本發明涉及透水磚領域，特別涉及到一種有機無機復合膠結透水磚及其制備方法。
背景技術：
：隨著城市的發展，都市地表逐步被建筑物和各種阻水材料所覆蓋，大理石、釉面磚、水泥、柏油等不透水材料硬化著城市的每一個角落，對城市環境造成非常不利的影響：下雨時由于無法向地下滲透，容易形成內澇，加重排水設施負擔；由于地下水得不到補充，造成地下水位下降，導致城市出現路面沉降，市政綠化植被難以正常生長，熱島效應愈發明顯。用透水材料替代非透水性材料建造城市路面，在緩解城市地下水資源缺乏、改善城市生態等環境問題方面，具有非常積極并且重要的作用。透水磚有較高的孔隙率，能將雨水透過地表轉存到地下；而在炎熱天氣又能通過孔隙使地下水蒸發，防止地表溫度過高，可以優化城市的綠色生態環境，已經應用于城市廣場、人行道、停車場的鋪設。目前已經投入市場的透水磚有三種：陶瓷透水磚，透水混凝土，樹脂膠結砂基透水磚。陶瓷透水磚是采用廢渣、廢玻璃料、廢陶瓷及生活垃圾等為原料，利用污泥或粘土燒制而成，特點是強度高，透水性能好，可利用固廢，但存在生產工藝復雜、能耗大、成本高、生產效率低、投資規模大等缺點；混凝土透水磚是采用砂、塊狀固廢、碎石作為骨料，以水泥為膠結劑，經過合理的配合比壓制、養護而成，工藝簡單、價格低，但由于水泥膠接性能差，用量大時容易造成孔徑堵塞，用量少時透水磚抗壓強度低，而且由于水泥漿的特性，混凝土透水磚必須采用大骨料才能形成聯通的孔隙，而這種大孔隙很容易由于泥沙阻塞問題導致透水性能的失效，同時水過濾效果差；樹脂膠結砂基透水磚采用環氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂作為膠結劑，先進行親水改性（CN1966861A），再以煅燒處理的風積沙或河沙為骨料，添加交聯劑、抗老化劑、固化劑等，經過一定的配合比壓制，經60-200℃烘烤固化1-4小時而成（CN102234973A），雖然透水性能好、強度高，但價格昂貴，耐候性差，而且環境不友好。技術實現要素：本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種成本低、強度高、耐磨性好、透水性能好的有機無機復合膠結透水磚；還提供一種該有機無機復合膠結透水磚的制備方法，其工藝簡單。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種有機無機復合膠結透水磚，所述透水磚是由兩種不同粒徑的骨料與有機無機復合膠結劑混合制備而成；所述有機無機復合膠結劑為由有機物單體丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸鈉、丙基三甲氧基硅烷在水泥水化環境中接枝和共聚形成有機膠結劑后再與無機膠結劑復合形成的親水性復合膠結劑；其中的細骨料為粗骨料重量的10-30%；相對于每100重量份骨料，所述有機無機復合膠結劑的含量為5-30%。作為上述技術方案的進一步改進：優選的，所述透水磚的表層由細骨料形成，底層由粗骨料形成。優選的，所述粗骨料為碎石、砂礫或建筑固廢，粒徑為2-10mm；所述細骨料為細河沙，粒徑為0.1-1mm。優選的，所述有機無機復合膠結劑中：有機膠結劑占比10-30%，所述無機膠結劑為水泥，占比70-90%。優選的，所述有機無機復合膠結劑中：有機膠結劑占比15-20%，無機膠結劑占比80-85%。優選的，所述有機膠結劑中各組分的重量配比為：單體丙烯酸羥丙酯20-30%丙烯酰胺5-12%十二烷基苯磺酸鈉1-6%丙基三甲氧基硅烷1-5%水25-40%水泥25-50%。作為一個總的發明構思，本發明還提供一種如上所述的有機無機復合膠結透水磚的制備方法，包括以下步驟：（1）按重量配比將單體丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸鈉、丙基三甲氧基硅烷、水和水泥混合，攪拌料漿，完成接枝和共聚，形成有機膠結劑；（2）在步驟（1）得到的有機膠結劑基礎上，再加入適量水泥和水，并按配比與兩種不同粒徑的骨料攪拌混合，在模具中振動壓制、成型，保壓，得到透水磚坯體；（3）步驟（2）得到的透水磚坯體，脫模后經養護，得到具有高強度、高透水率的有機無機復合膠結透水磚。上述制備方法中，所述步驟（1）中，采用旋轉式攪拌機進行攪拌，攪拌速度為120轉/分鐘，攪拌時間為10-20分鐘。上述制備方法中，所述步驟（2）中，所述模具為100mm×100mm×35mm的鋼制模具；振動壓制的壓力為10-30MPa，振動時間為1-10分鐘，成型壓力為10-30MPa，保壓1分鐘。上述制備方法中，所述步驟（3）中，常溫下養護12～48小時；得到的有機無機復合膠結透水磚的抗壓強度大于30MPa，透水系數大于0.05cm/s。與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明的有機無機復合膠結透水磚，由兩種不同粒徑的骨料和包覆骨料的有機無機膠結劑制備而成，其中的有機無機膠結劑為由單體丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸鈉、丙基三甲氧基硅烷在水泥水化的堿性環境中共聚和接枝形成，其采用十二烷基苯磺酸鈉和丙基三甲氧基硅烷在水泥水化的堿性環境中進行接枝，可使單體丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺共聚合成的聚丙烯酸樹脂含有親水基團，為一種具有高親水性、高強度、低需水量的復合膠結劑，包覆骨料后使骨料之間形成的毛細管道由于親水性能而極大地提高透水率；因此本發明的有機無機復合膠結透水磚在保證膠接強度的同時能大大提高透水率，還具有成本低、強度高、耐磨性好等優點。本發明的有機無機復合膠結透水磚的制備方法，也具有生產工藝簡單的優點。具體實施方式為了便于理解本發明，下文將結合較佳的實施例對本發明作更全面、細致地描述，但本發明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。一種本發明的有機無機復合膠結透水磚實施例，該透水磚是由兩種不同粒徑的骨料與有機無機復合膠結劑混合制備而成；透水磚內的兩種不同粒徑的骨料分為細骨料和粗骨料，由細骨料形成透水磚的表層，由粗骨料形成透水磚的底層。有機無機復合膠結劑為由有機物單體丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸鈉、丙基三甲氧基硅烷在水泥水化環境中接枝和共聚形成有機膠結劑后再與無機膠結劑復合形成的親水性復合膠結劑；其中的細骨料為粗骨料重量的10-30%，優選為15-20%。相對于每100重量份骨料，有機無機復合膠結劑的含量為5-30%，優選為10-20%。本發明采用十二烷基苯磺酸鈉和丙基三甲氧基硅烷在水泥水化的堿性環境中進行接枝，可使單體丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺共聚合成的聚丙烯酸樹脂含有親水基團，形成一種具有高親水性、高強度、低需水量的有機無機復合膠結劑，其包覆骨料后可使骨料之間形成的毛細管道由于親水性能而極大地提高透水率，使本發明在保證膠接強度的同時能大大提高透水率。本實施例中，有機膠結劑的組分構成（重量）：單體丙烯酸羥丙酯20-30%，丙烯酰胺5-12%，十二烷基苯磺酸鈉1-6%，丙基三甲氧基硅烷1-5%，水25-40%，水泥25-50%。本實施例中，有機無機復合膠結劑配比為有機膠結劑10-30%，無機膠結劑水泥共占70-90%；更優選為有機膠結劑15-20%，水泥80-85%。水泥可以是硅酸鹽水泥，礦渣水泥，硫鋁酸鹽水泥；或者可以是P.O325水泥，P.O425水泥，P.O525水泥，優選P.O425水泥。本實施例中，粗骨料可以為碎石、砂礫、建筑固廢，優選為碎石，粒徑為2-10mm，優選為2-5mm；細骨料為細河沙，粒徑為0.1-1mm。本發明還提供一種上述有機無機復合膠結透水磚的制備方法，包括有機復合膠結劑制備、透水磚坯體成型、透水磚坯體養護；具體包括以下步驟：（1）按上述本發明透水磚的重量配比將單體丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸鈉、丙基三甲氧基硅烷、水和水泥混合，采用旋轉式攪拌機攪拌料漿，攪拌速度為120轉/分鐘，攪拌時間為10-20分鐘，完成接枝和共聚，形成有機膠結劑；（2）在步驟（1）得到的有機膠結劑基礎上，再加入適量水泥和水，并按配比與兩種不同粒徑的骨料攪拌混合，在100mm×100mm×35mm的鋼制模具中振動壓制、成型，保壓，得到透水磚坯體；（3）步驟（2）得到的透水磚坯體，脫模后經常溫養護，得到具有高強度、高透水率的有機無機復合膠結透水磚。本實施例中，有機無機復合膠結透水磚坯體采用振動壓制成型，振動時間為1-10分鐘，優選為1-3分鐘，成型壓力為10-30MPa，優選為15-20MPa，脫模后透水磚坯體養護時間為12～48小時，優選為24小時。以下通過實施例對本發明作進一步說明。以下實施例根據JC/T945-2005規定的方法來測定有機無機復合膠結透水磚的抗壓強度和透水系數。實施例1本實施例用于說明本發明提供的有機無機復合膠結透水磚及其制備方法。稱取單體丙烯酸羥丙酯3g，丙烯酰胺1g，十二烷基苯磺酸鈉0.5g，丙基三甲氧基硅烷0.5g，水3g，水泥4g，采用旋轉式攪拌機進行攪拌混合，攪拌速為120轉/分鐘，攪拌時間為20分鐘，得到有機膠結劑。稱取粒徑5mm的碎石480g，粒徑0.5mm的河沙120g，水泥68g，與上述有機膠結劑混合，加水20g，攪拌混合10分鐘，將混合物倒入尺寸為100mm×100mm×35mm的鋼制模具中，振動1分鐘，再使用液壓機在20MPa壓力條件下壓制成型，保壓1分鐘，卸壓脫模，得到透水磚坯體，在常溫下養護24小時，得到本發明的有機無機復合膠結透水磚F1，該有機無機復合膠結透水磚的透水系數和抗壓強度如下表1所示。表1本實施例1的復合膠結透水磚的透水系數和抗壓強度復合膠結透水磚透水系數(×10-2cm/s)抗壓強度(MPa)實施例1F15.4.42實施例2本實施例用于說明本發明提供的有機無機復合膠結透水磚及其制備方法。稱取單體丙烯酸羥丙酯4g，丙烯酰胺1.5g，十二烷基苯磺酸鈉0.8g，丙基三甲氧基硅烷0.7g，水4g，水泥4g，采用旋轉式攪拌機進行攪拌混合，攪拌速為120轉/分鐘，攪拌時間為20分鐘，得到有機膠結劑。稱取粒徑5mm的碎石500g，粒徑0.5mm的河沙100g，水泥65g，與上述有機膠結劑混合，加水20g，攪拌混合10分鐘，將混合物倒入尺寸為100mm×100mm×35mm的鋼制模具中，振動1分鐘，再使用液壓機在20MPa壓力條件下壓制成型，保壓1分鐘，卸壓脫模，得到透水磚坯體，在常溫下養護24小時，得到本發明的有機無機復合膠結透水磚F2，該有機無機復合膠結透水磚的透水系數和抗壓強度如下表2所示。表2本實施例2的復合膠結透水磚的透水系數和抗壓強度復合膠結透水磚透水系數(×10-2cm/s)抗壓強度(MPa)實施例2F25.248實施例3本實施例用于說明本發明提供的有機無機復合膠結透水磚及其制備方法。稱取單體丙烯酸羥丙酯2g，丙烯酰胺0.5g，十二烷基苯磺酸鈉0.3g，丙基三甲氧基硅烷0.2g，水3g，水泥4g，采用旋轉式攪拌機進行攪拌混合，攪拌速為120轉/分鐘，攪拌時間為20分鐘，得到有機膠結劑。稱取粒徑5mm的碎石480g，粒徑0.5mm的河沙120g，水泥68g，與上述有機膠結劑混合，加水22g，攪拌混合10分鐘，將混合物倒入尺寸為100mm×100mm×35mm的鋼制模具中，振動1分鐘，再使用液壓機在20MPa壓力條件下壓制成型，保壓1分鐘，卸壓脫模，得到透水磚坯體，在常溫下養護24小時，得到本發明的有機無機復合膠結透水磚F3，該有機無機復合膠結透水磚的透水系數和抗壓強度如下表3所示。表3本實施例3的復合膠結透水磚的透水系數和抗壓強度復合膠結透水磚透水系數(×10-2cm/s)抗壓強度(MPa)實施例3F35.534當前第1頁1 2 3