砂基砖以及砂基滤水井

技术领域

本发明涉及一种砂基砖及其制备方法以及由砂基砖拼装而成的砂基滤水井。

背景技术

目前，全球的水资源匮乏，世界各地缺水的地方很多。在很多缺水的地区，人们的饮用水、生活生产用水都存在短缺问题。尤其是近些年来，由于气候原因，很多地区的降水不规范，造成这些地区长时间干旱。为了解决这些地区的缺水问题，很多地区打水井，但由于这些地区的地下水也很短缺，因此打的水井经常靠雨水、河水等来维持水量，并且这些水没有经过过滤，不适合饮用；尽管水在长时间沉淀后可变得清澈些，但时间长后，水容易变臭，变质；而且井里的水很快就渗入地下，或蒸发掉，这样并不能很好地利用雨水。

为了有效利用雨水或河水等水资源，通常采用净水储水系统将雨水或河水收集并净化后再次利用，而为了将雨水或河水等收集到储水容器中，以及将经净化后的水从储水容器中取出，需要在净水储水系统中建造井，而这样的井的井壁均需要具有透水和过滤的作用。然而，在现有技术中，井有很多种，例如，下水道用污水井、地下输水系统用安全井等，但是这种井的井壁大多都是利用钢筋混凝土建造而成，均不具有透水和过滤的作用，不能作为上述净水储水系统中的井使用。

因此，如何获得既能实现透水又能实现过滤作用的滤水井仍然是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种既能实现透水又能实现过滤作用的砂基砖。

本发明的另一个目的在于提供一种砂基砖的制备方法。

本发明的再一个目的在于提供一种砂基滤水井。

本发明的发明人通过研究发现，通过将含有硅砂和粘结剂的砂基组合物压制成型为空隙率在10-50％范围内的砂基砖，再通过将该砂基砖拼装成砂基滤水井，能够很好地解决上述问题，实现透水和过滤的性能，并且具有良好的强度。

本发明提供了一种砂基砖，该砂基砖包括内侧砖体、外侧砖体以及位于内侧砖体和外侧砖体之间用于将内侧砖体和外侧砖体固定连接的至少一个支撑梁，其特征在于，内侧砖体、外侧砖体和支撑梁为一体结构，通过将含有硅砂和粘结剂的砂基组合物成型，将粘结剂固化得到，所述内侧砖体和外侧砖体的孔隙率为10-50％。

本发明还提供了一种滤水井，其特征在于，滤水井包括井壁、井底以及由井壁和井底围成的空间，井壁的至少一部分由上述砂基砖拼装而成。

本发明的砂基砖通过将含有硅砂和粘结剂的砂基组合物压制成型得到，并使砂基砖的空隙率控制在10-50％，实现了砂基砖具有透水和过滤的性能，其透水系数可以达到为1-6cm/s。并且，使砂基砖成型为包括内侧砖体、外侧砖体以及位于内侧砖体和外侧砖体之间用于将内侧砖体和外侧砖体固定连接的至少一个支撑梁的形状，大大减小了砂基砖的重量，同时，在由该砂基砖拼装成砂基井时，能够在内侧砖体和外侧砖体之间形成空腔，用于填充其它具有过滤作用的材料。另外，本发明的砂基砖通过将含有硅砂和粘结剂的砂基混合物压制成型得到，显著提高了砂基砖的抗压强度，其抗压强度可以达到10-50MPa。

附图说明

图1为本发明的砂基砖的结构示意图；

图2为本发明的砂基滤水井的结构示意图。

具体实施方式

根据本发明的砂基砖，如图1所示，该砂基砖包括内侧砖体2、外侧砖体1以及位于内侧砖体2和外侧砖体1之间用于将内侧砖体2和外侧砖体1固定连接的至少一个支撑梁3，其中，所述砂基砖通过将含有硅砂和粘结剂的砂基组合物压制成型得到，所述内侧砖体2、外侧砖体1的孔隙率各自可以为10-50％。为了进一步提高本发明的砂基砖的过滤性能，所述内侧砖体2、外侧砖体1的孔隙率各自优选为15-40％。

在本发明中，为了保证在压制成型时，硅砂能够良好地粘接在一起，在所述砂基组合物中，以100重量份的硅砂为基准，所述粘结剂的含量可以为1-15重量份，优选为5-10重量份。

在本发明中，所述硅砂可以为各种硅砂，例如，可以为选自风积沙、人造砂、再生砂、河沙、海砂和山砂中的一种或多种。所述硅砂的粒径可以根据具体的使用要求而定。优选情况下，所述硅砂的颗粒直径可以0.1-2毫米，优选为0.2-1毫米。硅砂的圆球度越大，越能够保证硅砂直径的孔隙较小、且均匀，从而进一步提高砂基砖的透水和过滤的效果。因此，所述硅砂的圆球度可以为0.5-0.95，优选为0.7-0.95。其中，“圆球度”指颗粒棱角的相对锐度或曲率的量度，也可以指颗粒接近球形的程度；圆球度的测定方法为本领域技术人员所公知，例如，可采用图版法进行测定。为了达到本发明所要求的圆球度要求，可以采用对硅砂进行球磨等本领域技术人员所公知的控制方法来满足硅砂圆球度的需要。

在本发明中，所述粘结剂的种类没有特别的限定，能够将硅砂粘结在一起的各种粘结剂均可用于本发明中并实现本发明的目的。例如，所述粘结剂可以选自环氧树脂、聚偏氟乙烯树脂、水玻璃、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚胺脂树脂和硅酸盐水泥中的一种或多种；优选情况下，所述粘结剂为酚醛树脂和/或环氧树脂。所述酚醛树脂和环氧树脂可以在常规的酚醛树脂和环氧树脂中适当地选择。具体地，所述酚醛树脂可以为酸催化酚醛树脂和/或碱催化酚醛树脂，优选为酸催化酚醛树脂，且所述酸催化酚醛树脂的重均分子量可以为300-12000，优选为500-5000。所述环氧树脂优选为双酚A型环氧树脂，所述环氧树脂的环氧值可以为0.3-0.55mol/100g，其重均分子量可以为500-10000，优选为800-5000。

在本发明中，所述砂基组合物还含有固化剂，以100重量份的硅砂为基准，所述固化剂的含量可以为0.01-15重量份，优选为0.1-5重量份。用于本发明的固化剂的种类没有特别的限定，例如，可以选自胺型固化剂、酸酐型固化剂、聚磷酸铝、氟硅酸钠和乌洛托品中的一种或多种；优选情况下，所述固化剂为胺型固化剂和/或酸酐型固化剂。所述胺型固化剂可以为乙二胺、三甲基六亚甲基二胺、六亚甲基四胺、二乙基三胺、羟甲基乙二胺、羟乙基乙二胺、二羟乙基乙二胺、羟乙基二乙烯三胺、二羟乙基乙二胺、羟乙基二乙烯三胺、二羟乙基二乙烯三胺、羟乙基己二胺、一氰乙基乙二胺、二氰乙基乙二胺、二氰乙基己二胺、双氰胺、环己二胺、孟烷二胺、胺乙基呱嗪、异佛尔酮二胺和二氨基环己烷中的至少一种；所述酸酐型固化剂例可以为甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢苯酐、丁二酸酐和己二酸酐中的至少一种。在更优选的实施方式中，当所述粘结剂为酚醛树脂时，所述固化剂最优选为六亚甲基四胺；当所述粘结剂为环氧树脂时，所述固化剂最优选为上述胺型固化剂。

在本发明中，对于砂基砖的形状没有特别的限定，只要通过支撑梁将内侧砖体和外侧砖体牢固地连接在一起，可以为各种形状，在优选的情况下，所述内侧砖体和外侧砖体为圆弧面状或平面状。当内侧砖体和外侧砖体为圆弧面状时，当把多个砂基砖拼装在一起时能够形成一个环形，当将多个环形沿轴向拼装在一起时能够形成一个圆形的滤水井，由于由圆弧形的砂基砖拼装成的井为圆形，在结构上增强了滤水井的稳定性。当所述内侧砖体和外侧砖体为平面状时，可以将多个砂基砖拼装成方形滤水井，并在方形滤水井的四角处使用本领域常规的角形砖将砂基砖拼接在一起，在更优选的情况下，在四角处使用的角形砖也通过将含有硅砂和粘结剂的砂基组合物成型并将粘结剂固化得到。

为了便于拼装，同时为了进一步提高拼装在一起的砂基砖的结构稳定性，在优选的情况下，在所述内侧砖体和所述外侧砖体中的至少一个砖体的上端面或下端面上形成有凹槽部，在相同砖体的与形成有凹槽部的上端面或下端面相对应的另一个端面上形成有与所述凹槽部相对应的突起部。另外，在所述内侧砖体和所述外侧砖体中的至少一个砖体的左端面或右端面上形成有凹槽部，在相同砖体的与形成有凹槽部的上端面或下端面相对应的另一端面上形成有与所述凹槽部相对应的突起部。这样，当多个砂基砖拼装在一起时，一个砂基砖的凹槽部与另一个砂基砖的突起部卡合在一起，使得两个砂基砖紧密而牢固地连接在一起，使得在拼装成井时的操作更简便，拼装成的井的结构更稳定。

在本发明中，为了进一步提高砂基砖的结构强度，在优选的情况下，所述支撑梁为多个，在更优选的情况下，如图1所示，所述支撑梁3为两个，且两个支撑梁3分别位于砂基砖的左右两侧。

本发明发明中，当内侧砖体和外侧砖体为平面时，内侧砖体和外侧砖体的上端面和下端面、左端面和右端面分别是指砖体的除内侧砖体内面和外侧砖体外面之外的上下和左右表面。当内侧砖体和外侧砖体为圆弧面状时，内侧砖体和外侧砖体的上端面和下端面、左端面和右端面分别是指砖体的轴向上的两个面和径向上的两个面。

在本发明中，只要保证砂基砖的外侧砖体和内侧砖体的空隙率在10-50％范围内，对支撑梁的空隙率没有特别的限制，在优选的情况下，为了便于一次压制成型，所述支撑梁的空隙率可以与所述外侧砖体和内侧砖体的空隙率相同，可以为5-40％，优选为10-35％。

在本发明中，为了保证得到的砂基砖的外侧砖体和内侧砖体的孔隙率均匀一致，在优选情况下，所述成型的方法优选为铸造成型。所述铸造成型的条件包括：压力可以为0.1-1MPa，优选为0.2-1MPa，时间可以为30-300s，优选为60-240s，温度可以为20-300℃，优选为60-250℃。在本发明中，所述的铸造成型是指将砂基组合物加入到砖模中，在上述条件下成型的过程。

对于构成砂基砖的硅砂、粘结剂以及固化剂，还有砂基砖的形状结构均与上述相同，因此，在此不再赘述。

本发明的砂基砖的一具体结构如图1所示，在图1中，1表示外侧砖体，2表示内侧砖体，3表示支撑梁。

按照本发明的砂基滤水井，其中，滤水井包括井壁、井底以及由井壁和井底围成的空间，井壁的至少一部分由上述的砂基砖拼装而成。在优选的前提下，井壁全部由上述的砂基砖拼装而成。本发明的砂基滤水井的一具体实施方式如图2所示，其中，4表示本发明的砂基滤水井。

在本发明中，在优选的情况下，为了进一步提高滤水井的过滤性能，在拼装成的砂基滤水井中，在所述内侧砖体和外侧砖体之间填充有过滤材料。所述过滤材料可以为本领域中各种常规的具有过滤作用的材料，例如硅砂、活性炭、陶瓷颗粒和沸石等中的至少一种。

下面将通过具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。

在下述制备实施例中，采用压汞法测定得到的砂基砖的孔隙率；根据JC/T945-2005规定的方法来测定透水砖的抗压强度和透水系数。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的砂基砖、其制备方法以及砂基滤水井。

在5重量份的双酚A型环氧树脂(购自淄博少华工贸有限公司，环氧值为0.09-0.14mol/100g)中加入0.5重量份的乙醇，混合均匀后，加入0.6重量份的乙二胺得到胶液。然后，将该胶液加到100重量份的平均颗粒直径为0.6mm、圆球度为0.85的硅砂中并混合均匀。将得到的混合物装入与图1所示结构形状对应的砖模中，在0.5MPa、180℃下压制100s，成型为1/5个直径(以砖体的内侧砖体的内面所在圆计)为70cm的圆环形状的弧形、高度为15cm的砂基砖预制件，其中，该砂基砖预制件得内侧砖体内面与外侧砖体外面的之间的宽度为10cm，内侧砖体与外侧砖体的厚度均为3cm，两支撑梁中心之间的距离为20cm，平均厚度均为5cm，将该预制件在室外条件下干燥24h，得到砂基砖A1，该砂基砖的孔隙率、抗压强度以及透水系数如下表1所示。

将5个砂基砖1左右相互拼接为一层，上下拼接10层，得到直径为70cm、深度为150cm的滤水井B1。

对比例1

按照实施例1的方法制备砖DA1和井DB1，不同的是使用混凝土替代硅砂和粘结剂来制备砖。该砖的孔隙率、抗压强度以及透水系数如下表1所示。

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的砂基砖、其制备方法以及砂基滤水井。

在6重量份的酚醛树脂(购自山东圣泉化工股份有限公司，重均分子量为2000-20000)中加入0.5重量份的乙醇，混合均匀后，加入1.0重量份的六亚甲基四胺得到胶液。然后，将该胶液加到100重量份的平均颗粒直径为0.6mm、圆球度为0.7的硅砂中并混合均匀。将得到的混合物装入与图1所示结构形状对应的砖模中，在0.2MPa、60℃下压制240s，成型为1/5个直径(以砖体的内侧砖体的内面所在圆计)为70cm的圆环形状的弧形、高度为15cm的砂基砖预制件，其中，该砂基砖预制件得内侧砖体内面与外侧砖体外面的之间的宽度为10cm，内侧砖体与外侧砖体的厚度均为3cm，两支撑梁中心之间的距离为20cm，平均厚度均为5cm，将该预制件在室外条件下干燥24h，得到砂基砖A2，该砂基砖的孔隙率、抗压强度以及透水系数如下表1所示。

将5个砂基砖1左右相互拼接为一层，上下拼接10层，得到直径为70cm、深度为150cm的滤水井B1。

实施例3

本实施例用于说明本发明提供的砂基砖、其制备方法以及砂基滤水井。

在7重量份的双酚A型环氧树脂(购自淄博少华工贸有限公司，环氧值为0.09-0.14mol/100g)中加入0.5重量份的乙醇，混合均匀后，加入0.8重量份的羟甲基乙二胺得到胶液。然后，将该胶液加到100重量份的平均颗粒直径为0.6mm、圆球度为0.95的硅砂中并混合均匀。将得到的混合物装入与图1所示结构形状对应的砖模中，在1MPa、250℃下压制60s，成型为1/5个直径(以砖体的内侧砖体的内面所在圆计)为70cm的圆环形状的弧形、高度为15cm的砂基砖预制件，其中，该砂基砖预制件得内侧砖体内面与外侧砖体外面的之间的宽度为10cm，内侧砖体与外侧砖体的厚度均为3cm，两支撑梁中心之间的距离为20cm，平均厚度均为5cm，将该预制件在室外条件下干燥24h，得到砂基砖A3，该砂基砖的孔隙率、抗压强度以及透水系数如下表1所示。

将5个砂基砖1左右相互拼接为一层，上下拼接10层，得到直径为70cm、深度为150cm的滤水井B1。

表1

在上表1中，通过将实施例1和对比例1进行比较可以看出，根据本发明提供的方法制备的砂基砖具有较高的透水系数，并且具有一定的孔隙率，能够起到过滤净化水的作用，同时具有大大提高的抗压强度。