CN105906268B - 一种疏浚淤泥非烧结砖及其制备方法 - Google Patents

一种疏浚淤泥非烧结砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及土木工程与环境工程技术领域,具体而言,涉及一种疏浚淤泥非烧结砖,按照重量份数计,所述疏浚淤泥非烧结砖主要由以下原料组份制成:疏浚淤泥人造沙砾50~80份、粗砂15~25份、水泥10~20份、胶凝剂0.35~0.65份。本发明采用非烧结技术,可以节约能源,避免因煅烧而造成空气污染和固体废弃物污染。主要原料选取疏浚淤泥,既能疏通河道、美化水域有可以变废为宝,实现资源的循环利用。

Description

一种疏浚淤泥非烧结砖及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及土木工程与环境工程技术领域,具体而言,涉及一种疏浚淤泥非烧结砖及其制备方法。
背景技术
[0002] 粘土砖作为传统的墙体材料有着广泛的应用。在我国,墙体材料约占整个房屋建筑材料的70%,其中粘土砖在墙材中仍居主导地位,生产实心粘土砖所需的粘土资源更属可耕地中较优质的粘土,因此,其对土地资源的破坏可见一斑。据统计,目前全国尚有砖瓦企业9万多家,占地超过500万多亩,每年生产的粘土砖约6000多亿块,耗用粘土资源13亿立方米,按平均挖土深3米折算,相当于每年毁田约70万亩。如在“天府之国”成都平原,仍有粘土砖瓦厂300多家,年生产能力达30多亿块,占用、抛荒的优质农田达2.6万亩。
[0003] 因此,国家规定“粘土制品不得用于各直辖市、沿海地区的大中城市和人均占有耕地面积不足0.8亩的省的大中城市的新建工程”(《建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术公告(第一批)》),限制从耕地中取土烧制实心粘土砖。
[0004] 随着我国经济的高速发展,城市水资源的污染越来越严重,为了改善河流湖泊的水质或保证河道正常的泄洪能力及航道的畅通,每隔一段时间须开展河道湖泊的疏浚清淤工程,由此将产生大量的疏浚淤泥。
[0005] 疏浚淤泥主要由粘粒组成,含水量高且脱水困难,强度低,土力学性质差,并含有一定的有害污染物。目前国内对疏浚淤泥的处置主要是直接废弃于陆地抛填区或低洼地区,有些甚至占用鱼塘和耕田,形成的土地由于非常软弱难以进行开发利用。而随处废弃的淤泥本身,不仅占用大量的土地,也会对环境造成二次污染。因此,对疏浚淤泥的处理处置已经成为我国河道湖泊治理的制约性因素。
[0006] 若能将疏浚淤泥用于粘土砖的制备,既能节约成本,变废为宝,又可以达到保护环境的目的。
[0007] 有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
[0008] 本发明目的在于提供一种疏浚淤泥非烧结砖,所述的疏浚淤泥非烧结砖以疏浚淤泥为主要原料制备而成,既能节约成本,变废为宝,又可以达到保护环境的目的。
[0009] 为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
[0010] —种疏浚淤泥非烧结砖,按照重量份数计,所述疏浚淤泥非烧结砖主要由以下原料组份制成:
[0011] 疏浚淤泥人造沙砾50〜80份、粗砂15〜25份、水泥10〜20份、胶凝剂0.35〜0.65 份。
[0012]本发明采用非烧结技术,可以节约能源,避免因煅烧而造成空气污染和固体废弃物污染。主要原料选取疏浚淤泥,既能疏通河道、美化水域有可以变废为宝,实现资源的循 环利用。
[0013] 优选的,如上所述的疏浚淤泥非烧结砖,按照重量份数计,所述疏浚淤泥非烧结砖主要由以下原料组份制成:
[00M] 疏浚淤泥人造沙砾60〜70份、粗砂18〜22份、水泥13〜17份、胶凝剂0.4〜0.6份。
[0015] 优选的,如上所述的疏浚淤泥非烧结砖:
[0016] 所述疏浚齡泥人造沙烁的粒径为1.5〜2mm;
[0017] 所述粗砂的粒径为1.5〜2mm。
[0018] 非烧结砖原材料颗粒粒度组成的重要性仅次于该原材料的矿物成分组成,对确定生产产品的品种和制定合理生产工艺技术,以及对提高产品性能质量都有极为重要的作用。良好的颗粒粒度组成,要求临界颗粒符合工艺规定,同时粒度级配要合理恰当。细小颗粒可提高原材料塑性指数,提高坯体成型性能。临界颗粒是指原材料颗粒组成中生产工艺所允许的最大尺寸颗粒,也称极限粒度,或极限最大颗粒。临界颗粒对原材料的组成和制备,对坯体的成型和焙烧,对制品的结构和外观及其他性能都有一定的影响,是根据原材料的特性、制品的品种与规格尺寸、对制品性能的要求以及选用的生产工艺与设备而合理确定。
[0019] 优选的,如上所述的疏浚淤泥非烧结砖,所述水泥为p〇42.5水泥。
[0020] 优选的,如上所述的疏浚淤泥非烧结砖,所述胶凝剂为无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂;
[0021] 按照重量百分数计,所述无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂包括如下组份:
[0022] 硫酸亚铁13〜18 %,硫酸铁3〜9 %,硫酸钠2〜8 %,氯化镁3〜9 %,硫酸钾2〜8 %,硫酸铵2〜4%,氯化钙18〜20 %,分散剂0.05〜0.15 %,螯合剂0.05〜0.15 %,水23.7〜56.9% ;
[0023] 其制备方法包括以下步骤:将既定百分比的上述原料加入水中,加热、搅拌直至完全溶解,即得到该无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂。
[0024] 本发明提供的无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂,内含大量的无机离子,有助于充分电解水泥中的有效离子,通过瞬间粘结作用,产生网状结构的聚合体膜,包覆水泥及骨材颗粒,增强水泥包裹颗粒之间粘结面积和晶体膨胀,有助于提高透水保水水泥混凝土的抗压、抗折强度,且对环境没有污染;
[0025] 本申请优选的无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂用于疏浚淤泥非烧结砖的制备当中,可使制得的非烧结砖具有良好的保水透水性和通透性,可使雨水迅速渗入非烧结砖内部。使用该无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂不仅可以保护土壤湿度,还可以增加土壤的湿度,改善地面植物及微生物生存条件。由于吸收了地面的水分保存在混凝土内,同时也吸收了大气中的热量,起到了调节地表局部空间的温度和湿度的作用,对缓解城市热岛效应有较大的作用。此外,加入可以有效提高水泥混凝土的耐磨性,和抗冻性,并且能减少水泥的使用量,节省所需的养护时间。
[0026] 如上所述的疏浚淤泥非烧结砖,所述疏浚淤泥人造沙砾通过如下方法制备而成:
[0027] 1)、向疏浚淤泥中加入占其重量百分数8〜12%的化学配方药剂充分混合以对其进行无害化调质钙化处理;
[0028] 其中,按照重量百分数计,所述化学配方药剂包括以下组份:氧化钙18〜22%、氧 化镁18〜22%、沸石18〜22%、聚丙烯酰胺8〜12%、聚合硫酸铁25〜35% ;
[0029] 2)、将处理后的疏浚淤泥再进行脱水减量处理后造粒得到疏浚淤泥人造沙砾。
[0030] 所述化学配方药剂可彻底消除淤泥中的有机酸、厌氧菌和好氧菌等活性物质,降低淤泥中的氨氮含量,通常疏浚淤泥与化学配方药剂混合搅拌、互相作用的时间为50〜70min;化学配方药剂中的二价钙、镁离子等也可置换疏浚淤泥中的阳离子,起到增强疏浚淤泥人造沙砾强度的作用。
[0031] 优选的,如上所述的疏浚淤泥非烧结砖,所述脱水减量处理具体包括:
[0032] 将处理后的疏浚淤泥中的余水放流,得到含水率50〜70%的疏浚淤泥,再通过机械烘干或自然晾晒的方法,使其含水率降至15〜25%。
[0033] 脱水利于疏浚淤泥人造沙砾的成型,提供人造沙砾的强度和品质。
[0034] 如上所述的疏浚淤泥非烧结砖的制备方法,包括以下步骤:
[0035] a、将既定重量份数的疏浚淤泥人造沙砾、粗砂、水泥充分搅拌混匀;
[0036] b、加入重量份数的胶凝剂和7〜13份的水,充分搅拌混匀;
[0037] c、将混合后的物料成型、干燥、养护后既得所述疏浚淤泥非烧结砖。
[0038] 通过本发明提供的制备方法制备的疏浚淤泥非烧结砖,达到国家非烧结建筑墙砖MU18的质量标准,适合河道生态护坡的铺没,达到废物利用,变废为宝的目的。
[0039] 优选的,如上所述疏浚淤泥非烧结砖的制备方法:
[0040] 在步骤1)中,所述搅拌具体为在JS500型强制式搅拌机内搅拌25〜35秒;
[0041] 在步骤2)中,所述搅拌具体为在JS500型强制式搅拌机内搅拌110〜130秒。
[0042] 优选的,如上所述疏浚淤泥非烧结砖的制备方法:
[0043] 在步骤3)中,所述养护为自然养护,养护时间为6〜8天。
[0044] 自然养护是混凝土在自然条件下(温度不低于5 °C,相对湿度在90 %以上)进行养护的一种方式。在自然养护下,由于温度不固定,温度较高时混凝土强度增长率较大,温度较低时混凝土强度增长率较小,没有一定的规律性。
[0045] 与现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0046] 1)、本发明采用非烧结技术,可以节约能源,避免因煅烧而造成空气污染和固体废弃物污染。主要原料选取疏浚淤泥,既能疏通河道、美化水域有可以变废为宝,实现资源的循环利用。
[0047] 2)、本发明所述的淤泥非烧结砖,通过淤泥进行无害化减量化处理,得到可再生利用的活性淤泥砂砾,改变淤泥无利用价值的现状,利用药物与胶凝透气材料相组合,制成一种可大量运用改质淤泥砂砾作为制砖原料,从而可以节约大量河沙,使淤泥变废为宝,为海绵城市的建设、对淤泥合理化利用寻找有效的出路。
具体实施方式
[0048] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0049] 实施例1
[0050] 本发明提供的疏浚淤泥非烧结砖,包括如下组份:
[0051] 疏浚淤泥人造沙砾50份、粗砂15份、水泥10份、胶凝剂0.35份。
[0052] 其中,疏浚淤泥人造沙砾的制造方法为:
[0053] 1)、向疏浚淤泥中加入占其重量百分数8%的化学配方药剂充分混合以对其进行无害化调质钙化处理;
[0054] 其中,按照重量百分数计,所述化学配方药剂包括以下组份:氧化钙18%、氧化镁18%、沸石18%、聚丙烯酰胺11 %、聚合硫酸铁35% ;
[0055] 2)、将处理后的疏浚淤泥再进行脱水减量处理后造粒得到疏浚淤泥人造沙砾。
[0056] 疏浚淤泥非烧结砖的制备方法包括以下步骤:
[0057] a、将既定重量份数的疏浚淤泥人造沙砾、粗砂、水泥充分搅拌混匀;
[0058] b、加入重量份数的胶凝剂和7份的水,充分搅拌混匀;
[0059] c、将混合后的物料成型、干燥、养护后既得所述疏浚淤泥非烧结砖。
[0060] 实施例2
[0061] 本发明提供的疏浚淤泥非烧结砖,包括如下组份:
[0062] 粒径为1.5〜2mm的疏浚齡泥人造沙烁80份、粒径为1.5〜2mm的粗砂25份、po42.5水泥20份、无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂0.65份。
[0063] 疏浚淤泥人造沙砾的制造方法为:
[0064] 1)、向疏浚淤泥中加入占其重量百分数12%的化学配方药剂充分混合以对其进行无害化调质钙化处理;
[0065] 其中,按照重量百分数计,所述化学配方药剂包括以下组份:氧化钙22%、氧化镁22%、沸石22%、聚丙烯酰胺8%、聚合硫酸铁26% ;
[0066] 2)、将处理后的疏浚淤泥再进行脱水减量处理后造粒得到疏浚淤泥人造沙砾。
[0067] 疏浚淤泥非烧结砖的制备方法包括以下步骤:
[0068] a、将既定重量份数的疏浚淤泥人造沙砾、粗砂、水泥在JS500型强制式搅拌机内搅拌25〜35秒;
[0069] b、加入重量份数的胶凝剂和13份的水,在JS500型强制式搅拌机内搅拌110〜130秒;
[0070] C、将混合后的物料成型、干燥、自然养护8天后既得所述疏浚淤泥非烧结砖。
[0071] 实施例3
[0072] 本发明提供的疏浚淤泥非烧结砖,包括如下组份:
[0073] 粒径为1 · 5〜2mm的疏浚齡泥人造沙烁60份、粒径为1 · 5〜2mm的粗砂22份、po42 · 5水泥13份、无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂0.4份。
[0074] 疏浚淤泥人造沙砾的制造方法为:
[0075] 1)、向疏浚淤泥中加入占其重量百分数10%的化学配方药剂充分混合以对其进行无害化调质钙化处理;
[0076] 其中,按照重量百分数计,所述化学配方药剂包括以下组份:氧化钙20%、氧化镁20%、沸石17%、聚丙烯酰胺8%、聚合硫酸铁35% ;
[0077] 2)、将处理后的疏浚淤泥再进行脱水减量处理后造粒得到疏浚淤泥人造沙砾。
[0078] 疏浚淤泥非烧结砖的制备方法包括以下步骤:
[0079] a、将既定重量份数的疏浚淤泥人造沙砾、粗砂、水泥在JS500型强制式搅拌机内搅拌25〜35秒;
[0080] b、加入重量份数的胶凝剂和13份的水,在JS500型强制式搅拌机内搅拌110〜130秒;
[0081] c、将混合后的物料成型、干燥、自然养护6天后既得所述疏浚淤泥非烧结砖。
[0082] 实施例4
[0083] 本发明提供的疏浚淤泥非烧结砖,包括如下组份:
[0084] 1、首先要对疏浚淤泥进行无害化减量化调质钙化处理。将疏浚淤泥和化学配方药剂投入事先准备好的疏浚淤泥搅拌池中,用挖掘机的挖斗对淤泥进行充分搅拌60分钟。其中,按照重量百分数计,所述化学配方药剂包括以下组份:氧化钙20%、氧化镁20%、沸石20%、聚丙烯酰胺10%、聚合硫酸铁30% ;化学配方药剂的添加量为疏浚淤泥重量的10%。
[0085] 根据实验,淤泥搅拌中处于曝气中,将疏浚后得到的水下方淤泥用潜水栗抽入长10米、宽2米、深1米的发生池中,用挖掘机的挖斗对已投入以上所述组合配方药剂与淤泥进行不间断翻捣搅拌,使投入的药剂与池中的淤泥充分混合,彻底消除淤泥中的有机酸、厌氧菌和好氧菌等活性物质,降低淤泥中的氨氮含量,这个反应过程需要60分钟。同时进行脱水减量,将余水放流,得到含水率60 %的淤泥,再通过机械烘干或自然晾晒的方法,进一步得到含水率仅为20%的无菌钙化淤泥。通过化学反应而被激发了的淤泥中的游离状态的钙离子,从而得到干化后的疏浚淤泥人造砂砾。
[0086] 2、淤泥制作非烧结砖
[0087] 本发明提供的疏浚淤泥非烧结砖,包括如下组份:
[0088] 粒径为1 · 5〜2mm的疏浚齡泥人造沙烁60份、粒径为1 · 5〜2mm的粗砂22份、po42 · 5水泥13份、无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂0.4份。
[0089] 疏浚淤泥非烧结砖的制备方法包括以下步骤:
[0090] 1)、将既定重量份数的疏浚淤泥人造沙砾、粗砂、水泥在JS500型强制式搅拌机内搅拌25〜35秒;
[0091] 2)、加入重量份数的胶凝剂和10份的水,在JS500型强制式搅拌机内搅拌110〜130秒;
[0092] 3)、将混合后的物料成型、干燥、自然养护6天后既得所述疏浚淤泥非烧结砖。
[0093] 实施例5
[0094] 在本实施例中,详细说明了无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂的制造方法。
[0095] 本发明提供的无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂,以一吨的反应釜计,包括如下组份:
[0096] 硫酸亚铁150公斤,硫酸铁60公斤,硫酸钠50公斤,氯化镁60公斤,硫酸钾50公斤,硫酸铵30公斤,氯化钙188公斤,分散剂0.5公斤,螯合剂0.5公斤,水410公斤;
[0097] 以上各原料均为分析纯。
[0098] 该机型透水保水水泥混凝土胶凝剂,具体包括以下步骤:
[0099] (1)将既定百分比的硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸钠、氯化镁、硫酸钾和硫酸铵分别加入100公斤、40公斤、30公斤、40公斤、30公斤、20公斤水中,溶解温度分别为45°C、25 °C、55 °C、28°C、60°C和45°C,搅拌10分钟至完全溶解,分别得硫酸亚铁溶液、硫酸铁溶液、硫酸钠溶 液、氯化镁溶液、硫酸钾溶液和硫酸铵溶液,备用;
[0100] (2)在反应釜中加入151公斤的水,然后依次加入步骤(1)中所述硫酸亚铁溶液和所述硫酸铁溶液,搅拌;
[0101] (3)在步骤(2)中的反应釜中加入100公斤的氯化钙并将反应釜升温、搅拌10分钟,当溶液温度超过80 °C时,停止加热和投料,待温度降至60°C时,继续投料并升温,如此循环,直到所加入的氯化钙全部完全溶解;
[0102] (4)将步骤(3)中氯化钙全部溶解后的反应釜降温至60°C,然后依次加入步骤(1)中所述氯化镁溶液、所述硫酸钾溶液和所述氯化铵溶液并搅拌;然后加入剩余的88.8公斤氯化钙,搅拌至完全溶解;氯化钙完全溶解后,当反应釜的温度降至60 °C时,再加入既定百分比的分散剂和螯合剂,连续搅拌48小时,得到该无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂。
[0103] 实验例各实施例制备的疏浚淤泥非烧结砖的保水率、强度和耐磨性测试
[0104] 测试实施例1〜4提供的非烧结砖的保水率和强度,并以实施例4为基础,将其中的无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂替换为普通的胶凝剂作为对比例,实验结果如表1所示。
[0105] 表1保水率和强度测试结果
[0106]
Figure CN105906268BD00081
[0107] 其中,磨损量的检测方法为:
[0108] (1)混凝土磨耗试验采用150mmX 150mm立方体标准试件、每组3个试件。试件的成型和养护按T0551的规定进行;
[0109] (2)试件养护至27d龄期从养护地点取出,擦干表面水分放在室内空气中自然干燥12h,再放入60 °C ± 5 °C烘箱中,烘12h至恒重;
[0110] (3)试件烘干处理后放置室温,刷净表面浮沉;
[0111] (4)将试件放至耐磨试验机的水平转盘上(磨削面应与成型时的顶面垂直),用夹具将其轻轻紧固。在200N负荷下磨30转,然后取下试件刷净表面粉尘称重,并记录剩余质量。整个磨损过程应将吸尘器对准试件磨损面,使磨下的粉尘被及时吸走;
[0112] (5)每组花轮刀片只进行一组试件的磨耗试验,进行第二组磨耗试验时,必须更换一组新的花轮刀片。
[0113] 磨损量的计算公式为磨损前后的质量差除以试样的面积(0.0125m2)。
[0114] 从表1中可以看出,本申请所提供的疏浚淤泥非烧结砖具有优异的保水率、强度和耐磨性能,且无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂会大大增加本申请疏浚淤泥非烧结砖的各项性能。
[0115] 尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明,然而应意识到,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此,这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (8)

1. 一种疏浚淤泥非烧结砖,其特征在于,按照重量份数计,所述疏浚淤泥非烧结砖主要 由以下原料组份制成: 疏浚淤泥人造沙砾50〜80份、粗砂15〜25份、水泥10〜20份、胶凝剂0.35〜0.65份; 所述疏浚淤泥人造沙砾通过如下方法制备而成: 1) 、向疏浚淤泥中加入占其重量百分数8〜12%的化学配方药剂充分混合以对其进行 无害化调质钙化处理; 其中,按照重量百分数计,所述化学配方药剂包括以下组份:氧化钙18〜22%、氧化镁 18〜22%、沸石18〜22%、聚丙烯酰胺8〜12%、聚合硫酸铁25〜35% ; 2) 、将处理后的疏浚淤泥再进行脱水减量处理后造粒得到疏浚淤泥人造沙砾; 所述胶凝剂为无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂; 按照重量百分数计,所述无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂由以下组分制成: 硫酸亚铁13〜18%,硫酸铁3〜9%,硫酸钠2〜8%,氯化镁3〜9%,硫酸钾2〜8%,硫酸 铵2〜4%,氯化钙18〜20%,分散剂0 · 05〜0 · 15%,螯合剂0 · 05〜0 · 15%,水23 · 7〜56 · 9% ; 其制备方法包括以下步骤:将既定百分比的上述原料加入水中,加热、搅拌直至完全溶 解,即得到该无机型透水保水水泥混凝土胶凝剂。
2. 如权利要求1所述的疏浚淤泥非烧结砖,其特征在于,按照重量份数计,所述疏浚淤 泥非烧结砖主要由以下原料组份制成: 疏浚淤泥人造沙砾60〜70份、粗砂18〜22份、水泥13〜17份、胶凝剂0.4〜0.6份。
3. 如权利要求1或2所述的疏浚淤泥非烧结砖,其特征在于: 所述疏浚齡泥人造沙5乐的粒径为1.5〜2mm; 所述粗砂的粒径为1.5〜2mm。
4. 如权利要求1或2所述的疏浚淤泥非烧结砖,其特征在于,所述水泥为PO 42.5水泥。
5. 如权利要求1所述的疏浚淤泥非烧结砖,其特征在于,所述脱水减量处理具体包括: 将处理后的疏浚淤泥中的余水放流,得到含水率50〜70%的疏浚淤泥,再通过机械烘 干或自然晾晒的方法,使其含水率降至15〜25%。
6. 权利要求1〜5任一项所述的疏浚淤泥非烧结砖的制备方法,其特征在于,包括以下 步骤: a、 将既定重量份数的疏浚淤泥人造沙砾、粗砂、水泥充分搅拌混匀; b、 加入重量份数的胶凝剂和7〜13份的水,充分搅拌混匀; c、 将混合后的物料成型、干 燥、养护后既得所述疏浚淤泥非烧结砖。
7. 如权利要求6所述疏浚淤泥非烧结砖的制备方法,其特征在于: 在步骤a中,所述搅拌具体为在JS500型强制式搅拌机内搅拌25〜35秒; 在步骤b中,所述搅拌具体为在JS500型强制式搅拌机内搅拌110〜130秒。
8. 如权利要求6所述疏浚淤泥非烧结砖的制备方法,其特征在于, 在步骤c中,所述养护为自然养护,养护时间为6〜8天。
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