本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種多層硅基自清潔型透水磚及其制備方法。
背景技術：
：城市道路、廣場多以傳統的水泥、瀝青等材料鋪設。由于不透水的混凝土路面，瀝青路面和各種房屋及建筑物的攔截面而導致雨水穿透性受阻，加之各城市由于長期超量開發水資源和連年干旱，城市地下水資源逐年衰減，造成城市地下水位大幅度下降。同時，隨著城市人口的不斷增多，建筑區域的不斷擴大，城市建筑和水泥等鋪設的道路廣場又將絕大部分土地封閉，使得寶貴的自然降水不能滲入土壤，增大了市政排水系統的負荷，制約著城市建設的可持續性發展。市場上透水磚主要材料是水泥和陶瓷。水泥透水磚表層具有非常大的間隙，在短時間內能快速透水，而一般的灰塵和泥沙極易將其表面的孔隙堵死導致失去透水能力，陶瓷透水磚需要燒結成型，過程中會消耗大量能源，同時也會排放廢氣，不僅對環境造成影響，制作成本也比較高。普通的砂基透水磚由于表面孔道較小，不易被大塊泥沙堵塞，但對于100目以下的灰塵和有機油污沒有抵抗力，很快就會失去透水能力，并且極難恢復到最初的透水性能。另外，一般的砂基透水磚完全浸濕后，其表層砂基的強度會大大降低，容易被尖銳物體留下劃痕，造成表面缺陷。現有透水磚大多數都只注重提高其機械強度及透水性能，雖然具有整潔美觀作用，但是防塵、防污作用較差，透水磚表面容易被污染物堵塞，且只是簡單的使降水透過磚體滲入地下，不能有效去除水中所含污染物，對透過磚體的污水起不到凈化作用。中國公開專利申請CN103103904A涉及一種復合透水磚，所述透水磚包括透水表層和透水基層，透水表層和透水基層緊密結合為一體；透水表層和透水基層中分別包含有骨料和粘結骨料的粘結劑；所述骨料為石英砂；所述透水表層中的粘結劑中至少包含有親水性粘結劑。所述透水磚的透水孔容易被堵塞。中國公開專利申請CN102535725A涉及一種鑲嵌納米二氧化鈦的透水磚，其采用噴淋的方式將二氧化鈦前驅體懸濁液均勻噴入到透水磚基體的孔隙中，干燥后進行煅燒處理，即得鑲嵌納米二氧化鈦的透水磚，所得的透水磚的孔隙中均勻鑲嵌銳鈦礦型納米二氧化鈦。該透水磚能夠有效光催化降解通過透水磚的滲水中污染物以及一些附著于磚體表面有機污染物，同時還可以光催化降解空氣中部分污染氣體。該透水磚雖然具備一定的降解功能，但是由于是將二氧化鈦鑲嵌于透水磚基體孔隙中，這在一定程度上影響了透水磚的透水性能。中國公開專利申請CN103132423A涉及一種透水磚，所述透水磚包括透水基層和覆蓋在所述透水基層上的透水表層，所述透水基層是將含有第一骨料和第一粘結劑的混合物經固化形成的，所述透水表層是將含有第二骨料和第二粘結劑的混合物經固化形成的，其中，所述第二粘結劑含有親水性粘結劑，所述透水磚還包括位于透水基層內部的至少一條水流孔道，所述水流孔道貫穿所述透水基層的兩個側表面。該透水磚的設計，雖然透水基層內部存在水流孔道，有利于透水、排水，但是這將會影響透水磚的整體強度，容易損壞。中國公開專利申請CN101445340A涉及一種自潔式透水磚，包括面料和基料，所述基料包括碎石或建筑垃圾顆粒或爐渣、水泥、水，所述面料包括高強度砂、水泥、水、納米級二氧化鈦，所述面料和基料壓實在一起構成一透水磚整體，所述的自潔式透水磚鋪設路面能減少透水孔隙堵塞，表面污染，具有減低路面溫度和殺菌作用。但是該透水磚的自潔性能和透水性能還有待改善。中國實用新型專利CN203530805U涉及一種新型透水磚，包括下面的透水基層、中間的透水面層、上面的覆蓋層，透水面層為多孔而孔隙小的透水混凝土，呈柵欄網絡結構，透水基層為少孔而孔隙較大的透水混凝土，透水面層上的覆蓋層為二氧化鈦涂層。針對現有技術存在的問題，本發明提供一種強度高、透水速度快、能夠清除自身孔道中雜質的透水磚，延長透水磚的使用壽命，降低污染物對生態環境的影響。本發明還提供了一種所述透水磚的制備方法，該方法制備透水磚過程簡單，生產高效。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種多層硅基自清潔透水磚。本發明是通過下述技術方案實現的。本發明一方面涉及一種多層硅基自清潔透水磚，其中，所述多層硅基自清潔透水磚自下而上包括：透水基層，快速透水層，抗堵塞透水層，以及自清潔層；所述透水基層、快速透水層、抗堵塞透水層的厚度比例為6-12∶2-4∶1-3，優選為8-10∶3-4∶2-3。上述厚度比例是發明人經過大量試驗篩選得出的，如果快速透水層和抗堵塞透水層厚度占比過大，則會影響透水磚強度，抗壓強度下降；如果快速透水層和抗堵塞透水層厚度占比過小，則透水磚將容易被堵塞，且透水性會下降。在本發明所述的多層硅基自清潔透水磚中，其中，所述透水基層由基層骨料、水泥和水為原料制得。所述透水基層的原料基層骨料、水泥、水的重量比為50-200∶5-20∶5-20；優選為100-150∶10-15∶7-12。所述基層骨料無特別限制，例如包括碎石、建筑垃圾、珍珠巖或陶粒。所述基層骨料的粒徑為4-8mm，優選5-6mm。在本發明所述的多層硅基自清潔透水磚中，其中，所述快速透水層由以表層骨料、親水性粘結劑以及固化劑為原料制得的直徑為1-5mm、長度為5-15mm的圓柱體組成。所述圓柱體的直徑優選2-4mm，長度優選8-12mm。所述快速透水層的原料表層骨料、親水性粘結劑、固化劑的重量比為30-50∶2-8∶0.5-3，優選為38-44∶5-7∶1-2。所述表層骨料包括石英砂、高強覆膜砂和/或陶瓷砂，優選為石英砂。所述表層骨料的粒徑為0.06-0.3mm，優選為0.08-0.2mm。在本發明所述的多層硅基自清潔透水磚中，其中，所述抗堵塞透水層由表層骨料、親水性粘結劑以及固化劑為原料制得。所述抗堵塞透水層的原料表層骨料、親水性粘結劑、固化劑的重量比為30-50∶2-8∶0.5-3，優選為38-44∶5-7∶1-2。所述表層骨料包括石英砂、高強覆膜砂和/或陶瓷砂，粒徑為0.06-0.3mm，優選為0.08-0.2mm。在本發明所述的多層硅基自清潔透水磚中，其中，所述自清潔層由將納米二氧化鈦和納米二氧化錫的分散液噴灑于抗堵塞透水層表面形成。在本發明所述的多層硅基自清潔透水磚中，各層所用的親水性粘結劑和/或固化劑可以相同或不同。其中，所述親水粘結劑包括環氧樹脂、丙烯酸樹脂或聚氨酯；所述固化劑包括脂肪族多胺固化劑、脂環族多胺固化劑、酚醛、酸酐。本發明另一方面涉及所述的層硅基自清潔透水磚的制備方法，其具體步驟包括，(1)取配方量的基層骨料、水泥和水，混合并攪拌均勻，得到透水基層料，待用；其中攪拌過程可以使用攪拌機等本領域常規攪拌設備，攪拌時間可以為10-30min。(2)取配方量的表層骨料、親水性粘結劑以及固化劑，混合并攪拌均勻，并擠成直徑1-5mm、長度5-15mm的圓柱，得到快速透水層料，待用；其中攪拌過程可以使用攪拌機等本領域常規攪拌設備，攪拌時間可以為10-30min。擠壓成型工藝可以使用擠條機等擠壓設備。(3)取配方量的表層骨料、親水性粘結劑以及固化劑，混合并攪拌均勻，得到抗堵塞透水層料，待用；其中攪拌過程可以使用攪拌機等本領域常規攪拌設備，攪拌時間可以為10-30min。(4)依次將透水基層料、快速透水層料、抗堵塞透水層料分別倒入模具，使用熱壓設備在40-60℃溫度下壓制2-5分鐘，壓力控制為15-25MPa，優選在45-55℃溫度下壓制3-4分鐘，壓力控制為18-22MPa，得到多層硅基自清潔透水磚半成品；所述模具是本領域常規模具，可以自制或通過市售獲得。所述的熱壓設備也是本領域常規設備。(5)將得到的多層硅基自清潔透水磚半成品脫模后放置于陰涼處自然晾干，3-6小時、優選4-5小時后，在抗堵塞透水層表面噴灑納米二氧化鈦和納米二氧化錫的分散液，作為自清潔層，其中，納米二氧化鈦和納米二氧化錫的重量比為2∶1-1∶2，優選為1∶1，納米二氧化鈦的濃度為5-20wt％，納米二氧化錫的濃度為5-20wt％。之后，將得到的多層硅基自清潔透水磚進行蒸汽養護，最終得到多層硅基自清潔透水磚成品。對于納米二氧化鈦和納米二氧化錫的分散液，由于透水磚在噴灑分散液后還經過蒸汽養護的步驟，因此納米二氧化鈦和納米二氧化錫在水中的濃度并不是關鍵的，只要這兩種納米材料能夠在水中分散、形成懸濁液用于噴灑即可。在本發明制備方法的上述步驟中，其中步驟(1)-(3)的順序無特別限制，可以任意調換。本發明所述的多層硅基自潔式透水磚，在原有的結構上將透水表層分層，為自清潔層、抗堵塞透水層和快速透水層，該結構的調整即增強了透水磚表層的強度，又增加了其快速透水的性能。此外，在原料中加入二氧化鈦和二氧化錫，二者在陽光下能夠催化有機物降解生成二氧化碳和水，在恢復透水磚性能的同時也不會污染環境，是真正意義上的環境友好型生態磚。實施本發明所用到的各種原料、裝置和/或設備均是現有技術已知的，本領域技術人員可以容易的通過市售獲得，或者由發明人所在實驗室提供。[有益效果]本發明的有益效果體現在：1.本發明的多層硅基自清潔透水磚的透水表層分為自清潔層、抗堵塞透水層和快速透水層，多層分布具有更好的效果，既增強了透水磚表層的強度，又增加了其快速透水的性能。2.本發明的多層硅基自清潔透水磚的快速透水層，以砂為原料，經過擠出成條再制成透水層，提高了透水性。3.本發明的多層硅基自清潔透水磚的自清潔層，以光觸媒為原料，能夠在太陽光的照射下分解孔道中所存在的污染物。4.本發明的多層硅基自清潔透水磚壓制成型時采用熱壓工藝，促進快速成型固化，利于磚提高體強度。5.本發明的多層硅基自清潔透水磚強度高、透水速度快、使用壽命長，達到使用年限后還能回收重新處理利用。具體實施方式通過下述實施例將能夠更好地理解本發明，但本發明并不受下述實施例的限制。下述實施例中所用到的設備、儀器均由實驗室提供，其操作方法是本領域技術人員所熟知的。實施例1取粒徑為5mm的珍珠巖120kg、水泥12kg和水10kg，用攪拌機混合30min，得到透水基層料；取粒徑為0.1mm的石英砂40kg、雙酚A型環氧樹脂6kg、脂肪族多胺固化劑2kg，用攪拌機混合30min，然后用擠條機擠壓成平均直徑3mm、長度10mm的圓柱，得到快速透水層料；取粒徑為0.1mm的石英砂40kg、雙酚A型環氧樹脂6kg、脂肪族多胺固化劑2kg，用攪拌機混合30min，得到抗堵塞透水層料；依次將上述得到的透水基層料、快速透水層料、抗堵塞透水層料分別倒入模具，使用熱壓機在50℃溫度下壓制2分鐘，壓力控制在20MPa，得到多層硅基自清潔透水磚半成品，其中控制用料使得透水基層、快速透水層、抗堵塞透水層的厚度比例為9∶3∶3；將得到的多層硅基自清潔透水磚半成品脫模后放置于陰涼處自然晾干，4小時后，在抗堵塞透水層表面噴灑重量比為1:1的納米二氧化鈦和納米二氧化錫分散液，作為自清潔層，并將得到的多層硅基自清潔透水磚進行蒸汽養護，最終得到本發明的多層硅基自清潔透水磚成品。實施例2取粒徑為6mm的碎石100kg、水泥10kg和水8kg，用攪拌機混合25min，得到透水基層料；取粒徑為0.15mm的石英砂38kg、水性聚氨酯5kg、異氰酸酯1.5kg，用攪拌機混合25min，然后用擠條機擠壓成平均直徑4mm、長度12mm的圓柱，得到快速透水層料；取粒徑為0.15mm的石英砂38kg、水性聚氨酯5kg、異氰酸酯1.5kg，用攪拌機混合25min，得到抗堵塞透水層料；依次將上述得到的透水基層料、快速透水層料、抗堵塞透水層料分別倒入模具，使用熱壓機在45℃溫度下壓制3分鐘，壓力控制在19MPa，得到多層硅基自清潔透水磚半成品，其中控制用料使得透水基層、快速透水層、抗堵塞透水層的厚度比例為10∶4∶3；將得到的多層硅基自清潔透水磚半成品脫模后放置于陰涼處自然晾干，4小時后，在抗堵塞透水層表面噴灑重量比為1:2的納米二氧化鈦和納米二氧化錫分散液(納米材料的總濃度為15wt％)，作為自清潔層，并將得到的多層硅基自清潔透水磚進行蒸汽養護，最終得到本發明的多層硅基自清潔透水磚成品。實施例3取粒徑為5.5mm的陶粒150kg、水泥14kg和水11kg，用攪拌機混合20min，得到透水基層料；取粒徑為0.08mm的石英砂44kg、羧基改性丙烯酸樹脂7kg、脂環族多胺固化劑2kg，用攪拌機混合20min，然后用擠條機擠壓成平均直徑2mm、長度8mm的圓柱，得到快速透水層料；取粒徑為0.08mm的石英砂44kg、羧基改性丙烯酸樹脂7kg、脂環族多胺固化劑2kg，用攪拌機混合20min，得到抗堵塞透水層料；依次將上述得到的透水基層料、快速透水層料、抗堵塞透水層料分別倒入模具，使用熱壓機在55℃溫度下壓制4分鐘，壓力控制在22MPa，得到多層硅基自清潔透水磚半成品，其中控制用料使得透水基層、快速透水層、抗堵塞透水層的厚度比例為8∶3∶2；將得到的多層硅基自清潔透水磚半成品脫模后放置于陰涼處自然晾干，4小時后，在抗堵塞透水層表面噴灑重量比為2:1的納米二氧化鈦和納米二氧化錫分散液(納米材料的總濃度為05wt％)，作為自清潔層，并將得到的多層硅基自清潔透水磚進行蒸汽養護，最終得到本發明的多層硅基自清潔透水磚成品。實施例4取粒徑為7mm的建筑垃圾200kg、水泥18kg和水16kg，用攪拌機混合30min，得到透水基層料；取粒徑為0.2mm的石英砂30kg、氫化雙酚A型環氧樹脂4kg、芳香族多胺固化劑0.8kg，用攪拌機混合25min，然后用擠條機擠壓成平均直徑3mm、長度9mm的圓柱，得到快速透水層料；取粒徑為0.2mm的石英砂30kg、氫化雙酚A型環氧樹脂4kg、芳香族多胺固化劑0.8kg，用攪拌機混合25min，得到抗堵塞透水層料；依次將上述得到的透水基層料、快速透水層料、抗堵塞透水層料分別倒入模具，使用熱壓機在60℃溫度下壓制5分鐘，壓力控制在18MPa，得到多層硅基自清潔透水磚半成品，其中控制用料使得透水基層、快速透水層、抗堵塞透水層的厚度比例為12∶4∶3；將得到的多層硅基自清潔透水磚半成品脫模后放置于陰涼處自然晾干，4小時后，在抗堵塞透水層表面噴灑重量比為1:1的納米二氧化鈦和納米二氧化錫混合液分散液(納米材料總濃度20wt％)，作為自清潔層，并將得到的多層硅基自清潔透水磚進行蒸汽養護，最終得到本發明的多層硅基自清潔透水磚成品。實施例5取粒徑為8mm的珍珠巖180kg、水泥15kg和水12kg，用攪拌機混合30min，得到透水基層料；取粒徑為0.18mm的石英砂45kg、縮水甘油胺型環氧樹脂7kg、鄰苯二甲酸酐2.6kg，用攪拌機混合30min，然后用擠條機擠壓成平均直徑5mm、長度15mm的圓柱，得到快速透水層料；取粒徑為0.18mm的石英砂45kg、縮水甘油胺型環氧樹脂7kg、鄰苯二甲酸酐2.6kg，用攪拌機混合30min，得到抗堵塞透水層料；依次將上述得到的透水基層料、快速透水層料、抗堵塞透水層料分別倒入模具，使用熱壓機在48℃溫度下壓制3分鐘，壓力控制在20MPa，得到多層硅基自清潔透水磚半成品，其中控制用料使得透水基層、快速透水層、抗堵塞透水層的厚度比例為8∶2∶2；將得到的多層硅基自清潔透水磚半成品脫模后放置于陰涼處自然晾干，4小時后，在抗堵塞透水層表面噴灑重量比為2:1的納米二氧化鈦和納米二氧化錫分散液，作為自清潔層，并將得到的多層硅基自清潔透水磚進行蒸汽養護，最終得到本發明的多層硅基自清潔透水磚成品。實施例6取粒徑為5mm的陶粒80kg、水泥7kg和水6kg，用攪拌機混合30min，得到透水基層料；取粒徑為0.09mm的石英砂30kg、聚氨酯4kg、縮二脲多異氰酸酯0.7kg，用攪拌機混合25min，然后用擠條機擠壓成平均直徑2mm、長度8mm的圓柱，得到快速透水層料；取粒徑為0.09mm的石英砂30kg、聚氨酯4kg、縮二脲多異氰酸酯0.7kg，用攪拌機混合30min，得到抗堵塞透水層料；依次將上述得到的透水基層料、快速透水層料、抗堵塞透水層料分別倒入模具，使用熱壓機在46℃溫度下壓制4分鐘，壓力控制在22MPa，得到多層硅基自清潔透水磚半成品，其中控制用料使得透水基層、快速透水層、抗堵塞透水層的厚度比例為7∶3∶2；將得到的多層硅基自清潔透水磚半成品脫模后放置于陰涼處自然晾干，4小時后，在抗堵塞透水層表面噴灑重量比為1:1的納米二氧化鈦和納米二氧化錫分散液，作為自清潔層，并將得到的多層硅基自清潔透水磚進行蒸汽養護，最終得到本發明的多層硅基自清潔透水磚成品。對比例1與本發明相比，缺少快速透水層，其與用料同實施例1，具體如下：取粒徑為5mm的珍珠巖120kg、水泥12kg和水10kg，用攪拌機混合30min，得到透水基層料；取粒徑為0.1mm的石英砂40kg、雙酚A型環氧樹脂6kg、脂肪族多胺固化劑2kg，用攪拌機混合30min，得到透水表層料；依次將上述得到的透水基層料、透水表層料分別倒入模具，使用熱壓機在50℃溫度下壓制2分鐘，壓力控制在20MPa，得到透水磚半成品，其中控制用料使得透水基層、透水表層的厚度比例為3∶1；將得到的透水磚半成品脫模后放置于陰涼處自然晾干，4小時后，在抗堵塞透水層表面噴灑重量比為1:1的納米二氧化鈦和納米二氧化錫分散液，并將得到的透水磚進行蒸汽養護，最終得到一種自清潔透水磚成品。測試例根據中國人民共和國建材行業標準JC/T945-2005《透水磚》中第6.6節規定的方法測定本發明實施例1-6以及對比例1透水磚的透水性能，根據中國人民共和國建材行業標準JC/T945-2005《透水磚》中附錄A規定的抗壓強度試驗方法測定本發明實施例1-6以及對比例1透水磚的抗壓強度。測定結果見下表1。表1透水磚性能測定試樣抗壓強度透水系數(水溫15℃)實施例150.2MPa8.5×10-2cm/s實施例248.7MPa8.1×10-2cm/s實施例347.5MPa7.9×10-2cm/s實施例446.8MPa7.8×10-2cm/s實施例547.0MPa7.5×10-2cm/s實施例646.5MPa7.7×10-2cm/s對比例145.1MPa3.5×10-2cm/s*測定5塊透水磚，取平均值。上述結果可以看出，本發明包含透水基層料、快速透水層料、抗堵塞透水層以及自清潔層的多層硅基自清潔型透水磚，相對于僅含有透水基層、透水表層以及自清潔層的傳統透水磚來說，抗壓強度相當，或略有增加，但透水系數大大增加，能夠明顯增加透水性。本發明已經通過具體的實施例進行了描述。但上述實例僅僅是對本發明的進一步解釋，并不是對本發明的限定，通過將上述方案進行簡單的調整進而得到的方案，沒有脫離本發明的精神，均被視為包括在本發明的范圍之內。當前第1頁1 2 3