1.本发明涉及水利工程所用的防渗砖技术领域，尤其涉及一种水利防渗砖的制备方法。


背景技术：

2.目前，我国对于港口河道堤坝渠道等水利工程大部分还是采用传统块石砌筑和混凝土浇筑的工艺，随着我国水利工程建设的飞速发展，对施工材料的需求日益增加。
3.一方面，我国港口、航道河道等每年都需要疏浚以维持浚深，疏浚工程 产生的疏浚淤泥年排量可达一亿吨。
4.目前，常规的土体固化剂以水泥和生石灰为主，但是水泥生产具有高能耗，高排放的特征，研究表明生产1吨水泥需要向大气中排放0.85吨二氧化碳，水泥工业排放的二氧化碳占世界上人为排放二氧化碳的10％左右。
5.另外，膨润土及疏浚物的细粒土的混合物透气性极低，直接进行碳化处理会造成其中的钢渣碳化效率极低，使碳化砖性能大打折扣。因此，基于以上考虑，如何变废为宝，就地取材，是本领域科研人员亟待解决的问题。为实现资源可持续利用，减少原生资源的消耗，一种新型防渗材料的产生迫在眉睫。


技术实现要素：

6.本发明提供一种水利防渗砖的制备方法，以克服上述技术问题。
7.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
8.一种水利防渗砖的制备方法，包括如下步骤：
9.s1：将原材料混合均匀，加入水搅拌至流动浆体，所述原材料包括细粒土、膨润土和钢渣；
10.s2：在所述流动浆体中加入空气泡沫，制成泡沫混合体；所述空气泡沫为由表面活性剂进行物理发泡得到的泡沫；
11.s3：将所述泡沫混合体放置于蒸养箱中按照蒸养制度进行预蒸养处理；
12.s4：将养护后的泡沫混合体干燥至恒重获得干化后的发泡混合物；
13.s5：将干化后的发泡混合物破碎，并调整其含水率均匀混合后进行压力成型，获得砖坯；
14.s6：将脱模后的砖坯进行碳化，获得防渗砖。
15.进一步的，所述细粒土为疏浚工程中机械脱水与粒径筛选后的直径小于等于5mm的细粒疏浚土。
16.进一步的，所述膨润土为钙基膨润土，所述钙基膨润土中的钙基蒙脱石占比不低于80％。
17.进一步的，所述钢渣为bof转炉钢渣，且bof转炉钢渣粉磨后比表面积不低于200m2/g。
18.进一步的，所述原材料的质量占比分别为：细粒土的占比为20％-30％；所述钢渣的占比为60％-75％；所述膨润土的占比为5％-10％。
19.进一步的，所述s3中的蒸养制度为，蒸养温度不低于60℃，相对湿度不低于95％，蒸养时间为48h；所产生的化学方程式如下：
20.3cao
·
sio2+nh2o
→
xcao
·
sio2·
yh2o+(3-x)ca(oh)2ꢀꢀꢀ
(1)
21.2cao
·
sio2+nh2o
→
xcao
·
sio2·
yh2o+(2-x)ca(oh)2ꢀꢀꢀ
(2)。
22.进一步的，所述s4中，将养护后的泡沫混合体进行干燥的温度为60℃。
23.进一步的，所述s5中，调整其含水率，使其含水率介于15-25％之间，均匀混合后进行压力成型的压力不小于2mpa。
24.进一步的，所述s6中，将砖坯进行碳化的时间不少于2h，所产生的化学方程式如下：
25.ca(oh)2+co2→
caco3+h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
26.ca-silicates+co2→
caco3+sio2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)。
27.有益效果：本发明的一种水利防渗砖的制备方法，将所述细粒土、膨润土和钢渣混合后的混合体，通过加入空气泡沫的方式，使得膨润土及疏浚物的细粒土的混合物透气性增强，通过预蒸养处理，使得钢渣释放的羟基使基体水环境的碱度增高，有利于破坏疏浚细粒土双电层以及有机物絮凝体，使得细粒土的颗粒得以重新排布在压实后基体更加致密。同时，通过预蒸养处理也可以使钢渣中充分生成尺寸较大的六方板状的氢氧化钙，这种大尺寸的板状氢氧化钙为压实后的混合基体在碳化处理的过程中提供一定的气体传输路径。本发明通过碳化固化方式，低碳环保并且更为高效。本发明方法所制防渗砖抗压强度大，安定性良好，且抗冻性好。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本实施例提供了一种水利防渗砖的制备方法，包括如下步骤：
30.s1：将疏浚细粒土、膨润土和钢渣混合均匀，加入水搅拌至流动浆体(其中，加入水的量取决于疏浚细粒土的液限含水率)；具体的，每种原材料的质量比例如下：所述细粒土的占比为20％-30％；所述钢渣的占比为60％-75％；所述膨润土的占比为5％-10％。其中，所述细粒土为疏浚工程中机械脱水与粒径筛选后的细粒疏浚土。所述膨润土为钙基膨润土，钙基蒙脱石占比不低于 80％。所述钢渣为bof转炉钢渣，粉磨后比表面积不低于200m2/g。
31.s2：在所述流动浆体中加入空气泡沫，制成泡沫混合体；
32.s3：将所述泡沫混合体放置于蒸养箱中按照蒸养制度进行预蒸养处理；所述蒸养制度为，蒸养温度不低于60℃，相对湿度不低于95％，蒸养时间为 48h，所产生的化学方程式如下：
33.3cao
·
sio2+nh2o
→
xcao
·
sio2·
yh2o+(3-x)ca(oh)2ꢀꢀꢀ
(1)
34.2cao
·
sio2+nh2o
→
xcao
·
sio2·
yh2o+(2-x)ca(oh)2ꢀꢀꢀ
(2)。
35.s4：将养护后的泡沫混合体放置60℃的烘箱中进行干燥至恒重获得干化后的发泡混合物；干化后的发泡混合物重量轻，便于运输，同时能够阻断掺入的钢渣继续水化和空气碳化，以最大程度的保留钢渣的碳化活性。具体的，可以采用在堆场将发泡混合物进行自然干化，或者用低温交流热风辅助发泡混合物进行干化。
36.s5：将干化后的发泡混合物破碎，并调整其含水率使其含水率介于15-25 之间，均匀混合后经不小于2mpa的压力进行压力成型，获得砖坯；由于干化后的发泡混合物被认为是含水率为零，因此调整含水率就是在工厂将发泡混合物压实成型的时候加入水，来进行含水率的调整。如果干化的发泡混合物再次压实碳化成砖坯后强度仍不能满足应用场景，可以在制件过程中添加钢渣以提高砖坯的强度和耐久性。
37.s6：将脱模后的砖坯进行碳化，将砖坯进行碳化的时间不少于2h，获得防渗砖，所产生的化学方程式如下：
38.ca(oh)2+co2→
caco3+h2o
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
39.ca-silicates+co2→
caco3+sio2ꢀꢀꢀ
(4)。
40.具体的，为满足我国倡导的节约能源，减少排放的要求，本发明采用可以更为低碳环保且更为高效的碳化固化的方式。碳化固化是一种高效固化技术，碳化制品由孔隙中生长的胶凝性碳酸钙/镁填充从而致密性突出，另一方面，膨润土可以起到屏障作用大大降低防渗砖的渗透性。然而膨润土及疏浚物的细粒土的混合物透气性极低，直接进行碳化处理会造成其中的钢渣碳化效率极低，使碳化砖性能大打折扣。因此本发明通过引入空气泡沫的方式，使得膨润土及疏浚物的细粒土的混合物透气性增强，避免了直接进行碳化处理会造成其中的钢渣碳化效率极低，使碳化砖性能大打折扣的问题。
41.具体的，本发明泡沫混合体在预蒸养的过程中，钢渣释放的羟基使基体水环境的碱度增高，有利于破坏疏浚细粒土双电层以及有机物絮凝体，使得疏浚细粒土的颗粒得以重新排布在压实后基体更加致密。另一方面，通过预蒸养处理也可以使钢渣中充分生成尺寸较大的六方板状的氢氧化钙，这种大尺寸的板状氢氧化钙为压实后的混合基体在碳化处理的过程中提供一定的气体传输路径。该预处理得以实施的关键在于钢渣活性硅组分的匮乏，即在预蒸养期间溶解出的钙离子大部分得以形成氢氧化钙沉淀，而极少生成高比表面积的水化硅酸钙等胶凝性产物。
42.实施例1：
43.原料：疏浚细粒土2500kg、膨润土1000kg、钢渣6500kg
44.将上述原料均匀混合，边搅拌便加入1000kg的水，搅拌均匀至混合料成为流动浆体，用发泡机向浆体中引入空气泡沫，直至成为泡沫体。再将泡沫混合体按蒸养制度放入蒸养箱60摄氏度恒温养护48小时，养护完成后再置于60摄氏度烘箱干燥至恒重后取出。接着将取出干化后的发泡混合体破碎，加入水使含水率达到15％，将其均匀混合后经hf1280型自动液压压砖机用不小于2mpa的压力压制成240*115*53mm的砖坯，再将脱模后的砖坯送入压力碳化釜中进行碳化，2小时后缓缓打开釜盖，即得所述防渗砖。经检测其抗压强度为14.8mpa，渗透深度1.6mm,安定性良好，抗冻性合格。
45.实施例2：
46.原料：疏浚细粒土2000kg、膨润土500kg、钢渣7500kg
47.将上述原料均匀混合，边搅拌便加入1000kg的水，搅拌均匀至混合料成为流动浆体，用发泡机向浆体中引入空气泡沫，直至成为泡沫体。再将泡沫混合体按按蒸养制度放入蒸养箱60摄氏度恒温养护48小时，养护完成后再置于60摄氏度烘箱干燥至恒重后取出。接着将取出干化后的发泡混合体破碎，加入水使含水率达到15％，将其均匀混合后经hf1280型自动液压压砖机用不小于2mpa的压力压制成240*115*53mm的砖坯，再将脱模后的砖坯送入压力碳化釜中进行碳化，2小时后缓缓打开釜盖，即得所述防渗砖。经检测其抗压强度为16.1mpa，渗透深度2.1mm,安定性良好，抗冻性合格。
48.实施例3：
49.原料：疏浚细粒土2300kg、膨润土700kg、钢渣7000kg
50.将上述原料均匀混合，边搅拌便加入1000kg的水，搅拌均匀至混合料成为流动浆体，用发泡机向浆体中引入空气泡沫，直至成为泡沫体。再将泡沫混合体按按蒸养制度放入蒸养箱60摄氏度恒温养护48小时，养护完成后再置于60摄氏度烘箱干燥至恒重后取出。接着将取出干化后的发泡混合体破碎，加入水使含水率达到15％，将其均匀混合后经hf1280型自动液压压砖机用不小于2mpa的压力压制成240*115*53mm的砖坯，再将脱模后的砖坯送入压力碳化釜中进行碳化，2小时后缓缓打开釜盖，即得所述防渗砖。经检测其抗压强度为15.6mpa，渗透深度1.9mm,安定性良好，抗冻性合格。
51.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。