本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高效节能保温砖及其制备方法。
背景技术
随着社会的快速发展，全世界能源短缺问题日益加剧，节约能源己受到全世界的普遍关注。建筑是用能大户，全世界有大量的能源消耗在建筑物上，在我国，建筑能耗也呈递增趋势，因此，如何在满足使用者舒适度的基础上，提高建筑对能源的利用效率，更好地利用自然能源，同时降低对外界的影响，是需要认真研究的课题。
推进建筑节能、发展绿色建筑广泛受到人们的支持，这也激励了新节能技术的发展和新型节能建材的开发，比如根据当地的气候特点，采用先进的建筑技术和材料，对作用于建筑物的声、光、热等自然因素进行系统调节，最大限度地降低建筑采暖和制冷的能源消耗。
公开日2008年3月26日、公开号cn101148071的中国专利申请《利用城市污泥和湿排粉煤灰生产轻质高强度烧结砖的方法》，该专利文件公开了一种使用近半量的城市污泥和超过半量的粉煤灰加少量的助熔造孔剂混合制坯烧结砖的方法，该方法制砖要使用大量的粉煤灰，而粉煤灰被再利用的用途已经很广泛，如制造粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土砌块等，在很多地方粉煤灰也已成了要花费一定购买费用的资源，加之该方法处理的污泥量较少，这样的话，这种制砖方法在很多迫切需要解决各种大量污泥的城市使用效果就不够理想了。公开日2008年8月6日、公开号cn101234886的中国专利申请《一步法综合利用垃圾烧结微孔生态砖的方法》，该专利文件公开了使用20-60份的生活垃圾或污泥，10-20份的建筑垃圾，10-20份的粉煤灰，20-40份的开挖弃土或煤矸石，该方法使用的垃圾量虽然较大，但新鲜的生活垃圾成分复杂，必然会影响砖的质量，从所利用的几种物质，并不能得到像其所说的重量轻、强度高、隔音、隔热、放射性低的符合国家标准的生态砖，而建筑垃圾开挖弃土不用造砖也容易找到其它的填充用途。公开日2008年9月17日、公开号cn101265077的中国专利申请《用淤泥生产节能烧结砖的工艺》，该专利文件公开了使用重量比10-50％的淤泥和50-90％的硅质粘结剂粘土或膨润土等，其不足之处也是所能消耗掉的城市污泥比较有限，且为了消化城市污泥却又消耗了更多的其它有效资源。
综上所述，因此需要一种更好的节能保温砖，来改善现有技术的不足。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高效节能保温砖及其制备方法，本发明制备的保温砖具有导热率低、保温性能优、抗侵蚀能力强的优势，并且其机械性能优异，制备方法简单、成本低廉，采用的原材料以废旧污染物为主，具有一定的节能环保的效益。
本发明提供了如下的技术方案：
一种高效节能保温砖，包括以下重量份的原料：河道污泥35-45份、煤矸石粉末18-24份、坡缕石粉末12-18份、水镁石纤维13-18份、玻璃纤维14-20份、改性氧化铝10-16份、羟丙基瓜尔豆胶6-10份、乙二醇二硬脂酸酯5-12份、聚羧酸减水剂4-9份、耐火氧化物13-22份、苯乙烯14-17份、显孔剂15-19份、复合添加剂8-12份和水22-26份。
优选的，所述保温砖包括以下重量份的原料：河道污泥39-45份、煤矸石粉末18-23份、坡缕石粉末15-18份、水镁石纤维13-17份、玻璃纤维16-20份、改性氧化铝10-15份、羟丙基瓜尔豆胶7-10份、乙二醇二硬脂酸酯8-12份、聚羧酸减水剂4-8份、耐火氧化物16-22份、苯乙烯14-16份、显孔剂17-19份、复合添加剂8-11份和水23-26份。
优选的，所述保温砖包括以下重量份的原料：河道污泥44份、煤矸石粉末19份、坡缕石粉末17份、水镁石纤维15份、玻璃纤维18份、改性氧化铝14份、羟丙基瓜尔豆胶9份、乙二醇二硬脂酸酯8份、聚羧酸减水剂6份、耐火氧化物19份、苯乙烯16份、显孔剂17份、复合添加剂8份和水23份。
一种高效节能保温砖的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将煤矸石粉末、坡缕石粉末、水镁石纤维和玻璃纤维混合，导入剪切机中，以340-360r/min的速度剪切分散18-20min，得到粉料；
b、将乙二醇二硬脂酸酯导入反应釜中，升温至55-58℃，加热并搅拌反应10-12min，再加入复合添加剂，继续搅拌反应15-18min，再依次加入苯乙烯和水，升温至72-75℃，同时向反应釜中通入惰性气体，保温反应65-70min，得到混合物一；
c、向混合物一中加入改性氧化铝、羟丙基瓜尔豆胶和聚羧酸减水剂，再导入搅拌机中，升温至60-63℃，以80-90r/min的转速搅拌反应1.2-1.4h，得到混合物二；
d、将河道污泥、粉料、混合物二、耐火氧化物和显孔剂混合导入混料机中，混碾搅拌45-50min，导入模具中进行压制成坯，经脱膜、干燥后，再送入烧结炉中进行烧结，之后经蒸压釜蒸养1.5-1.7h，即可得到成品。
优选的，所述步骤b的复合添加剂为对苯乙烯磺酸钠、过硫酸钾和碳酸氢钠按质量比2:1:1混合而成。
优选的，所述步骤c的改性氧化铝的制备方法为：向浓度为550-580g/l的硝酸铝溶液中滴加氨水直到硝酸铝溶液完全生成氢氧化铝凝胶，将生成的氢氧化铝凝胶用蒸馏水洗涤3-5次，再加入质量分数为60-63%的浓硝酸，缓慢搅拌反应20-23min，再升温至72-75℃加热反应0.8-0.9h，冷却至常温后，即可得到改性氧化铝。
优选的，所述步骤c的改性氧化铝的制备方法为：向浓度为580g/l的硝酸铝溶液中滴加氨水直到硝酸铝溶液完全生成氢氧化铝凝胶，将生成的氢氧化铝凝胶用蒸馏水洗涤5次，再加入质量分数为62%的浓硝酸，缓慢搅拌反应23min，再升温至75℃加热反应0.9h，冷却至常温后，即可得到改性氧化铝。
优选的，所述氨水的质量百分比浓度为5.2%。
优选的，所述步骤d的耐火氧化物为二氧化锆、氧化镁、氧化钙和氧化铬按质量比1:2:2:1混合而成。
优选的，所述步骤d的显孔剂为废旧发泡塑料、稻壳和锯木屑的混合物。
本发明的有益效果是：
本发明制备的保温砖具有导热率低、保温性能优、抗侵蚀能力强的优势，并且其机械性能优异，制备方法简单、成本低廉，采用的原材料以废旧污染物为主，具有一定的节能环保的效益。
本发明中的复合添加剂采用对苯乙烯磺酸钠、过硫酸钾和碳酸氢钠的配比，对苯乙烯磺酸钠具有稳定好、耐聚合性、耐固结性和耐热性优异的特点，还具有一定的乳化作用，可以提高反应体系中的各成分的相容性，从而提高制备出的成品的强度；过硫酸钾具有强氧化性，可提高各成分之间的分子间活性，加快反应速度，具有促进、提高制备流程的效率；碳酸氢钠具有一定的缓冲作用，用于协同过硫酸钾的反应，已达到确保反应体系的稳定。
本发明中的改性氧化铝制备出的成品具有大孔隙的结构，有利于建立出较好的骨架，便于其他成分的附着、结合，易于制坯，并且可使得制备出的保温砖强度更高；有选的进一步对制备方法的限定，有利于制备最为优异的成品。
本发明中的氨水的浓度的选择，有利于提高反应效率。
本发明中的耐火氧化物为二氧化锆、氧化镁、氧化钙和氧化铬的配比，在该比例下，添加的混合氧化物，可以提高制备出的保温砖的耐磨性能及保温性能，并且在烧制过程中，不易开裂、损坏，使得成品率得到提高。
本发明中的显孔剂采用废旧发泡塑料、稻壳和锯木屑的混合，废旧发泡塑料可以一定程度上解决环境污染的问题，其与稻壳、锯木屑的协同作用，可以提高制备出的成品内部的孔隙率，从而提高其保温效果。
具体实施方式
实施例1
一种高效节能保温砖，包括以下重量份的原料：河道污泥35份、煤矸石粉末18份、坡缕石粉末18份、水镁石纤维13份、玻璃纤维20份、改性氧化铝16份、羟丙基瓜尔豆胶6份、乙二醇二硬脂酸酯12份、聚羧酸减水剂9份、耐火氧化物13份、苯乙烯17份、显孔剂15份、复合添加剂8份和水26份。
一种高效节能保温砖的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将煤矸石粉末、坡缕石粉末、水镁石纤维和玻璃纤维混合，导入剪切机中，以360r/min的速度剪切分散20min，得到粉料；
b、将乙二醇二硬脂酸酯导入反应釜中，升温至55℃，加热并搅拌反应12min，再加入复合添加剂，继续搅拌反应18min，再依次加入苯乙烯和水，升温至75℃，同时向反应釜中通入惰性气体，保温反应65min，得到混合物一；
c、向混合物一中加入改性氧化铝、羟丙基瓜尔豆胶和聚羧酸减水剂，再导入搅拌机中，升温至63℃，以80r/min的转速搅拌反应1.4h，得到混合物二；
d、将河道污泥、粉料、混合物二、耐火氧化物和显孔剂混合导入混料机中，混碾搅拌45min，导入模具中进行压制成坯，经脱膜、干燥后，再送入烧结炉中进行烧结，之后经蒸压釜蒸养1.7h，即可得到成品。
步骤b的复合添加剂为对苯乙烯磺酸钠、过硫酸钾和碳酸氢钠按质量比2:1:1混合而成。
步骤c的改性氧化铝的制备方法为：向浓度为580g/l的硝酸铝溶液中滴加氨水直到硝酸铝溶液完全生成氢氧化铝凝胶，将生成的氢氧化铝凝胶用蒸馏水洗涤5次，再加入质量分数为63%的浓硝酸，缓慢搅拌反应23min，再升温至75℃加热反应0.9h，冷却至常温后，即可得到改性氧化铝。
氨水的质量百分比浓度为5.2%。
步骤d的耐火氧化物为二氧化锆、氧化镁、氧化钙和氧化铬按质量比1:2:2:1混合而成。
步骤d的显孔剂为废旧发泡塑料、稻壳和锯木屑的混合物。
实施例2
一种高效节能保温砖，包括以下重量份的原料：河道污泥45份、煤矸石粉末18份、坡缕石粉末18份、水镁石纤维13份、玻璃纤维16份、改性氧化铝15份、羟丙基瓜尔豆胶7份、乙二醇二硬脂酸酯12份、聚羧酸减水剂8份、耐火氧化物16份、苯乙烯14份、显孔剂19份、复合添加剂8份和水23份。
一种高效节能保温砖的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将煤矸石粉末、坡缕石粉末、水镁石纤维和玻璃纤维混合，导入剪切机中，以340r/min的速度剪切分散20min，得到粉料；
b、将乙二醇二硬脂酸酯导入反应釜中，升温至58℃，加热并搅拌反应12min，再加入复合添加剂，继续搅拌反应18min，再依次加入苯乙烯和水，升温至72℃，同时向反应釜中通入惰性气体，保温反应70min，得到混合物一；
c、向混合物一中加入改性氧化铝、羟丙基瓜尔豆胶和聚羧酸减水剂，再导入搅拌机中，升温至60℃，以80r/min的转速搅拌反应1.2h，得到混合物二；
d、将河道污泥、粉料、混合物二、耐火氧化物和显孔剂混合导入混料机中，混碾搅拌45-50min，导入模具中进行压制成坯，经脱膜、干燥后，再送入烧结炉中进行烧结，之后经蒸压釜蒸养1.5h，即可得到成品。
步骤b的复合添加剂为对苯乙烯磺酸钠、过硫酸钾和碳酸氢钠按质量比2:1:1混合而成。
步骤c的改性氧化铝的制备方法为：向浓度为580g/l的硝酸铝溶液中滴加氨水直到硝酸铝溶液完全生成氢氧化铝凝胶，将生成的氢氧化铝凝胶用蒸馏水洗涤3次，再加入质量分数为60%的浓硝酸，缓慢搅拌反应23min，再升温至75℃加热反应0.9h，冷却至常温后，即可得到改性氧化铝。
氨水的质量百分比浓度为5.2%。
步骤d的耐火氧化物为二氧化锆、氧化镁、氧化钙和氧化铬按质量比1:2:2:1混合而成。
步骤d的显孔剂为废旧发泡塑料、稻壳和锯木屑的混合物。
实施例3
一种高效节能保温砖，包括以下重量份的原料：河道污泥44份、煤矸石粉末19份、坡缕石粉末17份、水镁石纤维15份、玻璃纤维18份、改性氧化铝14份、羟丙基瓜尔豆胶9份、乙二醇二硬脂酸酯8份、聚羧酸减水剂6份、耐火氧化物19份、苯乙烯16份、显孔剂17份、复合添加剂8份和水23份。
一种高效节能保温砖的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将煤矸石粉末、坡缕石粉末、水镁石纤维和玻璃纤维混合，导入剪切机中，以360r/min的速度剪切分散18min，得到粉料；
b、将乙二醇二硬脂酸酯导入反应釜中，升温至55℃，加热并搅拌反应12min，再加入复合添加剂，继续搅拌反应18min，再依次加入苯乙烯和水，升温至72℃，同时向反应釜中通入惰性气体，保温反应65min，得到混合物一；
c、向混合物一中加入改性氧化铝、羟丙基瓜尔豆胶和聚羧酸减水剂，再导入搅拌机中，升温至60℃，以90r/min的转速搅拌反应1.4h，得到混合物二；
d、将河道污泥、粉料、混合物二、耐火氧化物和显孔剂混合导入混料机中，混碾搅拌45-50min，导入模具中进行压制成坯，经脱膜、干燥后，再送入烧结炉中进行烧结，之后经蒸压釜蒸养1.7h，即可得到成品。
步骤b的复合添加剂为对苯乙烯磺酸钠、过硫酸钾和碳酸氢钠按质量比2:1:1混合而成。
步骤c的改性氧化铝的制备方法为：向浓度为580g/l的硝酸铝溶液中滴加氨水直到硝酸铝溶液完全生成氢氧化铝凝胶，将生成的氢氧化铝凝胶用蒸馏水洗涤5次，再加入质量分数为62%的浓硝酸，缓慢搅拌反应23min，再升温至75℃加热反应0.9h，冷却至常温后，即可得到改性氧化铝。
氨水的质量百分比浓度为5.2%。
步骤d的耐火氧化物为二氧化锆、氧化镁、氧化钙和氧化铬按质量比1:2:2:1混合而成。
步骤d的显孔剂为废旧发泡塑料、稻壳和锯木屑的混合物。
对比例1
采用现有技术中普通的节能保温砖进行检测。
检测以上实施例和对比例制备的成品，得到以下检测数据：
表一：
由表一所得的实验数据，可以得出，本发明的制备方法制备的成品的各项性能显著优异于现有技术中的普通产品，并且在本发明的实施例3中优选的制备方案，其得到的成品性能最为优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。