一种多层复合透水砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及到一种多层复合透水砖及其制备方法。
背景技术
随着我国城市化与城镇化的发展，石材、沥青等不透水建筑材料广泛地覆盖在城市土地上，这使得城市生态环境逐渐恶化失去了对极端天气的应对能力，城市无法有效及时地将极端天气带来的大量雨水快速吸收排走。此外，地面长期接触不到水分还会造成沉降问题。为此我国提出了建设海绵城市的绿色发展理念，而建设海绵城市离不开透水砖的大量应用。
透水砖具有良好的透水、透气性能，可使雨水迅速渗入地下，补充土壤水和地下水，保持土壤湿度，改善城市地面植物和土壤微生物的生存条件。目前，常见的透水砖根据原材料可分为混凝土透水砖、砂基透水砖、陶瓷透水砖等。
与透水砖有关的部分授权或公开的专利有很多，其中，一种截污透水砖及其制备方法(申请专利号：201811011381.8)可以实现污水的过滤，但是砖的独特造型会导致其成型难度大且铺设方式比较复杂，不易进行广泛应用；一种净化雨水的透水砖及其制备方法(申请专利号：201711468145.4)虽然可以利用透水砖基层的陶粒吸附雨水中的少量重金属，但是烧结成型的过程会耗费大量能量，增加建造成本且碳排量大，不环保；一种免烧透水砖及其制备方法(申请专利号：201910741227.4)使用了建筑垃圾和污泥制备免烧透水砖，提高了废物利用率，但建筑垃圾中的重金属可能会随雨水渗入土壤造成污染。这些方法对雨水的透过和初步净化具有一定效果，但是因存在铺设复杂、成本高、可能带来污染等一种或多种缺陷，推广应用受到限制。因此，开发一种透水性佳、铺设简便、建造成本低廉、不会污染土壤且能初步去除雨水中污染物质的透水砖对于推进透水砖在海绵城市中的应用以及海绵城市的建设都具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现同步脱除雨水中磷和氨氮的多层复合透水砖及其制备方法。主要原料为水泥、给水污泥、钢渣和沸石，压制成型，透水性能好，建造成本低，解决了给水污泥和钢渣的出路问题且不会给土壤带来污染，具有很高推广应用价值。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种多层复合透水砖，包括透水表层、除磷功能层和脱氨氮功能层，所述透水面层由下述组分按重量份数组成：水渣细粉20-25％，砂石粗骨料35-40％，白水泥25-30％，颜料3-5％，水5-10％；所述除磷功能层由下述组分按重量份数组成：给水污泥25-35％，钢渣粗骨料35-45％，硅酸盐水泥20-28％，水5-10％；所述脱氨氮功能层由下述组分按重量份数组成：给水污泥25-35％，沸石粗骨料35-45％，硅酸盐水泥20-28％，水5-10％。
特别地，所述透水面层、除磷功能层和脱氨氮功能层的厚度比例为1:4-6:4-6。
特别地，所述砂石粗骨料粒径大小为0.8-2毫米；钢渣粗骨料粒径大小为3-5毫米，沸石粗骨料粒径大小为0.5-1.5毫米。
特别地，所述给水污泥含水率为15％-20％。
本发明还提供了一种如上的透水砖的制备方法，包含以下步骤：
1)按照上述的质量分数的组分组成将水渣细粉、砂石粗骨料、白水泥、水以及颜料混合均匀得到透水砖透水面层物料；
2)按照上述的质量分数的组分组成将脱水给水污泥、钢渣粗骨料、硅酸盐水泥和水混合均匀得到透水砖除磷功能层物料；
3)按照上述的质量分数的组分组成将脱水给水污泥、沸石粗骨料、硅酸盐水泥和水混合均匀得到透水砖脱氨氮功能层物料；
4)将步骤1)2)和3)得到的三层物料放入生化培养箱中，在25℃条件下陈腐24h；
5)将脱氨氮功能层物料放入成形模子中，经震动填实；待脱氨氮功能层物料初步凝固后再将准备好的除磷功能层物料均匀加入模具中震动填实；待除磷功能层初步凝固后再将透水面层物料均匀加入模具中再次震动填实；
6)采用机械加压压坯，压力大小为30-40MPa，并在设定压力下保压15s，得到成型砖坯；
7)成型后的透水砖砖坯在露天环境下浇少量水养护25天，得到透水砖产品。
特别地，所述成形模子尺寸为200mm×100mm×60mm。
本发明的有益效果是：
本发明的透水砖面层采用水渣细粉以及砂石粗骨料，提高了透水砖的强度和吸水性；
本发明的透水砖除磷功能层采用给水污泥以及钢渣粗骨料，使透水砖具有除磷性能，且钢渣可中和雨水中酸性物质；
本发明的透水砖脱氨氮功能层采用给水污泥以及沸石粗骨料，可同步脱除流经透水砖的雨水中的磷和氨氮。
附图说明
图1是按照本发明实施例的多层复合透水砖的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例1
一种多层复合透水砖，该透水砖分为透水面层、除磷功能层、脱氨氮功能层，三层厚度之比为1:5:5，其中：
透水面层的组分包含水渣细粉23％，粒径大小为0.8-2毫米的砂石粗骨料40％，白水泥25％，颜料4％，水8％。
除磷功能层的组分包含给水污泥30％，粒径大小为3-5毫米的钢渣粗骨料44％，硅酸盐水泥20％，水6％。
脱氨氮功能层的组分包含给水污泥30％，粒径大小为0.5-1.5毫米的沸石粗骨料44％，硅酸盐水泥20％，水6％。
如图1所示，该多层复合透水砖的制备方法如下所述：
步骤一，按上述质量组分分别将透水面层、除磷功能层和脱氨氮功能层的原料均匀混合，得到三层物料；步骤二，将三层物料在生化培养箱中于25℃条件下陈腐24h；步骤三，将脱氨氮功能层物料放入成形模子中，经震动填实；待脱氨氮功能层物料初步凝固后再将准备好的除磷功能层物料均匀加入模具中震动填实；待除磷功能层初步凝固后再将透水面层物料均匀加入模具中再次震动填实；步骤四，采用机械加压进行压模，压力大小为35MPa，并在设定压力下保压15s。步骤五，成型后的透水砖在露天环境下浇少量水养护25天。
实施例2
一种多层复合透水砖，该透水砖分为透水面层、除磷功能层、脱氨氮功能层，三层厚度之比为1:4:6，其中：
透水面层的组分包含水渣细粉20％，粒径大小为0.8-2毫米的砂石粗骨料38％，白水泥30％，颜料4％，水8％。
除磷功能层的组分包含给水污泥25％，粒径大小为3-5毫米的钢渣粗骨料41％，硅酸盐水泥28％，水6％。
脱氨氮功能层的组分包含给水污泥25％，粒径大小为0.5-1.5毫米的沸石粗骨料41％，硅酸盐水泥28％，水6％。
如图1所示，该多层复合透水砖的制备方法如下所述：
步骤一，按上述质量组分分别将透水面层、除磷功能层和脱氨氮功能层的原料均匀混合，得到三层物料；步骤二，将三层物料在生化培养箱中于25℃条件下陈腐24h；步骤三，将脱氨氮功能层物料放入成形模子中，经震动填实；待脱氨氮功能层物料初步凝固后再将准备好的除磷功能层物料均匀加入模具中震动填实；待除磷功能层初步凝固后再将透水面层物料均匀加入模具中再次震动填实；步骤四，采用机械加压进行压模，压力大小为35MPa，并在设定压力下保压15s。步骤五，成型后的透水砖在露天环境下浇少量水养护25天。
实施例3
一种多层复合透水砖，该透水砖分为透水面层、除磷功能层、脱氨氮功能层，三层厚度之比为1:6:4，其中：
透水面层的组分包含水渣细粉25％，粒径大小为0.8-2毫米的砂石粗骨料36％，白水泥27％，颜料4％，水8％。
除磷功能层的组分包含给水污泥35％，粒径大小为3-5毫米的钢渣粗骨料35％，硅酸盐水泥24％，水6％。
脱氨氮功能层的组分包含给水污泥35％，粒径大小为0.5-1.5毫米的沸石粗骨料35％，硅酸盐水泥24％，水6％。
如图1所示，该多层复合透水砖的制备方法如下所述：
步骤一，按上述质量组分分别将透水面层、除磷功能层和脱氨氮功能层的原料均匀混合，得到三层物料；步骤二，将三层物料在生化培养箱中于25℃条件下陈腐24h；步骤三，将脱氨氮功能层物料放入成形模子中，经震动填实；待脱氨氮功能层物料初步凝固后再将准备好的除磷功能层物料均匀加入模具中震动填实；待除磷功能层初步凝固后再将透水面层物料均匀加入模具中再次震动填实；步骤四，采用机械加压进行压模，压力大小为35MPa，并在设定压力下保压15s。步骤五，成型后的透水砖在露天环境下浇少量水养护25天。
测试结果：
