本发明属于绿色建材技术领域，使用大掺量钢渣制备植生混凝土，更具体地，涉及一种结合碳化养护工艺，使用人造碳化钢渣小球作骨料，钢渣粉，增强剂作胶凝材料的低碱度植生混凝土砌块。
背景技术：
在积极倡导绿色生活，节能环保的生活理念下，我国现在不仅仅停留在过去只看重混凝土的结构性能，也逐渐开始向环境友好、资源节约等功能混凝土方向发展。始于日本的植生混凝土既具有混凝土的功能，又具有环境调节功能，实现了生态化的需求。植生混凝土用于城市的道路两侧、高速公路护坡及中央隔离带、水边护坡、楼顶停车场等部位，可以增加混凝土材料表面透水透气性，提高湿热交换能力，降低混凝土材料表面温度，增加城市的绿色空间，减少城市热岛效应。同时调节人们的生活情绪，具有吸收噪声和粉尘的功能，对城市气候的生态平衡也起到积极作用，能够改善人居环境，其社会效益和生态效益十分突出。现有的研究发现多孔混凝土孔隙内碱环境的改造是制约植生混凝土技术发展的关键。在日本，用于植生混凝土的胶凝材料是低碱度高炉b、c型水泥资源，用该类型的水泥配制出的多孔混凝土，其表面ph值在8-9左右，适合植物生长。而我国缺乏低碱度水泥资源，一般采用普通硅酸盐水泥配制多孔混凝土，空隙间的水环境未经改造，其ph值高达12.5-13.5，影响植物生长，这也是该项技术的瓶颈之一。改造多孔植生混凝土孔隙内碱度主要应从以下三方面考虑：(1)降低胶凝材料的碱度；(2)用酸性土壤和添加弱酸性物质中和溶出的碱，以来降低孔隙内碱度值；(3)通过对静浆体进行表面处理，隔绝碱类物质与填充土壤的接触，保证植物的生长。然而，现有的技术中，用酸性土壤和添加弱酸性物质中和溶出的碱，以来降低孔隙内碱度值，虽然能在一定程度可降低多孔混凝土的孔隙碱度，然而其掺量对强度的降低作用明显。用蜡封处理的生态混凝土的孔隙水环境ph值只降低0.5-1，而且整体上工序复杂而成本较高，现有技术制备的这类植生型混凝土易造成浆体分布不均匀，底部孔隙堵塞，影响透水性和透气性，这些原因阻碍了植生混凝土的进一步推广应用。钢渣等固废具有排量大，安定性差的特点，其回收利用一直是我国各研究机构研究的重点难点，大量实验证明半干法碳化养护钢渣制品可以使低活性的钢渣制品很快获得强度并且极大的改善了钢渣制品的安定性。另一方面，碳化养护通过大量消耗钢渣中的氧化钙、氧化镁生成碳酸钙、碳酸镁可以有效的降低钢渣作为胶凝材料的碱度。在中国发明专利说明书cn101456711中公开了一种钢渣植生混凝土，包含以下重量百分比的组分：风碎钢渣80-88％，硅酸盐水泥10-19.5％，增强剂0.5-2％。其制备方法为，利用0.1-5mm风碎钢渣与硅酸盐水泥在成球机上成球作为骨料，再将该骨料与硅酸盐水泥、增强剂按比例混合，加水生产钢渣植生混凝土。利用风碎钢渣制备的植生混凝土7d抗压强度大于20mpa、孔隙率大于20％以上且ph值在8-10，适宜植物生长。在中国发明专利说明书cn105294039a中公开了一种钢渣植生混凝土，其组成按重量百分比计为：包括钢渣骨料、复合钢渣粉、增强剂，各原料配比以质量份数计为：钢渣骨料75-83份，复合钢渣粉15-24.5份，增强剂0.5-2份，其制备方法为：将钢渣骨料与复合钢渣粉、增强剂按比例搅拌混合均匀，加水生产钢渣植生混凝土。在中国发明专利说明书cn107129241a中公开了一种多孔植生混凝土，它以硫铝酸盐水泥浆体、饱水陶粒、吸入化肥溶液的超吸水树脂珠为原料，依次经拌合、浇筑、成型、养护而成；具体制备步骤如下：1)陶粒的预处理；2)超吸水树脂珠的预处理；3)各组分的量取；4)原材料的拌合；5)浇筑与成型；6)养护。本发明所述植生混凝土具有以下特点：1)新拌浆体和易性好，易于浇筑成型；2)孔隙率大、孔连通程度高，便于植物根系生长，同时又能为植物生长提供充足的养分；3)孔溶液碱度低，对植物生长影响小。在中国发明专利说明书cn103130460a中公开了一种透水性好且抗折抗压的植生型钢渣多孔混凝土及其制备。本发明的植生型钢渣多孔混凝土，由成型的多孔混凝土和均匀洒播于成型的多孔混凝土孔隙中的混合物形成型的多孔混凝土的原料由钢渣、水泥、减水剂、可再分散性乳液、辅助物以及水组成；均匀洒播于多孔混凝土孔隙中的混合物，其原料组分为草种、土壤和肥料；本发明的植生型钢渣多孔混凝土具有大空隙率，表面不易掉粒，其透水系数达到4.2mm/s，其28天抗压强度达到30.0mpa，其28天抗折强度达到5.0mpa。该发明的植生型钢渣多孔混凝土可用作城市道路两侧绿化带、高速公路护堤坡、高速公路中央隔离带，水边护坡带、楼顶绿化带和停车场绿化带等领域中。在中国发明专利说明书cn107628792a中公开了一种镍渣植生混凝土护坡材料，其原料包括基础物料、外加剂与抗碱性种子，所述的基础物料包括：硅酸盐水泥、镍渣、减水剂；所述的外加剂为：明矾试剂、磷酸二氢钾试剂；所述的抗碱性种子包括狗牙根种子、果岭草种子。本发明是利用水泥为胶凝材料把较大粒径镍渣粗骨料稳固成型，利用骨料间孔隙存储能使植物生长的基质，通过播种或其它手段使得多种植物在较坚固骨料混凝土中的基质层生长，进而完成生态环境的植被恢复。
以上有关植生混凝土的公开专利中，cn101456711专利公开的植生混凝土中使用硅酸盐水泥作胶凝材料，利用0.1-5mm风碎钢渣与硅酸盐水泥在成球机上成球作为骨料，虽然其骨料颗粒的形状好于石子，且尺寸在一定的范围，保证了成型后混凝土具有较好的孔隙率和抗压强度，但硅酸盐水泥碱度高，不做任何降碱处理直接以此作胶凝材料和骨料的外壳，其成型的植生混凝土孔隙水环境的高碱度是不利于植物生长的，另一方面大量使用水泥包裹钢渣作骨料也使得成本提高。cn105294039a专利中植生混凝土胶凝材料使用包含30％～40％钢渣尾渣粉、10％～30％水泥熟料和30％～60％高炉粒化矿渣粉的复合粉，以矿渣粉为主。钢渣骨料为粒度2.36-4.75mm，游离氧化钙含量小于2％，含泥量小于3％的钢渣细集料，安定性合格，成型后孔隙率为26.2％，但由于该发明仅使用细集料，成型后孔隙率不低，但是平均孔径过小是不适宜植物生长的，植物生长空间过小可能会破坏混凝土结构或会抑制植物生长，有关文献表明，在同样的大孔隙率下，植生混凝土单粒级骨料大小在15-25mm左右提供的孔隙尺寸最适宜植物生长。还没有使用碳化钢渣球作集料制备植生混凝土的应用。
技术实现要素：
为解决我国植生混凝土所面临的技术与经济问题，本发明提供一种结合碳化工艺，大掺量钢渣制备低碱植生混凝土砌块及其制备方法。
本发明的技术方案：
一种以人造碳化钢渣小球作骨料的低碱植生混凝土砌块的制备方法，步骤如下：
(1)成型过程：按照质量百分比计，筛出70-80％的粒径为9.5-19mm的人造碳化钢渣球骨料，再与10-20％钢渣微粉、0-2％增强剂、6-8％的水搅拌而成的浆体混合成型；
(2)养护过程：第一阶段：将成型后的模具放置室内通风环境中24小时至碳化养护最佳含水率后，放置碳化釜中，通入99.9％纯度的co2，碳化压力为0.1mpa，30分钟后取出拆模；第二阶段：拆模后放入水中养护1天；第三阶段：取出砌块干燥至碳化养护最佳含水率后，再次放置碳化釜中，通入99.9％纯度的co2，碳化压力为0.3mpa，2小时后取出，即为低碱植生混凝土砌块。
所述的人造碳化钢渣小球的制备方法如下：第一阶段：将水固比为13％的钢渣微粉和水均匀混合后放入小盘中摇晃成球，即出现0.5-1mm粒径的小球，成球率为70％，并以此作为生母球，取出进行碳化养护，碳化条件为：99.9％co2，0.1mpa气体压力条件下，碳化养护1小时；第二阶段：再将碳化养护后的母球倒入立式成球盘，启动成球盘后，先喷水至母球表面出现光泽而没有合并现象，再均匀撒灰至无浮灰，反复上述操作，母球长大；第三阶段：继续上述操作使小球长大至最大粒径到25mm；第四阶段：取出小球放入碳化釜中再次进行碳化养护，碳化条件为：99.9％co2，0.3mpa气体压力条件下，碳化养护1小时，即制备完毕。
本发明的有益效果：
(1)透水砖中的粗骨料采用的并不是钢渣石，而是人造碳化钢渣小球，其成分更加均匀，形状规则可控，游离氧化钙含量在2％以下，碳化养护效率高体积安定性问题消除更彻底，安定性合格，强度在天然碎石的80％左右，压碎值小于5％，吸水率低于10％，表观密度在1950kg/m3左右。其中，透水砖的透水性和抗压强度一直都是一对矛盾体，但是利用小球的形状优势，可以在使用连续级配排成紧密结构的条件下仍有很大空隙，既保证了抗压强度又提供了高透水率。
(2)该大掺量钢渣低碱植生混凝土砌块空隙率达到20％以上，表面不易掉粒,其透水系数达到15mm/s，
(3)通过多次碳化养护使砌块ph从降低了33％至8左右，同时抗压强度也得到了增强，可以达到10-20mpa。
(4)该发明通过大掺量钢渣，实现了工业废渣的大量消耗，且碳化养护工艺以工业废气co2为原料，在碳化釜中与钢渣制品反应为放热反应无需外部热源，有着利废固碳、节能减排，制备工艺简单，设备要求低，生产周期短，成本低廉的优势。
具体实施方式
以下结合技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1：本实施例提供一种高钢渣掺量的低碱植生混凝土砌块的制备工艺，以1立方米的配置为例，其制备方法为：筛出9.5-19mm粒径人造碳化钢渣球骨料1950kg，使骨料饱水后再与487kg钢渣微粉，加上195kg水均匀混合而成的浆体搅拌成型。将成型后的模具放置室内通风环境中24小时至碳化养护最佳含水率后，放置碳化釜中，通入99.9％纯度的co2，碳化压力为0.1mpa，30分钟后取出拆模。拆模后放入水中养护1天，再取出砌块干燥至碳化养护最佳含水率后，再次放置碳化釜中，通入99.9％纯度的co2，碳化压力为0.3mpa，2小时后取出即为该发明所述的低碱植生混凝土砌块。同时进行了植生试验，所种植种子为黑麦草种子，养护7d后，黑麦草植物已透过混凝土层长出绿色的小草，可知本发明制备的植生混凝土能够满足植物生长要求其抗压强度，ph，孔隙率如表1所示。
实施例2：本实施例提供一种高钢渣掺量的低碱植生混凝土砌块的制备工艺，以1立方米的配置为例，其制备方法为：筛出9.5-19mm粒径人造碳化钢渣球骨料2100kg，使骨料饱水后再与247kg钢渣微粉、48.8kg水泥加上236kg水均匀混合而成的浆体搅拌成型。将成型后的模具放置室内通风环境中24小时至碳化养护最佳含水率后，放置碳化釜中，通入99.9％纯度的co2，碳化压力为0.1mpa，30分钟后取出拆模。拆模后放入水中养护1天，再取出砌块干燥至碳化养护最佳含水率后，再次放置碳化釜中，通入99.9％纯度的co2，碳化压力为0.3mpa，2小时后取出即为该发明所述的低碱植生混凝土砌块。同时进行了植生试验，所种植种子为黑麦草种子，养护7d后，黑麦草植物已透过混凝土层长出绿色的小草，可知本发明制备的植生混凝土能够满足植物生长要求其抗压强度，ph，孔隙率如表1所示。
实施例3：本实施例提供一种高钢渣掺量的低碱植生混凝土砌块的制备工艺，以1立方米的配置为例，其制备方法为：筛出9.5-19mm粒径人造碳化钢渣球骨料2100kg，使骨料饱水后再与247kg钢渣微粉、48.8kg水玻璃加上120kg水均匀混合而成的浆体搅拌成型。将成型后的模具放置室内通风环境中24小时至碳化养护最佳含水率后，放置碳化釜中，通入99.9％纯度的co2，碳化压力为0.1mpa，30分钟后取出拆模。拆模后放入水中养护1天，再取出砌块干燥至碳化养护最佳含水率后，再次放置碳化釜中，通入99.9％纯度的co2，碳化压力为0.3mpa，2小时后取出即为该发明所述的低碱植生混凝土砌块。同时进行了植生试验，所种植种子为黑麦草种子，养护7d后，黑麦草植物已透过混凝土层长出绿色的小草，可知本发明制备的植生混凝土能够满足植物生长要求其抗压强度，ph，孔隙率如表1所示。
本发明的测试方法：
(1)抗压强度
试件尺寸为150mm×150mm×150mm，按照gb50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，成型碳化养护后拆模，在抗压机上检测其抗压强度。每个实施例取6个试样检测，取其平均值即为该多孔混凝土的抗压强度。碳化养护标准立方体试块3d的抗压强度在10mpa以上，此种混凝土可以满足植生要求。
(2)孔隙率
测试方法：体积为v试件在空气中的质量g0，然后再测定其在水中的质量g1。由公式
(3)碱度测试方法
使用去离子水，水固质量比为10:1浸泡48小时后进行溶出测试，碳化前后各取6组取平均值。该钢渣植生混凝土砌块碳化前后，ph由12.5降至8.5左右，适宜植物生长。
表1