一种透水砖及其制备方法技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是一种透水砖及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，对于人们居住的环境逐步实现了地面硬化，降低
了居住环境的泥土覆盖率，使得人们出行更加方便；但是，由于传统的地面硬化处理是采用
混凝土以及其他不透水的材料进行覆盖处理，这种处理方式容易导致人们居住环境的恶
化，如：出现“城市荒漠化”及“热岛效应”，还会在一定程度上造成城市内涝，并且大量的水
资源通过排水设施排放，造成城市地下水回升幅度较差，极大程度的影响了城市水平衡。
基于此，透水砖的研发，引起了材料、环境、建筑工程等领域技术人员的关注，使得
透水砖得到了空前的发展，出现了大量关于透水砖的研究方案，使得透水砖的透水性能以
及保湿性得到了改善，同时还有大量的技术文献报道了多种功能的透水砖，如透水砖能够
对污水进行过滤处理；透水砖能够实现自清洁，实现对污水中有机物的分解等。
对于透水砖的质量追求，依然是本领域技术人员不断考虑的方向，尤其是透水砖
的透水性能和保水性能的改善。也正是基于此，本研究者在对透水砖的保水性和透水性做
出综合考虑后，为透水砖的生产和制备提供了一种新思路。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种透水砖及其制备方
法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
透水砖分为透水基层和透水表层，透水基层和透水表层之间通过设置连接件，实
现透水基层与透水表层的可拆卸连接；其中连接件是在透水基层上表面设置孔，在透水表
层下表面上设置丁字钩，丁字钩能够刚好进入孔中，并在孔中设置有横杆，能够将丁字钩固
定，使得透水基层与透水表层形成整体。通过对透水表层和透水基层之间的连接关系采用
连接件处理，避免了传统的两层结构的透水砖结合不紧密，导致两层分散，影响产品的整体
质量。
为了能够使得透水砖的透水性能更优，对于透水基层，其原料成分为骨料和粘土
按照质量比为1.5～2.7:0.7～1混合均匀后，搅拌，陈化，挤压成型。所述的透水表层，其原
料成分为骨料和粘土按照质量比为1.3～1.9:0.6～0.9混合均匀后，搅拌，陈化，压制成型。
为了能够使得透水砖的透水性能更优，并且抗折、抗压强度更好，则，透水基层，其
骨料为0.4～1mm的砂，粘土含水率为40-50％。所述的透水表层，其骨料为0.4～0.9mm的砂，
粘土含水率为35～45％。
为了能够确保透水砖的抗折、抗压强度，使得透水砖的透水性能提高，避免传统的
粘土透水性能较差，使得加入粘土后的骨料透水性能大幅度降低，则，所述的粘土中含有以
质量百分计的秸秆粉5-15％。所述的骨料为球体，并且在挤压成型后，相邻四颗骨料相切紧
靠，形成沙漏状的孔隙。
为了能够增强透水砖的抗污能力，提高自我清洁能力，则，所述的粘土中还含有占
粘土质量1-2％的纳米二氧化钛。
除此之外，为了能够使得透水砖的成品率更高，制作陈本更低，具体采用了如下制
备方法：
(1)制备透水基层：将骨料与粘土混合均匀后，将其搅拌、陈化，挤压成型，获得透
水基层；
(2)制备透水表层：将骨料与粘土混合均匀后，将其搅拌、陈化、挤压成型，获得透
水表层；
(3)制备透水砖：将透水基层上表面上设置成一个孔，并且在透水表层的下表面上
设置与孔相对应的丁字钩，并将丁字钩挤压进入孔中，使得透水基层与透水表层紧密贴合
在一起，并且形成整体，获得坯体；将坯体采用红外线照射干燥10min，红外线照射控制温度
为200℃；再对透水表层上色处理，置于烧制炉中，在1h升温至1180℃，保温10min，并在
10min冷却至700℃，再在50min冷却至30-60℃，再置于常温环境中放置，即可获得透水砖。
在上述制备方法中，其通过预先红外干燥处理，有效的避免了透水砖直接烧制过
程温度过高导致的开裂现象，提高了透水砖砖坯的受热均匀性，而且还结合变温升温，和急
冷、变温急冷的处理，使得砖体结构发生变化，提高了砖体结构的抗折抗压强度。
为了能够使得透水砖的透水性能和抗折、抗压强度均得到保障，所述的粘土是改
性粘土，改性方法是：将粘土与水玻璃按照质量比为3:0.5-1.1混合均匀后，加入占粘土质
量0.1-3.5％的氧化铝，搅拌混合均匀后，置于研磨机中研磨，并喷雾干燥，获得粉末；再将
粉末调整为含水率为30-50％的浆，得到改性粘土；其中水玻璃模数为0.5～3.1。
与现有技术相比，本发明的技术性效果体现在：
通过对透水砖的结构设置成透水基层和透水表层，并对透水基层和透水表层采用
连接件连接，使得上下两层不易分离，并且能够整体成型，有效的提高透水砖的抗折、抗压
强度，而且还在两层之间形成一定的缝隙，提高了透水效率，改善了透水砖的透水性能。
尤其是对骨料和粘土在透水基层和透水表层中的配比设计，使得透水砖的整体透
水性能得到综合性的提高，而且确保了透水砖的抗折抗压强度较高，使得抗折强度达到6-
9MPa，单块砖的抗压强度达到41.5MPa以上；并且透水砖的透水系数为0.068cm/s左右。并且
在陈化作用下，有效的增强了粘土对骨料之间的粘结性能，这里采用的骨料，主要为石英
砂、花岗岩砂中的一种。
对于骨料颗粒度以及粘土的含水率的限定，能够有效的使得透水砖的透水性能提
高，而且确保了透水砖的抗折、抗压强度较优，尤其是提高了透水砖的成型率，降低加工成
本。
在秸秆粉的加入，并且对秸秆粉的加入量进行限定，使得确保了粘土的粘性较高，
而且使得在后续加工的透水砖的孔隙率增多，提高透水砖的透水性能，改善透水砖的品质。
纳米二氧化硅对有机污染物具有催化分解的作用，尤其是在光照条件下，能够促
使羟基自由基等的形成，提高了对有机污染物的催化分解，提高了透水砖自我清洁能力。
水玻璃与氧化铝的加入，能够有效的使得粘土的孔隙率提高，并且确保粘土的粘
性较强，提高透水砖的抗折、抗压强度，改善透水砖的品质；通过改性后的粘土，其在低温下
氮吸附分析，其吸附孔体积为0.2～3.0ml/g。再将其作为透水砖制备时的粘结剂使用后，能
够有效的避免传统的粘土粘结导致大部分孔隙被填充，提高了透水砖的透水性能，而且也
使得透水砖的抗折、抗压强度均较优；具体通过实验对比，其透水系数为0.078cm/s，单块抗
压强度为40.8MPa以上，抗折强度达到6-9MPa。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的
范围不仅局限于所作的描述。
一种透水砖，透水砖砖体分为透水基层和透水表层，透水基层和透水表层之间通
过设置连接件，实现透水基层与透水表层的可拆卸连接；其中连接件是在透水基层上表面
设置孔，在透水表层下表面上设置丁字钩，丁字钩能够刚好进入孔中，并在孔中设置有横
杆，能够将丁字钩固定，使得透水基层与透水表层形成整体。通过对透水表层和透水基层之
间的连接关系采用连接件处理，避免了传统的两层结构的透水砖结合不紧密，导致两层分
散，影响产品的整体质量。
在某些实施例中，为了能够使得透水砖的透水性能更优，对于透水基层，其原料成
分为骨料和粘土按照质量比为1.5～2.7:0.7～1混合均匀后，搅拌，陈化，挤压成型。尤其以
1:0.4混合较佳；所述的透水表层，其原料成分为骨料和粘土按照质量比为1.3～1.9:0.6～
0.9混合均匀后，搅拌，陈化，挤压成型。尤其以1.5:0.7较佳。
在某些实施例中，为了能够使得透水砖的透水性能更优，并且抗折、抗压强度更
好，则，透水基层，其骨料为0.4～1mm的砂，粘土含水率为40-50％。含水率在45％更优；所述
的透水表层，其骨料为0.4～0.9mm的砂，粘土含水率为35～45％。尤以40％的含水率更优。
在某些实施例中，为了能够确保透水砖的抗折、抗压强度，使得透水砖的透水性能
提高，避免传统的粘土透水性能较差，使得加入粘土后的骨料透水性能大幅度降低，则，所
述的粘土中含有以质量百分计的秸秆粉5-15％。所述的骨料为球体，并且在挤压成型后，相
邻四颗骨料相切紧靠，形成沙漏状的孔隙。
在某些实施例中，为了能够增强透水砖的抗污能力，提高自我清洁能力，则，所述
的粘土中还含有占粘土质量1-2％的纳米二氧化钛。
对于透水砖制备方法的实施例，其在上述实施例的基础上，具体包括以下步骤：
(1)制备透水基层：将骨料与粘土混合均匀后，将其搅拌、陈化，挤压成型，获得透
水基层；
(2)制备透水表层：将骨料与粘土混合均匀后，将其搅拌、陈化、挤压成型，获得透
水表层；
(3)制备透水砖：将透水基层上表面上设置成一个孔，并且在透水表层的下表面上
设置与孔相对应的丁字钩，并将丁字钩挤压进入孔中，使得透水基层与透水表层紧密贴合
在一起，并且形成整体，获得坯体；将坯体采用红外线照射干燥10min，红外线照射控制温度
为200℃；再对透水表层上色处理，置于烧制炉中，在1h升温至1180℃，保温10min，并在
10min冷却至700℃，再在50min冷却至30-60℃，再置于常温环境中放置，即可获得透水砖。
通过预先红外干燥处理，有效的避免了透水砖直接烧制过程温度过高导致的开裂
现象，提高了透水砖砖坯的受热均匀性，而且还结合变温升温，和急冷、变温急冷的处理，使
得砖体结构发生变化，提高了砖体结构的抗折抗压强度。
本发明创造优选在某些实施例中，对于粘土采用改性粘土处理较优，而对于改性
粘土，具体采用以下这种改性方法处理：
将粘土与水玻璃按照质量比为3:0.5-1.1混合均匀后，加入占粘土质量0.1-3.5％
的氧化铝，搅拌混合均匀后，置于研磨机中研磨，并喷雾干燥，获得粉末；再将粉末调整为含
水率为30-50％的浆，得到改性粘土；其中水玻璃模数为0.5～3.1。
有效的提高了粘土的粘性以及孔体积，提高了透水砖的透水性能。
本发明创造尤其是以沙漏状的孔隙设置，使得透水砖的保水性能较优。
具体的本发明创造的研究通过以下的操作方式来进行处理的：
实施例1
一种透水砖，其包括透水基层和透水表层，透水基层和透水表层通过连接件紧密
贴合为一个整体，连接件为在透水基层上表面设置一个孔，在透水表层设置一个丁字形钩，
并通过丁字形钩能够刚好进入孔中，使得透水基层与透水表层紧密贴合为一个整体，避免
了两层结构的设置导致错开现象，提高了透水砖的品质；而使得在透水砖两层结构之间形
成毛细输水通道，提高透水性能，而且还能够有效的增强透水砖的保水性能，避免水蒸气直
接散发到空气中。
其制备过程中按照以下方式进行的：
(1)制备透水基层：将骨料与粘土混合均匀后，将其搅拌、陈化，挤压成型，获得透
水基层；
(2)制备透水表层：将骨料与粘土混合均匀后，将其搅拌、陈化、挤压成型，获得透
水表层；
(3)制备透水砖：将透水基层上表面上设置成一个孔，并且在透水表层的下表面上
设置与孔相对应的丁字钩，并将丁字钩挤压进入孔中，使得透水基层与透水表层紧密贴合
在一起，并且形成整体，获得坯体；将坯体采用红外线照射干燥10min，红外线照射控制温度
为200℃；再对透水表层上色处理，置于烧制炉中，在1h升温至1180℃，保温10min，并在
10min冷却至700℃，再在50min冷却至30-60℃，再置于常温环境中放置，即可获得透水砖。
在透水基层制备过程中，是将骨料和粘土按照质量比为1.5:0.7混合均匀；
在透水表层的制备过程中，是将骨料和粘土按照质量比为1.3:0.6混合均匀。
实施例2
在实施例1的基础上，其他均同实施例1，在透水基层制备过程中，是将骨料和粘土
按照质量比为2.7:1混合均匀；
在透水表层的制备过程中，是将骨料和粘土按照质量比为1.9:0.9混合均匀。透水
基层，其骨料为0.4～1mm的砂，粘土含水率为40％。透水表层，其骨料为0.4～0.9mm的砂，粘
土含水率为35％。
实施例3
在实施例1的基础上，其他均同实施例1，在透水基层制备过程中，是将骨料和粘土
按照质量比为2:0.8混合均匀；
在透水表层的制备过程中，是将骨料和粘土按照质量比为1.5:0.7混合均匀。透水
基层，其骨料为0.4～1mm的砂，粘土含水率为50％。透水表层，其骨料为0.4～0.9mm的砂，粘
土含水率为45％。粘土中含有以质量百分计的秸秆粉5％。
实施例4
在实施例1的基础上，其他均同实施例1，粘土中还含有占粘土质量1％的纳米二氧
化钛。
实施例5
在实施例2的基础上，其他均同实施例2，粘土中还含有占粘土质量2％的纳米二氧
化钛。
实施例6
在实施例3的基础上，其他均同实施例3，粘土中还含有占粘土质量1.5％的纳米二
氧化钛。
实施例7
在实施例1的基础上，其采用的粘土为改性粘土，改性方法为：将粘土与水玻璃按
照质量比为3:0.8混合均匀后，加入占粘土质量2％的氧化铝，搅拌混合均匀后，置于研磨机
中研磨，并喷雾干燥，获得粉末；再将粉末调整为含水率为40％的浆，得到改性粘土；其中水
玻璃模数为2.1。
实施例8
在实施例3的基础上，其采用的粘土为改性粘土，改性方法为：将粘土与水玻璃按
照质量比为3:0.5混合均匀后，加入占粘土质量3.5％的氧化铝，搅拌混合均匀后，置于研磨
机中研磨，并喷雾干燥，获得粉末；再将粉末调整为含水率为30％的浆，得到改性粘土；其中
水玻璃模数为0.5。
实施例9
在实施例5的基础上，其采用的粘土为改性粘土，改性方法为：将粘土与水玻璃按
照质量比为3:1.1混合均匀后，加入占粘土质量0.1％的氧化铝，搅拌混合均匀后，置于研磨
机中研磨，并喷雾干燥，获得粉末；再将粉末调整为含水率为50％的浆，得到改性粘土；其中
水玻璃模数为3.1。
本发明创造分别对上述实施例中制备的透水砖的性能指标检测，其结果如下表所
示：
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除此之外，本发明创造的研究者还做了如下实验：
将碗中装满水后，采用上述实施例制备的透水砖盖在碗上，并置于阳光下照射7
天，再观察透水砖上的水分情况以及碗中的剩余水量，具体得出，透水砖覆盖碗的一面上，
残留着大量的水珠，并且碗中的水并未被完全晒干；与此同时的是，采用传统的透水砖(如
专利号为200610140628.7的复合透水砖)按照上述实验进行操作，并在同样的天气下照射7
天，再观察，其结果为：透水砖砖体较为干燥，碗中的水无剩余。
由此可见，本发明创造的透水砖，具有较优的保水性能，能够为城市生态环境的水
平衡起到调节作用。