一种多固废免烧免蒸双层结构透水砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种多固废免烧免蒸双层结构透水砖及其制备方法，属于建筑材料制备领域。
背景技术
随着我国经济的迅速发展和城市化的大力发展，原来的绿地被大规模的地面铺装取代，形成的“城市荒漠”大大增加了不透水面积，使得城市雨水不能回归自然，其结果是城市地下水大量减少，有城市建筑下沉的危险；并且当城市突然暴雨，其路面雨水无法快速渗漏，给城市排水设施造成了极大的负担并极易发展成城市内涝。与此同时，其大面积的铺装路面弱化了城市的呼吸功能，会造成“热岛效应”，降低城市舒适度并造成城市生态系统失衡。%20为此国家提出建设海绵城市，并提出到2030年我国建成80%海绵城市的目标。海绵城市建设的核心内涵就是要透水、蓄水，实现城市水资源循环利用，解决城市扬尘、降低城市噪音，避免城市内涝等系列城市问题。海绵城市建设离不开透水材料和蓄水材料，其中透水砖就是最主要的需求产品之一。
透水砖从材质和生产工艺上可以分为烧结透水砖和免烧透水砖。烧结透水砖由于制作过程复杂，高温烧结消耗大量能源，而且产生大气污染问题，使得其产品造价较高，难以满足市场现实需要。免烧透水砖也有显著的缺点，表面较为粗糙、易掉砂并且强度、时效性不佳。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种多固废免烧免蒸双层结构透水砖及其制备方法，采用铁矿废石、铁尾矿和钢渣为原料，固废利用率高，减少因天迈堆放造成场地资源浪费和一系列生态问题；成型过程为压制成型，工艺简单，无需高温煅烧，能耗低；面层采用环氧树脂和微粉避免因使用时间过程，透水砖内部被灰尘泥沙堵塞，并且加入硅灰作为激发剂，可以激发钢渣的活性，提高透水砖的强度和抗磨损性能。
本发明采用的技术方案如下：
一种多固废免烧免蒸双层结构透水砖，所述透水砖包括面层和基层，所述面层原料组成按照重量分数计分别为：钢渣微粉80-100份、硅灰20-30份、环氧树脂1-4份、固化剂0.5-2份、减水剂0.1-0.5份、水10-20份；基层原料组成按照重量分数计分别为水泥10-20份、铁矿废石80-100份、铁尾矿粉20-30份、减水剂0.1-0.5份、水10-20份。
所述面层原料组成按照重量分数计分别为：钢渣微粉100份、硅灰20份、环氧树脂4份、固化剂2份、减水剂0.1份、水20份；基层原料组成按照重量分数计分别为水泥10份、铁矿废石80份、铁尾矿粉20份、减水剂0.5份、水10份。
所述钢渣微粉按照重量份数计包括下列组分：氧化钙40-50%、三氧化二铁5-20%、二氧化硅10-20%、氧化亚铁7-10%、氧化铝2-5%、氧化镁4-10%，所述钢渣微粉为10-20目。
所述铁矿废石粒径为2-5mm。
所述铁尾矿粉按照重量份数计包括下列组分：二氧化硅50-65%、氧化铁10-15%、氧化铝10-15%、氧化钙2-6%、氧化镁2-4%、三氧化硫0.1-0.3%、氧化钾0.5-1%、氧化钠0.1-0.4%。
所述环氧树脂为128型环氧树脂，所述固化剂为聚氨酯固化剂。
所述减水剂为氨基磺酸盐减水剂，所述水泥为P·O42.5水泥。
所述面层厚度为4-8mm，所述基层厚度为30-80mm。
一种多固废免烧免蒸双层结构透水砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按配比要求城区面层和基层原料，分别混合均匀3-5min，然后分别搅拌10-15min，得到砖坯原料；
（2）在模具中放入混合好的面层砖坯原料并铺平，再将混合好的基层砖坯原料放入模具中并铺平，在25-30MPa的压力下静压成型，得到透水砖生坯；
（3）将透水砖生坯置于温度20-23℃、湿度95-99%的条件下，养护7-28天，得到透水砖成品。
本发明的优点效果是：
本发明的有益效果是选择铁尾矿、铁矿废石、钢渣为原料，固废利用率高，大幅度提高了固体废物额附加值，实现了固体废物的资源化利用，减少因填埋堆放造成场地资源浪费和一系列生态问题，成型过程为压制成型，工艺简单，无需高温煅烧，能耗低，面层采用极细颗粒，主要胶凝材料为环氧树脂，避免因使用时间过长，透水砖内部被灰尘泥沙堵塞，面层中加入硅灰作为激发剂，可以激发钢渣的活性，提高透水砖的强度和抗磨损性能。
具体实施方式
以下实施例所用材料、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、方法和仪器，本领域普通技术人员均可通过商业渠道获得。
在本发明以下的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。
下面对本发明做进一步详细说明，但以下详细说明不视为对本发明的限定。
实施例1
一种多固废免烧免蒸双层结构透水砖，包括面层和基层，所述面层厚度为5mm。所述基层为60mm。面层原料组成按重量份数计分别为粒径为10-20目的钢渣微粉100份、硅灰20份、128型环氧树脂4份、聚氨酯固化剂2份、氨基磺酸减水剂0.1份、水20份；基层原料组成按重量份数计分别为P·O42.5水泥10份、粒径为2-5mm的铁矿废石80份、铁尾矿粉20份、氨基磺酸减水剂0.5份、水10份。所述钢渣微粉主要化学成分为氧化钙40%~50%、三氧化二铁5%~20%、二氧化硅10%~20%、氧化亚铁7%-10%、氧化铝2%~5%、氧化镁4%-10%。所述铁尾矿粉主要化学成分为：二氧化硅50%~65%、氧化铁10%~15%、氧化铝10%~15%、氧化钙2%~6%、氧化镁2%~4%、三氧化硫0.1%~0.3%、氧化钾0.5%~1%和氧化钠0.1%~0.4%。
其制备方法如下：
（1）按配比要求称取面层和基层各原料分别混合均匀5min，然后分别搅拌混合10min，得到砖坯原料；
（2）在模具中先放入混合好的面层砖坯原料并铺平，再将混合好的基层砖坯原料放入模具中，成型压力为25MPa，静压成型，得到透水砖生坯；
（3）将透水砖生坯置于温度为22℃、湿度为95%的条件下，养护28天，得到透水砖成品。
实施例2
一种多固废免烧免蒸双层结构透水砖，包括面层和基层，所述面层厚度为4mm。所述基层为61mm。面层原料组成按重量份数计分别为粒径为10-20目的钢渣微粉85份、硅灰30份、128型环氧树脂1份、聚氨酯固化剂0.5份、氨基磺酸减水剂0.5份、水10份；基层原料组成按重量份数计分别为P·O42.5水泥20份、粒径为2-5mm的铁矿废石90份、铁尾矿粉30份、氨基磺酸减水剂0.4份、水15份。所述钢渣微粉主要化学成分为氧化钙40%~50%、三氧化二铁5%~20%、二氧化硅10%~20%、氧化亚铁7%-10%、氧化铝2%~5%、氧化镁4%-10%。所述铁尾矿粉主要化学成分为：二氧化硅50%~65%、氧化铁10%~15%、氧化铝10%~15%、氧化钙2%~6%、氧化镁2%~4%、三氧化硫0.1%~0.3%、氧化钾0.5%~1%和氧化钠0.1%~0.4%。
其制备方法如下：
（1）按配比要求称取面层和基层各原料分别混合均匀3min，然后分别搅拌混合15min，得到砖坯原料；
（2）在模具中先放入混合好的面层砖坯原料并铺平，再将混合好的基层砖坯原料放入模具中，成型压力为30MPa，静压成型，得到透水砖生坯；
（3）将透水砖生坯置于温度为20℃、湿度为98%的条件下，养护28天，得到透水砖成品。
实施例3
一种多固废免烧免蒸双层结构透水砖，包括面层和基层，所述面层厚度为6mm。所述基层为59mm。面层原料组成按重量份数计分别为粒径为10-20目的钢渣微粉90份、硅灰25份、128型环氧树脂3份、聚氨酯固化剂1份、氨基磺酸减水剂0.2份、水15份；基层原料组成按重量份数计分别为P·O42.5水泥15份、粒径为2-5mm的铁矿废石85份、铁尾矿粉25份、氨基磺酸减水剂0.3份、水15份。所述钢渣微粉主要化学成分为氧化钙40%~50%、三氧化二铁5%~20%、二氧化硅10%~20%、氧化亚铁7%-10%、氧化铝2%~5%、氧化镁4%-10%。所述铁尾矿粉主要化学成分为：二氧化硅50%~65%、氧化铁10%~15%、氧化铝10%~15%、氧化钙2%~6%、氧化镁2%~4%、三氧化硫0.1%~0.3%、氧化钾0.5%~1%和氧化钠0.1%~0.4%。
其制备方法如下：
（1）按配比要求称取面层和基层各原料分别混合均匀4min，然后分别搅拌混合10min，得到砖坯原料；
（2）在模具中先放入混合好的面层砖坯原料并铺平，再将混合好的基层砖坯原料放入模具中，成型压力为28MPa，静压成型，得到透水砖生坯；
（3）将透水砖生坯置于温度为22℃、湿度为98%的条件下，养护28天，得到透水砖成品。实施例4
一种多固废免烧免蒸双层结构透水砖，包括面层和基层，所述面层厚度为8mm。所述基层为57mm。面层原料组成按重量份数计分别为10-20目的钢渣微粉80份、硅灰30份、128型环氧树脂1份、聚氨酯固化剂0.5份、氨基磺酸减水剂0.5份、水10份；基层原料组成按重量份数计分别为P·O42.5水泥20份、粒径为2-5mm的铁矿废石100份、铁尾矿粉30份、氨基磺酸减水剂0.1份、水20份。所述钢渣微粉主要化学成分为氧化钙40%~50%、三氧化二铁5%~20%、二氧化硅10%~20%、氧化亚铁7%-10%、氧化铝2%~5%、氧化镁4%-10%。所述铁尾矿粉主要化学成分为：二氧化硅50%~65%、氧化铁10%~15%、氧化铝10%~15%、氧化钙2%~6%、氧化镁2%~4%、三氧化硫0.1%~0.3%、氧化钾0.5%~1%和氧化钠0.1%~0.4%。
其制备方法如下：
（1）按配比要求称取面层和基层各原料分别混合均匀5min，然后分别搅拌混合12min，得到砖坯原料；
（2）在模具中先放入混合好的面层砖坯原料并铺平，再将混合好的基层砖坯原料放入模具中，成型压力为30MPa，静压成型，得到透水砖生坯；
（3）将透水砖生坯置于温度为20℃、湿度为95%的条件下，养护28天，得到透水砖成品。
透水砖性能指标如下表：
由上表可知，实施例1为最佳实施方式。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
