本发明涉及建筑材料制备技术领域，具体涉及一种高强度防渗透加气砖的制备方法。
背景技术
加气砖也叫做加气混凝土砌块，是通过高温蒸压设备工艺生产的加气混凝土砌块。以硅质材料（砂、粉煤灰及含硅尾矿等）和钙质材料（石灰、水泥）为主要原料，掺加发气剂（铝粉），通过搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。它可以制成不同规格的砌块、板材和保温制品，被广泛应用于工业和民用建筑的承重或围护填充结构，受到世界各国建筑业的普遍重视，成为许多国家大力推广和发展的一种建筑材料。
加气砖是一种轻质、多孔的新型建筑材料，具有容量轻，保温效能高，吸音好，抗震力强，适应性强，加工性能好，成本低，绿色环保等优点，现在已经成为现有新型墙体材料的一个重要组成部分。目前加气砖已成为建筑材料行业的主导产品，国家已经逐步禁止使用粘土实心砖，逐渐取而代之的就是加气混凝土砌块。
随着建筑行业的发展，建筑物越来越高加上人们对生活品质的要求，对加气砖的强度、耐腐蚀性、收缩值、抗冻性等要求都有所提高。但是，现有技术制备的加气砖还存在一些缺陷：
（1）表面存在粗糙多孔的起砂层，容易吸水导致墙体渗水，实际使用时表面易出现粉刷层空鼓或整体脱落的现象，且现有空心砖由水泥及粘土制成消耗资源大；
（2）抗渗性能和耐腐蚀性能普遍不高，在长期受到水的冲击或强腐蚀性的环境下容易开裂，甚至出现断裂和崩塌的现象，有极大的安全隐患；
（3）在使用过程中，不可避免会对砖体造成摔伤，砖体摔开后容易出现孔隙分布不均匀、孔隙大小不均匀的现象，造成加气砖局部受力不均而易分裂；
（4）传统方法制备的加气砖强度低、抗冻性能较差、砖体易受潮发霉，且砖体本身耐老化性能较差，大大缩短了砖体使用寿命。
因此，研制出一种能够解决上述性能问题的加气砖非常有必要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前加气砖力学强度差、防渗透性能不好的缺陷，提供了一种高强度防渗透加气砖的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高强度防渗透加气砖的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，称取40～50份浓硫酸、1～3份硝酸钠粉末和2～4份石墨粉放入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴中并用搅拌器搅拌，搅拌混合后加入5～8份高锰酸钾粉末持续搅拌10～15min，然后升高水浴温度，恒温反应30～40min，得到黑褐色液体；
（2）向三口烧瓶中加入上述黑褐色液体质量200～240%的去离子水，升高水浴温度至88～92℃，恒温反应15～18min，得到混合液，向混合液中加入混合液质量20～30%的双氧水，保持水浴温度恒温反应20～25min，得到悬浊液，趁热过滤得到滤渣，用稀盐酸洗涤滤渣3～5次，再用蒸馏水洗涤3～5次后放入烘箱中干燥得到氧化产物；
（3）按重量份数计，将等质量的硝酸银溶液和十六烷基三甲基溴化铵放入烧杯中，用搅拌器搅拌得到反应液，将反应液与硼氢化钠按质量比10:1混合后放入超声震荡仪中，以30～32khz的频率超声震荡2～3h得到分散液，将上述氧化产物与分散液按质量比1:8混合并用超声震荡仪以30～32khz的频率超声震荡1～2h后制得金属复合物，备用；
（4）按重量份数计，将20～22份聚甲基含氢硅氧烷、2～4份烯丙基缩水甘油醚、5～8份甲基丙烯酸十八醇酯放入三口烧瓶中，通入氮气，搅拌并升温至85～95℃，再加入1～2份氯铂酸，恒温反应3～4h得到混合乳液；
（5）按重量份数计，将10～12份正硅酸乙酯、5～6份氨水和7～8份无水乙醇放入烧杯中混合，放入水浴锅中，静置1～2h后得到溶胶，向溶胶中加入溶胶质量10～15%的3-氨丙基三乙氧基硅烷，用搅拌器搅拌后得到改性溶胶；
（6）将改性溶胶和混合乳液按质量比1:3混合后装入带有回流冷凝管的三口烧瓶中，搅拌反应，得到粘稠液体，备用；
（7）按重量份数计，将95～100份硅酸盐水泥、10～15份备用的金属复合物、5～10份粉煤灰、2～5份石膏、4～8份铝粉膏、5～9份氧化镁和180～190份水投入反应釜中，搅拌得到混合浆液；
（8）将混合浆液进行浇注并静置，得到胚体，将胚体进行切割，得到加气砖块，用备用的粘稠液体浸泡加气砖块3～5天，再将加气砖块放入蒸汽养护炉中养护即得高强度防渗透加气砖。
步骤（1）中所述的浓硫酸质量分数为80～90%，水浴温度为0～5℃，搅拌器搅拌速率为300～350r/min，搅拌时间为10～15min，水浴升温温度至35～40℃。
步骤（2）中所述的双氧水质量分数为20～25%，稀盐酸质量分数为3～5%，烘箱温度为100～105℃，干燥时间为10～12h。
步骤（3）中所述的。硝酸银溶液的质量分数为15～20%，搅拌器转速为200～240r/min，搅拌时间为8～10min。
步骤（4）中所述的通入氮气速率为50ml/min，搅拌转速为250～300r/min。
步骤（5）中所述的氨水的质量分数为30～40%，水浴温度为60～70℃，搅拌器转速为500～600r/min，搅拌时间为30～40min。
步骤（6）中所述的搅拌转速为300～400r/min，反应温度为80～85℃，反应时间为3～4h。
步骤（7）中所述的搅拌转速为450～500r/min，搅拌时间为20～30min。
步骤（8）中所述的浇注时温度为60～70℃，静置时间为3～4h，蒸汽养护炉中温度为140～150℃，压力为1.5～2.0mpa，养护时间为22～24h。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明首先将石墨粉与浓硫酸、高锰酸钾混合，再混入过氧化氢溶液氧化制得氧化石墨烯，将金属离子引入氧化石墨烯中制得金属复合物，再制备纳米二氧化硅杂化改性聚硅氧烷复合物，最后将金属复合物和加气砖的原料混合制备得到加气砖，并用二氧化硅杂化聚硅氧烷复合物对加气砖胚体进行浸泡，最后养护制得高强度防渗透加气砖，本发明将制备氧化石墨烯金属复合物引入加气砖中，石墨烯中碳原子之间的化学键和电子结构紧密相关，石墨烯中所有碳原子全部束缚在同一个平面，因此具有超高的强度和韧性，同时石墨烯氧化后所带有的羟基、羧基和其他环氧官能团可以与后加入的二氧化硅杂化改性聚硅氧烷复合物形成新的共价键与其它化学键合力，使加气砖内部结构更加致密，提高了力学强度，本发明还将氧化石墨烯复合金属纳米颗粒，金属纳米颗粒硬度高，并且具有的柔韧性，从而有效提高加气砖的强度，同时银的加入可以让加气砖具有防菌能力，一定程度防止微生物的腐蚀，银纳米颗粒还可以与加气砖制备体系中的羧基、羰基以及其它有机官能团产生络合反应，在一定程度上还可以加强加气砖内部结构的稳定性使加气砖的强度得到提高；
（2）本发明将正硅酸乙酯水解、缩合合成纳米级二氧化硅溶胶，向溶胶中引入硅烷偶联剂制得改性纳米二氧化硅溶胶，再制备改性聚硅氧烷并与改性纳米二氧化硅溶胶反应合成纳米级杂化聚硅氧烷，将这种物质浸泡加气砖后在加气砖表面形成一种超疏水层薄膜，超疏水层表面存在紧密的纳米级颗粒，水滴在此表面还能悬浮在微米乳突结构之上，因此减小了与薄膜表面的实际接触面积，增大了水接触角，减小水滚动角，使水滴能够在加气砖表面能够不黏附、自由移动，从而增加了加气砖的防渗透性能，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
按重量份数计，称取40～50份质量分数为80～90%的浓硫酸、1～3份硝酸钠粉末和2～4份石墨粉放入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为0～5℃的水浴中并用搅拌器以300～350r/min的转速搅拌10～15min，搅拌混合后加入5～8份高锰酸钾粉末持续搅拌10～15min，然后升高水浴温度至35～40℃，恒温反应30～40min，得到黑褐色液体；向三口烧瓶中加入上述黑褐色液体质量200～240%的去离子水，升高水浴温度至88～92℃，恒温反应15～18min，得到混合液，向混合液中加入混合液质量20～30%质量分数为20～25%的双氧水，保持水浴温度恒温反应20～25min，得到悬浊液，趁热过滤得到滤渣，用质量分数为3～5%的稀盐酸洗涤滤渣3～5次，再用蒸馏水洗涤3～5次后放入烘箱中在100～105℃下干燥10～12h得到氧化产物；按重量份数计，将等质量的质量分数为15～20%的硝酸银溶液和十六烷基三甲基溴化铵放入烧杯中，用搅拌器以200～240r/min的转速搅拌8～10min得到反应液，将反应液与硼氢化钠按质量比10:1混合后放入超声震荡仪中，以30～32khz的频率超声震荡2～3h得到分散液，将上述氧化产物与分散液按质量比1:8混合并用超声震荡仪以30～32khz的频率超声震荡1～2h后制得金属复合物，备用；按重量份数计，将20～22份聚甲基含氢硅氧烷、2～4份烯丙基缩水甘油醚、5～8份甲基丙烯酸十八醇酯放入三口烧瓶中，以50ml/min的速率通入氮气，在搅拌速率为250～300r/min的条件下升温至85～95℃，再加入1～2份氯铂酸，恒温反应3～4h得到混合乳液；按重量份数计，将10～12份正硅酸乙酯、5～6份质量分数为30～40%的氨水和7～8份无水乙醇放入烧杯中混合，放入水浴温度为60～70℃的水浴锅中，静置1～2h后得到溶胶，向溶胶中加入溶胶质量10～15%的3-氨丙基三乙氧基硅烷，用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌30～40min后得到改性溶胶；将改性溶胶和混合乳液按质量比1:3混合后装入带有回流冷凝管的三口烧瓶中，在搅拌转速为300～400r/min，温度为80～85℃的条件下反应3～4h，得到粘稠液体，备用；按重量份数计，将95～100份硅酸盐水泥、10～15份备用的金属复合物、5～10份粉煤灰、2～5份石膏、4～8份铝粉膏、5～9份氧化镁和180～190份水投入反应釜中，在450～500r/min的转速条件下搅拌20～30min得到混合浆液；将混合浆液进行浇注并在温度为60～70℃的条件下静置3～4h，得到胚体，将胚体进行切割，得到加气砖块，用备用的粘稠液体浸泡加气砖块3～5天，再将加气砖块放入蒸汽养护炉中，在温度为140～150℃，压力为1.5～2.0mpa的条件下养护22～24h即得高强度防渗透加气砖。
按重量份数计，称取40份质量分数为80%的浓硫酸、1份硝酸钠粉末和2份石墨粉放入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为0℃的水浴中并用搅拌器以300r/min的转速搅拌10min，搅拌混合后加入5份高锰酸钾粉末持续搅拌10min，然后升高水浴温度至35℃，恒温反应30min，得到黑褐色液体；向三口烧瓶中加入上述黑褐色液体质量200%的去离子水，升高水浴温度至88℃，恒温反应15min，得到混合液，向混合液中加入混合液质量20%质量分数为20%的双氧水，保持水浴温度恒温反应20min，得到悬浊液，趁热过滤得到滤渣，用质量分数为3%的稀盐酸洗涤滤渣3次，再用蒸馏水洗涤3次后放入烘箱中在100℃下干燥10h得到氧化产物；按重量份数计，将等质量的质量分数为15%的硝酸银溶液和十六烷基三甲基溴化铵放入烧杯中，用搅拌器以200r/min的转速搅拌8min得到反应液，将反应液与硼氢化钠按质量比10:1混合后放入超声震荡仪中，以30khz的频率超声震荡2h得到分散液，将上述氧化产物与分散液按质量比1:8混合并用超声震荡仪以30khz的频率超声震荡1h后制得金属复合物，备用；按重量份数计，将20份聚甲基含氢硅氧烷、2份烯丙基缩水甘油醚、5份甲基丙烯酸十八醇酯放入三口烧瓶中，以50ml/min的速率通入氮气，在搅拌速率为250r/min的条件下升温至85℃，再加入1份氯铂酸，恒温反应3h得到混合乳液；按重量份数计，将10份正硅酸乙酯、5份质量分数为30%的氨水和7份无水乙醇放入烧杯中混合，放入水浴温度为60℃的水浴锅中，静置1h后得到溶胶，向溶胶中加入溶胶质量10%的3-氨丙基三乙氧基硅烷，用搅拌器以500r/min的转速搅拌30min后得到改性溶胶；将改性溶胶和混合乳液按质量比1:3混合后装入带有回流冷凝管的三口烧瓶中，在搅拌转速为300r/min，温度为80℃的条件下反应3h，得到粘稠液体，备用；按重量份数计，将95份硅酸盐水泥、10份备用的金属复合物、5份粉煤灰、2份石膏、4份铝粉膏、5份氧化镁和180份水投入反应釜中，在450r/min的转速条件下搅拌20min得到混合浆液；将混合浆液进行浇注并在温度为60℃的条件下静置3h，得到胚体，将胚体进行切割，得到加气砖块，用备用的粘稠液体浸泡加气砖块3天，再将加气砖块放入蒸汽养护炉中，在温度为140℃，压力为1.5mpa的条件下养护22h即得高强度防渗透加气砖。
按重量份数计，称取45份质量分数为85%的浓硫酸、2份硝酸钠粉末和3份石墨粉放入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为3℃的水浴中并用搅拌器以325r/min的转速搅拌13min，搅拌混合后加入6份高锰酸钾粉末持续搅拌13min，然后升高水浴温度至37℃，恒温反应35min，得到黑褐色液体；向三口烧瓶中加入上述黑褐色液体质量220%的去离子水，升高水浴温度至90℃，恒温反应16min，得到混合液，向混合液中加入混合液质量25%质量分数为23%的双氧水，保持水浴温度恒温反应23min，得到悬浊液，趁热过滤得到滤渣，用质量分数为4%的稀盐酸洗涤滤渣4次，再用蒸馏水洗涤4次后放入烘箱中在103℃下干燥11h得到氧化产物；按重量份数计，将等质量的质量分数为17%的硝酸银溶液和十六烷基三甲基溴化铵放入烧杯中，用搅拌器以220r/min的转速搅拌9min得到反应液，将反应液与硼氢化钠按质量比10:1混合后放入超声震荡仪中，以31khz的频率超声震荡2h得到分散液，将上述氧化产物与分散液按质量比1:8混合并用超声震荡仪以33khz的频率超声震荡1h后制得金属复合物，备用；按重量份数计，将21份聚甲基含氢硅氧烷、3份烯丙基缩水甘油醚、6份甲基丙烯酸十八醇酯放入三口烧瓶中，以50ml/min的速率通入氮气，在搅拌速率为275r/min的条件下升温至90℃，再加入1份氯铂酸，恒温反应3h得到混合乳液；按重量份数计，将11份正硅酸乙酯、5份质量分数为35%的氨水和7份无水乙醇放入烧杯中混合，放入水浴温度为65℃的水浴锅中，静置1h后得到溶胶，向溶胶中加入溶胶质量13%的3-氨丙基三乙氧基硅烷，用搅拌器以550r/min的转速搅拌35min后得到改性溶胶；将改性溶胶和混合乳液按质量比1:3混合后装入带有回流冷凝管的三口烧瓶中，在搅拌转速为350r/min，温度为83℃的条件下反应3.5h，得到粘稠液体，备用；按重量份数计，将97份硅酸盐水泥、13份备用的金属复合物、7份粉煤灰、3份石膏、5份铝粉膏、7份氧化镁和185份水投入反应釜中，在475r/min的转速条件下搅拌25min得到混合浆液；将混合浆液进行浇注并在温度为65℃的条件下静置3h，得到胚体，将胚体进行切割，得到加气砖块，用备用的粘稠液体浸泡加气砖块4天，再将加气砖块放入蒸汽养护炉中，在温度为145℃，压力为1.7mpa的条件下养护23h即得高强度防渗透加气砖。
按重量份数计，称取50份质量分数为90%的浓硫酸、3份硝酸钠粉末和4份石墨粉放入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为5℃的水浴中并用搅拌器以350r/min的转速搅拌15min，搅拌混合后加入8份高锰酸钾粉末持续搅拌15min，然后升高水浴温度至40℃，恒温反应40min，得到黑褐色液体；向三口烧瓶中加入上述黑褐色液体质量240%的去离子水，升高水浴温度至92℃，恒温反应18min，得到混合液，向混合液中加入混合液质量30%质量分数为25%的双氧水，保持水浴温度恒温反应25min，得到悬浊液，趁热过滤得到滤渣，用质量分数为5%的稀盐酸洗涤滤渣5次，再用蒸馏水洗涤5次后放入烘箱中在105℃下干燥12h得到氧化产物；按重量份数计，将等质量的质量分数为20%的硝酸银溶液和十六烷基三甲基溴化铵放入烧杯中，用搅拌器以240r/min的转速搅拌10min得到反应液，将反应液与硼氢化钠按质量比10:1混合后放入超声震荡仪中，以32khz的频率超声震荡3h得到分散液，将上述氧化产物与分散液按质量比1:8混合并用超声震荡仪以32khz的频率超声震荡2h后制得金属复合物，备用；按重量份数计，将22份聚甲基含氢硅氧烷、4份烯丙基缩水甘油醚、8份甲基丙烯酸十八醇酯放入三口烧瓶中，以50ml/min的速率通入氮气，在搅拌速率为300r/min的条件下升温至95℃，再加入2份氯铂酸，恒温反应4h得到混合乳液；按重量份数计，将12份正硅酸乙酯、6份质量分数为40%的氨水和8份无水乙醇放入烧杯中混合，放入水浴温度为70℃的水浴锅中，静置2h后得到溶胶，向溶胶中加入溶胶质量15%的3-氨丙基三乙氧基硅烷，用搅拌器以600r/min的转速搅拌40min后得到改性溶胶；将改性溶胶和混合乳液按质量比1:3混合后装入带有回流冷凝管的三口烧瓶中，在搅拌转速为400r/min，温度为85℃的条件下反应4h，得到粘稠液体，备用；按重量份数计，将100份硅酸盐水泥、15份备用的金属复合物、10份粉煤灰、5份石膏、8份铝粉膏、9份氧化镁和190份水投入反应釜中，在500r/min的转速条件下搅拌30min得到混合浆液；将混合浆液进行浇注并在温度为70℃的条件下静置4h，得到胚体，将胚体进行切割，得到加气砖块，用备用的粘稠液体浸泡加气砖块5天，再将加气砖块放入蒸汽养护炉中，在温度为150℃，压力为2.0mpa的条件下养护24h即得高强度防渗透加气砖。
对比例以杭州市某公司生产的加气砖作为对比例
对本发明制得的高强度防渗透加气砖和对比例中的加气砖进行检测，检测结果如表1所示：
技术要求及试验方法参照《蒸压加气混凝士砌块标准》gb11968-2006执行。
表1性能测定结果
根据表1中数据可知，本发明制得的高强度防渗透加气砖孔洞率小，强度高，在抗渗性、抗剥落性上明显优于对比例的加气砖，同时还能保留较好的耐火温度，能有效改善加气砖使用过程中抹灰层的开裂、空鼓、渗漏等现象，具有广阔的使用前景。