一种陶土烧结渗水砖
技术领域
本发明涉及我国北方高寒地区海绵城市透水铺装，绿色环保生态材料领域，尤其涉及一种陶土烧结渗水砖。
背景技术
随着我国北方高寒地区海绵城市建设快速发展，海绵城市园林、市政路面、公园、小区、工厂透水铺装的需求量越来越大。当前市政建设铺装材料主要为水泥砖或沥青及混凝土材料，水泥砖通常是利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣或者天然砂、海涂泥，有机颜料等(以上原料的一种或数种)作为主要原料，用水泥做凝固剂，不经高温煅烧而制造的材料。当前水泥砖主要存在抗冻性差、使用寿命短3-4年、强度低、不耐压、不环保、易掉色、污染环境、不透水、雨水白白流失不能渗透地下导致城市土地不能自由呼吸，而且水泥砖的表层易剥落产生粉尘、影响城市美观，存在安全隐患等缺陷。因而，如何提升海绵城市建设生态环保透水铺装材料的性能，成为当前高寒地区海绵城市建设透水铺装亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一是针对现有技术的不足，提出一种适用于我国北方高寒地区海绵城市建设领域的陶土烧结渗水砖，以解决背景技术中提到的水泥砖存在的一个或多个缺陷。
根据本发明的一个方面，提供了一种陶土烧结渗水砖，所述陶土烧结渗水砖由以下重量百分比计的组分组成：陶土50％-55％，煤矸石20％-25％，页岩10％-15％，铁厂废渣10％-15％，钛酸钡0.5％-1％，其中所述铁厂废渣的主要组分是三氧化二铁。
优选地，所述陶土由以下重量百分比计的组分组成：SiO2：65%-75%、Ai2O3：15%-20%、Fe2O3：1%-7%、K2O：1%-4%、Na2O：0.1%-2%、TiO2：0.1%-1%、CaO：0.1%-1%、MgO：0.1%-1%、P2O5：0.01%-1%、MnO：0.001%-0.01%、Cr2O3：0.001%-0.01%。
优选地，所述陶土中SiO2的重量百分比为70%-75%。
优选地，所述陶土中Ai2O3的重量百分比为15%-20%。
优选地，所述陶土中Fe2O3的重量百分比为3%-7％。
优选地，所述陶土中K2O的重量百分比小于4％。
优选地，所述陶土中Na2O的重量百分比小于2%。
优选地，所述陶土烧结渗水砖是经过至少1200摄氏度高温煅烧、超过32个小时的保温炻化处理而得到的具有高强度稳定的陶瓷烧结晶像、内部结构为相互贯通的3-15μm孔隙的砖。
优选地，所述陶土烧结渗水砖在烧结处理前经过100Mpa压力以上的高压成型和脱模处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的陶土烧结渗水砖能够有效解决现有我国北方高寒地区海绵城市建设的一个或多个技术缺陷，基于本发明的陶土烧结渗水砖由陶土、煤矸石、页岩、铁厂废渣和钛酸钡组成，能够高度利用回收铁厂废渣、煤矸石，综合利用大宗工业固体废弃物解决绿色环保的问题。
另外，本发明在陶土中加入特定比例的二氧化硅，能够有效提升产品的烧结密度。
另外，本发明还在陶土中加入特定比例的三氧化二铝，能够有效提升产品的烧结强度。
另外，本发明还在陶土中加入特定比例的氧化铁、氧化钾或/和氧化钠，可以有效降低产品的烧成温度，节省热能成本和减少高温污染，尤其是加入特定比例的氧化铁还能加深产品的颜色，得到丰富色度的产品。
另外，本发明的陶土经过至少1年的风化预处理，能够显著提升陶土物理性能的稳定性，起到均化的作用。
另外，本发明的陶土烧结渗水砖经过至少1200摄氏度、超过32个小时的烧结处理，能够显著提升产品的使用寿命，并且基于得到的陶土烧结渗水砖具有蓄水率，下雨时可以吸附大量雨水，良好的渗透性，使城市土地能够自由呼吸，天晴时存蓄吨雨水能够蒸发，可以增加城市空气湿度，降低城市铺装路面温度，有效解决城市热岛效应，符合海绵城市建设生态智慧城市发展要求。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为根据本发明一个优选实施例的制备陶土烧结渗水砖的方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，以便于本领域的技术人员更好地理解本发明，但并不因此限制本发明。
为了克服现有的用水泥砖作为市政路面用砖而导致的诸如不环保、使用寿命短、抗冻性差、密实性差、易掉色、表层易剥落、强度低等缺陷，本发明提供了一种陶土烧结渗水砖，能很好地适用我国北方高寒地区海绵城市建设。
根据本申请的一个方面，所述陶土烧结渗水砖由以下重量百分比计的组分组成：陶土50％-55％，煤矸石20％-25％，页岩10％-15％，铁厂废渣10％-15％，钛酸钡0.5％-1％，其中所述铁厂废渣的主要组分是氧化铁。
通常，在市面上根据陶土的化学属性尤其是铝的含量将陶土进行分级，而本发明的陶土优选三级陶土，所述三级陶土在高温煅烧后的颜色发黄，以使得所得到的陶土烧结渗水砖的使用寿命更长。根据本发明人的实验统计，采用三级陶土所得到的陶土烧结渗水砖相对于普通陶土所得到的烧结砖，在使用寿命上相对延长4年左右。具体地，所述三级陶土由以下重量百分比计的组分组成：SiO2：65%-75%、Ai2O3：15%-20%、Fe2O3：1%-7%、K2O：1%-4%、Na2O：0.1%-2%、TiO2：0.1%-1%、CaO：0.1%-1%、MgO：0.1%-1%、P2O5：0.01%-1%、MnO：0.001%-0.01%、Cr2O3：0.001%-0.01%。
优选地，所述陶土中SiO2的重量百分比为70%-75%，以有效提升产品的抗冻性能。
优选地，所述陶土中Ai2O3的重量百分比为15%-20%，以有效提升产品的抗压强度。
优选地，所述陶土中Fe2O3的重量百分比为3%-7％，以有效降低产品的烧成温度，节省热能成本和减少高温污染；并且还能加深产品的颜色，得到预定色度的产品。
优选地，所述陶土中K2O的重量百分比小于4％，以进一步降低产品的烧成温度，节省热能成本和减少高温污染。
优选地，所述陶土中Na2O的重量百分比小于2%，以进一步降低产品的烧成温度，节省热能成本和减少高温污染。
优选地，所述陶土经过至少1年的风化处理，以显著提升陶土物理性能的稳定性，起到均化的作用。
优选地，所述陶土烧结渗水砖是经过至少1200摄氏度高温煅烧、超过32个小时的保温炻化处理而得到的具有高强度稳定的陶瓷烧结晶像、内部结构为相互贯通的3-15μm孔隙的砖，从而形成丰富的“海绵体结构”。因此陶土烧结砖具有一定高强度、渗水性、蓄水性、抗冻融，产品填补了我国北方高寒地区海绵城市建设透水铺装的空白。
优选地，所述陶土烧结渗水砖在烧结处理前经过100Mpa压力以上的高压成型和脱模处理，以显著提升产品的使用寿命，并且基于得到的陶土烧结渗水砖具有高吸水率和呼吸性，能够有效解决城市热岛效应。
具体地，所述陶土烧结渗水砖在成型之前，经过以下处理，请参考图1，包括：
步骤S101，将三级陶土进行风化。风化的时间优选为1年，风化的目的是让三级陶土的物理性能更稳定，起到均化的作用。
步骤S102，经过预定时间风化的三级陶土，通过粉碎机或破碎机进行粉碎，然后进入下一道配料工序。
由于未粉碎的陶土粗细不均，为了减小大直径陶土的比例，便于下一道配料工序的配比和混合更精确，采用粉碎机或破碎机对三级陶土进行粉碎，已得到预定直径以内的陶土，所述预定直径可以根据实际情况进行灵活调整。
步骤S103，配料。即对三级陶土以及组成陶土烧结渗水砖的其他成分包括煤矸石、页岩、铁厂废渣、钛酸钡分别进行称重，并按照预定重量比例进行搅拌和轮碾，已得到粉料。
步骤S104，成型和脱模。即将粉料通过工具车（如布料车）送入压机模具，在100MPa的压力下予以成型、脱模，得到半成品的砖。
步骤S105，烧结。将本成品的砖经过1200度的高温进行烧制，烧制的时间优选为32小时，以得到本发明的陶土烧结渗水砖。
下面以具体实施例的陶土烧结渗水砖做技术参数检测，以得到相应的检测结果，如此进一步阐述本发明得到的技术效果。
实施例1
所述陶土烧结渗水砖由以下重量百分比计的组分组成：三级陶土55％，煤矸石20％，页岩10％，铁厂废渣14.5％，钛酸钡0.5％。
表1.实施例1的陶土烧结渗水砖的性能参数
其中，所述抗冻性性能参数下的干质量损失是指根据零下35摄氏度的设定条件下，对陶土烧结渗水砖进行30次以上的冻融实验所产生的质量上的损失量；所述使用寿命是根据所述干质量损失的损失量达到现有技术的通常标准而计算得到的。
实施例2
所述陶土烧结渗水砖由以下重量百分比计的组分组成：三级陶土52％，煤矸石23％，页岩10％，铁厂废渣14.5％，钛酸钡0.5％。
表2.实施例2的陶土烧结渗水砖的性能参数
实施例3
所述陶土烧结渗水砖由以下重量百分比计的组分组成：三级陶土50％，煤矸石25％，页岩10％，铁厂废渣14.5％，钛酸钡0.5％。
表3.实施例3的陶土烧结渗水砖的性能参数
为了更清楚地体现本发明陶土烧结渗水砖的技术优势，发明人还以市面上经常采用的水泥砖进行了对比性技术参数检测。
对照例1
所述水泥砖采用现有技术中以下重量百分比计的组分组成：粉煤灰30%、炉渣 30%、煤矸石15%、尾矿渣15%、水泥10%。
表4.对比例1的水泥砖的性能参数
由上可知，本发明提供的陶土烧结渗水砖的密度基本在1.7 cm3以上，即为现有水泥砖密度的2倍以上；本发明的陶土烧结渗水砖的抗压强度基本在55MPa以上，也为现有水泥砖抗压强度的2倍。本发明的陶土烧结渗水砖在吸水率上明显低于现有水泥砖，从而能够有效地提升耐冻融性并能延长陶土烧结渗水砖的使用寿命。
需要说明的是，本发明的陶土烧结渗水砖在陶土的加入量上有多种实施方式，其与其他原料的配方组合也有多种实施方式，在此无法一一例举，故上述实施例仅为若干可实现方式，本发明的保护范围并不局限于上述实施例。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
