本发明属于建筑材料领域，涉及以高钛型高炉渣为起始原料制备透水路面板，更具体地说涉及一种海绵型透水路面板及其生产方法。
背景技术：
随着我国城镇化建设加快，城镇的生态环境承受着巨大的压力，现代化城市的地表逐步被钢筋混凝土建筑物以及石材和混凝土等覆盖，形成生态学上的“人造沙漠”。这些阻水材料硬化的路面缺乏透水性和透气性，雨水不能渗入地下而流失，不透气的路面不能与空气进行热量和水分交换，缺乏温度、湿度的调节能力，导致产生城市“热岛效应”。不透水的道路表面易积水不利于通行，集中降雨时，水量集中通过管网排水，容易形成城市内涝。目前，我国正在推动海绵城市建设，综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70％的降雨就地消纳和利用。同时，随着我国能源形势的日益严峻，由能源产生的雾霾日益严重，采取有效措施增大地面水汽蒸发，可以有效降低城市的pm2.5的浓度。
透水路面具有良好的透水、透气性能，可使地面水迅速渗入地下，防止路面积水，土壤吸收保留水分，改善城市地面植物和土壤微生物的生存条件。吸收水分热量，调节地表的温湿度，对调节城市小气候、缓解城市热岛效应有较大的作用。透水板(砖)及透水混凝土在城镇市中起到“渗、滞”功能，是“海绵城市”的重要组成之一。
透水路面板(砖)在市政道路中的应用广泛，并有现行的国家标准gb/t25993-2010《透水路面砖和透水路面板》。标准中规定，产品长度与厚度之比大于4的为“板”，不大小于4的为“砖”。标准中有产品技术指标却无规格尺寸规定、无保水率规定。市场现有的透水路面砖(板)规格尺寸较小，长度≤400mm、宽度≤200mm、厚度≤30mm；强度低，耐磨性差，抗冻性能差等，在使用中频繁出现脱落、折断、塌陷等质量问题，影响行人通行，增加维护成本，影响市容市貌。
我国西南攀西地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿，探明的储量超过100亿吨、保有储量约34亿吨，是国内仅次于鞍钢地区的重要铁矿资源。更为重要的是该矿是世界闻名的复合共生矿，fe储量占我国的20％，tio2储量占我国的90％以上，v2o5储量占我国的80％以上。目前国内只有攀钢集团、川威集团、河北钢铁集团等三大钒钛基地在使用钒钛磁铁矿冶炼，提钒炼铁后形成tio2含量达15％～25％的高钛型高炉渣。长期以来，高钛型高炉渣作为高炉冶炼的固体废物，其使用价值受其后续制品的局限，一直未能大规模利用，导致炉渣大量堆积，堆渣场占用大量土地，既污染环境又造成巨大经济损失。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种新型海绵型透水路面板，该路面板以将高钛型高炉渣膨化处理得到的膨化渣陶粒、膨化渣陶砂为主要原料，其兼具优异的透水性和保水性，不仅性能优异，且对环境友好。
本发明解决上述技术问题采用的技术手段是提供了一种海绵型透水路面板，其原料组成包括：
按质量份计，基层干混料100份，水5～15份，外加剂1～3份，面层物料15～30份；所述的基层干混料由膨化渣陶粒、膨化渣陶砂和水泥混合搅拌均匀制得；所述外加剂为减水剂、早强剂、缓凝剂、阻锈剂或膨胀剂中的至少一种；所述面层物料由石英砂、水泥和颜料混合搅拌均匀制得。
其中，上述所述的海绵型透水路面板中，所述的膨化渣陶粒为经过膨化处理的高钛型高炉渣，4.75mm＜粒度≤19.00mm，含水量≤5％；所述的膨化渣陶砂为经过膨化处理的高钛型高炉渣，粒度≤4.75mm，含水量≤5％。
其中，上述所述的海绵型透水路面板中，所述的基层干混料中，所述的膨化渣陶粒、膨化渣陶砂和水泥的重量比为35～65：15～35：15～45。
其中，上述所述的海绵型透水路面板中，所述的面层混料中，所述的石英砂为白色石英砂，所述水泥为白水泥。
其中，上述所述的海绵型透水路面板中，所述的面层混料中，所述的石英砂、水泥和颜料的重量比为55～85：25～45：1～5。
本发明还提供了上述所述的海绵型透水路面板的生产方法，该方法包括以下步骤：
a、将基层干混料、水和外加剂混合，搅拌均匀，得基层物料；
b、将步骤a所得基层物料放入面板模具，同步进行挤压和振动，得压实的基层物料；
c、将面层物料放入面板模具，平铺于压实的基层物料上，同步进行挤压和振动，得海绵型透水路面板半成品；
d、海绵型透水路面板半成品经养护，得海绵型透水路面板。
其中，上述所述的海绵型透水路面板的生产方法中，步骤b中，所述的同步进行挤压和振动的时间为2～4min。
其中，上述所述的海绵型透水路面板的生产方法中，步骤c中，所述的同步进行挤压和振动的时间为2～4min。
其中，上述所述的海绵型透水路面板的生产方法中，所述的养护包括自然养护或蒸汽养护。
本发明的有益效果是：
本发明海绵型透水路面板以固体废弃物高钛型高炉渣为初始原料，高钛型高炉渣经高温冶炼膨化所得膨化渣陶粒和膨化渣陶砂，可代替工业陶粒和建筑用砂用于制备海绵型透水路面板；由于膨化渣陶粒、膨化渣陶砂的强度好且其内部呈现大量的蜂窝状孔洞，使本发明海绵型透水路面板既具有透水性又具有保水性，使其具备“呼吸”功能，避免产生“热岛效应”，既可避免城市内涝，又可有效治理雾霾，是满足海绵城市发展需要的环境友好型优质产品；本发明实现了固体废弃物的资源再生和循环利用，解决了高钛型高炉渣的环保治理问题，促进了资源的合理配置和高效利用，减少了渣场占地和转运费用，降低了透水路面板的生产成本；并且在生产过程中由于不会排放so2，减少了硫化物的排放，保护了自然环境；本发明海绵型透水路面板及其生产方法是绿色环保、节能减排的循环经济典范，工程应用前景广阔。
具体实施方式
具体的，一种海绵型透水路面板，其原料组成包括：
按质量份计，基层干混料100份，水5～15份，外加剂1～3份，面层物料15～30份；所述的基层干混料由膨化渣陶粒、膨化渣陶砂和水泥混合搅拌均匀制得；所述外加剂为减水剂、早强剂、缓凝剂、阻锈剂或膨胀剂中的至少一种；所述面层物料由石英砂、白水泥和颜料混合搅拌均匀制得。
本发明中，将固体废弃物高钛型高炉渣在1400～1550℃经高温冶炼膨化，制备得到膨化渣；膨化渣中符合4.75mm＜粒度≤19.00mm、含水量≤5％的部分为膨化渣陶粒，符合粒度≤4.75mm、含水量≤5％的部分为膨化渣陶砂。膨化渣陶粒和膨化渣陶砂，可代替工业陶粒和建筑用砂，作为制备海绵型透水路面板的新型原料；同时由于膨化渣陶粒、膨化渣陶砂的强度好且其内部呈现大量的蜂窝状孔洞，因而本发明海绵型透水路面板既具有透水性又具有保水性，使其具备“呼吸”功能，在下雨时可以将大部分雨水渗透进土壤，避免路面积水，同时储存一部分雨水在基层中，在阳光照射气温升高时挥发出来，既降低环境气温又减少大气中的颗粒物。
本发明外加剂可选择本领域内常用外加剂，如减水剂、早强剂、缓凝剂、阻锈剂、膨胀剂等中的至少一种。
本发明基层干混料由膨化渣陶粒、膨化渣陶砂和水泥按重量比为35～65：15～35：15～45混合搅拌均匀制得；工业生产中，上述各物料可在搅拌机中混合搅拌，搅拌时间一般不少于2分钟；本发明对基层干混料中水泥无特别要求，可以为制备透水路面板中的各种通用水泥，例如普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。
本发明面层物料由石英砂、白水泥和颜料按重量比为55～85：25～45：1～5混合搅拌均匀制得；工业生产中，上述各物料可在搅拌机中混合搅拌，搅拌时间一般为不少于2分钟；本发明对面层物料中颜料无特别要求，可以为制备透水路面板中的各种通用颜料，例如氧化铁红、朱砂、钛白等；为了便于透水路面板板面调色，便于观察，优选的，在制备面层物料时，水泥采用白水泥，石英砂采用白色石英砂。
本发明还提供了上述所述的海绵型透水路面板的生产方法，该方法包括以下步骤：
a、将基层干混料、水和外加剂混合，搅拌均匀，得基层物料；
b、将步骤a所得基层物料放入面板模具，同步进行挤压和振动，得压实的基层物料；
c、将面层物料放入面板模具，平铺于压实的基层物料上，同步进行挤压和振动，得海绵型透水路面板半成品；
d、海绵型透水路面板半成品经养护，得海绵型透水路面板。
本发明海绵型透水路面板的生产方法中，基层物料可以膨化渣陶粒、膨化渣陶砂、水泥、水和外加剂混合搅拌均匀，直接制得；但为了增强本发明所制海绵型透水路面板的抗折强度、透水率、保水率等性能，可将膨化渣陶粒、膨化渣陶砂和水泥混合，经过第一次搅拌均匀，即先制得基层干混料，再加入水和外加剂进行二次搅拌，搅拌均匀，得基层物料；为了各物料能均匀混合，第二次搅拌的时间一般为不少于3分钟。
步骤b中，所述的同步进行挤压和振动的时间为2～4min；步骤c中，所述的同步进行挤压和振动的时间为2～4min；步骤c中，同步进行挤压和振动后，无需脱模即得海绵型透水路面板半成品；所述同步即同时进行的意思。
步骤d中，对海绵型透水路面板半成品的养护包括自然养护或蒸汽养护；自然养护时需间断浇水，自然风干，自然养护时间为25～35天；蒸汽养护在蒸汽养护装置中进行，半成品应堆放在蒸汽养护装置中，采用蒸汽增湿加热，最高温度不超过80℃，蒸汽养护时间为1～3天。通过上述养护工作可使得制得的海绵型透水路面板成品的各项物理指标能够达到最佳。
优化的，一种海绵型透水路面板，其原料组成包括：
按质量份计，基层干混料100份，水5～15份，外加剂1～3份，面层物料15～30份；所述的基层干混料由膨化渣陶粒、膨化渣陶砂和水泥按重量比为35～65：15～35：15～45，混合搅拌均匀制得；所述外加剂为减水剂、早强剂、缓凝剂、阻锈剂或膨胀剂中的至少一种；所述面层物料由白色石英砂、白水泥和颜料按重量比为55～85：25～45：1～5，混合搅拌均匀制得；所述的膨化渣陶粒为经过膨化处理的高钛型高炉渣，4.75mm＜粒度≤19.00mm，含水量≤5％；所述的膨化渣陶砂为经过膨化处理的高钛型高炉渣，粒度≤4.75mm，含水量≤5％。
优化的，上述所述的海绵型透水路面板的生产方法，该方法包括以下步骤：
a、将基层干混料、水和外加剂混合，搅拌均匀，得基层物料；
b、将步骤a所得基层物料放入面板模具，同步进行挤压和振动2～4min，得压实的基层物料；
c、将面层物料放入面板模具，平铺于压实的基层物料上，同步进行挤压和振动2～4min，得海绵型透水路面板半成品；
d、海绵型透水路面板半成品经自然养护或蒸汽养护，得海绵型透水路面板。
以下通过实施例对本发明进行更详细的说明，本发明的保护范围并不局限与此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明实施例中，膨化渣为高钛型高炉渣在1500℃经高温冶炼膨化，制备得到；膨化渣中符合4.75mm＜粒度≤19.00mm、含水量≤5％的部分为膨化渣陶粒，符合粒度≤4.75mm、含水量≤5％的部分为膨化渣陶砂。
实施例1
本实施例海绵型透水路面板，其原料组成包括：
按质量份计，基层干混料100份，水8份，外加剂：减水剂1份，面层物料20份；
所述的基层干混料由膨化渣陶粒、膨化渣陶砂和水泥按重量比为45：35：20，放入搅拌机内搅拌3分钟，混合均匀制得；
所述面层物料由白色石英砂、白水泥和颜料按重量比为80：35：2，放入搅拌机内搅拌3分钟，混合均匀制得；
本实施例海绵型透水路面板的制备方法包括以下步骤：
a、将基层干混料、水和外加剂放入搅拌机内，搅拌5分钟，混合均匀得基层物料；
b、将步骤a所得基层物料放入面板模具，同步进行挤压和振动3分钟，得压实的基层物料；
c、将面层物料放入面板模具，平铺于压实的基层物料上，同步进行挤压和振动3分钟，压实得海绵型透水路面板半成品；
d、室外温度为25℃，将海绵型透水路面板半成品转运到堆场，自然养护28天，得海绵型透水路面板。
经检测，本实施例的海绵型透水路面板的尺寸规格为长度为800mm、宽度为400mm、厚度80mm，其物理性能指标见表1。
实施例2
本实施例海绵型透水路面板，其原料组成包括：
按质量份计，基层干混料100份，水6份，外加剂：减水剂1份，早强剂1份，面层物料18份；
所述的基层干混料由膨化渣陶粒、膨化渣陶砂和水泥按重量比为40：30：30，放入搅拌机内搅拌3分钟，混合均匀制得；
所述面层物料由白色石英砂、白水泥和颜料按重量比为60：30：1，放入搅拌机内搅拌3分钟，混合均匀制得；
本实施例海绵型透水路面板的制备方法包括以下步骤：
a、将基层干混料、水和外加剂放入搅拌机内，搅拌5分钟，混合均匀得基层物料；
b、将步骤a所得基层物料放入面板模具，同步进行挤压和振动3分钟，得压实的基层物料；
c、将面层物料放入面板模具，平铺于压实的基层物料上，同步进行挤压和振动3分钟，压实得海绵型透水路面板半成品；
d、室外温度为32℃，将海绵型透水路面板半成品转运到堆场，自然养护28天，得海绵型透水路面板。
经检测，本实施例的海绵型透水路面板的尺寸规格为长度为600mm、宽度为300mm、厚度60mm，其物理性能指标见表1。
实施例3
本实施例海绵型透水路面板，其原料组成包括：
按质量份计，基层干混料100份，水8份，外加剂：缓凝剂1份和膨胀剂1份，面层物料22份；
所述的基层干混料由膨化渣陶粒、膨化渣陶砂和水泥按重量比为40：35：25，放入搅拌机内搅拌3分钟，混合均匀制得；
所述面层物料由白色石英砂、白水泥和颜料按重量比为70：35：1，放入搅拌机内搅拌3分钟，混合均匀制得；
本实施例海绵型透水路面板的制备方法包括以下步骤：
a、将基层干混料、水和外加剂放入搅拌机内，搅拌5分钟，混合均匀得基层物料；
b、将步骤a所得基层物料放入面板模具，同步进行挤压和振动3分钟，得压实的基层物料；
c、将面层物料放入面板模具，平铺于压实的基层物料上，同步进行挤压和振动3分钟，压实得海绵型透水路面板半成品；
d、室外温度为28℃，海绵型透水路面板半成品转运到堆场，自然养护28天，得海绵型透水路面板。
经检测，本实施例的海绵型透水路面板的尺寸规格为长度为300mm、宽度为300mm、厚度60mm，其物理性能指标见表1。
实施例4
本实施例海绵型透水路面板，其原料组成包括：
按质量份计，基层干混料100份，水8份，外加剂：减水剂1份和阻锈剂1份，面层物料25份；
所述的基层干混料由膨化渣陶粒、膨化渣陶砂和水泥按重量比为40：30：30，放入搅拌机内搅拌3分钟，混合均匀制得；
所述面层物料由白色石英砂、白水泥和颜料按重量比为80：40：2，放入搅拌机内搅拌3分钟，混合均匀制得；
本实施例海绵型透水路面板的制备方法包括以下步骤：
a、将基层干混料、水和外加剂放入搅拌机内，搅拌5分钟，混合均匀得基层物料；
b、将步骤a所得基层物料放入面板模具，同步进行挤压和振动3分钟，得压实的基层物料；
c、将面层物料放入面板模具，平铺于压实的基层物料上，同步进行挤压和振动3分钟，压实得海绵型透水路面板半成品；
d、室外温度为5℃，将海绵型透水路面板半成品转运到蒸汽养护装置内，采用蒸汽增湿加热并控制最高温度不超过80℃，养护时间为2天，得海绵型透水路面板。
经检测，本实施例的海绵型透水路面板的尺寸规格为长度为600mm、宽度为300mm、厚度60mm，其物理性能指标见表1。
实施例5：实施例1～4所得海绵型透水路面板的性能测试
按照国家标准gb/t25993-2010《透水路面砖和透水路面板》的规定，将实施例1～4中获得的海绵型透水路面板制作标准试样，然后按gb/t25993-2010中规定的检测方法对实施例1～4中获得的海绵型透水路面板的主要物理性能指标进行检测，检测结果见表1。
同时，每个实施例取一块海绵型透水路面板做保水试验：先将透水路面板称重，得板重m1kg；将1kg水淋在透水板上，水会穿过透水板而滴出；在板不再有水滴出时再将它称重，得保水的板重m2kg；则保水率为(m2-m1)÷1×100％，检测结果见表1。
表1实施例产品的主要物理性能指标
从表1可以看出，实施例1～4获得的海绵型透水路面板产品的主要物理性能指标均优于国家标准的要求；同时，本发明的海绵型透水路面板还具有平均达27％的保水率。因此，本发明的海绵型透水路面板性能优良，具有极大的实际应用价值。
由实施例1～5可知，本发明以经膨化处理高钛型高炉渣为主要原料，制备所得海绵型透水路面板性能优异，具有良好的透水性和保水性，不仅解决高钛型高炉渣的环保治理问题，实现固体废弃物的资源再生和循环利用，而且节约日益紧缺的资源和大量能源，减少硫化物的排放，既降低了透水板的生产成本，提升了经济价值，又保护了人类的自然环境，属于绿色环保、节能减排的循环经济典范，具有十分重要的科学价值和工程应用前景。