本发明涉及一种混凝土地面砖及其制备方法。
背景技术：
目前，混凝土地面砖已广泛用于城市路面、广场、街道等市政工程中。与普通的柏油或水泥路面相比，混凝土地面砖不仅具有较高的美观度、力学强度和耐久性好等优点，而且采用混凝土地面砖铺筑的路面渗水方便，进而显著减少路面积水，另外还具有维护方便，成本较统石材砖低廉的优点。
随着城市的扩大和汽车尾气等气体的排放，城市热岛效应越来越严重。而混凝土地面砖等地面材料，均具有较高的热容，其常年累月暴露在太阳光辐射下，无疑增加了城市对热量的吸收，进而加重城市热岛效应，影响人们的生活。如在夏季的夜晚气温降低时，地面材料仍散发出大量的热量，进而影响了人们在广场、街道的娱乐生活。
技术实现要素：
基于此，有必要提供一种降低城市热岛效应、力学强度和耐久性好的混凝土地面砖及其制备方法。
一种混凝土地面砖，包括混凝土结构层和砂浆反射层，所述混凝土结构层和所述砂浆反射层凝固连接；
其中所述砂浆反射层的原料按重量份数计，包括水泥400～510份、20～40目石英砂700～980份、40～70目石英砂280～330份、325目石英砂280～330份和金属合金颜料1～25份，所述金属合金颜料选自CoCrAl蓝、NiSbTi黄、CoNiZnTi绿及MnSbTi棕中的至少一种。
上述混凝土地面砖，不仅兼备混凝土结构层的力学强度和耐久性好的优点，而且砂浆反射层与混凝土结构层凝固连接紧固，避免了其他结构的反射层与混凝土结构层易脱离的问题，进一步提高了其承载能力和耐久性，可有效减少后期维护工作量，降低成本。铺设时砂浆反射层朝外，可将太阳光中10％～20％的红外辐射反射出去，从而降低混凝土地面砖的热量吸收，降低城市热岛效应。
在其中一个实施例中，所述原料还包括助剂，所述助剂包括减水剂、缓凝剂、消泡剂和水。
在其中一个实施例中，在所述砂浆反射层的原料中按重量份数计，所述减水剂为10～20份、所述缓凝剂为0.11～0.35份、所述消泡剂为0.05～0.18份及所述水为160～190份。
在其中一个实施例中，在所述砂浆反射层的原料中按重量份数计，所述水泥为450～500份、所述20～40目石英砂为760～900份、所述40～70目石英砂为290～320份、所述金属合金颜料为2.5～10份、所述减水剂为11～20份、所述缓凝剂为0.13～0.28份、所述消泡剂为0.07～0.16份及所述水为165～180份。
在其中一个实施例中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
在其中一个实施例中，所述混凝土结构层的厚度为20～100mm，所述砂浆反射层的厚度为8～18mm。
一种上述混凝土地面砖的制备方法，包括以下步骤：
将所述砂浆反射层的原料混合并灌入模具中，以形成所述砂浆反射层；
将混凝土灌入模具并浇筑在所述砂浆反射层的原料上，以形成所述混凝土结构层；
凝固，脱模，得到所述混凝土地面砖。
上述混凝土地面砖的制备方法简单，砂浆反射层和混凝土结构层的厚度均易于控制，得到的混凝土地面砖，不仅兼备混凝土结构层的力学强度和耐久性好的优点，而且砂浆反射层与混凝土结构层凝固连接紧固，避免了其他结构的反射层与混凝土结构层易脱离的问题，进一步提高了其承载能力和耐久性，可有效减少后期维护工作量，降低成本。铺设时砂浆反射层朝外，可将太阳光中10％～20％的红外辐射反射出去，从而降低混凝土地面砖的热量吸收，降低城市热岛效应。
在其中一个实施例中，还包括将所述模具的内壁涂上脱模剂并干燥的预处理步骤。
在其中一个实施例中，在所述脱模的步骤之后还包括将所述混凝土地面砖的砂浆反射层进行表面处理的步骤，所述表面处理包括抛丸、抛光和酸洗中的至少一种。
在其中一个实施例中，在所述脱模的步骤之后还包括将所述混凝土地面砖的砂浆反射层表面涂覆密封固化剂的步骤。
附图说明
图1为一实施例的混凝土地面砖的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本较佳实施例的混凝土地面砖，包括混凝土结构层和砂浆反射层，混凝土结构层和砂浆反射层凝固连接。
其中砂浆反射层按重量份数计由如下原料制备而成。
所述原料包括水泥400～510份、20～40目石英砂700～980份、40～70目石英砂280～330份、325目石英砂280～330份和金属合金颜料1～25份。其中以20～40目石英砂为例，是指筛分粒度，也就是可以通过20～40目筛网筛孔的粒径的石英砂。
金属合金颜料选自CoCrAl蓝、NiSbTi黄、CoNiZnTi绿及MnSbTi棕中的至少一种。其中，CoCrAl蓝是铝铬钴合金，NiSbTi黄是钛锑镍合金。
可以理解，混凝土地面砖可根据颜色需要选择不同的金属合金颜料。金属合金颜料和砂浆结合牢固，可使砂浆反射层的颜色保持长久，进而延长混凝土地面砖的使用寿命。采用金属合金颜料作为热反射吸收材料，相比有机染料，具有性质稳定、无毒副作用以及耐候性好的优点。
优选的，水泥为白水泥，可避免普通的水泥掩盖金属合金颜料，进而降低金属合金颜料吸收太阳光辐射的效果。
采用20～40目石英砂、40～70目石英砂和325目石英砂的级配石英砂，有利于砂浆组分的紧密堆积，根据紧密堆积理论可得到较高的力学强度。其次这三类粒径范围的石英砂不仅得到的力学性能好，而且其经济成本低。如此不仅可以满足地面铺设需要的力学强度，而且石英砂与水泥和金属合金颜料等能充分混合，进而满足红外热反射效果的要求。
上述混凝土地面砖，不仅兼备混凝土结构层的力学强度和耐久性好的优点，而且砂浆反射层与混凝土结构层凝固连接紧固，避免了其他结构的反射层与混凝土结构层易脱离的问题，进一步提高了其承载能力和耐久性，可有效减少后期维护工作量，降低成本。铺设时砂浆反射层朝外，可将太阳光中10％～20％的红外辐射反射出去，从而降低混凝土地面砖的热量吸收，降低城市热岛效应。
在其中一个实施例中，砂浆反射层的原料还包括助剂。所述助剂包括减水剂、缓凝剂、消泡剂和水。优选的，在砂浆反射层的原料中按重量份数计，减水剂为10～20份、缓凝剂为0.11～0.35份、消泡剂为0.05～0.18份及水为160～190份。
优选的，在砂浆反射层的原料中按重量份数计，水泥为400～510份、20～40目石英砂为700～980份、40～70目石英砂为280～330份、金属合金颜料为1～25份、减水剂为10～20份、缓凝剂为0.11～0.35份、消泡剂为0.05～0.18份及水为160～190份。
优选的，减水剂为聚羧酸减水剂。优选的，缓凝剂为葡萄糖酸钠。优选的，消泡剂为有机硅消泡剂。
优选的，混凝土结构层的厚度为20～100mm，砂浆反射层的厚度为8～18mm。
参照图1，本发明还提供了一实施例的混凝土地面砖的制备方法，包括以下步骤。
步骤S100、将模具的内壁涂上脱模剂并干燥。步骤S100为模具的预处理步骤。
如此有利于后续混凝土地面砖的脱模。若未等脱模剂干燥就进行步骤S200可能会导致脱模剂上浮，进而影响脱模的顺利进行以及混凝土地面砖的强度。
步骤S200、将砂浆反射层的原料混合并灌入模具中，以形成砂浆反射层。
先将砂浆反射层的原料灌入模具中且控制其原料的布料厚度，不仅有利于控制砂浆反射层的厚度，而且还可直接将混凝土灌入模具并浇筑在原料上，省去了混凝土浇筑时需要先铺一层砂浆的步骤，砂浆反射层起到了缓冲的作用避免了混凝土浇筑不均匀的问题。
具体的，步骤S200具体为：将砂浆反射层的原料混合并灌入模具中，并将原料振捣使其更紧实均匀。
步骤S300、将混凝土灌入模具并浇筑在砂浆反射层的原料上，以形成混凝土结构层。
将混凝土灌入模具并浇筑在原料上，并控制混凝土的布料厚度，并将混凝土振捣使其更紧实均匀。
步骤S400、凝固，养护，脱模，得到混凝土地面砖。
步骤S400凝固后形成混凝土结构层和砂浆反射层。
具体的，步骤S400中养护的时间为1天，再进行脱模处理。可以理解，步骤S400中养护步骤可以省略。
步骤S500、将混凝土地面砖的砂浆反射层进行表面处理，所述表面处理包括抛丸、抛光和酸洗中的至少一种。
步骤S500至少在脱模3天后进行。
具体的，根据对混凝土地面砖的外层(即砂浆反射层)的不同需求，选择不同的表面处理。
步骤S600、将混凝土地面砖的砂浆反射层表面涂覆密封固化剂。
密封固化剂不仅能增强混凝土地面砖的表面硬度和耐磨性能，提高混凝土地面的抗压强度；而且还能紧缩混凝土结构层的毛细孔，进而有效抑制外界污染物进入混凝土结构层，甚至能抵抗氯化物及其他化学物质的侵蚀。
步骤S500和步骤S600为混凝土地面砖的后期处理步骤。可以理解，砂浆反射层和混凝土结构层在凝固前后的厚度变化可忽略不计。可以理解，步骤S100、S500和S600可以省略。
上述混凝土地面砖的制备方法简单，砂浆反射层和混凝土结构层的厚度均易于控制。得到的混凝土地面砖，不仅兼备混凝土结构层的力学强度和耐久性好的优点，而且砂浆反射层与混凝土结构层凝固连接，连接紧固。铺设时砂浆反射层朝外，混凝土地面砖不仅可根据颜色需要选择不同的金属合金颜料，而且还可以将太阳光中10％～20％的红外辐射反射出去，从而降低混凝土地面砖的热量吸收，降低城市热岛效应。
以下为具体实施例。以下实施例中CoCrAl蓝、NiSbTi黄、CoNiZnTi绿及MnSbTi棕均为薛特(SHEPHERD)公司的Arctic系列颜料。采用美国D&S公司的SSR-ER太阳光谱反射率仪进行检测。
实施例1
实施例1的混凝土地面砖，包括混凝土结构层和砂浆反射层，混凝土结构层和砂浆反射层凝固连接。其中砂浆反射层的原料按重量份数计包括白水泥450份、20～40目石英砂790份、40～70目石英砂290份、325目石英砂285份、CoCrAl蓝2.5份、聚羧酸减水剂11份、葡萄糖酸钠0.13份、有机硅消泡剂0.07份和水165份。
实施例1的混凝土地面砖的制备方法如下：
将模具涂上脱模剂并干燥的预处理步骤。将砂浆反射层的原料混合并灌入模具中，并将原料振捣使其更紧实；将混凝土灌入模具并浇筑在原料上，并将混凝土振捣使其更紧实。凝固，常温养护1天，脱模，得到混凝土地面砖。待脱模3天后将混凝土地面砖的砂浆反射层表面进行抛丸处理。将抛丸后的混凝土地面砖的积灰清理干净，得到蓝色调荔枝面效果的混凝土地面砖。
该混凝土地面砖，28天的抗压强度约为45MPa，满足抛丸工艺所需力学强度，能达到较好的荔枝面效果。该混凝土地面砖的热反射率约为11％。
实施例2
实施例2的混凝土地面砖，包括混凝土结构层和砂浆反射层，混凝土结构层和砂浆反射层凝固连接。其中砂浆反射层的原料按重量份数计，包括白水泥470份、20～40目石英砂810份、40～70目石英砂300份、325目石英砂290份、NiSbTi黄5份、聚羧酸减水剂15份、葡萄糖酸钠0.18份、有机硅消泡剂0.11份和水170份。
实施例2的混凝土地面砖的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，将混凝土地面砖的砂浆反射层表面进行抛丸处理替换为将混凝土地面砖的砂浆反射层表面进行抛光处理；且将混凝土地面砖的砂浆反射层表面进行抛光处理的时间为脱模后7天，以及将抛光后的混凝土地面砖的砂浆反射层表面均匀涂覆密封固化剂，干燥，得到黄色调抛光效果的混凝土地面砖。
该混凝土地面砖，28天的抗压强度约为48MPa，满足抛光工艺所需力学强度，能达到较好的荔枝面效果。该混凝土地面砖的热反射率约为18％。
实施例3
实施例3的混凝土地面砖，包括混凝土结构层和砂浆反射层，混凝土结构层和砂浆反射层凝固连接。其中砂浆反射层的原料按重量份数计，包括白水泥500份、20～40目石英砂900份、40～70目石英砂320份、325目石英砂320份、CoNiZnTi绿10份、聚羧酸减水剂20份、葡萄糖酸钠0.28份、有机硅消泡剂0.16份和水180份。
实施例3的混凝土地面砖的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，将混凝土地面砖的砂浆反射层表面进行抛丸处理替换为将混凝土地面砖的砂浆反射层表面进行酸洗处理；酸洗处理时先将砂浆反射层表面润湿，然后待其干燥水滴后再将酸洗剂均匀涂抹于砂浆反射层的表面，待无气泡产生，用水冲洗，并用刷子刷洗表面，晾干，得到绿色调酸洗效果的混凝土地面砖。
该混凝土地面砖，28天的抗压强度约为55MPa，因强度较高，表面酸洗后深度均匀无缺陷。该混凝土地面砖的热反射率约为16％。
实施例4
实施例4的混凝土地面砖及其制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，所述砂浆反射层的原料包括白水泥400份、20～40目石英砂980份、40～70目石英砂280份、325目石英砂330份、MnSbTi棕1份、聚羧酸减水剂10份、葡萄糖酸钠0.11份、有机硅消泡剂0.18份和水160份。
实施例5
实施例5的混凝土地面砖及其制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，所述砂浆反射层的原料包括白水泥510份、20～40目石英砂700份、40～70目石英砂330份、325目石英砂280份、CoCrAl蓝25份、聚羧酸减水剂18份、葡萄糖酸钠0.35份、有机硅消泡剂0.05份和水190份。
对比例1
对比例1的混凝土地面砖，仅由混凝土结构层构成，其制备原料和制备方法与实施例1相同，且混凝土地面砖的厚度与实施例1也相同。该混凝土地面砖的热反射率约为5％。
对比例2
对比例2的混凝土地面砖，包括混凝土结构层和砂浆层，混凝土结构层和砂浆层凝固连接。其中砂浆反射层的原料按重量份数计，包括白水泥500份、20～40目石英砂900份、40～70目石英砂320份、325目石英砂320份、聚羧酸减水剂20份、葡萄糖酸钠0.28份、有机硅消泡剂0.16份和水180份。该混凝土地面砖的热反射率约为6％。
将实施例1～5及对比例1～2进行比得知，本实施例得到的混凝土地面砖的抗压强度高，说明其具有较高的承载能力和耐久性，可有效减少后期维护工作量，降低成本；同时混凝土地面砖不仅可根据颜色需要选择不同的金属合金颜料，而且还可以将太阳光中10％～20％的红外辐射反射出去，从而降低混凝土地面砖的热量吸收，降低城市热岛效应。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。