水砖在使用中孔洞不易被杂质堵塞，即便被堵塞，也易于清孔，使用方便。

在本发明的一些实施方式中，所述支撑槽顶部的内壁设有限位体，用于限制所述第一块体位于所述支撑槽内。

在本发明的一些实施方式中，所述限位体的形状不限制，如可以为块状、棱柱状、筒状、圆环状等。

在本发明的一些实施方式中，所述限位体为圆筒状，且所述限位体的外侧壁与所述支撑槽顶部内壁固定连接。

在本发明的一些实施方式中，所述限位体的横截面的圆心与所述支撑槽顶部横截面的圆心相重合。

在本发明的一些实施方式中，相邻所述第二块体顶部之间的距离为20mm以上，如可为29mm以上。

在本发明的一些实施方式中，所述第二块体顶部与边框分格内壁的距离为15mm以上，如可为22mm以上。

在本发明的一些实施方式中，一个边框分格内，所述第二块体顶部的面积为边框分格顶面面积的0.9％以上。

在本发明的一些实施方式中，所述透水砖顶面中，所述第二块体顶部的面积为透水砖顶面面积的0.9％以上。

在本发明的一些实施方式中，所述模具中各部件的具体形状和尺寸可根据预设透水砖的形状和尺寸进行设计调整。

本发明的第四方面，提出了一种透水砖的制备设备，包括依次设置的搅拌装置、输送组件和砌块成型机。

在本发明的一些实施方式中，所述制备设备还包括管道、提升装置或传送带中的至少一种，用于物料于所述设备中各组件或装置中的转移。

在本发明的一些实施方式中，所述砌块成型机包括上述模具。

在本发明的一些实施方式中，所述制备设备还包括若干个雾化装置，用于将物料雾化后进行混合。

在本发明的一些实施方式中，所述制备设备还包括粉碎机，用于物料的粉碎。可选地，所述粉碎机包括卸料口，用于将粉碎机内物料转移至所述搅拌装置内。

在本发明的一些实施方式中，所述搅拌装置包括搅拌腔，用于物料的搅拌混合。

在本发明的一些实施方式中，所述制备设备还包括叠板机，所述叠板机用于砌块成型机制得的砖体进行叠放。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例1中透水砖的制备工艺流程示意图；

图2为本发明实施例1中制备装置布置示意图；

图3为本发明实施例1中底板部分的结构示意图；

图4为本发明实施例1中边框的结构示意图；

图5为本发明实施例1中模具压制透水砖后的成型效果图；

图6为本发明实施例1中凸模部分结构示意图；

图7为本发明实施例1中透水砖的实物图。

附图标记：

11、底板；12、凸模；

21、边框；22、模具槽；

31、支撑体；32、支撑槽；33、第一块体；34、第二块体；35、弹性件；36、限位体；37、螺栓；

41、给料机；42、粉碎机；43、配料机；44、物料提升斗；45、搅拌机；46、输送皮带；47、送板机；48、砌块成型机；49、叠板机；50、砖垛。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

若无特殊说明，具体实施方式中的温度为室温，即在20-30℃范围内，且对试验结果不会产生明显影响。

下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。

底料搅拌机为立轴行星式搅拌机。可选地，立轴行星式搅拌机为青岛科尼乐集团有限公司生产的CPM1000立轴行星式搅拌机或青岛迪凯机械设备有限公司生产的DMP1000立轴行星式混凝土搅拌机。

面料搅拌机为立轴行星式搅拌机。可选地，立轴行星式搅拌机为青岛科尼乐集团有限公司生产的CMPS330立轴行星式搅拌机或青岛迪凯机械设备有限公司生产的CMP500立轴行星式混凝土搅拌机。

砌块成型机中除了模具部分为，其他部分可同市场上通用的砌块成型机，如福建泉工股份有限公司生产的策尼特ZN900C砌块成型机、福建群峰机械有限公司生产的QF1300砌块成型机、福建鸿益机械有限公司生产的QT9-15型砌块成型机等。

初压的条件包括但不限于：行业内普通混凝土透水砖的成型条件(可为静压处理)。振动加压成型处理的条件包括但不限于：行业内普通混凝土透水砖的成型条件。

所述水泥Ⅰ的强度等级≥42.5；所述水泥Ⅱ的强度等级≥42.5R，水泥均为市场销售海螺牌水泥(也可为其他品牌)，均满足GB 175-2023《通用硅酸盐水泥》的相关要求；

工程渣土：工程渣土为市政工程开挖的工程弃土，工程渣土中的所含水的质量分数为30％以下，下文物料配比中工程渣土的用量以干质量计；

减水剂Ⅰ：广东红墙新材料股份有限公司生产的CSP-17高强混凝土降粘型聚羧酸高性能减水剂，也可以为其他厂家生产的聚羧酸高性能减水剂；下文物料配比中减水剂Ⅰ的用量以其固含量计；

减缩剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产的SBTO-SRA(I)混凝土减缩剂，也可以选用上海麦斯特建工高科技建筑化工有限公司生产的Master Life SRA815减缩剂；或其他符合JC/T 2361-2016《砂浆、混凝土减缩剂》规定的标准型减缩剂；下文物料配比中减缩剂的用量以其有效成分计；

土壤固化剂：ISS土壤固化剂，具体为中国香港Terra Smart公司生产的RoadShield固化剂(也可为其他厂家生产的ISS土壤固化剂)；

激发剂：NaOH和NaCO

纤维：玄武岩纤维为混凝土防裂抗裂短切玄武岩纤维，具体为江苏康达夫新材料科技有限公司生产的原丝短切玄武岩纤维，公称长度为20mm，公称直径为30μm的原丝短切玄武岩纤维，或者其他满足GB/T 23265-2023《水泥混凝土和砂浆用短切玄武岩纤维》的相关要求的玄武岩纤维；聚丙烯纤维为单丝聚丙烯合成纤维，公称长度为20mm，当量直径为25μm，具体为泰安浩松纤维有限公司的单丝聚丙烯合成纤维，或者其他满足JT/T 524-2019《公路工程水泥混凝土用纤维》的相关要求的聚丙烯纤维；

细骨料(天然砂)：粒径为2.36mm以下；满足GB/T 14684-2022《建设用砂》Ⅱ类的要求；

减水剂Ⅱ：广东红墙新材料股份有限公司生产的CSP-17高强混凝土降粘型聚羧酸高性能减水剂，也可以为其他厂家生产的聚羧酸高性能减水剂；下文物料配比中减水剂Ⅱ的用量以其固含量计。

实施例1

本实施例公开了一种高强度透水砖(也为再生透水砖)，长200mm和宽100mm，包括层叠设置的底层和面层，透水砖总厚度为60mm，其中底层厚度为52mm，面层厚度为8mm。沿底层至面层的方向，透水砖开设有7个贯穿底层和面层的输水通道(输水通道还可以是7个之外的其他数目)，各输水通道可任意分布于透水砖(如可均匀分布，可呈规则或不规则折线排布，有利于提高透水砖的劈裂抗拉强度)。面层的顶面中输水通道端部的总面积为顶面面积的1.0％。沿底层至面层的方向上，输水通道的横截面积逐渐变小。本实施例中输水通道为圆台状(在本发明其他一些实施方式中也可以是其他形状，沿底层至面层的方向上，输水通道的内径逐渐变小)。输水通道位于透水砖顶面的端面内径为6.1mm；输水通道位于透水砖底面的端面内径为9.1mm。

所述透水砖的制备工艺示意图如图1所示，制备设备可采用如图2所示的装置。

所述透水砖的制备过程具体包括：

(Ⅰ)制备浆料：

制备底层浆料(也称底料浆料)：

底料浆料按照如下配比进行配料，即：P·O 42.5水泥1.2份，工程渣土3.0份(以工程渣土的干重计)，减水剂Ⅰ0.008份，减缩剂0.025份，土壤固化剂0.007份，激发剂0.008份，水0.54份，以及玄武岩纤维，其中玄武岩纤维于底层浆料的体积百分数为0.2％。激发剂为NaOH和NaCO

按照配比进行配料，先将工程渣土放入给料机中，给料机将工程渣土不断喂入粉碎机进行粉碎，工程渣土经过粉碎机粉碎后，得到粒径≤3mm的工程渣土，再将工程渣土卸入物料提升斗中，物料提升斗将工程渣土提升到底料搅拌机中，与此同时，水泥、碳酸钠和纤维也卸入底料搅拌机中，经过底料搅拌机干搅拌3min后，得到混合均匀的混合料，再将土壤固化剂、减水剂Ⅰ、减缩剂、水、NaOH激发剂的混合物以雾状的形式喷入搅拌机中(浓度高或粘稠的试剂，可先与配比中的部分水混合处理后，再以雾状的形式喷入底料搅拌机中进行搅拌)。通过底料搅拌机再搅拌3min后，得到混合均匀的底料料浆，备用。

制备面层浆料(也称面料浆料)：

面层浆料按照如下配比进行配料，即：P·O 42.5R水泥1份，细骨料(天然砂)3.5份，减水剂Ⅱ0.002份，水0.26份。

按照配比进行计量，将天然砂通过配料机卸入物料提升斗中，物料提升斗将天然砂提升到面料搅拌机中，与此同时，经过计量的水泥也卸入面料搅拌机中，经过面料搅拌机干搅拌1min后，得到混合均匀的干混料，再将减水剂Ⅱ和水混合处理后，然后以雾状的形式喷入面料搅拌机中进行搅拌，搅拌2min后，得到混合均匀的面料料浆，备用。

(Ⅱ)成型方式采用福建泉工股份有限公司生产的策尼特ZN900C砌块成型机进行振动加压成型，具体包括：底层浆料通过皮带输送机送入砌块成型机中，通过砌块成型机的振动布料机进行布料，底层料浆布料时间0.5s-3s，然后进行初压底料，再将面层浆料铺到初压底料上，面层浆料布料时间0.5s-2s，最后再整体(初压底料+面层浆料)振动加压成型处理，制得透水砖半成品。透水砖半成品在湿度95％-99％、温度24-32℃的条件下养护5天后，再自然养护至28天，即可得到成品透水砖。

其中，关于本实施例中采用的砌块成型机可包括以下模具：模具包括底模和能够上下移动的上压模，底模包括底板和设于底板顶部的边框，边框包括若干个边框分格(边框分格排列方式不限，如可为矩阵排列等)，一个边框分格与底板围合形成一个模具槽(也即一个砖模)。上压模包括若干个与所述边框分格相对应的加压部，加压部与其相对应的模具槽相配合，用于对模具槽内的透水砖制备物料进行振动加压成型处理。

模具槽内的底部(可为模具槽内壁的底面)设置有若干个凸模(如本实施例中为7个)，凸模可均匀分布于所述模具槽内。凸模包括与模具槽内的底部固定连接的支撑体(也即支撑体设置底板顶部，可通过螺栓与底板进行连接)，支撑体(可圆台状)顶部开设有支撑槽，支撑槽内设置有弹性体(如可为弹簧)，弹性体顶部设有压块，压块能够部分或全部位于支撑槽内。所述支撑体顶部的半径小于所述支撑体底部的半径(支撑体为上小下大)。

压块(压块为上小下大)包括第一块体和第二块体(圆台状)，第一块体和第二块体连成一个整体，即通过第一块体限制第二块体脱离支撑槽，第一块体和弹性体的顶部相连，第一块体位于支撑槽内，第二块体部分或全部位于支撑槽内。第一块体横截面的外接圆半径大于所述第二块体底部横截面的外接圆半径。第二块体顶部的半径小于第二块体底部的半径。支撑槽顶部的内壁设有限位体，用于限制所述第一块体位于支撑槽内。限位体为圆筒状，限位体的外侧壁与所述支撑槽顶部内壁固定连接。

相邻第二块体顶部之间的距离为25mm以上。第二块体顶部与边框分格内壁的距离为20mm以上。可选地，在一个边框分格内第二块体顶部的总面积为一个边框分格顶面面积的0.9％以上。

第二块体可穿过支撑槽，第二块体被设置于模具槽内的弹性体(如弹簧)顶起。在未受到压力时，第二块体处于最高位置，处于最高位置时的第二块体高度与模具槽的顶部齐平。在制备透水砖过程中，将透水砖制备料浆置于模具槽内，上压模下压，当上压模接触到第二块体后继续下压，则第二块体下移，受到压力的第二块体可以缩回支撑槽中。可选地，第二块体的伸缩范围应大于等于支撑槽内透水砖料制备浆料在下压方向上的压缩值。这样不仅可以不影响底层浆料及面层浆料的布料操作，同时保证透水砖的孔洞不会缩径。

在透水砖成型完成后，砌块成型机同时升起上压模和边框，然后将底板从竖着方向抽离，再将底板向后抽走，使底板离开边框和上压模的正下方，然后将带有成型好的透水砖的边框和上压模下降到托板上，再升起边框，将成型好的透水砖完整地落在托板上，输送链条将托板及成型好的透水砖输送至叠板机中。根据砌块成型机配置匹配大小合适的透水砖模具，每套透水砖模具可以根据透水砖的尺寸大小设置多个砖模，即一套模具设置多个砖模，这样可以增加生产效率。

实施例2

本实施例公开了一种高强度透水砖(也为再生透水砖)，其与实施例1的区别之处在于：透水砖的总厚度为80mm，底层厚度为70mm，面层厚度为10mm；面层的顶面中输水通道端部的总面积为顶面面积的1.4％，输水通道(圆台状)位于透水砖顶面的端面内径为7.2mm；输水通道位于透水砖底面的端面内径为10.2mm。且本实施例透水砖的制备步骤包括：

(Ⅰ)制备浆料：

制备底层浆料：

底料浆料按照如下配比进行配料，即：P·O 42.5水泥1.8份，工程渣土6份，减水剂Ⅰ0.01份，减缩剂0.07份，土壤固化剂0.01份，激发剂0.012份，水0.7份，以及聚丙烯纤维，其中玄武岩纤维于底层浆料的体积百分数为0.4％。激发剂为NaOH和NaCO

按照配比进行配料，先将工程渣土放入给料机中，给料机将工程渣土不断喂入粉碎机进行粉碎，工程渣土经过粉碎机粉碎后，得到粒径≤3mm的工程渣土，将所制得的工程渣土卸入物料提升斗中，物料提升斗将工程渣土提升到底料搅拌机中，与此同时，将水泥、碳酸钠和纤维也卸入底料搅拌机中，经过底料搅拌机干搅拌3min后，得到混合均匀的干混料，再将土壤固化剂、减水剂Ⅰ、减缩剂、水、NaOH激发剂的混合物一并以雾状的形式喷入搅拌机中(浓度高或粘稠的试剂，可先与配比中的部分水混合处理后，再以雾状的形式喷入底料搅拌机中进行搅拌)。通过底料搅拌机再搅拌3min后，得到混合均匀的底料料浆，备用。

制备面层浆料：

面层浆料按照如下配比进行配料，即：P·O 42.5R水泥1份，细骨料(天然砂)4.5份，减水剂Ⅱ0.003份，水0.32份。

按照配比进行计量，将天然砂通过配料机卸入物料提升斗中，物料提升斗将混合砂提升到面料搅拌机中，与此同时，经过计量的水泥也卸入面料搅拌机中，经过面料搅拌机干搅拌1min后，得到混合均匀的干混料，再将减水剂Ⅱ和水混合处理后，再以雾状的形式喷入面料搅拌机中进行搅拌。通过面料搅拌机再搅拌2min后，得到混合均匀的面层浆料，备用。

(Ⅱ)底层浆料通过皮带输送机送入砌块成型机中，通过砌块成型机的振动布料机进行布料，然后进行初压底料，再将面料扑倒初压底料上，最后再整体振动加压成型处理，制得透水砖半成品。透水砖半成品在湿度95％-99％，温度20-28℃的条件下养护7天后，再自然养护至28天，即可得到成品透水砖。

实施例3

本实施例公开了一种高强度透水砖(也为再生透水砖)，其与实施例1的区别之处在于，本实施例步骤(Ⅰ)中制备底层浆料和制备面层浆料步骤中，均是将相应的原料一并搅拌混合(常规的混料方式)后，分别得到底层浆料和面层浆料(易成团)。其他步骤同实施例1。本实施例物料容易成团，混合不均匀，砌块成型机布料困难，较难均匀布料。

实施例4

本实施例公开了一种高强度透水砖(也为再生透水砖)，其与实施例2的区别之处在于，本实施例步骤(Ⅰ)底层浆料的制备中，未加入纤维，其他条件及步骤同实施例2。测得本实施例中的高强度透水砖与实施例2中的高强度透水砖的抗压强度和透水系数水平相当。

实施例5

本实施例公开了一种高强度透水砖(也为再生透水砖)，其与实施例2的区别之处在于，本实施例步骤(Ⅰ)底层浆料的制备中，未加入减缩剂，其他条件及步骤同实施例2。通过观测可知，底层料浆和每层料浆交界处出现不同程度的裂纹。

测得本实施例中的高强度透水砖与实施例2中的高强度透水砖的透水系数水平相当。

试验例

本试验例对实施例得到的透水砖进行了性能测试，具体包括：

1)劈裂抗拉强度：按照GB/T 25993-2010劈裂抗拉强度检测方法进行。

2)抗压强度测试：按照GB/T 28635-2012抗压强度检测方法进行。

3)透水系数测试：按照GB/T 25993-2010透水系数检测方法进行。

测得结果如下表1所示：

表1

通过实施例1和实施例3可知，相较实施例3采用常规的混料方式，实施例1中的混料方式，物料在搅拌过程中不易成团，不仅有利于物料的混合均匀，而且还有利于砌块成型机布料，从而可以提高透水砖的强度。

通过实施例2和实施例4可知，相较实施例4中制备原料不含纤维，实施例2中透水砖劈裂抗拉强度增强。通过实施例2和实施例5可知，相较实施例5中制备原料不含减缩剂，实施例2中透水砖的劈裂抗拉强度及抗压强度明显增强。

本发明提供一种再生透水砖的制备方法，可实现工程渣土的资源化利用，且可以生产出高品质的透水砖，即：透水系数＞2.0×10

若无特殊说明，本发明的“约”实际表示的含义是允许误差在±2％的范围内，例如约100实际是100±2％×100。本发明的“常温”、“室温”，如无特殊说明，约为20-30℃。

若无特殊说明，本发明中的“在……之间”包含本数，例如“在2-3之间”包括端点值2和3。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。