本发明属于道路板材加工技术领域，具体地，涉及一种免烧路面砖及制备方法。
背景技术：
免烧砖，又称非烧结砖，由于能够避免传统烧结砖严重浪费土地资源以及在制备过程中排放so2污染环境的问题，在建筑领域中已经得到了广泛的应用。
路面砖是一种铺地材料，现有的路面砖是以水泥和集料为主要原材料，大多经混合、焙烧或其他成型工艺制成形状为三角形、正方形、正六边形等形状的混凝土路面砖。因此在焙烧过程中会产生空气污染，向环境中释放氮氧化物、二氧化碳、二氧化硫等污染物，致使空气环境受到破坏。另外，路面砖常年暴露在环境中风春雨打，特别在冬季，容易手冻开裂，需要返修，浪费人力物力。
因此，急需研发一种新型的免烧路面砖，以克服上述现有路面砖存在的不足。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的一方面是提供一种免烧路面砖，一方面还提供一种制备该免烧路面砖的方法。
本发明调整了路面砖的配方，将硅粉、凝石胶凝材料、发泡水泥废料结合起来，代替水泥，在以粉煤灰、偏铝酸钠、黄砂、生石灰、粘结剂为基材的基础上制备出具有强抗冻性和强度的路面砖。
本发明生产方法操作方便，所生产的免烧砖抗压强度高达33mpa，抗冻性强，并且最大程度利用废料，同时不需要焙烧，节省了能源，减少了空气污染，值得推广。
根据本发明一方面提供的一种免烧路面砖，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰20-45份、发泡水泥废料30-47份、硅粉6.5-9.2份、偏铝酸钠2-6份、黄砂10-22份、生石灰4-9份、粘结剂0.03-2.7份和胶凝剂0.02-0.18份。
优选地，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰20-40份、发泡水泥废料30-45份、硅粉6.5-9.0份、偏铝酸钠2-4份、黄砂10-20份、生石灰5-9份、粘结剂0.03-2.5份和胶凝剂0.02-0.15份。
优选地，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰25-35份、发泡水泥废料25-35份、硅粉6.8-8.0份、偏铝酸钠2-4份、黄砂14-19份、生石灰6-8份、粘结剂0.13-1.5份和胶凝剂0.04-0.11份。
优选地，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰31份、发泡水泥废料32份、硅粉7.0份、偏铝酸钠3份、黄砂16份、生石灰7份、粘结剂1.2份和胶凝剂0.08份。
优选地，所述胶凝剂为凝石胶凝材料。
优选地，所述硅粉制备方法如下：
首先对硅粉的表面进行羟基化处理得到羟基化硅粉，再通过偶联剂改性羟基化硅粉得到偶联剂改性硅粉，最后通过接枝聚合反应使偶联剂改性硅粉与丙烯酰胺接枝聚合得到聚丙烯酰胺接枝硅粉。
优选地，所述羟基化处理方法是将硅粉浸入质量浓度9%的盐酸溶液中，搅拌反应18-21小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至ph值8-8.5得到碱处理硅粉；然后将所述碱处理硅粉浸入质量浓度18%的氢氧化钾溶液中，搅拌反应3-4小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，真空干燥后得到羟基化硅粉。
一方面提供的一种免烧路面砖的制备方法，所述免烧路面砖的制备方法包括如下步骤：
步骤（1）：制备坯料
按照重量份数取粉煤灰、发泡水泥废料、硅粉、偏铝酸钠、黄砂、生石灰、粘结剂和胶凝剂，将物料混合加10-20%重量的水搅拌均匀，经2-3小时困料后获得可供压力成型的坯料；
步骤（2）：坯体成型
将上述混合均匀并经困料的坯料用液压机成型为坯体，坯体的成型压强为40-50mpa，加压速率为6kn/s；
步骤（3）：制备产品
将成型后坯体在温度24±1℃，湿度80±2%的养护室中养护28天取出，再在常温下自然干燥得到成品砖。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明调整了路面砖的配方，将硅粉、凝石胶凝材料、发泡水泥废料结合起来，代替水泥，在以粉煤灰、偏铝酸钠、黄砂、生石灰、粘结剂为基材的基础上制备出具有强抗冻性和强度的路面砖；
（2）发泡水泥废料是在发泡水泥板的生产过程中原材料的波动及生产环境温度的变化，难免有塌模及发气高度不够的现象，导致产品废弃；在脱模前切割模具上多余的部分；在施工时切割产生的边角料；由于保存及施工方式不当造成发泡水泥板的损毁，成为废料。目前这些废料大量堆积，不仅造成材料的浪费，还占用大量的土地资源。本发明利用发泡水泥废料加压制备免烧砖，将发泡水泥废料变废为宝，减少了对土地的占用及对环境的污染，节约资源；
（3）本发明配方中加入的硅粉，硅粉也叫微硅粉，学名“硅灰”，又叫硅灰，是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中，随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成。当硅粉掺量少时，硅粉混凝土的抗冻性与普通混凝土基本相同，当硅粉掺量超过15%时，它的抗冻性较差，主要原因是当硅粉超过15%时，混凝土膨胀量增大，相对动弹性模数降低，抗压强度急剧下降，从混凝土内部方面特征看，比表面积小，间距系数大。本发明通过大量的实验测试结果得出，当硅粉的掺入量为10-12%，本发明制备的免烧砖抗冻性最佳；
（4）本发明配方中加入的凝石胶凝材料，是一种以固体废弃物为主要原料制备的水硬性硅铝基胶凝材料。这种胶凝材料在许多场合可以代替水泥使用，但在许多条件下又与水泥有着不用的性能。由于凝石胶凝材料是以固体废弃物为主要原料生产的并比水泥有更低的制造成本、更低的制造能耗和大幅度减排co2，因此，本发明还由于能促进凝石胶凝材料的应用而具有良好的环境效益；
（5）本发明配方中在硅粉表面接枝上丙烯酰胺，提高材料的韧性，减少了水的用量和水泥用量，抗折强度和抗冻性明显提高，完全能够满足路面砖对抗折强度和抗冻性的要求；硅粉由于表面亲水性基团的存在，因而分散性好，能够很好地解决矿物掺合料的团聚问题；
（6）本发明生产方法操作方便，所生产的免烧砖抗压强度高达33mpa，抗冻性强，并且实现了最大程度利用废料，同时不需要焙烧，节省了能源，减少了空气污染，值得推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明调整了路面砖的配方，将硅粉、凝石胶凝材料、发泡水泥废料结合起来，代替水泥，在以粉煤灰、偏铝酸钠、黄砂、生石灰、粘结剂为基材的基础上制备出具有强抗冻性和强度的路面砖。
本发明生产方法操作方便，所生产的免烧砖抗压强度高达33mpa，抗冻性强，并且实现了最大程度利用废料，同时不需要焙烧，节省了能源，减少了空气污染，值得推广。
根据本发明一方面提供的一种免烧路面砖，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰20-45份、发泡水泥废料30-47份、硅粉6.5-9.2份、偏铝酸钠2-6份、黄砂10-22份、生石灰4-9份、粘结剂0.03-2.7份和胶凝剂0.02-0.18份。
本发明调整了路面砖的配方，将硅粉、凝石胶凝材料、发泡水泥废料结合起来，代替水泥，在以粉煤灰、偏铝酸钠、黄砂、生石灰、粘结剂为基材的基础上制备出具有强抗冻性和强度的路面砖。
发泡水泥废料是在发泡水泥板的生产过程中原材料的波动及生产环境温度的变化，难免有塌模及发气高度不够的现象，导致产品废弃；在脱模前切割模具上多余的部分；在施工时切割产生的边角料；由于保存及施工方式不当造成发泡水泥板的损毁，成为废料。目前这些废料大量堆积，不仅造成材料的浪费，还占用大量的土地资源。本发明利用发泡水泥废料加压制备免烧砖，将发泡水泥废料变废为宝，减少了对土地的占用及对环境的污染，节约资源。
本发明配方中加入的硅粉，硅粉也叫微硅粉，学名“硅灰”，又叫硅灰，是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中，随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成。当硅粉掺量少时，硅粉混凝土的抗冻性与普通混凝土基本相同，当硅粉掺量超过15%时，它的抗冻性较差。通过大量的试验，主要原因是当硅粉超过15%时，混凝土膨胀量增大，相对动弹性模数降低，抗压强度急剧下降，从混凝土内部方面特征看，比表面积小，间距系数大。本发明通过大量的实验测试结果得出，当硅粉的掺入量为10-12%，本发明制备的免烧砖抗冻性最佳。
本发明配方中加入的凝石胶凝材料“凝石”是清华大学孙恒虎教授等发明的一种以固体废弃物为主要原料制备的水硬性硅铝基胶凝材料。这种胶凝材料在许多场合可以代替水泥使用，但在许多条件下又与水泥有着不用的性能。由于凝石胶凝材料是以固体废弃物为主要原料生产的并比水泥有更低的制造成本、更低的制造能耗和大幅度减排co2，因此，本发明还由于能促进凝石胶凝材料的应用而具有良好的环境效益。
本发明配方中在硅粉表面接枝上丙烯酰胺，提高材料的韧性，减少了水的用量和水泥用量，抗折强度和抗冻性明显提高，完全能够满足路面砖对抗折强度和抗冻性的要求；硅粉由于表面亲水性基团的存在，因而分散性好，能够很好地解决矿物掺合料的团聚问题。
优选地，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰20-40份、发泡水泥废料30-45份、硅粉6.5-9.0份、偏铝酸钠2-4份、黄砂10-20份、生石灰5-9份、粘结剂0.03-2.5份和胶凝剂0.02-0.15份。
优选地，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰25-35份、发泡水泥废料25-35份、硅粉6.8-8.0份、偏铝酸钠2-4份、黄砂14-19份、生石灰6-8份、粘结剂0.13-1.5份和胶凝剂0.04-0.11份。
优选地，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰31份、发泡水泥废料32份、硅粉7.0份、偏铝酸钠3份、黄砂16份、生石灰7份、粘结剂1.2份和胶凝剂0.08份。
优选地，所述胶凝剂为凝石胶凝材料。
优选地，所述硅粉制备方法如下：
首先对硅粉的表面进行羟基化处理得到羟基化硅粉，再通过偶联剂改性羟基化硅粉得到偶联剂改性硅粉，最后通过接枝聚合反应使偶联剂改性硅粉与丙烯酰胺接枝聚合得到聚丙烯酰胺接枝硅粉。
优选地，所述羟基化处理方法是将硅粉浸入质量浓度9%的盐酸溶液中，搅拌反应18-21小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至ph值8-8.5得到碱处理硅粉；然后将所述碱处理硅粉浸入质量浓度18%的氢氧化钾溶液中，搅拌反应3-4小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，真空干燥后得到羟基化硅粉。
一方面提供的一种免烧路面砖的制备方法，所述免烧路面砖的制备方法包括如下步骤：
步骤（1）：制备坯料
按照重量份数取粉煤灰、发泡水泥废料、硅粉、偏铝酸钠、黄砂、生石灰、粘结剂和胶凝剂，将物料混合加10-20%重量的水搅拌均匀，经2-3小时困料后获得可供压力成型的坯料；
步骤（2）：坯体成型
将上述混合均匀并经困料的坯料用液压机成型为坯体，坯体的成型压强为40-50mpa，加压速率为6kn/s；
步骤（3）：制备产品
将成型后坯体在温度24±1℃，湿度80±2%的养护室中养护28天取出，再在常温下自然干燥得到成品砖。
本发明生产方法操作方便，所生产的免烧砖抗压强度高达33mpa，抗冻性强，并且实现了最大程度利用废料，同时不需要焙烧，节省了能源，减少了空气污染，值得推广。
实施例1
本实施例一方面提供的一种免烧路面砖，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰40份、发泡水泥废料30份、硅粉9.0份、偏铝酸钠2份、黄砂20份、生石灰5份、粘结剂2.5份和胶凝剂0.02份。
所述胶凝剂为凝石胶凝材料。
所述硅粉制备方法如下：
首先对硅粉的表面进行羟基化处理得到羟基化硅粉，再通过偶联剂改性羟基化硅粉得到偶联剂改性硅粉，最后通过接枝聚合反应使偶联剂改性硅粉与丙烯酰胺接枝聚合得到聚丙烯酰胺接枝硅粉。
所述羟基化处理方法是将硅粉浸入质量浓度9%的盐酸溶液中，搅拌反应21小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至ph值8-8.5得到碱处理硅粉；然后将所述碱处理硅粉浸入质量浓度18%的氢氧化钾溶液中，搅拌反应3小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，真空干燥后得到羟基化硅粉。
一方面提供的一种免烧路面砖的制备方法，所述免烧路面砖的制备方法包括如下步骤：
步骤（1）：制备坯料
按照重量份数取粉煤灰、发泡水泥废料、硅粉、偏铝酸钠、黄砂、生石灰、粘结剂和胶凝剂，将物料混合加20%重量的水搅拌均匀，经2小时困料后获得可供压力成型的坯料；
步骤（2）：坯体成型
将上述混合均匀并经困料的坯料用液压机成型为坯体，坯体的成型压强为50mpa，加压速率为6kn/s；
步骤（3）：制备产品
将成型后坯体在温度24±1℃，湿度80±2%的养护室中养护28天取出，再在常温下自然干燥得到成品砖。
实施例2
本实施例一方面提供的一种免烧路面砖，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰20份、发泡水泥废料45份、硅粉6.5份、偏铝酸钠4份、黄砂10份、生石灰9份、粘结剂0.03份和胶凝剂0.15份。
所述胶凝剂为凝石胶凝材料。
所述硅粉制备方法如下：
首先对硅粉的表面进行羟基化处理得到羟基化硅粉，再通过偶联剂改性羟基化硅粉得到偶联剂改性硅粉，最后通过接枝聚合反应使偶联剂改性硅粉与丙烯酰胺接枝聚合得到聚丙烯酰胺接枝硅粉。
所述羟基化处理方法是将硅粉浸入质量浓度9%的盐酸溶液中，搅拌反应18小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至ph值8.5得到碱处理硅粉；然后将所述碱处理硅粉浸入质量浓度18%的氢氧化钾溶液中，搅拌反应3小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，真空干燥后得到羟基化硅粉。
一方面提供的一种免烧路面砖的制备方法，所述免烧路面砖的制备方法包括如下步骤：
步骤（1）：制备坯料
按照重量份数取粉煤灰、发泡水泥废料、硅粉、偏铝酸钠、黄砂、生石灰、粘结剂和胶凝剂，将物料混合加10%重量的水搅拌均匀，经3小时困料后获得可供压力成型的坯料；
步骤（2）：坯体成型
将上述混合均匀并经困料的坯料用液压机成型为坯体，坯体的成型压强为40mpa，加压速率为6kn/s；
步骤（3）：制备产品
将成型后坯体在温度24±1℃，湿度80±2%的养护室中养护28天取出，再在常温下自然干燥得到成品砖。
实施例3
本实施例一方面提供的一种免烧路面砖，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰40份、发泡水泥废料30份、硅粉9.0份、偏铝酸钠2份、黄砂20份、生石灰5份、粘结剂2.5份和胶凝剂0.02份。
所述胶凝剂为凝石胶凝材料。
所述硅粉制备方法如下：
首先对硅粉的表面进行羟基化处理得到羟基化硅粉，再通过偶联剂改性羟基化硅粉得到偶联剂改性硅粉，最后通过接枝聚合反应使偶联剂改性硅粉与丙烯酰胺接枝聚合得到聚丙烯酰胺接枝硅粉。
所述羟基化处理方法是将硅粉浸入质量浓度9%的盐酸溶液中，搅拌反应19小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至ph值8-8.5得到碱处理硅粉；然后将所述碱处理硅粉浸入质量浓度18%的氢氧化钾溶液中，搅拌反应3小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，真空干燥后得到羟基化硅粉。
一方面提供的一种免烧路面砖的制备方法，所述免烧路面砖的制备方法包括如下步骤：
步骤（1）：制备坯料
按照重量份数取粉煤灰、发泡水泥废料、硅粉、偏铝酸钠、黄砂、生石灰、粘结剂和胶凝剂，将物料混合加15%重量的水搅拌均匀，经2小时困料后获得可供压力成型的坯料；
步骤（2）：坯体成型
将上述混合均匀并经困料的坯料用液压机成型为坯体，坯体的成型压强为45mpa，加压速率为6kn/s；
步骤（3）：制备产品
将成型后坯体在温度24±1℃，湿度80±2%的养护室中养护28天取出，再在常温下自然干燥得到成品砖。
实施例4
本实施例一方面提供的一种免烧路面砖，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰20份、发泡水泥废料45份、硅粉6.5份、偏铝酸钠4份、黄砂10份、生石灰9份、粘结剂0.03份和胶凝剂0.15份。
所述胶凝剂为凝石胶凝材料。
所述硅粉制备方法如下：
首先对硅粉的表面进行羟基化处理得到羟基化硅粉，再通过偶联剂改性羟基化硅粉得到偶联剂改性硅粉，最后通过接枝聚合反应使偶联剂改性硅粉与丙烯酰胺接枝聚合得到聚丙烯酰胺接枝硅粉。
所述羟基化处理方法是将硅粉浸入质量浓度9%的盐酸溶液中，搅拌反应20小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至ph值8得到碱处理硅粉；然后将所述碱处理硅粉浸入质量浓度18%的氢氧化钾溶液中，搅拌反应3小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，真空干燥后得到羟基化硅粉。
一方面提供的一种免烧路面砖的制备方法，所述免烧路面砖的制备方法包括如下步骤：
步骤（1）：制备坯料
按照重量份数取粉煤灰、发泡水泥废料、硅粉、偏铝酸钠、黄砂、生石灰、粘结剂和胶凝剂，将物料混合加18%重量的水搅拌均匀，经2小时困料后获得可供压力成型的坯料；
步骤（2）：坯体成型
将上述混合均匀并经困料的坯料用液压机成型为坯体，坯体的成型压强为48mpa，加压速率为6kn/s；
步骤（3）：制备产品
将成型后坯体在温度24±1℃，湿度80±2%的养护室中养护28天取出，再在常温下自然干燥得到成品砖。
实施例5
本实施例一方面提供的一种免烧路面砖，所述免烧路面砖包括如下重量份数的组分：粉煤灰31份、发泡水泥废料32份、硅粉7.0份、偏铝酸钠3份、黄砂16份、生石灰7份、粘结剂1.2份和胶凝剂0.08份。
所述胶凝剂为凝石胶凝材料。
所述硅粉制备方法如下：
首先对硅粉的表面进行羟基化处理得到羟基化硅粉，再通过偶联剂改性羟基化硅粉得到偶联剂改性硅粉，最后通过接枝聚合反应使偶联剂改性硅粉与丙烯酰胺接枝聚合得到聚丙烯酰胺接枝硅粉。
所述羟基化处理方法是将硅粉浸入质量浓度9%的盐酸溶液中，搅拌反应21小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至ph值8-8.5得到碱处理硅粉；然后将所述碱处理硅粉浸入质量浓度18%的氢氧化钾溶液中，搅拌反应3小时，减压抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，真空干燥后得到羟基化硅粉。
一方面提供的一种免烧路面砖的制备方法，所述免烧路面砖的制备方法包括如下步骤：
步骤（1）：制备坯料
按照重量份数取粉煤灰、发泡水泥废料、硅粉、偏铝酸钠、黄砂、生石灰、粘结剂和胶凝剂，将物料混合加13%重量的水搅拌均匀，经2小时困料后获得可供压力成型的坯料；
步骤（2）：坯体成型
将上述混合均匀并经困料的坯料用液压机成型为坯体，坯体的成型压强为48mpa，加压速率为6kn/s；
步骤（3）：制备产品
将成型后坯体在温度24±1℃，湿度80±2%的养护室中养护28天取出，再在常温下自然干燥得到成品砖。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。