本发明公开了一种淤泥透水砖的制备方法，属于建筑材料
技术领域：
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背景技术：
：透水性地面由于具有缓解城市排水系统泄洪压力、补充地下水资源、改善城市地表植物和土壤微生物生存条件、使地下水分易于蒸发而消除城市热岛效应等优点而受到越来越多研究人员的关注。而且，透水砖的特殊蜂窝状结构使其具有吸声、降噪、减少眩光和对污水进行初步物理净化等优点。透水性路面砖是城市透水性路面的主要构成成分，主要有水泥基透水混凝土砖、高分子透水混凝土砖和烧结透水砖３种。其中，水泥基透水混凝土砖制作工艺简单，成本低廉且性能稳定，适合于大规模推广应用。有关水泥基透水砖的研究主要集中于通过优化工艺参数来改善其性能，透水砖按合成方式不同分为陶瓷透水砖和非陶瓷透水砖两大类。陶瓷透水砖主要是利用固体废物为主要合成原料，通过破碎、成型、高温焙烧而制成。非陶瓷透水砖以无机非金属材料为主要原料，通过粘结剂成型和固化，制备出具有透水砖性能，符合透水砖标准的建筑材料。由于其无需烧制，所以被称为非陶瓷透水砖，烧结法透水砖优点是原料为固体废弃物，生产周期较短，在高温煅烧的情况下会除去大多数有害物质，减少对环境的污染，还可以将重金属离子固化在透水砖中，防止其流入土壤和城市地下水中，其本身通过高温烧结后瓷化，具有较好的抗冻性，可以有效提高在寒冷地区的使用寿命。缺点是烧结过程中需要使用天然气或电力等能源。非烧结法透水砖使用的原料本身不能含有重金属离子等其他有害物质。因为养护型透水砖在雨水长期的冲蚀过程中，有害物质会随顺雨水流入土壤和城市地下水中，对城市和环境造成污染。主要缺点是在原料选取上有一定的局限性，而且生产的周期比较长，其本身是通过粘结剂固化在一起，由于水的热缩冷胀的原因，在北方寒冷地区抗冻性较差，使用寿命大大缩短。传统的透水砖透水性能差，抗压强度低。因此，如何改善传统的透水砖透水性能差，抗压强度低的缺点，以获取更高综合性能的提高，是其推广与应用，满足工业生产需求亟待解决的问题。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是：针对传统透水砖透水性能差，抗压强度低的问题，提供了一种淤泥透水砖的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：（1）按重量份数计，依次取60~80份淤泥，20~30份粘结剂，5~8份硅烷偶联剂，10~20份低熔点合金，5~8份催化剂，10~20份水玻璃，10~20份改性纤维和5~8植物精油搅拌混合，压制成型，得砖坯；（2）将砖坯置于冰箱中冷冻，再解冻，经过冻融循环5~8次后，炭化，高温烧结，煅烧，降温，得预处理砖坯；（3）将预处理砖坯置于多巴胺溶液中浸泡，取出，干燥，即得淤泥透水砖。步骤（1）所述粘结剂的制备过程为：将桃胶与水按质量比1：50~1：100混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，即得粘结剂。步骤（1）所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的任意一种。步骤（1）所述低熔点合金为铟铋合金，铟铋合金中各组分质量含量为：铟占51%（ω），铋占30%（ω），锡占8%（ω），铅占11%（ω）。步骤（1）所述催化剂是由纳米铁粉和氟化钠那质量比1：2~1：3混合配制而成。步骤（1）所述改性纤维的制备过程为：将剑麻纤维与沼液按质量比为1：1～1：3混合后，静置发霉，再经洗涤后，干燥至恒重，得预处理剑麻纤维；将预处理剑麻纤维与饱和浸渍液按质量比为1：40～1：60混合浸渍后，过滤，自然晾干至含水率为20～30%、用液氮冷冻，得冷冻剑麻纤维；用载有三甲基铝的氮气熏蒸冷冻剑麻纤维，持续熏蒸8～12h后，干燥至恒重，得改性纤维。步骤（1）所述植物精油为白菊精油，五味子精油或薰衣草精油中的任意一种。本发明的有益效果是：（1）本发明通过添加粘结剂，低熔点合金和催化剂，在制备过程中，首先，坯料经过冻融循环处理，坯料中的水结成冰，使得水的体积膨胀，膨胀使得体系中的小孔撑大，冰融化后水从孔中流出，使得体系中形成大量的空隙，接着，在炭化过程中，体系中的有机质炭化，同时，低熔点合金熔化，并在体系中流动，使得体系中形成大量的通孔，同时低熔点合金流动过程携带催化剂在体系中扩散，随着温度的逐渐上升，在高温烧结过程中，在催化剂的作用下，体系中的二氧化硅与体系中的炭反应，生成碳化硅，生成的碳化硅构成坚硬的骨架，使得体系的抗压强度得到，因此，在体系孔隙率提升的同时，体系的抗压强度同样得到提升；（2）本发明通过添加改性纤维，将剑麻纤维与沼液混合发霉，利用沼液中丰富的微生物使剑麻纤维细胞壁发生一定程度的破坏，再经干燥至恒重，使剑麻纤维细胞内部游离水挥发，再与饱和浸渍液浸渍过程中，浸渍液中溶解的亚硝酸钠和氯化铵随细胞吸水过程一起被细胞吸收进入剑麻纤维细胞内部，达到吸附饱和后，自然晾干，使纤维细胞间隙和纤维表面水分大量挥发，而细胞内部水分得以保留，再利用液氮极速冷冻，一方面，可使细胞内部亚硝酸钠和氯化铵溶解度快速降低而结晶析出而固定于细胞内部，另一方面，水分结冰后使细胞体积发生膨胀，从而使细胞发生一定程度的破裂，形成大量微小裂缝，在后续用预热后的载有三甲基铝的氮气熏蒸过程中，细胞内部形成的冰晶逐渐融化，三甲基铝预水后发生水解，生成纳米氧化铝作为阻燃剂留存于细胞中，实现对剑麻纤维细胞内部的有效填充，从而提高纤维的致密度，使纤维的抗压强度得到有效提高。具体实施方式将桃胶与水按质量比1：50～1：100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌10～20min，混合静置溶胀3～5后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90～95℃，转速为400～600r/min条件下，加热搅拌溶解40～60min，即得粘结剂；按质量比为1：1～1：3将剑麻纤维与沼液加入混料机中，于转速为300～500r/min条件下搅拌混合30～45min，得混合料，再将所得混合料均匀平铺于托盘中，并将托盘移入温室，于温度为28～32℃，湿度为70～80%条件下，恒温恒湿静置发霉10～15天，再用去离子水洗涤发霉后的混合料4～6次，并将洗涤后的混合料移入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得预处理剑麻纤维；再将所得预处理剑麻纤维与饱和浸渍液按质量比为1：40～1：60加入水槽中，于温度为40～45℃条件下，恒温浸渍12～24h后，过滤，得滤渣，沥干水分后，自然晾干至滤渣含水率为20～30%，再用液氮喷淋冷冻自然晾干的滤渣40～60s，得冷冻剑麻纤维；在反应釜中部架设一层铁丝网，并将所得冷冻剑麻纤维均匀平铺于铁丝网表面，再向反应釜内部通入预热至35～40℃的载有三甲基铝的氮气，持续熏蒸8～12h后，收集铁丝网表面熏蒸后的剑麻纤维，并置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得改性纤维；按重量份数计，依次取60～80份淤泥，20～30份粘结剂，5～8份硅烷偶联剂，10～20份低熔点合金，5～8份催化剂，10～20份水玻璃，10～20份改性纤维和5～8份植物精油置于混料机中，于转速为100～200r/min条件下，搅拌混合40～60min，得混合浆料，接着将混合浆料置于砖坯成型机中，压制成型，得砖坯；将砖坯置于冰箱中，于温度为-6～-12℃条件下，冷冻后，再于室温条件下解冻，经过冻融循环5～8次后，得湿砖坯，接着将湿砖坯置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥砖坯，接着将干燥砖坯置于烧结炉中，并以60～90ml/min的速率向炉内充入氮气，于温度为650～750℃条件下，炭化处理1～2h，接着以8～15℃/min的速率升温至1400～1550℃，于温度为1400～1550℃条件下，高温烧结2～3h后，随炉降至室温，得烧结料，接着将烧结料置于马弗炉中，于温度为650～750℃条件下，煅烧1～2h后，随炉降至室温，得预处理砖坯；将预处理砖坯置于质量浓度为2.6mg/ml的多巴胺溶液中浸泡18～24h，取出后置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，即得淤泥透水砖。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的任意一种。所述低熔点合金为铟铋合金，铟铋合金中各组分质量含量为：铟占51%（ω），铋占30%（ω），锡占8%（ω），铅占11%（ω）。所述催化剂是由纳米铁粉和氟化钠那质量比1：2～1：3混合配制而成。所述植物精油为白菊精油，五味子精油或薰衣草精油中的任意一种。将桃胶与水按质量比1：100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌20min，混合静置溶胀5后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌溶解60min，即得粘结剂；按质量比为1：3将剑麻纤维与沼液加入混料机中，于转速为500r/min条件下搅拌混合45min，得混合料，再将所得混合料均匀平铺于托盘中，并将托盘移入温室，于温度为32℃，湿度为80%条件下，恒温恒湿静置发霉15天，再用去离子水洗涤发霉后的混合料6次，并将洗涤后的混合料移入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得预处理剑麻纤维；再将所得预处理剑麻纤维与饱和浸渍液按质量比为1：60加入水槽中，于温度为45℃条件下，恒温浸渍24h后，过滤，得滤渣，沥干水分后，自然晾干至滤渣含水率为30%，再用液氮喷淋冷冻自然晾干的滤渣60s，得冷冻剑麻纤维；在反应釜中部架设一层铁丝网，并将所得冷冻剑麻纤维均匀平铺于铁丝网表面，再向反应釜内部通入预热至40℃的载有三甲基铝的氮气，持续熏蒸12h后，收集铁丝网表面熏蒸后的剑麻纤维，并置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性纤维；按重量份数计，依次取80份淤泥，30份粘结剂，8份硅烷偶联剂，20份低熔点合金，5份催化剂，20份水玻璃，20份改性纤维和8份植物精油置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料，接着将混合浆料置于砖坯成型机中，压制成型，得砖坯；将砖坯置于冰箱中，于温度为-12℃条件下，冷冻后，再于室温条件下解冻，经过冻融循环8次后，得湿砖坯，接着将湿砖坯置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥砖坯，接着将干燥砖坯置于烧结炉中，并以90ml/min的速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化处理2h，接着以15℃/min的速率升温至1550℃，于温度为1550℃条件下，高温烧结3h后，随炉降至室温，得烧结料，接着将烧结料置于马弗炉中，于温度为750℃条件下，煅烧2h后，随炉降至室温，得预处理砖坯；将预处理砖坯置于质量浓度为2.6mg/ml的多巴胺溶液中浸泡24h，取出后置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得淤泥透水砖。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述低熔点合金为铟铋合金，铟铋合金中各组分质量含量为：铟占51%（ω），铋占30%（ω），锡占8%（ω），铅占11%（ω）。所述催化剂是由纳米铁粉和氟化钠那质量比1：3混合配制而成。所述植物精油为白菊精油。将桃胶与水按质量比1：100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌20min，混合静置溶胀5后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌溶解60min，即得粘结剂；按质量比为1：3将剑麻纤维与沼液加入混料机中，于转速为500r/min条件下搅拌混合45min，得混合料，再将所得混合料均匀平铺于托盘中，并将托盘移入温室，于温度为32℃，湿度为80%条件下，恒温恒湿静置发霉15天，再用去离子水洗涤发霉后的混合料6次，并将洗涤后的混合料移入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得预处理剑麻纤维；再将所得预处理剑麻纤维与饱和浸渍液按质量比为1：60加入水槽中，于温度为45℃条件下，恒温浸渍24h后，过滤，得滤渣，沥干水分后，自然晾干至滤渣含水率为30%，再用液氮喷淋冷冻自然晾干的滤渣60s，得冷冻剑麻纤维；在反应釜中部架设一层铁丝网，并将所得冷冻剑麻纤维均匀平铺于铁丝网表面，再向反应釜内部通入预热至40℃的载有三甲基铝的氮气，持续熏蒸12h后，收集铁丝网表面熏蒸后的剑麻纤维，并置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性纤维；按重量份数计，依次取80份淤泥，30份粘结剂，8份硅烷偶联剂，5份催化剂，20份水玻璃，20份改性纤维和8份植物精油置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料，接着将混合浆料置于砖坯成型机中，压制成型，得砖坯；将砖坯置于冰箱中，于温度为-12℃条件下，冷冻后，再于室温条件下解冻，经过冻融循环8次后，得湿砖坯，接着将湿砖坯置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥砖坯，接着将干燥砖坯置于烧结炉中，并以90ml/min的速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化处理2h，接着以15℃/min的速率升温至1550℃，于温度为1550℃条件下，高温烧结3h后，随炉降至室温，得烧结料，接着将烧结料置于马弗炉中，于温度为750℃条件下，煅烧2h后，随炉降至室温，得预处理砖坯；将预处理砖坯置于质量浓度为2.6mg/ml的多巴胺溶液中浸泡24h，取出后置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得淤泥透水砖。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述催化剂是由纳米铁粉和氟化钠那质量比1：3混合配制而成。所述植物精油为白菊精油。将桃胶与水按质量比1：100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌20min，混合静置溶胀5后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌溶解60min，即得粘结剂；按重量份数计，依次取80份淤泥，30份粘结剂，8份硅烷偶联剂，20份低熔点合金，5份催化剂，20份水玻璃，20份改性纤维和8份植物精油置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料，接着将混合浆料置于砖坯成型机中，压制成型，得砖坯；将砖坯置于冰箱中，于温度为-12℃条件下，冷冻后，再于室温条件下解冻，经过冻融循环8次后，得湿砖坯，接着将湿砖坯置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥砖坯，接着将干燥砖坯置于烧结炉中，并以90ml/min的速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化处理2h，接着以15℃/min的速率升温至1550℃，于温度为1550℃条件下，高温烧结3h后，随炉降至室温，得烧结料，接着将烧结料置于马弗炉中，于温度为750℃条件下，煅烧2h后，随炉降至室温，得预处理砖坯；将预处理砖坯置于质量浓度为2.6mg/ml的多巴胺溶液中浸泡24h，取出后置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得淤泥透水砖。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述低熔点合金为铟铋合金，铟铋合金中各组分质量含量为：铟占51%（ω），铋占30%（ω），锡占8%（ω），铅占11%（ω）。所述催化剂是由纳米铁粉和氟化钠那质量比1：3混合配制而成。所述植物精油为白菊精油。将桃胶与水按质量比1：100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌20min，混合静置溶胀5后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌溶解60min，即得粘结剂；按质量比为1：3将剑麻纤维与沼液加入混料机中，于转速为500r/min条件下搅拌混合45min，得混合料，再将所得混合料均匀平铺于托盘中，并将托盘移入温室，于温度为32℃，湿度为80%条件下，恒温恒湿静置发霉15天，再用去离子水洗涤发霉后的混合料6次，并将洗涤后的混合料移入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得预处理剑麻纤维；再将所得预处理剑麻纤维与饱和浸渍液按质量比为1：60加入水槽中，于温度为45℃条件下，恒温浸渍24h后，过滤，得滤渣，沥干水分后，自然晾干至滤渣含水率为30%，再用液氮喷淋冷冻自然晾干的滤渣60s，得冷冻剑麻纤维；在反应釜中部架设一层铁丝网，并将所得冷冻剑麻纤维均匀平铺于铁丝网表面，再向反应釜内部通入预热至40℃的载有三甲基铝的氮气，持续熏蒸12h后，收集铁丝网表面熏蒸后的剑麻纤维，并置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性纤维；按重量份数计，依次取80份淤泥，30份粘结剂，8份硅烷偶联剂，20份低熔点合金，5份催化剂，20份水玻璃，20份改性纤维和8份植物精油置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料，接着将混合浆料置于砖坯成型机中，压制成型，得砖坯；接着将砖坯置于烧结炉中，并以90ml/min的速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化处理2h，接着以15℃/min的速率升温至1550℃，于温度为1550℃条件下，高温烧结3h后，随炉降至室温，得烧结料，接着将烧结料置于马弗炉中，于温度为750℃条件下，煅烧2h后，随炉降至室温，得预处理砖坯；将预处理砖坯置于质量浓度为2.6mg/ml的多巴胺溶液中浸泡24h，取出后置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，即得淤泥透水砖。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述低熔点合金为铟铋合金，铟铋合金中各组分质量含量为：铟占51%（ω），铋占30%（ω），锡占8%（ω），铅占11%（ω）。所述催化剂是由纳米铁粉和氟化钠那质量比1：3混合配制而成。所述植物精油为白菊精油。将桃胶与水按质量比1：100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌20min，混合静置溶胀5后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌溶解60min，即得粘结剂；按质量比为1：3将剑麻纤维与沼液加入混料机中，于转速为500r/min条件下搅拌混合45min，得混合料，再将所得混合料均匀平铺于托盘中，并将托盘移入温室，于温度为32℃，湿度为80%条件下，恒温恒湿静置发霉15天，再用去离子水洗涤发霉后的混合料6次，并将洗涤后的混合料移入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得预处理剑麻纤维；再将所得预处理剑麻纤维与饱和浸渍液按质量比为1：60加入水槽中，于温度为45℃条件下，恒温浸渍24h后，过滤，得滤渣，沥干水分后，自然晾干至滤渣含水率为30%，再用液氮喷淋冷冻自然晾干的滤渣60s，得冷冻剑麻纤维；在反应釜中部架设一层铁丝网，并将所得冷冻剑麻纤维均匀平铺于铁丝网表面，再向反应釜内部通入预热至40℃的载有三甲基铝的氮气，持续熏蒸12h后，收集铁丝网表面熏蒸后的剑麻纤维，并置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性纤维；按重量份数计，依次取80份淤泥，30份粘结剂，8份硅烷偶联剂，20份低熔点合金，5份催化剂，20份水玻璃，20份改性纤维和8份植物精油置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料，接着将混合浆料置于砖坯成型机中，压制成型，得砖坯；将砖坯置于冰箱中，于温度为-12℃条件下，冷冻后，再于室温条件下解冻，经过冻融循环8次后，得湿砖坯，接着将湿砖坯置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥砖坯，接着将干燥砖坯置于烧结炉中，并以90ml/min的速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化处理2h，接着以15℃/min的速率升温至1550℃，于温度为1550℃条件下，高温烧结3h后，随炉降至室温，得烧结料，接着将烧结料置于马弗炉中，于温度为750℃条件下，煅烧2h后，随炉降至室温，即得淤泥透水砖。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述低熔点合金为铟铋合金，铟铋合金中各组分质量含量为：铟占51%（ω），铋占30%（ω），锡占8%（ω），铅占11%（ω）。所述催化剂是由纳米铁粉和氟化钠那质量比1：3混合配制而成。所述植物精油为白菊精油。对比例：烟台市某制砖厂生产的透水砖。将实例1至实例5所得的淤泥透水砖及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：透水性能：按照国家标准jb/t25993检测试件；抗压强度：按照国家标准jb/t25993检测试件。具体检测结果如表1所示：表1：淤泥透水砖具体检测结果检测项目实例1实例2实例3实例4实例5对比例透水系数/（cm/s）5.624.392.272.252.121.95孔隙率/%33.931.326.424.421.119.8抗压强度/mpa403628232118抗折强度/mpa107.36.84.23.22.8由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的淤泥透水砖具有的透水性好、抗压强度高特点，在建筑材料技术行业的发展具有广阔的前景。当前第1页12