本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)，屬于一種應(yīng)用于海綿城市透水蓄水用的貫通孔陶粒及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的"彈性"，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水釋放并加以利用。海綿城市具有面對(duì)洪澇或者干旱時(shí)能靈活應(yīng)對(duì)和適應(yīng)各種水環(huán)境危機(jī)的韌力，體現(xiàn)了彈性城市應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的思想和對(duì)水環(huán)境及雨水資源可持續(xù)的綜合管理思想。

海綿城市建設(shè)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先等原則，將自然途徑與人工措施相結(jié)合，在確保城市排水防澇安全的前提下，將雨水的滲透、滯留、集蓄、凈化、循環(huán)使用及排水密切結(jié)合，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

目前海綿城市的典型結(jié)構(gòu)自地面向下包括透水面層、透水混凝土層、鵝卵石蓄水層、灰土層、素土層，以及相關(guān)配套的蓄水池、管道、抽水泵等設(shè)施。下雨后，雨水通過(guò)兩層透水層進(jìn)入鵝卵石蓄水層，多余的水再通過(guò)管道進(jìn)入蓄水池，在干旱的時(shí)候?qū)⑿钏乩锏乃贸樗脟姙⒃谛枰牡胤?。陶粒是陶質(zhì)的顆粒，外觀特征大部分呈圓形或橢圓形球體，它的表面是一層堅(jiān)硬的外殼，這層外殼呈陶質(zhì)或釉質(zhì)，具有隔水保氣作用，并且賦予陶粒較高的強(qiáng)度。陶粒的內(nèi)部呈細(xì)密蜂窩狀氣孔，這些氣孔都是封閉在堅(jiān)硬的外殼中與外部不相通的閉口氣孔，它是由于氣體被包裹進(jìn)殼內(nèi)而形成的。因而陶粒外殼堅(jiān)硬且質(zhì)量較輕，經(jīng)常用于海綿城市鵝卵石蓄水層的建設(shè)。目前的海綿城市典型結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題是：1)鵝卵石蓄水層的鵝卵石之間空隙貯存一部分水，而鵝卵石本身并不能蓄水，故整體蓄水層貯存量??；2)貯存在蓄水池中的水必須通過(guò)抽水泵再利用，增加設(shè)備投資、耗費(fèi)能源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種貫通孔陶粒，該貫通孔陶粒用于海綿城市建設(shè)中代替鵝卵石，能更好用于貯水、排水。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的貫通孔陶粒，包括陶粒外殼和位于其內(nèi)部的氣孔，其特殊之處在于，所述氣孔為開口氣孔或貫通氣孔。

優(yōu)選地，所述貫通氣孔上連接有連通氣孔。

進(jìn)一步地，所述氣孔孔徑為0.3～3.0mm。因?yàn)槿绻讖教?，蓄水量小，孔徑太大，水容易流出而不宜?chǔ)存在陶粒內(nèi)。

再進(jìn)一步地，所述貫通孔陶粒的耐壓強(qiáng)度≥10MPa，此處耐壓強(qiáng)度S＝P/A，式中：S耐壓強(qiáng)度，單位MPa；P試樣破碎時(shí)的最大載荷，單位N；A試樣面積，單位為mm²。

還進(jìn)一步地，所述貫通孔陶粒的體積密度為p＝0.6～1.0g/cm³，此處體積密度p＝m/V，式中：m為單個(gè)陶粒質(zhì)量的，單位g，V為單個(gè)陶粒表觀體積，單位為cm³。

還進(jìn)一步地，所述貫通孔陶粒的吸水率為30～60％，其中吸水率W＝(M₂-M₁)/M₁×100％，即將干燥的陶粒放進(jìn)水中30秒取出，滴盡水珠稱重，陶粒增加重量的百分比。

由于現(xiàn)有普通的陶粒中的氣孔絕大部分是閉口氣孔或僅有少量的開口氣孔，沒(méi)有貫通氣孔和連通氣孔，所以具有隔水保氣作用。而本發(fā)明的貫通孔陶粒中主要?dú)饪资秦炌饪缀瓦B通氣孔，少量的開口氣孔和盡量少的閉口氣孔。氣孔內(nèi)由于存在大量毛細(xì)管作用，水可以很容易進(jìn)入陶粒的氣孔內(nèi)，并且在外加壓強(qiáng)低的情況下氣孔內(nèi)水不容易流出。在下一般量的雨水時(shí)，貫通孔陶粒可利用其體內(nèi)存在的大量氣孔貯存大量的水，減小蓄水池的容積，減少蓄水池投資；當(dāng)雨量過(guò)大時(shí)，陶粒外部水壓增大，陶粒體內(nèi)的氣孔也可作為水流的通道，使多余的雨水通過(guò)貫通孔和陶粒間空隙流走，加快水流速度。在干旱時(shí)，陶粒氣孔中貯存的水份受熱蒸發(fā)放出，供植被吸收。所以，采用本發(fā)明的貫通孔陶粒建筑的鵝卵石蓄水層其貯水量比傳統(tǒng)的鵝卵石層更大，而且能在一定范圍內(nèi)不需要使用抽水泵、噴頭供水，減少灌溉次數(shù)，因而減少能源消耗。本發(fā)明的貫通孔陶粒外殼以Al₂O₃、CaO、MgO、SiO₂、Fe₂O₃以及這些成分在高溫下形成的各種化合物這些成分在高溫下形成的各種化合物，其外殼質(zhì)地堅(jiān)硬，能夠長(zhǎng)期存在于空氣、水中而不會(huì)軟化、粉化，保持原始形狀。

本發(fā)明還提供一種貫通孔陶粒的生產(chǎn)方法，其特殊之處在于：它包括以下步驟：

1)將無(wú)機(jī)非金屬材料粉末、長(zhǎng)條狀有機(jī)物纖維、粘結(jié)劑加水?dāng)嚢杈鶆虺苫旌咸漳嗔希?/p>

2)將混合陶泥料制成條狀，預(yù)干燥后剪切成段，得到陶粒坯料；

3)待陶粒坯料干燥后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，無(wú)機(jī)非金屬材料形成堅(jiān)硬的骨架，長(zhǎng)條狀植物纖維氧化形成氣孔；

其中所述無(wú)機(jī)非金屬材料為：工業(yè)粘土、成化淤泥、鋼渣、粉煤灰中的一種或幾種；所述粘結(jié)劑為有機(jī)粘接劑和/或無(wú)機(jī)粘接劑，所述有機(jī)粘接劑為CMC或糊精中的一種或兩種，所述無(wú)機(jī)粘接劑為水玻璃、膨潤(rùn)土、硅藻土中的一種或多種。優(yōu)選地，所述有機(jī)粘結(jié)劑用量為所述無(wú)機(jī)非金屬材料總重量的2～8％，所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑用量為所述無(wú)機(jī)非金屬材料總重量的10～22％。粘接劑主要作用是在陶粒生產(chǎn)中增加泥料的可塑性，強(qiáng)化陶粒坯料的初始強(qiáng)度，使其不易破碎。

再優(yōu)選地，所述長(zhǎng)條狀植物纖維為麥稈、稻桿、天然草葉以及經(jīng)過(guò)處理后的樹枝、竹枝、藤蔓中的一種或幾種。在陶粒燒結(jié)過(guò)程中這些長(zhǎng)條狀植物纖維被氧化燒盡后形成氣孔。

還進(jìn)一步地，步驟3)中，高溫?zé)Y(jié)的溫度為1000～1300℃，燒結(jié)時(shí)間為10～50min。

本發(fā)明貫通孔陶粒的生產(chǎn)方法，通過(guò)將工業(yè)粘土、成化淤泥、鋼渣、粉煤灰作為陶粒外殼的骨架材料，將有機(jī)長(zhǎng)條狀植物纖維材料混合在陶泥料中，作為氣孔材料，待陶粒坯料干燥后再剪切成段狀，大量長(zhǎng)條狀植物纖維露出坯料表面，在高溫下，將陶坯料燒結(jié)，有機(jī)物植物纖維燃燒去除形成毛細(xì)管氣孔，氣孔多為開口氣孔或貫通氣孔，開口氣孔和貫通氣孔上連接連通氣孔等多種形式的氣孔。貫通孔陶粒內(nèi)存在的大量貫通于圓柱體陶粒兩端的毛細(xì)孔，圓柱體側(cè)面也存在與毛細(xì)孔相通的氣孔，相鄰毛細(xì)孔之間也可以存在連通孔。連通孔存在的意義是生產(chǎn)中所有的毛細(xì)孔不可能保證完全貫通柱體兩端，形成只是較深的開口氣孔；也有短的植物纖維在陶粒中形成閉口氣孔，連通孔就是將這些開口氣孔、閉口氣孔與其它貫通氣孔、開口氣孔連通，也成為貫通氣孔。而普通陶粒的生產(chǎn)時(shí)是將材料燒至半熔態(tài)，其中的結(jié)晶水氣化，或者發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體聚集，形成氣孔，故其氣孔多位閉口氣孔。

由于本發(fā)明的貫通孔陶粒的毛細(xì)孔是由有機(jī)纖維燒盡后所得到，不同于普通陶粒是原料中產(chǎn)生氣體而得。本發(fā)明陶粒制備時(shí)原材料易得，來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，燒結(jié)溫度很容易控制，而且燒結(jié)過(guò)程中長(zhǎng)條狀植物纖維燃燒所產(chǎn)生的熱可以減少生產(chǎn)能源消耗，降低生產(chǎn)成本。另外，本發(fā)明的貫通孔陶粒即使因受外力破碎，內(nèi)部大量氣孔外漏顯現(xiàn)，也不影響其作為鵝卵石蓄水層的使用效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明貫通孔陶粒內(nèi)部氣孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1、開口氣孔，2、閉口氣孔，3、貫通氣孔，4、連通氣孔。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的貫通孔陶粒及其制備方法做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種貫通孔陶粒的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟：

1)將工業(yè)粘土加適量水，調(diào)成泥狀(如橡皮泥一樣，有一定的強(qiáng)度，又可以塑成任意形狀)，再加入草坪草，經(jīng)揉、擠、搓，使泥土充分粘接在草坪草上，形成混合陶泥料；

2)將混合陶泥料搓揉制成圓柱狀料坯，預(yù)干燥后再剪切成直徑30mm、高40mm的圓柱體陶泥段，即成貫通陶粒坯料；

3)將陶粒坯料靜置24h，使粘土顆粒充分分散，再于120～150℃下烘烤1～2h后放入燒結(jié)爐內(nèi)，緩慢升溫至1200～1300℃，保溫?zé)Y(jié)15min后冷卻，即成貫通孔陶粒。

所得貫通孔陶粒為純粘土質(zhì)貫通孔陶粒，由陶粒外殼和位于其內(nèi)部的氣孔，內(nèi)部氣孔結(jié)構(gòu)如圖1所示，位于貫通孔陶粒5內(nèi)，氣孔多為開口氣孔1和貫通氣孔3，貫通氣孔3上連接有連通氣孔4，還有少量閉口氣孔2。

經(jīng)檢測(cè)，本實(shí)施例所得的貫通孔陶粒的體積密度：0.7g/cm3,耐壓強(qiáng)度：21.2Mpa，吸水率：41.5％。

實(shí)施例2

一種貫通孔陶粒的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟：

1)取工業(yè)粘土120kg，磨細(xì)至小于100目的鋼渣80kg，水玻璃40kg(因鋼渣量較多，粘土的粘接性不夠)，加適量水，調(diào)成泥狀，再加入稻草桿適量，攪拌，使粉狀物充分粘接在稻草上，形成混合陶泥料；

2)將混合陶泥料制成圓柱狀料坯，再剪切成直徑25mm、高30mm的圓柱體陶泥段，即成貫通陶粒坯料；

3)將陶粒坯料放置24h，使其中鋼渣中CaO充分水化，粘土顆粒充分分散，再于120～150℃下烘烤1～2h，放入燒結(jié)爐內(nèi)，緩慢升溫至1050～1100℃，保溫?zé)Y(jié)20min后冷卻，即成貫通孔陶粒。

所得貫通孔粘土鋼渣貫通孔陶粒，由陶粒外殼和位于其內(nèi)部的氣孔，氣孔主要為開口氣孔和貫通氣孔，氣孔之間連接有連通氣孔。

經(jīng)檢測(cè)，0.72g/cm3，耐壓強(qiáng)度：13.8Mpa，吸水率：55.5％。

實(shí)施例3

一種貫通孔陶粒的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟：

1)將種植泥土、粉煤灰等量混合物80kg加入適量水，加入4kg糊精調(diào)成泥狀，再加入稻草適量，經(jīng)揉、擠、搓，使泥土充分粘接在稻草上，形成混合陶泥料；

2)將混合陶泥料搓揉制成圓柱狀料坯，再將料坯切成直徑35mm、高20mm的圓柱體陶泥段，即成貫通陶粒坯料；

3)將陶粒坯困料靜置24h后，在110～130℃下烘烤1～2h后，放入燒結(jié)爐內(nèi)，緩慢升溫至1100～1150℃，保溫?zé)Y(jié)20min后冷卻，即成貫通孔陶粒。

所得泥土貫通孔陶粒由陶粒外殼和位于其內(nèi)部的氣孔，氣孔為開口氣孔或貫通氣孔，貫通氣孔上連接有連通氣孔。

經(jīng)檢測(cè)，本實(shí)施例所的貫通孔陶粒的體積密度0.71g/cm3，耐壓強(qiáng)度：28.7Mpa，吸水率：39.3％。

實(shí)施例4

一種貫通孔陶粒的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟：

1)取干燥的成化塘泥50kg,，硅藻土10kg，加適量水，調(diào)成泥狀(如橡皮泥一樣，有一定的強(qiáng)度，又可以塑成任意形狀)，再加入草坪草，經(jīng)揉、擠、搓，使泥土充分粘接在草坪草上，形成混合陶泥料；

2)將混合陶泥料搓揉制成圓柱狀料坯，再將料坯切成直徑40mm、高30mm的圓柱體陶泥段，即成貫通陶粒坯料；

3)將陶粒坯料靜置20h，再于110～120℃下烘烤1～2h后，放入燒結(jié)爐內(nèi)，緩慢升溫至1100～1200℃，保溫?zé)Y(jié)15min后冷卻，即成貫通孔陶粒。

所得貫通孔陶粒為塘泥貫通孔陶粒，由陶粒外殼和位于其內(nèi)部的氣孔，氣孔為開口氣孔或貫通氣孔，貫通氣孔上連接有連通氣孔。

經(jīng)檢測(cè)，本實(shí)施例所的貫通孔陶粒的體積密度0.71g/cm3,耐壓強(qiáng)度：15.9Mpa，吸水率：34.9％。

實(shí)施例5

一種貫通孔陶粒的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟：

1)取塘泥140kg，粉煤灰60kg，水玻璃20kg，調(diào)成泥狀，再加入經(jīng)處理成長(zhǎng)條狀的竹枝條，經(jīng)揉、擠、搓，使泥土充分粘接在麥稈上，形成混合陶泥料；

2)將混合陶泥料搓揉制成圓柱狀料坯，再將料坯切成直徑20mm、高35mm的圓柱體陶泥段，即成貫通陶粒坯料；

3)將陶粒坯料靜置18h，使粘土顆粒充分分散，再于120～130℃下烘烤2～3h后，放入燒結(jié)爐內(nèi)，緩慢升溫至1100～1150℃，保溫?zé)Y(jié)20min后冷卻，即成貫通孔陶粒。

所得貫通孔陶粒為塘泥粉煤灰貫通孔陶粒，由陶粒外殼和位于其內(nèi)部的氣孔，氣孔主要為開口氣孔和貫通氣孔，貫通氣孔上連接有連通氣孔。

經(jīng)檢測(cè)，本實(shí)施例所得的貫通孔陶粒的體積密度0.68(g/cm3),耐壓強(qiáng)度：13.7Mpa，吸水率：43.7％。