明屬于建筑材料技術領域，特別是涉及一種適用于人行道、步行街、自行車道、輕量機動車道路、郊區道路、郊游步行路和公園內道路；露天停車場、房舍周邊、庭院和街巷的地面、公共廣場等領域的綠色高性能混凝土透水磚及其制備方法。
背景技術：
水資源已成為一個國家可持續發展的決定因素，現代化城市高密度的人口和密集的建筑群，已引起的城市硬化，這在生態學上被稱為“人造沙漠”。隨著城市化發展速度的加劇，無論是人行道、街道、廣場，還是住宅小區的庭院等，路面大都采用花崗巖、水泥、釉面磚等封閉性結構鋪裝，城市透水能力卻在減弱。城市地表正在逐步被建筑物和各種混凝土等阻水性材料所覆蓋，不透水區域比例在大幅度增高，部分地區其覆蓋率已超過 ％。也就是說，城市的表面覆蓋越來越嚴重，城市的排水功能越來越低下。不透水的地面對城市環境的危害非常大。許多城市一遇暴雨，其路面雨水無法快速滲漏，只能通過排水設施排水，當排水設施不暢時，很容易造成城市內澇。究其原因之一與城市地面不透水有很大關系。城市路面現多為柏油、水泥和彩磚路面。由于這些路面不透水，雨水形成的積水難以順利下行，直接滲透到地表下。另外，雨水從路面流失或被陽光蒸發，又令造成城市地面干燥，加重城市楊塵污染。同時，由于封閉性鋪裝阻斷了地表水氣的交換，無法及時對城市的地下水資源進行有效補充，大大降低了地表對雨水的涵養力，惡化綠化植被環境，造成了城市生態效益下降，使夏季的城市熱島效應加劇，城市氣溫升高，影響人們在城市里的生活質量。
為了解決上述問題，現有技術中推出了透水磚產品。目前市場上的透水磚大致可分為陶瓷透水磚、水泥基透水磚和樹脂結合透水磚三種基本類型。陶瓷透水磚雖然具有硬度高、強度大、花色豐富和尺寸規范的優勢，但是，生產工藝復雜，資源消耗大，生產成本高；樹脂結合透水磚則由于樹脂的老化而引起耐久性差；水泥基透水磚生產成本低，但抗壓強度低，且耐磨性差。而且對于普通的透水磚，由于其孔隙率較高，其耐鹽腐蝕性差，從而導致耐久性與普通的粘土磚相差較大，需要更頻繁的養護和更換作業。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種成本低、強度高、表面致密、施工便捷、節能環保，并具有透水、蓄水、放濕調濕的功能的綠色高性能混凝土透水磚及其制備方法，該混凝土透水磚用于路面能緩解雨水過多對城市路面的壓力和降低城市地表溫度，提高人們在城市里的生活質量。
本發明是這樣實現的：
一種綠色高性能混凝土透水磚，其特征在于，包括以下重量份數的原料：骨料40-80份、硫鋁酸鹽水泥20-30份、礦熱爐粒化渣微粉2-6份、膠凝劑5-15份、高效減水劑0.1-2份、分散劑0.1-0.5份；
所述骨料由花崗石機制砂和河沙組成，花崗石機制砂和河沙的重量比為1-2:1；所述花崗石機制砂粒徑為1.0-3mm，河沙粒徑為0.5-1.0mm，花崗石機制砂為將花崗巖廢料通過制砂機制得，花崗巖廢料為花崗石在開采或加工切割過程中產生的廢石塊。
進一步優選，所述硫鋁酸鹽水泥包括以下重量份的原料：水泥熟料50-80份，硬石膏10-15份，石灰石5-15份，礦渣1-10份，煤矸石1-10份、引氣劑0.1-0.5份，焦亞硫酸鈉0.1-0.5份，硅粉1-5份。
進一步優選，所述礦熱爐粒化渣微粉的制備方法為將赤泥、紅土鎳礦和焦粉混合后制成團塊送入礦熱爐內還原熔煉，經預造渣、熔化、還原，完成渣鐵分離，形成爐渣層，爐渣從渣口放出并經水淬或風冷粒化，制得礦熱爐粒化渣微粉。
進一步優選，所述赤泥、紅土鎳礦、焦粉的質量比為30-50:40-60:20-30。
進一步優選，所述膠凝劑為聚乙酸乙烯酯、三乙醇胺、甲酸鈣、羧甲基纖維素或羥丙基淀粉中的一種或多種。
膠凝劑可以使膠凝體系逐漸轉變成凝膠，在透水磚中添加特定成分和用量的膠凝劑，有助于提高透水磚原料間的粘合作用，有效提高透水磚抗壓強度、抗折強度、耐磨性和抗凍性。
進一步優選，所述高效減水劑包括以下原料：丙烯酸、聚丙烯酰胺、甲基纖維素、糖蜜和十二烷基磺酸鈉；丙烯酸、聚丙烯酰胺、甲基纖維素、糖蜜、十二烷基磺酸鈉的重量比為2-3:1-2:1:0.5:0.1。
進一步優選，所述分散劑包括以下原料：過硫酸銨、木質素磺酸鈣、三乙醇胺、硝酸鈣和聚硅酮；過硫酸銨、木質素磺酸鈣、三乙醇胺、硝酸鈣、聚硅酮的重量比為2-3:1-2:1:1:0.1。
本發明采用的分散劑能夠促使物料顆粒均勻分散于介質中，形成穩定懸浮體，有助于提高骨料間的充分粘合，并且提高透水磚抗壓強度和抗折強度，保證透水磚的保水性能和透水性能穩定，也有助于后續可能添加的著色劑充分與透水磚原料接觸粘合，提高著色效果。
本發明綠色高性能混凝土透水磚的制備方法，包括以下步驟：
S1、首先將骨料、礦熱爐粒化渣微粉與適量水加入攪拌機中攪拌均勻，然后加入硫鋁酸鹽水泥、膠凝劑、高效減水劑和分散劑繼續攪拌5-10分鐘，用適量的水調整拌和物稠度，將攪拌好的物料裝入透水磚模具中振動熱壓固化成型，24小時后脫模，得透水磚坯體；熱壓溫度為80-150℃，熱壓時間為60-120min，熱壓壓力為1-5MPa。
S2、成型后的透水磚坯體先進行蒸汽養護，蒸汽恒溫養護時溫度不超過40℃，蒸汽養護時升溫或降溫速度≤10℃/h，蒸汽養護條件為：升溫2小時，再恒溫養護9小時，最后降溫養護3小時；
S3、蒸汽養護完后，進行自然養護，自然養護期間使用人工或機械噴灑方式以每天2-3次的頻率進行噴水，自然養護10-15天后得到綠色高性能混凝土透水磚。
本發明透水磚設有若干條水流孔道，水流孔道貫穿透水磚的表面，水流孔道的孔直徑為0.5-2cm；透水表內部具有多孔結構，多孔結構的孔直徑為0.1mm-0.5mm，孔隙率為10%-20%，本發明的透水磚結構，可使雨水迅速滲入地下，補充土壤水和地下水。
本發明突出的實質性特點和顯著的進步是：
1、本發明的透水磚利用花崗巖廢料經資源化處理后作為骨料，以及采用礦熱爐粒化渣微粉作為摻和料，既推動了礦廢棄物資源化利用，提高產品附加值，同時節約大量天然砂石資源；制備成本低、強度高、表面致密、施工便捷、節能環保，抗壓強度達35Mpa以上，透水系數達0.1cm/s以上，是現有國家標準要求的10倍以上，遠遠超過同類天然材料產品的性能；具有透水、蓄水、放濕調濕的功能，用于路面能緩解雨水過多對城市路面的壓力和降低城市地表溫度，提高人們在城市里的生活質量。
2、本發明的透水磚具有良好的透水、透氣性能，可使雨水迅速滲入地下，補充土壤水和地下水，保持土壤濕度，改善城市地面植物和土壤微生物的生存條件；可吸收水分與熱量，調節地表局部空間的溫濕度，對調節城市小氣候、緩解城市熱島效應有較大的作用；可減輕城市排水和防洪壓力；使馬路上不積水，雨后不積水，雪后不打滑，方便市民安全出行；色彩豐富，自然樸實，經濟實惠，規格多樣化。
3、添加的礦熱爐粒化渣微粉能夠顯著改善透水磚的加工性能，提高透水磚的抗壓強度，減少透水磚的收縮性，提高透水磚的抗腐蝕性能，提高透水磚的密實性，在使用過程中不易變形，能夠長期保持透水磚使用穩定性。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作以下說明。
實施例1
原料（按重量份數計）：
骨料40份（骨料由花崗石機制砂和河沙組成，花崗石機制砂和河沙的重量比為1:1）、硫鋁酸鹽水泥20份、礦熱爐粒化渣微粉2份、膠凝劑5份（三乙醇胺）、高效減水劑0.1份、分散劑0.1份。
制備方法：
S1、首先將骨料、礦熱爐粒化渣微粉與適量水加入攪拌機中攪拌均勻，然后加入硫鋁酸鹽水泥、膠凝劑、高效減水劑和分散劑繼續攪拌5-10分鐘，用適量的水調整拌和物稠度，將攪拌好的物料裝入透水磚模具中振動熱壓固化成型，24小時后脫模，得透水磚坯體；
S2、成型后的透水磚坯體先進行蒸汽養護，蒸汽恒溫養護時溫度不超過40℃，蒸汽養護時升溫或降溫速度≤10℃/h，蒸汽養護條件為：升溫2小時，再恒溫養護9小時，最后降溫養護3小時；
S3、蒸汽養護完后，進行自然養護，自然養護期間使用人工或機械噴灑方式以每天2-3次的頻率進行噴水，自然養護10-15天后得到綠色高性能混凝土透水磚。
實施例2
骨料50份（骨料由花崗石機制砂和河沙組成，花崗石機制砂和河沙的重量比為1.5:1）、硫鋁酸鹽水泥24份、礦熱爐粒化渣微粉3份、膠凝劑10份（聚乙酸乙烯酯）、高效減水劑1份、分散劑0.2份。
以上綠色高性能混凝土透水磚的制備方法同實施例1。
實施例3
骨料70份（骨料由花崗石機制砂和河沙組成，花崗石機制砂和河沙的重量比為1.8:1）、硫鋁酸鹽水泥28份、礦熱爐粒化渣微粉5份、膠凝劑12份（羧甲基纖維素和羥丙基淀粉）、高效減水劑1.5份、分散劑0.4份。
以上綠色高性能混凝土透水磚的制備方法同實施例1。
實施例4
骨料80份（骨料由花崗石機制砂和河沙組成，花崗石機制砂和河沙的重量比為2:1）、硫鋁酸鹽水泥30份、礦熱爐粒化渣微粉6份、膠凝劑15份（聚乙酸乙烯酯、三乙醇胺和甲酸鈣）、高效減水劑2份、分散劑0.5份。
以上綠色高性能混凝土透水磚的制備方法同實施例1。
本發明綠色高性能混凝土透水磚實施例1-4性能參數如下：
表1，按照JC/T 945-2005的要求進行性能測定，結果如下：