本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种免烧轻质砖及其制备方法。
背景技术：
目前，建筑中使用的砌墙砖，种类繁多。其中，传统的红砖是以粘土为主要原料，经烧结而成，红砖虽然价格便宜、经久耐用，但是同时存在砖块小、自重大、耗土多、烧结过程中消耗过多能源等问题。而免烧砖是利用废料作为主要原料，不经高温煅烧而制造的一种新型砌墙砖，节约能源、保护环境。除此之外，由于该种砖强度高、耐久性好、尺寸标准、外形完整、色泽均一，具有古朴自然的外观，可做清水墙也可以做任何外装饰，逐渐成为一种取代粘土砖的更新换代产品，极有发展前景。
中国专利CN201610277542.2公开了一种建筑免烧砖，是将水泥、外混料、水、砂、尼龙纤维、高效减水剂投入到搅拌机搅拌均匀，将水泥混合物浇筑到模具中，固化后脱模，进行表面养护；得到建筑免烧砖。但是该专利制备的建筑免烧砖中含有尼龙纤维，使免烧砖的耐高温性能降低。
因此，为解决上述问题，需要一种节省能源、保护环境、质量轻、强度高、耐火的免烧轻质砖。
技术实现要素：
本发明针对上述问题，提供一种节省能源、保护环境、质量轻、强度高的免烧轻质砖及其制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种免烧轻质砖，制备免烧轻质砖的原料及其质量百分数为：高炉渣40％～60％、赤泥20％～30％、菱镁矿10％～15％、白云石5％～10％、氧化铝纤维3％～8％；其中，高炉渣的粒径为15μm～20μm；赤泥的粒径为20μm～30μm；菱镁矿的粒径为1μm～3μm；白云石的粒径为1μm～3μm；氧化铝纤维的长度为3mm～5mm；
其中，工业废料高炉渣和赤泥作为免烧轻质砖的主要原料，节省能源、保护环境；同时，高炉渣含有很多孔隙，降低了免烧轻质砖的密度；菱镁矿和白云石具有很好的水硬性，增加了免烧轻质砖分子间的结合力；氧化铝纤维的添加增加了免烧轻质砖的强度。
进一步地，赤泥中不含有放射性元素。
进一步地，氧化铝纤维的直径为4μm～7μm。
本发明的另一目的在于提供一种上述免烧轻质砖的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，赤泥预处理：先在所述质量百分数的赤泥中加入其质量百分比为40％～60％的稀盐酸，静置陈化6h～8h，然后将赤泥下层沉淀和上层溶液分离，将下层沉淀烘干备用；
步骤S2，菱镁矿和白云石预烧：将所述质量百分数的菱镁矿和白云石混合预烧，预烧制度为：从室温升温至600℃～700℃，保温60min～90min后随炉冷却，得到混合预烧料，将混合预烧料磨细备用；
步骤S3，混料：将经步骤S1预处理后的赤泥、步骤S2得到的磨细的混合预烧料和所述质量百分数的高炉渣、氧化铝纤维混合，得到混合原料，在混合原料中加入其质量百分比为6％～8％的水，搅拌后得到免烧轻质砖的备用料；
步骤S4，压制成型：将步骤S3得到的备用料转移至制砖模具中，在40MPa～60MPa压力下压制5min～8min至成型，得到成形砖；
步骤S5，养护：在步骤S4得到的成形砖表面喷洒盐水，然后将其在60℃～80℃温度下干燥90min～120min，继续在100℃～120℃温度下干燥30min～60min，得到一次养护砖，将一次养护砖在水中浸泡60min～90min后，转移至自然条件下存放，即得免烧轻质砖。
进一步地，步骤S1中，稀盐酸的浓度为：2mol/L～4mol/L。
进一步地，步骤S2中，升温的速率为：5℃～8℃。
进一步地，步骤S2中，混合预烧料磨细后的粒径为：1μm～3μm。
进一步地，步骤S3中，搅拌的时间为：30min～50min。
进一步地，步骤S5中，盐水的浓度为：20g/L～30g/L。
进一步地，步骤S5中，喷洒盐水为持续喷洒盐水10h～15h。
本发明的优点是：
1.本发明制备的免烧轻质砖具有质量轻、强度高、耐高温的优点；其中，工业废料高炉渣和赤泥作为免烧轻质砖的主要原料，节省能源、保护环境；同时，高炉渣含有很多孔隙，降低了免烧轻质砖的质量；菱镁矿和白云石具有很好的水硬性，增加了免烧轻质砖分子间的结合力；氧化铝纤维的添加增加了免烧轻质砖的强度；
2.本发明中免烧轻质砖制备工艺简单、易于操作，制备得免烧轻质砖的结构均匀，机械性能强，符合建筑用砖要求。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种免烧轻质砖，制备免烧轻质砖的原料及其质量百分数为：高炉渣40％、赤泥30％、菱镁矿15％、白云石10％、氧化铝纤维5％；其中，高炉渣的粒径为15μm；赤泥的粒径为20μm；菱镁矿的粒径为1μm；白云石的粒径为1μm；氧化铝纤维的长度为3mm；氧化铝纤维的直径为4μm。
实施例2
一种免烧轻质砖，制备免烧轻质砖的原料及其质量百分数为：高炉渣50％、赤泥25％、菱镁矿12％、白云石5％、氧化铝纤维8％；其中，高炉渣的粒径为20μm；赤泥的粒径为30μm；菱镁矿的粒径为3μm；白云石的粒径为3μm；氧化铝纤维的长度为5mm；氧化铝纤维的直径为7μm。
实施例3
一种免烧轻质砖，制备免烧轻质砖的原料及其质量百分数为：高炉渣60％、赤泥20％、菱镁矿10％、白云石7％、氧化铝纤维3％；其中，高炉渣的粒径为18μm；赤泥的粒径为25μm；菱镁矿的粒径为2μm；白云石的粒径为2μm；氧化铝纤维的长度为4mm；氧化铝纤维的直径为6μm。
实施例4
一种免烧轻质砖的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，赤泥预处理：先在所述质量百分数的赤泥中加入其质量百分比为40％的稀盐酸，静置陈化8h，然后将赤泥下层沉淀和上层溶液分离，将下层沉淀烘干备用；其中，稀盐酸的浓度为4mol/L；
步骤S2，菱镁矿和白云石预烧：将所述质量百分数的菱镁矿和白云石混合预烧，预烧制度为：从室温升温至600℃，保温90min后随炉冷却，得到混合预烧料，将混合预烧料磨细备用；其中，升温的速率为：5℃；混合预烧料磨细后的粒径为1μm；
步骤S3，混料：将经步骤S1预处理后的赤泥、步骤S2得到的磨细的混合预烧料和所述质量百分数的高炉渣、氧化铝纤维混合，得到混合原料，在混合原料中加入其质量百分比为6％～8％的水，搅拌后得到免烧轻质砖的备用料；其中，搅拌的时间为30min；
步骤S4，压制成型：将步骤S3得到的备用料转移至制砖模具中，在40MPa压力下压制8min至成型，得到成形砖；
步骤S5，养护：在步骤S4得到的成形砖表面喷洒盐水，然后将其在60℃温度下干燥120min，继续在120℃温度下干燥30min，得到一次养护砖，将一次养护砖在水中浸泡60min后，转移至自然条件下存放，即得免烧轻质砖；其中，盐水的浓度为：20g/L；喷洒盐水为持续喷洒盐水15h。
实施例5
一种免烧轻质砖的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，赤泥预处理：先在所述质量百分数的赤泥中加入其质量百分比为60％的稀盐酸，静置陈化6h，然后将赤泥下层沉淀和上层溶液分离，将下层沉淀烘干备用；其中，稀盐酸的浓度为2mol/L；
步骤S2，菱镁矿和白云石预烧：将所述质量百分数的菱镁矿和白云石混合预烧，预烧制度为：从室温升温至700℃，保温60min后随炉冷却，得到混合预烧料，将混合预烧料磨细备用；其中，升温的速率为：8℃；混合预烧料磨细后的粒径为3μm；
步骤S3，混料：将经步骤S1预处理后的赤泥、步骤S2得到的磨细的混合预烧料和所述质量百分数的高炉渣、氧化铝纤维混合，得到混合原料，在混合原料中加入其质量百分比为8％的水，搅拌后得到免烧轻质砖的备用料；其中，搅拌的时间为50min；
步骤S4，压制成型：将步骤S3得到的备用料转移至制砖模具中，在60MPa压力下压制5min至成型，得到成形砖；
步骤S5，养护：在步骤S4得到的成形砖表面喷洒盐水，然后将其在80℃温度下干燥90min，继续在120℃温度下干燥30min，得到一次养护砖，将一次养护砖在水中浸泡90min后，转移至自然条件下存放，即得免烧轻质砖；其中，盐水的浓度为：30g/L；喷洒盐水为持续喷洒盐水10h。
实施例6
一种免烧轻质砖的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，赤泥预处理：先在所述质量百分数的赤泥中加入其质量百分比为50％的稀盐酸，静置陈化7h，然后将赤泥下层沉淀和上层溶液分离，将下层沉淀烘干备用；其中，稀盐酸的浓度为3mol/L；
步骤S2，菱镁矿和白云石预烧：将所述质量百分数的菱镁矿和白云石混合预烧，预烧制度为：从室温升温至650℃，保温80min后随炉冷却，得到混合预烧料，将混合预烧料磨细备用；其中，升温的速率为：6℃；混合预烧料磨细后的粒径为2μm；
步骤S3，混料：将经步骤S1预处理后的赤泥、步骤S2得到的磨细的混合预烧料和所述质量百分数的高炉渣、氧化铝纤维混合，得到混合原料，在混合原料中加入其质量百分比为7％的水，搅拌后得到免烧轻质砖的备用料；其中，搅拌的时间为40min；
步骤S4，压制成型：将步骤S3得到的备用料转移至制砖模具中，在50MPa压力下压制6min至成型，得到成形砖；
步骤S5，养护：在步骤S4得到的成形砖表面喷洒盐水，然后将其在70℃温度下干燥100min，继续在110℃温度下干燥45min，得到一次养护砖，将一次养护砖在水中浸泡75min后，转移至自然条件下存放，即得免烧轻质砖；其中，盐水的浓度为：25g/L；喷洒盐水为持续喷洒盐水12h。
实验例1
对实施例1～6制备的免烧轻质砖进行抗压强度和体积密度测试，测试结果如表1所示。
抗压强度：市场上普通粘土烧结砖作为对照组，实施例1～6制备的免烧轻质砖作为实验组，采用GB5101-2003标准测试对照组和实验组的抗压强度。
体积密度：将普通粘土烧结砖和实施例1～6制备的免烧轻质砖烘干，分别测试其质量为M，体积为宏观体积V，则体积密度为：ρ＝M/V。
表1实施例1～6制备的免烧轻质砖性能测试数据
结果：实施例1～6制备的免烧轻质砖的抗压强度为16.8MPa～17.9MPa，略低于烧结粘土砖抗压强度，但是高于GB5101-2003标准值的MU15；体积密度为965kg/m3～982kg/m3，远低于烧结粘土砖的体积密度。
结论：本发明制备的免烧轻质砖质量轻、强度高、耐高温。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。