本发明涉及建筑材料，尤其是涉及一种碳化钢渣基覆膜砂透水砖及其制备方法。
背景技术：
1、经济发展带来大规模工程建设，工程建设使用大量钢铁、水泥等大宗工业产品，金属冶炼过程中伴随大量冶炼废渣产生，钢铁冶炼过程产生大量钢渣，而钢渣的综合利用率仍不足30%，钢渣的大量堆积使环境承担巨大环保压力，也进一步阻碍了冶炼企业的绿色可持续发展，为了提高炉渣的利用效率，首先必须寻找出一条适合它们的、新的利用技术途径。
2、传统工艺中，透水砖是采用矿渣废料、废陶瓷为原料，经两次成型、高温烧成的绿色环保产品。后续研发出采用水泥作为胶凝材料并添加骨料制备得到的免烧透水砖，本发明人在前期通过对钢渣颗粒进行碳化制备碳化钢渣颗粒作为骨料，并采用水泥作为胶凝材料制备抗压强度合格的透水砖，实现了钢渣颗粒在再利用。然而，现有技术中透水砖的制备过程大多采用水泥作为胶凝材料，水泥的烧制同样会产生大量的二氧化碳，并且，普通透水砖刚度大，柔性差，易开裂，并且为了提高透水效果常采用粗粒径或开级配骨料，导致透水孔道容易在使用过程中容易被堵塞，导致透水性能的损失，覆膜砂透水砖的诞生可解决上述问题，但其成本仍然较高，限制其工业生产与使用。
技术实现思路
1、为克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种碳化钢渣基覆膜砂透水砖及其制备方法，本发明利用钢渣颗粒进行碳化后，按粒径不同分别制得碳化钢渣砂、碳化钢渣细粉、碳化钢渣粗集料和碳化钢渣细集料，并对部分碳化钢渣砂进行覆膜制备覆膜碳化钢渣砂，而后根据其性状分别用于透水砖面层和底层生产，制备得到具有较高抗压强度，较好透水效果，较优防堵性能的柔性覆膜砂透水砖，透水砖制备过程中不添加水泥，利用大量钢渣，并对含碳工业废气进行再利用，实现较低生产成本和较高环境效益，具有较好的市场前景。
2、具体的，本发明碳化钢渣基覆膜砂透水砖，由面层和基层组成；
3、其中，面层原料按重量份组成为：环氧树脂1-4份，固化剂0.1-2份，碳化钢渣砂10-40份，覆膜碳化钢渣砂5-15份，偶联剂0.1-2份，稀释剂0.1-1份，碳化钢渣细粉1-3份，水1-5份；
4、基层原料按重量份组成为：碳化钢渣粗集料40-80份，碳化钢渣细集料5-30份，碳化钢渣细粉10-20份，水玻璃1-8份，水5-25份；
5、所述覆膜碳化钢渣砂制备方法为：将碳化钢渣砂加热，然后分别与树脂、乌洛托品和硬脂酸钙混合搅拌，经冷却、破碎、筛分而成。
6、优选的，所述碳化钢渣砂粒径为0.2-0.4mm，游离氧化钙含量为0.1±0.02%。
7、优选的，所述碳化钢渣细粉比表面积为395-430m2/kg，45μm筛余≤8.5%。
8、优选的，所述碳化钢渣粗集料粒径为4.75-8mm，碳化钢渣细集料粒径为2-4.75mm。
9、优选的，所述覆膜碳化钢渣砂制备方法为：将碳化钢渣砂加热至140-160℃，加入树脂混碾，当碳化钢渣砂降温至105-110℃时，加入乌洛托品混碾，再加硬脂酸钙混碾，经冷却、破碎、筛分而成。本发明覆膜碳化钢渣砂制备过程中利用碳化钢渣砂替代石英砂，通过本发明工艺制备合格的覆膜砂，并将其用于透水砖制备。
10、优选的，所述碳化钢渣砂、树脂、乌洛托品、硬脂酸钙质量比为10:0.1-0.3:1-1.5：0.5-0.7，所述树脂为酚醛树脂。
11、优选的，将钢渣颗粒置于压力-湿法条件下对含二氧化碳工业废气进行碳化处理，得碳化钢渣颗粒，将碳化钢渣颗粒进行破碎、筛分得碳化钢渣砂、碳化钢渣粗集料和碳化钢渣细集料，将碳化钢渣颗粒进行破碎、粉磨、筛分得碳化钢渣细粉。
12、本发明通过对钢渣颗粒进行碳化，充分利用了碳化钢渣细粉的胶凝活性，并解决了钢渣安定性问题。
13、优选的，压力-湿法条件采用盛放吸收液并设置进气管路、出气管路的加压装置，所述吸收液为水，液固比为0.2-0.6，压力为0.2-1mpa，碳化处理时间为15-480min。
14、优选的，所述工业废气为燃煤电厂废气、水泥窑废气、钢铁厂高炉尾气的至少一种。
15、优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
16、本发明还涉及上述碳化钢渣基覆膜砂透水砖的制备方法，包括如下步骤：
17、1）面层混合料制备：将环氧树脂加入容器，按比例加入稀释剂和碳化钢渣细粉，搅拌均匀，得环氧树脂混合液，将环氧树脂混合液加入固化剂搅拌均匀，再加入偶联剂搅拌，得树脂胶结料，在树脂胶结料中按比例加入碳化钢渣砂和覆膜碳化钢渣砂，搅拌均匀，得面层混合料；
18、2）底层混合料制备：向碳化钢渣粗集料中加入部分水，搅拌使碳化钢渣粗集料表面被水均匀润湿，再加入碳化钢渣细粉搅拌使其均匀包覆在碳化钢渣粗集料表面，再加入碳化钢渣细集料和水玻璃搅拌均匀，最后加入剩下的水搅拌均匀，得底层混合料；
19、3）分层铺装：将步骤2）底层混合料填装到模具的5/6后，再将步骤1）面层混合料填装至模具中满模；
20、4）加压成型：将步骤3）模具振动加压成型，静置；
21、5）脱模养护：脱模得砖坯，将砖坯养护至规定龄期。
22、优选的，步骤2）中首先向碳化钢渣粗集料中加入10%的水，最后加入剩下的90%的水。
23、优选的，步骤4）加压压力为3-8mpa，更优选为5mpa，加压成型时间5-20min，更优选为10min，静置时间优选为20-30h，更优选为24h。
24、优选的，步骤5）养护采用标准养护至28d。
25、本发明具有以下技术优势：
26、1.节材：本发明碳化钢渣基覆膜砂透水砖基本上90%的原料来自于经碳化的钢渣，本发明通过采用压力-湿法条件使钢渣颗粒进行碳化，解决钢渣资源化利用过程中安定性和活性的矛盾问题，激发碳化钢渣活性并解决游离氧化钙诱发的安定性问题；针对原材料环氧树脂、石英砂、水泥造价高的问题，本发明采用碳化钢渣细粉作为透水砖面层的原料，利用碳化钢渣细粉表面沉淀的微纳米碳酸钙增加环氧树脂的韧性，同时激发胶凝活性的碳化钢渣细粉可以部分取代环氧树脂，节约原材料降低造价。
27、2.节能：本发明碳化钢渣基覆膜砂透水砖制作过程免烧结，采用常温下固化，通过面层、底层原料配合，在采用振动加压成型条件下，满足兼顾强度条件下提供覆膜砂透水砖的透水率和透水性能保持效果，有效地节约能源，减少污染，保护环境。
1.一种碳化钢渣基覆膜砂透水砖，其特征在于，由面层和基层组成；
2.根据权利要求1所述碳化钢渣基覆膜砂透水砖，其特征在于，所述碳化钢渣砂粒径为0.2-0.4mm，游离氧化钙含量为0.1±0.02%。
3.根据权利要求1所述碳化钢渣基覆膜砂透水砖，其特征在于，所述碳化钢渣细粉比表面积为395-430m2/kg，45μm筛余≤8.5%。
4.根据权利要求1所述碳化钢渣基覆膜砂透水砖，其特征在于，所述碳化钢渣粗集料粒径为4.75-8mm，碳化钢渣细集料粒径为2-4.75mm。
5.根据权利要求1所述碳化钢渣基覆膜砂透水砖，其特征在于，所述覆膜碳化钢渣砂制备方法为：将碳化钢渣砂加热至140-160℃，加入树脂混碾，当碳化钢渣砂降温至105-110℃时，加入乌洛托品混碾，再加硬脂酸钙混碾，经冷却、破碎、筛分而成。
6.根据权利要求5所述碳化钢渣基覆膜砂透水砖，其特征在于，所述碳化钢渣砂、树脂、乌洛托品、硬脂酸钙质量比为10:0.1-0.3:1-1.5：0.5-0.7，所述树脂为酚醛树脂。
7.根据权利要求1所述碳化钢渣基覆膜砂透水砖，其特征在于，将钢渣颗粒置于压力-湿法条件下对含二氧化碳工业废气进行碳化处理，得碳化钢渣颗粒，将碳化钢渣颗粒进行破碎、筛分得碳化钢渣砂、碳化钢渣粗集料和碳化钢渣细集料，将碳化钢渣颗粒进行破碎、粉磨、筛分得碳化钢渣细粉。
8.根据权利要求7所述碳化钢渣基覆膜砂透水砖，其特征在于，压力-湿法条件采用盛放吸收液并设置进气管路、出气管路的加压装置，所述吸收液为水，液固比为0.2-0.6，压力为0.2-1mpa，碳化处理时间为15-480min。
9.根据权利要求7所述碳化钢渣基覆膜砂透水砖，其特征在于，所述工业废气为燃煤电厂废气、水泥窑废气、钢铁厂高炉尾气的至少一种。
10.根据权利要求1-9任一项所述碳化钢渣基覆膜砂透水砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：