本发明属于工程建筑材料领域，尤其是一种用于固化二氧化碳的渣土砖及制备方法。
背景技术：
二氧化碳的大量排放是导致全球变暖和温室效应的主要原因。由于中国快速的产业发展和城市化建设，火力发电站的数量不断上升，二氧化碳排放量也不断增加。据挪威cicero统计，2016年中国二氧化碳累计排放量高达1464亿吨，跃居首位。如何降低二氧化碳排放量是一个亟待解决的重要问题。专利cn103030166a提出一种二氧化碳固化方法，通过碳酸盐沉淀将二氧化碳转化为碳酸盐进行固化。然而，此种方法不适用于大量固化，而且所设计的原料成本高，固化后的产品如渣土一样，占用土地资源。
工程渣土主要指工程建设过程中的外运土，目前处理方法主要是填埋法。随着城市土地资源日益紧缺，现有渣土受纳场的规划建设满足不了城市高速发展的需求。以深圳为例，2013年至2015年，深圳市渣土产生量平均每年约3600万立方米，目前受纳场的剩余库容量约1600万立方米。可见，如何无害化处理渣土已成为城市高速发展的保证。专利cn104860703a提出一种以工程弃土为原料的泡沫砖的制备方法，通过快速测量法确定土体含水率以及相应物料配比，适用于渣土这种含水率差异大的土体，然而此技术并没有兼顾二氧化碳的固化。
为此，有必要设计一种新型的工程渣土砖，能够同时降低工程渣土和二氧化碳的污染。
技术实现要素：
本发明的主要目的是提供一种用于固化二氧化碳的渣土砖，用来克服现有工程渣土砖无法同时回收渣土和二氧化碳的问题。
本发明是这样实现的，一种用于固化二氧化碳的渣土砖，包括凝胶材料、工程渣土和二氧化碳封闭气泡；所述二氧化碳封闭气泡均匀的分布在所述凝胶材料和所述工程渣土的混合物中；其中所述凝胶材料与所述工程渣土的质量比为1:2-10。本方案中凝胶材料的主要作用包括两个方面：一是隔离、固化二氧化碳，减少二氧化碳的逸出。二是起到骨架作用，存在一定强度，符合结构要求。
本发明的进一步技术方案是：所述二氧化碳封闭气泡由工程泡沫或塑料薄膜包裹。
本发明的进一步技术方案是：所述凝胶材料为水硬性或聚合性的胶凝材料。例如水泥、偏高岭土等。
本发明的进一步技术方案是：所述二氧化碳封闭气泡内二氧化碳气压为10-2000kpa。根据所述工程泡沫或塑料薄膜的强度来确定二氧化碳气压，外层材料能够承受的压力强度越大，可以对二氧化碳加的压强越大。
本发明的进一步技术方案是：所述二氧化碳封闭气泡体积占所述用于固化二氧化碳的渣土砖总体积的0%-60%。二氧化碳封闭气泡的体积取决于所述泡沫砖密度的要求。
本方案的另一目的在于提供一种用于固化二氧化碳的渣土砖的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤a：制造混合物步骤，所述制造混合物步骤系将胶凝材料、工程渣土和水按设计值混合并充分搅拌成混合物，其中所述胶凝材料、工程渣土和水的加入量为1:2-10:0.5-1.5；
步骤b：制造二氧化碳封闭气泡步骤，所述制造二氧化碳封闭气泡步骤系使用工程泡沫或塑料薄膜对二氧化碳进行包裹并固化；
步骤c：制造预成型体步骤，所述制造预成形体系将步骤a获得的混合物和步骤b获得的二氧化碳封闭气泡进行混合并搅拌均匀；
步骤d：成砖步骤，所述成砖步骤系将步骤c获得的产物倒入模具中，养护成砖。其中养护是指自然养护。自然养护是将混合物倒入模具后，将其置于常温条件下养护，用塑料薄膜覆盖模具保证混合物与空气相隔，水分不被蒸发，胶凝材料靠混合物中的水分完成水化作用，养护28天。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤b包括以下步骤，
步骤b1：收集二氧化碳，并对其加压；
步骤b2：在高压条件下将二氧化碳与工程泡沫或塑料原液混合，混合后形成含有二氧化碳的泡沫。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤b2中通过发泡机将二氧化碳与工程泡沫或塑料原液进行混合。通过发泡机将二氧化碳与工程泡沫或塑料原液混合，混合后形成含有二氧化碳的泡沫，在空气作用下形成像蜂窝的堆积结构。该结构的强度主要由工程泡沫或塑料原液的强度控制。搅拌的过程中会有部分泡沫破裂。这里的压强指10-2000kpa。
本发明的进一步技术方案是：所述工程泡沫由发泡剂在机械力作用下引入气体获得，所述发泡剂为茶皂素发泡剂和皂角苷型发泡剂。
本发明的进一步技术方案是：所述塑料原液为聚氯乙烯或聚氯乙烯塑料原液。这两者塑料具有较高的机械强度，可以承受该压力。
本发明的有益效果是：本方案提供的用于固化二氧化碳的渣土砖不仅大量固化二氧化碳，低碳环保，为阻止温室效应和全球变暖做出贡献，而且消耗大量渣土，保障了城市的高速发展；固化二氧化碳后的产品为建筑材料，用量大，避免了二次占用土地资源；作为建筑材料，内部封闭孔隙有助于隔水、热和声，而二氧化碳固化于气泡内有助于防火。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的用于固化二氧化碳的渣土砖的示意图。
附图标记：1-胶凝材料和工程渣土混合物；2-二氧化碳封闭气泡；3-工程泡沫层。
具体实施方式
本发明提供一种用于固化二氧化碳的渣土砖及制备方法。以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
请参阅图1，本发明提供用于固化二氧化碳的渣土砖及制备方法。所述固化二氧化碳的渣土砖由胶凝材料和工程渣土的混合物1、二氧化碳封闭气泡2组成。
其中，所述的二氧化碳封闭气泡由工程泡沫或塑料薄膜包裹，均匀分布在胶凝材料和工程渣土形成的混合物中。作为一种优选，本发明采用工程泡沫固化二氧化碳。图1中显示了包裹在二氧化碳气泡外层的工程泡沫层3。
所述的二氧化碳封闭气泡内二氧化碳气压介于10-2000kpa之间，具体设计值取决于所述工程泡沫或塑料薄膜强度的要求。作为一种优选，本具体实施例采用所述的二氧化碳封闭气泡内二氧化碳气压为20kpa。
所述的二氧化碳封闭气泡体积占体积的比例为0%-60%，具体设计值取决于所述泡沫砖密度的要求。根据泡沫砖密度要求为800-900kg/m3，作为一种优选，本具体实施例采用所述的二氧化碳封闭气泡体积占体积的比例为40%。
所述的胶凝材料和工程渣土混合质量比为1：2-1：10，具体设计值取决于所述泡沫砖强度的要求。根据所述泡沫砖强度为3.5mpa，作为一种优选，本发明采用所述的胶凝材料和工程渣土混合质量比为1：3。
本具体实施例同时提供了一种用于固化二氧化碳的渣土砖的制备方法，该方法具有以下步骤：
步骤一：收集的二氧化碳，加压至20kpa；
步骤二：按1：3：1质量比混合胶凝材料、工程渣土和水，充分搅拌成混合物；
步骤三：在压力条件下，将二氧化碳和工程泡沫原液混合，从喷头喷入步骤二的混合物，喷出后在常压条件下形成已固封二氧化碳的气泡，二氧化碳的气泡的加入量为40%。
本步骤中需要用到发泡机和发泡剂。该工程泡沫是指发泡剂在机械力作用引入空气的情况下，产生大量的泡沫。这里的发泡剂例如茶皂素发泡剂和皂角苷型发泡剂。这里的塑料原液指聚氯乙烯，聚氯乙烯塑料具有较高的机械强度，可以承受该压力。
步骤四：继续搅拌，使已固封二氧化碳的气泡分布均匀；
步骤五：将步骤四的混合物倒入模具中，养护成砖。其中养护是指自然养护。自然养护是将混合物倒入模具后，将其置于常温条件下养护，用塑料薄膜覆盖模具保证混合物与空气相隔，水分不被蒸发，胶凝材料靠混合物中的水分完成水化作用，养护28天。
本方案提供的用于固化二氧化碳的渣土砖不仅大量固化二氧化碳，低碳环保，为阻止温室效应和全球变暖做出贡献，而且消耗大量渣土，保障了城市的高速发展；固化二氧化碳后的产品为建筑材料，用量大，避免了二次占用土地资源；作为建筑材料，内部封闭孔隙有助于隔水、热和声，而二氧化碳固化于气泡内有助于防火。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。