本發(fā)明涉及一種透水磚及其制造方法，尤其涉及一種以污泥陶粒為主要原料的凈化型透水磚及其制造方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今的城市系統(tǒng)中，道路和廣場(chǎng)路面對(duì)雨水的滲透、直流、儲(chǔ)蓄和凈化起到重要的作用，隨著“海綿城市”理念的提出，關(guān)于透水磚的研究和應(yīng)用不斷增多。采用透水磚代替?zhèn)鹘y(tǒng)的不透水路面可以防止地面積水，增加透水量補(bǔ)償?shù)叵滤Y源，有效地緩解城市路面對(duì)城市地下水資源的負(fù)面影響。
目前市面上常見的透水磚主要以陶瓷、天然碎石為原料，所得到的磚體密度大，蓄水效果差。并且，現(xiàn)階段關(guān)于透水磚的研究主要集中在其強(qiáng)度、透水系數(shù)等方面，而對(duì)于透水磚的功能性及其對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的積極作用則很少提及。中國(guó)專利CN200810187950.4提到了一種自潔式透水磚，雖然該透水磚具有一定的去污能力，但由于該磚體主要由碎石或建筑垃圾顆?；驙t渣等密度較大的顆粒制成，因此其磚體的重量較大、吸水保水效果難以保證。
陶粒是一種典型的輕骨料，使用陶粒來制造透水磚可以保證磚體具有良好的滲水性及保水性。并且隨著我國(guó)工業(yè)化、城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，以垃圾和污泥為代表的工業(yè)固廢產(chǎn)量也越來越大。生活污泥有機(jī)物含量高，利用價(jià)值大，工業(yè)污泥成分復(fù)雜，難以穩(wěn)定化，如何應(yīng)用于陶粒燒制，實(shí)現(xiàn)廢料的回收利用，并保證所制成的透水磚具有良好的吸水保水效果和凈化效果，就成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在上述缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種以污泥陶粒為主要原料的凈化型透水磚及其制造方法。
本發(fā)明的目的，將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：
一種凈化型透水磚，包括透水基層及覆蓋于所述透水基層上表面的透水面層，所述透水基層與所述透水面層共同振壓成一整體，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述透水基層原料包括50~70%的基層污泥陶粒及20~40%的水泥，所述透水基層原料還包括增強(qiáng)劑和水，所述增強(qiáng)劑為水泥的0.5~1.5%，所述水為原料混合時(shí)總固量的12~17%；
所述透水面層原料包括0~50%的面層污泥陶粒、10~30%的水泥、20~60%的石英砂、3~10%的改性劑以及0.5~1.5%的顏料，所述透水面層原料還包括增強(qiáng)劑和水，所述增強(qiáng)劑為水泥的0.5~1.5%，所述水為原料混合時(shí)總固量的12~17%。
優(yōu)選地，所述凈化型透水磚的磚體密度為1100~1400kg/m3，透水系數(shù)為0.04~0.1cm/s，強(qiáng)度為25~40MPa，孔隙率為20~40%，面層厚度/基層厚度=1/11~1/5。
優(yōu)選地，所述基層污泥陶粒的粒徑為5~10mm，其原料按質(zhì)量百分比計(jì)包括45~55%的濕污泥，30~40%的粘土以及5~10%的凹凸棒土。
優(yōu)選地，所述面層污泥陶粒的粒徑為0.5~2mm，其原料按質(zhì)量百分比計(jì)包括50~70%的濕污泥，20~30%的粉煤灰，3~10%的粘土以及0~10%的硅藻土。
優(yōu)選地，所述濕污泥的含水率為60-85%，所述濕污泥為生活污泥或由至少兩種泥料混合而成的混合泥，當(dāng)所述濕污泥為由生活污泥與工業(yè)污泥混合而成的混合泥時(shí)，生活污泥與工業(yè)污泥的混合比為5/1~10/1。
優(yōu)選地，所述改性劑由表面活性劑及納米混合物混合而成，所述表面活性劑為司盤20、吐溫20及吐溫40中的一種或幾種的組合，所述納米混合物為納米氧化亞銅、納米零價(jià)鐵及納米二氧化鈦中的一種或幾種的組合。
一種凈化型透水磚的制造方法，包括如下步驟：
S1、基層原料添加步驟，將透水基層的原料按配比混合均勻后裝入模具中；
S2、面層原料添加步驟，將除顏料外的透水面層的原料按配比混合均勻后得到透水面層混合物，并將所述透水面層混合物裝入所述模具中；
S3、成型步驟，將模具振動(dòng)4~10s后壓制成型，養(yǎng)護(hù)1~2天后取下模具，并在成品表面噴涂上顏料，即得到凈化型透水磚。
優(yōu)選地，在S1的基層原料添加步驟中，所使用到的基層污泥陶粒的制備方法為：將各原料混合均勻后造粒成粒徑5-10mm的顆粒，再經(jīng)干燥，預(yù)熱以及1050-1150℃的高溫灼燒，即得到所述基層污泥陶粒。
優(yōu)選地，在S2的面層原料添加步驟中，所使用到的面層污泥陶粒的制備方法為：將濕污泥造粒成圓球，加入到粘土和凹凸棒土的混合物中，滾動(dòng)造粒成粒徑0.5-1mm的顆粒，再經(jīng)干燥，預(yù)熱以及1050-1150℃的高溫灼燒，即得到所述面層污泥陶粒。
優(yōu)選地，在S2的面層原料添加步驟中，所述透水面層混合物的制備方法包括如下步驟：
S21、在表面活性劑中加入透水面層原料中所需水量50%的水配成表面活性劑溶液；
S22、將納米混合物加入所述表面活性劑溶液中，機(jī)械攪拌或超聲分散均勻，形成納米表面活性劑溶液；
S23、在面層污泥陶粒、水泥、石英砂、增強(qiáng)劑的混合物中加入剩余50%的水混合為透水面層混合物半成品；
S24、向所述透水面層混合物半成品中加入納米表面活性劑溶液，攪拌均勻，即得到所述透水面層混合物。
本發(fā)明的突出效果為：本發(fā)明的透水磚由利用工業(yè)污泥、生活污泥、并混以其他工業(yè)廢料高溫?zé)瞥傻奶樟Ｖ圃於?，具有磚體質(zhì)輕、孔多、吸水保水效果好等優(yōu)點(diǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有透水磚功能的進(jìn)一步優(yōu)化、使其能夠有效凈水凈氣，而且降低了磚體制造的原料成本，為本發(fā)明的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。同時(shí)，本發(fā)明充分利用了污泥及各種工業(yè)廢料，不僅解決了這部分廢料的處理問題、使其得以資源化和無害化的利用，同時(shí)也有效地節(jié)約了環(huán)境資源，降低了環(huán)境負(fù)荷。
綜上所述，本發(fā)明磚質(zhì)輕、吸水保水效果好，可廣泛應(yīng)用于人行道、廣場(chǎng)及各種綠化地面，具體很高的使用及推廣價(jià)值。
以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明揭示了一種以污泥陶粒為主要原料的凈化型透水磚及其制造方法。
一種凈化型透水磚，包括透水基層及覆蓋于所述透水基層上表面的透水面層，所述透水基層與所述透水面層共同振壓成一整體，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述透水基層原料包括50~70%的基層污泥陶粒及20~40%的水泥，所述透水基層的原料還包括增強(qiáng)劑和水，所述增強(qiáng)劑為水泥的0.5~1.5%，所述水為原料混合時(shí)總固量的12~17%。
所述透水面層原料包括0~50%的面層污泥陶粒、10~30%的水泥、20~60%的石英砂、3~10%的改性劑以及0.5~1.5%的顏料，所述透水面層的原料還包括增強(qiáng)劑和水，所述增強(qiáng)劑為水泥的0.5~1.5%，所述水為原料混合時(shí)總固量的12~17%。
所述透水基層及所述透水面層均以水泥和增強(qiáng)劑作為固化膠結(jié)劑。所述透水面層原料中的改性劑用以凈化水及空氣中的污染物，石英砂用于提高強(qiáng)度。
所述凈化型透水磚的磚體密度為1100~1400kg/m3，透水系數(shù)為0.04~0.1cm/s，強(qiáng)度為25~40MPa，孔隙率為20~40%，面層厚度/基層厚度=1/11~1/5。
所述基層污泥陶粒的粒徑為5~10mm，其原料按質(zhì)量百分比計(jì)包括45~55%的濕污泥，30~40%的粘土以及5~10%的凹凸棒土。
所述面層污泥陶粒的粒徑為0.5~2mm，其原料按質(zhì)量百分比計(jì)包括50~70%的濕污泥，20~30%的粉煤灰，3~10%的粘土以及0~10%的硅藻土。
所述濕污泥的含水率為60-85%，具體而言，所述濕污泥為生活污泥或由至少兩種泥料混合而成的混合泥。需要特別說明的是，當(dāng)所述濕污泥為由生活污泥與工業(yè)污泥混合而成的混合泥時(shí)，生活污泥與工業(yè)污泥的混合比為5/1~10/1。
污泥是一種產(chǎn)量很大的常見固廢，由于其內(nèi)部有機(jī)物含量高，在燒制過程中產(chǎn)氣量大、成品孔洞多，因此是制備陶粒的理想原料。在本發(fā)明中，污泥陶粒的制備可直接利用高含水率的污泥，且污泥在整體成分中的比重較大。本發(fā)明中所選用的污泥陶粒，還充分考慮了透水磚的顆粒級(jí)配效應(yīng)，在透水基層采用大顆粒污泥陶粒透水性強(qiáng)，在透水面層采用小顆粒污泥陶粒，使成品外表美觀、質(zhì)輕且孔洞不易堵塞。
所述改性劑由表面活性劑及納米混合物混合而成，所述表面活性劑為司盤20（山梨醇酐單月桂酸酯）、吐溫20（聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯）及吐溫40（聚氧乙烯山梨醇酐單棕櫚酸酯）等非離子表面活性劑中的一種或幾種的組合，所述納米混合物為納米氧化亞銅、納米零價(jià)鐵及納米二氧化鈦中的一種或幾種的組合。
納米氧化亞銅是一種比納米二氧化鈦更高效的可見光催化分解劑，納米零價(jià)鐵具有還原性強(qiáng)和反應(yīng)速度快的特點(diǎn)，是地下水和工業(yè)廢水修復(fù)的高效反應(yīng)介質(zhì)材料。添加至所述透水面層后可使所述透水面層發(fā)生改性，改性后的所述透水面層能夠有效的分解透水磚表面和孔隙中的污染物，降低滲透出水有機(jī)物和重金屬離子濃度，凈化率可達(dá)50-80%，從而減少地表環(huán)境對(duì)地下水及城市土壤的污染，同時(shí)改善空氣質(zhì)量。
本發(fā)明還揭示了一種凈化型透水磚的制造方法，包括如下步驟：
S1、基層原料添加步驟，將透水基層的原料按配比混合均勻后裝入模具中；
S2、面層原料添加步驟，將除顏料外的透水面層的原料按配比混合均勻后得到透水面層混合物，并將所述透水面層混合物裝入所述模具中；
S3、成型步驟，將模具振動(dòng)4~10s后壓制成型，養(yǎng)護(hù)1~2天后取下模具，并在成品表面噴涂上填料，即得到凈化型透水磚。
進(jìn)一步地，在S1的基層原料添加步驟中，所使用到的基層污泥陶粒的制備采用混合法，具體而言：將各原料混合均勻后造粒成粒徑5-10mm的顆粒，再經(jīng)干燥，預(yù)熱以及1050-1150℃的高溫灼燒，即得到所述基層污泥陶粒。
更進(jìn)一步地，在S2的面層原料添加步驟中，所使用到的面層污泥陶粒的制備采用外包法，具體而言：將濕污泥造粒成圓球，加入到粘土和凹凸棒土的混合物中，滾動(dòng)造粒成粒徑0.5-2mm的顆粒，再經(jīng)干燥，預(yù)熱以及1050-1150℃的高溫灼燒，即得到所述面層污泥陶粒。
更進(jìn)一步地，在S2的面層原料添加步驟中，所使用到的所述透水面層混合物的制備方法，包括如下步驟：
S21、在表面活性劑中加入透水面層原料中所需水量50%的水配成表面活性劑溶液；
S22、將納米混合物加入所述表面活性劑溶液中，機(jī)械攪拌或超聲分散均勻，形成納米表面活性劑溶液；
S23、在面層污泥陶粒、水泥、石英砂、增強(qiáng)劑的混合物中加入剩余50%的水混合為透水面層混合物半成品；
S24、向所述透水面層混合物半成品中加入納米表面活性劑溶液，攪拌均勻，即得到所述透水面層混合物。
本發(fā)明的透水磚由污泥陶粒制成，大量利用固體廢物為原材料，并對(duì)其加以無害化和資源化利用。本發(fā)明中的透水基層選用大顆粒污泥陶粒，透水性更強(qiáng)，而透水面層則選用小顆粒污泥陶粒，質(zhì)輕且不堵塞孔洞，輔以石英砂增加其強(qiáng)度及耐磨性，并對(duì)透水面層進(jìn)行改性，得到的透水磚不僅能夠凈水凈氣，可有效分解磚體表面和孔隙中的污染物，降低滲透出水有機(jī)物和重金屬離子濃度，改善空氣質(zhì)量，而且可以減少對(duì)城市地下水資源及土壤的污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有積極的作用。
總體而言，本發(fā)明磚質(zhì)輕、吸水保水效果好，可廣泛應(yīng)用于人行道、廣場(chǎng)及各種綠化地面，具體很高的使用及推廣價(jià)值。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神和基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)，不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。