本发明涉及建筑材料制备
技术领域：
，具体涉及一种免烧环保透水砖的制备方法。
背景技术：
：随着城市化发展速度的加剧，城市地表正在逐步被建筑物和各种混凝土等阻水性材料所覆盖，不透水区域比例在大幅增高，部分地区其覆盖率已超过80%。由于城市的排水能力越来越差，许多城市一遇到暴雨，其路面雨水无法快速渗漏，很容易造成城市内涝。因此，为解决城市地表硬化问题，营造高质量的自然生活环境，维护城市生态平衡，绿色环保的新型建材产品-透水砖应运而生，并得到了快速发展。目前，制备透水砖常用的原料主要有给水厂污泥，多年期赤泥，黄金尾矿，粉煤灰，釉面陶瓷，混凝土等。而这些原料所制备的透水砖一般都需要经1000～1400℃的高温烧结，浪费化石燃料，并产生工业废气造成大气污染。目前，为了避免高温烧结造成的能源浪费以及大气污染，出现了免烧砖，但是免烧砖主要是靠压力压制成型，其内结合强度低，导致免烧砖的机械性能不如烧结砖优异，虽然提高压制成型的压力可以提高免烧砖的机械性能，但是压力的增加又会导致免烧砖内部孔隙率的降低，进而影响免烧砖的透水性能。因此，发明一种既具有良好的机械性能又具有优异透水性的免烧透水砖对建筑材料制备
技术领域：
具有积极的意义。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的免烧透水砖由于砖体内结合强度低导致机械性能不理想的缺陷，提供了一种免烧环保透水砖的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种免烧环保透水砖的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将玄武岩矿石、葡萄皮和水混合后静置浸泡10～15天，浸泡结束后取出玄武岩矿石，立即用液氮喷淋冷冻处理10～15min，冷冻处理结束后粉碎，并筛选出粒径为1～2mm的玄武岩颗粒；（2）将上述玄武岩颗粒和多巴胺溶液混合后超声振荡处理，过滤分离得到滤渣；（3）将上述滤渣、硅酸钠和水混合后得到混合液，用盐酸调节混合液ph至5.0～5.5，再对混合液加热升温，搅拌反应1～2h后，过滤，分离得到改性滤渣；（4）将果皮和水混合后打浆处理，得到混合浆液，将所得混合浆液密封发酵，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；（5）将上述改性滤渣和普通硅酸盐水泥以及河底淤泥搅拌混合得到混合料，再将混合料和上述发酵滤液按等质量比混合均匀后，在30～40℃下静置5～10min，得到砖坯料；（6）将上述砖坯料注入不锈钢模具中，压制得到砖坯，再将砖坯干燥，即可得到免烧环保透水砖。步骤（1）中所述的玄武岩矿石、葡萄皮和水的质量比为1：1：10。步骤（2）中所述的玄武岩颗粒和多巴胺溶液的质量比为1：8，多巴胺溶液的质量浓度为2g/l，超声振荡处理的频率为30～40khz、超声振荡处理的功率为200～300w，超声振荡处理的时间为1～2h。步骤（3）中所述的滤渣、硅酸钠和水的质量比为1：3：10，加热升温的温度为60～70℃。步骤（4）中所述的果皮为葡萄皮、苹果皮、菠萝皮、香蕉皮、猕猴桃皮中的一种或多种。步骤（4）中所述的果皮和水的质量比为1：3，密封发酵的温度为35～55℃，密封发酵的时间为7～9天。步骤（5）中所述的改性滤渣和普通硅酸盐水泥以及河底淤泥的质量比为5：1：1。步骤（6）中所述的不锈钢模具的尺寸为250mm×250mm×50mm，压制压力为2～4mpa，压制时间为12～15min，干燥的方式为：将砖坯放入烘箱，在30～40℃下干燥10～12h后升高烘箱温度至70～80℃，继续干燥20～24h。本发明的有益效果是：（1）本发明选用具有丰富孔隙结构的玄武岩矿石作为原料，首先将其和带有酵母菌的葡萄皮混合浸泡，一方面利用酵母菌降解葡萄皮产生有机酸对玄武岩表面以及内部孔隙产生微腐，提高玄武岩的孔隙率，另一方面使得浸泡过程中水可以进入玄武岩孔隙中，再用液氮瞬时冷冻，利用“冰劈”作用进一步拓宽玄武岩的孔径，从而使得玄武岩具有更丰富的孔隙通道提供给水分子通过，用其作为透水砖的原料可以提高砖体透水率；（2）本发明将拓宽孔径后的玄武岩用多巴胺溶液浸泡，利用多巴胺在水中溶解氧的作用下发生氧化交联反应，在玄武岩表面形成一层具有粘性的聚多巴胺膜层，再将固着聚多巴胺膜层的玄武岩和硅酸盐溶液混合，用盐酸和硅酸盐反应生成硅酸沉淀，接着在高温作用下硅酸水解生成纳米二氧化硅颗粒并均匀牢固的吸附在聚多巴胺膜层上，纳米二氧化硅的固着给玄武岩表面增加了大量硅羟基，玄武岩表面的硅羟基和普通硅酸盐水泥表面的硅羟基在高温作用下发生脱水缩合反应，生成键能极大的si-o-si键，同时果皮发酵液中丰富的活性基团作为胶合介质，可以在玄武岩和水泥之间形成丰富的氢键和化学键，si-o-si键、氢键和化学键的产生增加了砖体的内部结合力，使得砖体内结合强度提高，从而改善了常见免烧透水砖机械性能不理想的问题，另外，内部结合力的增强使得免烧透水砖在达到相同成型效果时所需的压制成型压力得以减小，从而增大了免烧砖的孔隙率，进一步提高了免烧砖的透水性，具有广阔的应用前景。具体实施方式按质量比为1：1：10将玄武岩矿石、葡萄皮和水混合后静置浸泡10～15天，浸泡结束后取出玄武岩矿石，立即用液氮喷淋冷冻处理10～15min，冷冻处理结束后放入碎石机中粉碎20～30min，再转入球磨机继续研磨20～30min后，筛选出粒径为1～2mm的玄武岩颗粒；将玄武岩颗粒和质量浓度为2g/l的多巴胺溶液按质量比为1：8混合后放入超声振荡仪中，在频率为30～40khz、功率为200～300w的条件下超声振荡处理1～2h，过滤分离得到滤渣；按质量比为1：3：10将滤渣、硅酸钠和水混合后得到混合液，用浓度为0.5mol/l的盐酸调节混合液ph至5.0～5.5，再对混合液加热升温至60～70℃，搅拌反应1～2h后，过滤，分离得到改性滤渣；按质量比为1：3将果皮和水混合后放入打浆机中进行打浆处理15～20min，得到混合浆液，将所得混合浆液装入发酵罐中，密封罐口后在35～55℃下密封发酵7～9天，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；按质量比为5：1：1将改性滤渣和普通硅酸盐水泥以及河底淤泥用玻璃棒搅拌混合3～5min得到混合料，再将混合料和发酵滤液按等质量比混合均匀后，在30～40℃下静置5～10min，得到砖坯料；将砖坯料注入尺寸为250mm×250mm×50mm的不锈钢模具中，用压制成型机以2～4mpa的压力保压压制12～15min，得到砖坯，再将砖坯放入烘箱，在30～40℃下干燥10～12h后升高烘箱温度至70～80℃，继续干燥20～24h，即可得到免烧环保透水砖。所述的果皮为葡萄皮、苹果皮、菠萝皮、香蕉皮、猕猴桃皮中的一种或多种。实例1按质量比为1：1：10将玄武岩矿石、葡萄皮和水混合后静置浸泡10天，浸泡结束后取出玄武岩矿石，立即用液氮喷淋冷冻处理10min，冷冻处理结束后放入碎石机中粉碎20min，再转入球磨机继续研磨20min后，筛选出粒径为1mm的玄武岩颗粒；将玄武岩颗粒和质量浓度为2g/l的多巴胺溶液按质量比为1：8混合后放入超声振荡仪中，在频率为30khz、功率为200w的条件下超声振荡处理1h，过滤分离得到滤渣；按质量比为1：3：10将滤渣、硅酸钠和水混合后得到混合液，用浓度为0.5mol/l的盐酸调节混合液ph至5.0，再对混合液加热升温至60℃，搅拌反应1h后，过滤，分离得到改性滤渣；按质量比为1：3将葡萄皮和水混合后放入打浆机中进行打浆处理15min，得到混合浆液，将所得混合浆液装入发酵罐中，密封罐口后在35℃下密封发酵7天，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；按质量比为5：1：1将改性滤渣和普通硅酸盐水泥以及河底淤泥用玻璃棒搅拌混合3min得到混合料，再将混合料和发酵滤液按等质量比混合均匀后，在30℃下静置5min，得到砖坯料；将砖坯料注入尺寸为250mm×250mm×50mm的不锈钢模具中，用压制成型机以2mpa的压力保压压制12min，得到砖坯，再将砖坯放入烘箱，在30℃下干燥10h后升高烘箱温度至70℃，继续干燥20h，即可得到免烧环保透水砖。实例2按质量比为1：1：10将玄武岩矿石、葡萄皮和水混合后静置浸泡13天，浸泡结束后取出玄武岩矿石，立即用液氮喷淋冷冻处理13min，冷冻处理结束后放入碎石机中粉碎25min，再转入球磨机继续研磨25min后，筛选出粒径为1mm的玄武岩颗粒；将玄武岩颗粒和质量浓度为2g/l的多巴胺溶液按质量比为1：8混合后放入超声振荡仪中，在频率为35khz、功率为250w的条件下超声振荡处理1h，过滤分离得到滤渣；按质量比为1：3：10将滤渣、硅酸钠和水混合后得到混合液，用浓度为0.5mol/l的盐酸调节混合液ph至5.3，再对混合液加热升温至65℃，搅拌反应2h后，过滤，分离得到改性滤渣；按质量比为1：3将菠萝皮和水混合后放入打浆机中进行打浆处理18min，得到混合浆液，将所得混合浆液装入发酵罐中，密封罐口后在45℃下密封发酵8天，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；按质量比为5：1：1将改性滤渣和普通硅酸盐水泥以及河底淤泥用玻璃棒搅拌混合4min得到混合料，再将混合料和发酵滤液按等质量比混合均匀后，在35℃下静置8min，得到砖坯料；将砖坯料注入尺寸为250mm×250mm×50mm的不锈钢模具中，用压制成型机以3mpa的压力保压压制13min，得到砖坯，再将砖坯放入烘箱，在35℃下干燥11h后升高烘箱温度至75℃，继续干燥22h，即可得到免烧环保透水砖。实例3按质量比为1：1：10将玄武岩矿石、葡萄皮和水混合后静置浸泡15天，浸泡结束后取出玄武岩矿石，立即用液氮喷淋冷冻处理15min，冷冻处理结束后放入碎石机中粉碎30min，再转入球磨机继续研磨30min后，筛选出粒径为2mm的玄武岩颗粒；将玄武岩颗粒和质量浓度为2g/l的多巴胺溶液按质量比为1：8混合后放入超声振荡仪中，在频率为40khz、功率为300w的条件下超声振荡处理2h，过滤分离得到滤渣；按质量比为1：3：10将滤渣、硅酸钠和水混合后得到混合液，用浓度为0.5mol/l的盐酸调节混合液ph至5.5，再对混合液加热升温至70℃，搅拌反应2h后，过滤，分离得到改性滤渣；按质量比为1：3将香蕉皮和水混合后放入打浆机中进行打浆处理20min，得到混合浆液，将所得混合浆液装入发酵罐中，密封罐口后在55℃下密封发酵9天，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；按质量比为5：1：1将改性滤渣和普通硅酸盐水泥以及河底淤泥用玻璃棒搅拌混合5min得到混合料，再将混合料和发酵滤液按等质量比混合均匀后，在40℃下静置10min，得到砖坯料；将砖坯料注入尺寸为250mm×250mm×50mm的不锈钢模具中，用压制成型机以4mpa的压力保压压制15min，得到砖坯，再将砖坯放入烘箱，在40℃下干燥12h后升高烘箱温度至80℃，继续干燥24h，即可得到免烧环保透水砖。对照例以郑州市某公司生产的免烧砖作为对比例对本发明制得的免烧环保透水砖和对照例中的免烧砖进行检测，检测结果如表1所示：1、测试方法：样品力学性能测试按jb/t25993-2010的规定进行。抗压强度测试采用wew-600a液压万能试验机进行检测，加载速度为0.3mpa/s。抗折强度测试采用wdw1020微控电子万能材料试验机进行检测，加载速度为0.1～0.2mpa/s。内结合强度依据en319-11995制，利用万能材料力学试验机测试免烧砖的内结合强度。吸水率和透水系数按jb/t25993-2010规定进行测试，并用吸水率和透水系数标示免烧砖的透水性，吸水率和透水系数越高，透水性越强。样品的吸水率和透水系数由下面公式计算：wa=（m2-m1）/m1×100%，k25=ql/aht式中，wa（%）为样品吸水率；m1（g）为样品干燥时质量；m2（g）为样品完全吸水后质量；k25（cm/s）是在水温25℃时试样的透水系数；q（ml）为时间t秒内渗出的水量；l（cm）为式样的厚度；a（cm2）为式样的上表面积；h（cm）为水位差；t（s）为时间。表1测试项目实例1实例2实例3对照例抗压强度（mpa）38.7939.1240.0516.38抗折强度（mpa）1.251.361.480.82内结合强度（mpa）0.870.920.970.51吸水率（%）15.2415.3215.678.21透水系数（mm/s）0.930.950.990.38根据表1中数据可知，本发明制得的免烧环保透水砖内结合强度高，机械性能优异，具有极佳的透水性能。当前第1页12