一种专用于公园步道的弹性地砖及其制作方法技术领域
本发明涉及到道路施工领域的人行道地砖，具体的说是一种专用于公园步道的弹
性地砖及其制作方法。
背景技术
地砖是一种地面装饰材料，也叫地板砖，绝大多数的地砖是用黏土烧制而成，其尺
寸规格和形状也多种多样，具有质坚、耐压耐磨、能防潮等优点，而有的经上釉处理后具有
装饰作用，多用于公共建筑和民用建筑的地面和楼面。
现实生活中，公园的草地上铺设通行的步道时一般都采用地砖来铺设，但是由于
地砖表面十分坚硬，老人和小孩摔倒时很容易导致擦伤，而且地砖铺设时间长之后，由于铺
设的问题，可能会有部分地砖产生翘起等问题，更加容易导致安全事故。
发明内容
为解决公园中铺设步道的地砖在人们摔倒时容易导致擦伤的问题，本发明提供了
一种专用于公园步道的弹性地砖及其制作方法，该弹性地砖通过在地砖表面设置一层橡胶
弹性体，从而在人们摔倒时防止擦伤，而且由于设置了橡胶弹性体，也可以提高人们行走时
的舒适度；同时，可以选用合适的橡胶弹性体的颜色，从而使其与周边环境完美搭配。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种专用于公园步道的弹性地
砖，在地砖的表面设置一层橡胶弹性体，所述地砖由基料、外加剂、填充剂与水混合制成泥
浆后成型、烧制而成，其中，按照重量比，基料由14-16份的粉煤灰、8-10份的电石灰、34-38
份的粘土和5-7份的煤矸石粉混合而成，外加剂由9-10份细度不超过30微米的碳化硅微粉、
2-3份细度不超过30微米的蓝晶石粉和0.8-1份的蛭石粉混合而成，填充剂由4-6份的铁矿
废渣、3-4份的炉渣和2-3份的赤泥混合后在1650-1700℃的温度下烧结2h后粉磨至细度不
超过30微米得到。
所述外加剂中还含有1-2份细度不超过100微米的滑石粉末。
所述填充剂中还含有1-2份的白云石粉末。
所述填充剂在制备过程中，烧结完成后以600-700℃/min的降温速率急速冷却后
再进行粉磨。
上述专用于公园步道的弹性地砖的制作方法，首先制备填充剂粉末，然后上述比
例称取各物料进行混合并加入水制成含水率为18-20%的泥料，该泥料在陈化6-8天后制成
地砖坯体，而后经烘干、烧结和自然冷却即得到地砖，最后在地砖的表面铺设橡胶弹性体即
得到产品，所述填充剂粉末的制备方法为：按照上述的比例称取铁矿废渣、炉渣和赤泥，混
合后粉磨至细度不超过300微米的细粉，然后在1650-1700℃的温度下烧结2h后冷却并粉磨
至细度不超过30微米即得到填充剂。
所述泥料在陈化6-8天后，向其中加入泥料总重2%的地沟油，再次拌合均匀后再进
行挤压成型制成地砖坯体。
所述烘干温度为100-120℃。
所述烧结分为预热段、升温段和焙烧段三部分，其中，预热段是指使炉内温度从常
温在2h均匀升高到200℃，并保持该温度1-2h，在此过程中，保持炉内氧气含量不高于4%；
所述升温段是指，使炉内温度从200℃在4h均匀升高到800℃，在此过程中，保持炉内氧
气含量不低于45%；
所述焙烧段是指，使炉内温度从800℃在2h均匀升高到1650℃，并保持该温度3h，在此
过程中，保持炉内氧气含量不低于45%。
本发明中，在制作地砖时，为防止地砖烧结过程中出现裂纹等缺陷，在将各物料混
合制成泥料陈化后，可以向其中加入基料总重8%的水泥进行拌合，拌合均匀后再进行烘干、
烧结和冷却，从而最终得到地砖。
本发明中，所述橡胶弹性体可以由以下材质制成：按照重量比，所述橡胶弹性体由
26～28份的丁腈橡胶、10～12份的聚酯纤维、3～4份的硫化剂、3～4份的改性空心玻璃微
珠、2～3份的二氧化硅微粉、0.8～1份的改性四钛酸钾晶须和4～6份的补强剂在60～80℃
条件下混炼而成，所述补强剂由8～10份海泡石绒、1～2份的改性纳米二氧化钛、10～12份
正硅酸乙酯制成；所述改性空心玻璃微球和改性四钛酸钾晶须分别是将市售的空心玻璃微
球和市售的四钛酸钾晶须与其重量3-5%的表面改性剂混合后静置1-2h后过滤晾干得到，所
用表面改性剂由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而
成；
其中补强剂的制备方法为：按照重量比，取10～12份正硅酸乙酯与去离子水按照1:8-
10的比例混合，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳
粉、8～10份海泡石绒和1～2份的改性纳米二氧化钛混合均匀进行反应，反应过程中，每隔
20min向反应体系内施加频率350-370kHz的超声波1min，待反应结束后对反应体系进行超
滤得到固体粉末，最后将固体粉末在有氧条件下充分灼烧除去碳粉即得到补强剂；所述改
性纳米二氧化钛是市售的纳米二氧化钛与其重量3-5%的表面改性剂混合得到，该表面改性
剂由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。
上述特殊成分的橡胶弹性体中，含有改性空心玻璃微珠，一方面能够均匀分散在
丁腈橡胶和聚酯纤维形成的基体中，另一方面是改性过程中使空心玻璃微珠表面接枝大量
的硅羟基，这些基团通过化学反应将空心玻璃微珠与基体连接起来，保证二者具有良好的
界面结合力，材料在受到外力时，空心玻璃微珠粒子在材料中受到应力发生形变、破坏等，
从而吸收冲击能量，提高冲击性能，同时还可以引发银纹，终止裂缝扩展，在一定形态结构
下引发基体的剪切屈服，从而消耗大量的冲击能量，又能较好地传递所承受的外力，提高橡
胶弹性体的压缩强度、弯曲强度、冲击强度；含有的海泡石绒也具有微孔结构，具有很大的
比表面积，分散到橡胶弹性体中也能吸收震动和冲击；
利用氢氧化钡和碳酸钠混合作为催化剂让纳米级的 SiO2粒子的表面能够受到羟基的
作用，从而含有一定数量的含氧官能团，增加了纳米级SiO2粒子的有关表面相容性，在纳米
级SiO2粒子作为填充料与其余原料充分混合时，因为SiO2颗粒很小，且比表面积大，细微化
的结构使得其余物料与其的接触面积增大，使SiO2粒子可以在物料中均匀分散，从而便于
SiO2与其余物质在高温下发生化学键合或者物理结合。此外，均匀分散的纳米级SiO2相当于
“锚点”，其能够使高温环境下生成的强化基体与其结合，在受到外力冲击作用下，能够产生
“应力集中”的效应，使得其周围的一些基体“屈服”并吸收较多的变形功，此外也能够产生
“钉扎-攀越”效应，增大裂纹在扩展时所受到的阻力，消耗变形功，从而使其韧性增加。
本发明以粉煤灰、电石灰、粘土和煤矸石粉来作为烧制地砖的基料，不仅解决了粉
煤灰、电石灰和煤矸石等废弃物的再利用，而且也提高了烧制后地砖的强度（含有的氧化
铝、氧化硅等与氧化钙在地砖烧结时的高温环境中形成陶瓷颗粒增强体结构），通过加入由
碳化硅作为外加剂，可以使得烧成的地砖表面含有一些开放型气孔（或称开口气孔），这些
气孔能够保证地砖与橡胶弹性体结合的紧密性，而且也不会影响地砖的强度；碳化硅在高
温氧化气氛中容易发生氧化反应：SiC+2O2→CO2+SiO2，该反应开始温度较高，1000℃开始明
显氧化，颗粒越细，则氧化速度越快，反应产物CO2的逸出容易造成坯体表面形成开口气孔，
而反应产物SiO2具有较高活性，与氧化铝反应生成莫来石，从而在地砖内形成莫来石增强
体；同时，高温下外加剂中的蓝晶石细粉分解，既可确保生成较多的莫来石相，保证制品的
力学强度，蓝晶石从1100℃左右开始分解、生成莫来石和SiO2，1300℃以后显著分解转化，
由于该莫来石化反应伴随有16-18%的体积膨胀，因此还可填充由于碳化硅氧化产生的孔
隙，使单个孔隙变小，整体孔隙率降低，并且会改变地砖内孔隙的形状和分布；由于地砖中
含有大量的微孔，也能够吸收并削弱震动的传递；
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1）本发明通过在地砖的表面预先设置一层橡胶弹性体，不仅在人们摔倒时防止擦伤，
而且由于设置了橡胶弹性体，可以提高人们行走时的舒适度，同时，由于预先设置橡胶弹性
体，使得地砖铺设好之后直接在人行道地面上形成一层橡胶弹性体，与现有的先整理地面、
然后在地面上铺塑胶材料或橡胶材料的方法相比，大幅度提高了铺设的效率，节省了施工
工期；同时，可以根据周围公园的环境来调整橡胶弹性体的颜色，从而使其与周边环境更加
搭配和协调；
2）本发明以粉煤灰、电石灰、粘土和煤矸石粉来作为烧制地砖的基料，不仅解决了粉煤
灰、电石灰和煤矸石等废弃物的再利用，而且也提高了烧制后地砖的强度（含有的氧化铝、
氧化硅等与氧化钙在地砖烧结时的高温环境中形成陶瓷颗粒增强体结构），通过加入由碳
化硅作为外加剂，可以使得烧成的地砖表面含有一些开放型气孔（或称开口气孔），这些气
孔能够保证地砖与橡胶弹性体结合的紧密性，而且也不会影响地砖的强度；
3）本发明外加剂中的蓝晶石细粉在高温下分解，既可确保生成较多的莫来石相，保证
制品的力学强度，蓝晶石从1100℃左右开始分解、生成莫来石和SiO2，1300℃以后显著分解
转化，由于该莫来石化反应伴随有16-18%的体积膨胀，因此还可填充由于碳化硅氧化产生
的孔隙，使单个孔隙变小，整体孔隙率降低，并且会改变地砖内孔隙的形状和分布；
4）本发明在泥料陈化后向其中加入地沟油进行拌合，不仅充分利用了废弃的地沟油，
而且由于加入地沟油，使得泥料的黏性和塑形得到了增强，这样使得外加剂在高温下分解
形成气孔的过程中，大幅度降低由于气孔及蓝晶石粉膨胀所导致的裂纹等缺陷。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述。
实施例1
一种专用于公园步道的弹性地砖，在地砖的表面设置一层橡胶弹性体，所述地砖由基
料、外加剂、填充剂与水混合制成泥浆后成型、烧制而成，其中，按照重量比，基料由14份的
粉煤灰、8份的电石灰、34份的粘土和5份的煤矸石粉混合而成，外加剂由9份细度不超过30
微米的碳化硅微粉、2份细度不超过30微米的蓝晶石粉和0.8份的蛭石粉混合而成，填充剂
由4份的铁矿废渣、3份的炉渣和2份的赤泥混合后在1650℃的温度下烧结2h后粉磨至细度
不超过30微米得到；
上述专用于公园步道的弹性地砖的制作方法，首先制备填充剂粉末，然后上述比例称
取各物料进行混合并加入水制成含水率为18%的泥料，该泥料在陈化6天后制成地砖坯体，
而后经烘干、烧结和自然冷却即得到地砖，最后在地砖的表面铺设橡胶弹性体即得到产品，
所述填充剂粉末的制备方法为：按照上述的比例称取铁矿废渣、炉渣和赤泥，混合后粉磨至
细度不超过300微米的细粉，然后在1650℃的温度下烧结2h后冷却并粉磨至细度不超过30
微米即得到填充剂。
以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：
如，所述外加剂中还含有1份细度不超过100微米的滑石粉末；
又如，所述填充剂中还含有1份的白云石粉末；
又如，所述填充剂在制备过程中，烧结完成后以600℃/min的降温速率急速冷却后再进
行粉磨；
再如，所述泥料在陈化6天后，向其中加入泥料总重2%的地沟油，再次拌合均匀后再进
行挤压成型制成地砖坯体；
又再如，所述烘干温度为100℃，而且在烘干过程中充分利用轴流风机，以使受热均匀；
最后，所述烧结分为预热段、升温段和焙烧段三部分，其中，预热段是指使炉内温度从
常温在2h均匀升高到200℃，并保持该温度1h，在此过程中，保持炉内氧气含量不高于4%；
所述升温段是指，使炉内温度从200℃在4h均匀升高到800℃，在此过程中，保持炉内氧
气含量不低于45%；
所述焙烧段是指，使炉内温度从800℃在2h均匀升高到1650℃，并保持该温度3h，在此
过程中，保持炉内氧气含量不低于45%。
实施例2
一种专用于公园步道的弹性地砖，在地砖的表面设置一层橡胶弹性体，所述地砖由基
料、外加剂、填充剂与水混合制成泥浆后成型、烧制而成，其中，按照重量比，基料由16份的
粉煤灰、10份的电石灰、38份的粘土和7份的煤矸石粉混合而成，外加剂由10份细度不超过
30微米的碳化硅微粉、3份细度不超过30微米的蓝晶石粉和1份的蛭石粉混合而成，填充剂
由6份的铁矿废渣、4份的炉渣和3份的赤泥混合后在1700℃的温度下烧结2h后粉磨至细度
不超过30微米得到；
上述专用于公园步道的弹性地砖的制作方法，首先制备填充剂粉末，然后上述比例称
取各物料进行混合并加入水制成含水率为20%的泥料，该泥料在陈化8天后制成地砖坯体，
而后经烘干、烧结和自然冷却即得到地砖，最后在地砖的表面铺设橡胶弹性体即得到产品，
所述填充剂粉末的制备方法为：按照上述的比例称取铁矿废渣、炉渣和赤泥，混合后粉磨至
细度不超过300微米的细粉，然后在1700℃的温度下烧结2h后冷却并粉磨至细度不超过30
微米即得到填充剂。
以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：
如，所述外加剂中还含有2份细度不超过100微米的滑石粉末；
又如，所述填充剂中还含有2份的白云石粉末；
又如，所述填充剂在制备过程中，烧结完成后以700℃/min的降温速率急速冷却后再进
行粉磨；
再如，所述泥料在陈化8天后，向其中加入泥料总重2%的地沟油，再次拌合均匀后再进
行挤压成型制成地砖坯体；
又再如，所述烘干温度为120℃，而且在烘干过程中充分利用轴流风机，以使受热均匀；
最后，所述烧结分为预热段、升温段和焙烧段三部分，其中，预热段是指使炉内温度从
常温在2h均匀升高到200℃，并保持该温度2h，在此过程中，保持炉内氧气含量不高于4%；
所述升温段是指，使炉内温度从200℃在4h均匀升高到800℃，在此过程中，保持炉内氧
气含量不低于45%；
所述焙烧段是指，使炉内温度从800℃在2h均匀升高到1650℃，并保持该温度3h，在此
过程中，保持炉内氧气含量不低于45%。
实施例3
一种专用于公园步道的弹性地砖，在地砖的表面设置一层橡胶弹性体，所述地砖由基
料、外加剂、填充剂与水混合制成泥浆后成型、烧制而成，其中，按照重量比，基料由15份的
粉煤灰、9份的电石灰、36份的粘土和6份的煤矸石粉混合而成，外加剂由9.5份细度不超过
30微米的碳化硅微粉、2.5份细度不超过30微米的蓝晶石粉和0.9份的蛭石粉混合而成，填
充剂由5份的铁矿废渣、3.5份的炉渣和2.5份的赤泥混合后在1675℃的温度下烧结2h后粉
磨至细度不超过30微米得到；
上述专用于公园步道的弹性地砖的制作方法，首先制备填充剂粉末，然后上述比例称
取各物料进行混合并加入水制成含水率为19%的泥料，该泥料在陈化6-8天后制成地砖坯
体，而后经烘干、烧结和自然冷却即得到地砖，最后在地砖的表面铺设橡胶弹性体即得到产
品，所述填充剂粉末的制备方法为：按照上述的比例称取铁矿废渣、炉渣和赤泥，混合后粉
磨至细度不超过300微米的细粉，然后在1675℃的温度下烧结2h后冷却并粉磨至细度不超
过30微米即得到填充剂。
以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：
如，所述外加剂中还含有1.5份细度不超过100微米的滑石粉末；
又如，所述填充剂中还含有1.5份的白云石粉末；
又如，所述填充剂在制备过程中，烧结完成后以650℃/min的降温速率急速冷却后再进
行粉磨；
再如，所述泥料在陈化7天后，向其中加入泥料总重2%的地沟油，再次拌合均匀后再进
行挤压成型制成地砖坯体；
又再如，所述烘干温度为110℃，而且在烘干过程中充分利用轴流风机，以使受热均匀；
最后，所述烧结分为预热段、升温段和焙烧段三部分，其中，预热段是指使炉内温度从
常温在2h均匀升高到200℃，并保持该温度1.5h，在此过程中，保持炉内氧气含量不高于4%；
所述升温段是指，使炉内温度从200℃在4h均匀升高到800℃，在此过程中，保持炉内氧
气含量不低于45%；
所述焙烧段是指，使炉内温度从800℃在2h均匀升高到1650℃，并保持该温度3h，在此
过程中，保持炉内氧气含量不低于45%。