CN111072355A - 一种海淤泥免烧砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海淤泥免烧砖及其制备方法，主要是由以下质量百分比的原料制成：海淤泥50％～75％、碱激发水泥10％～30％、骨料0％～30％、抗裂材料5％～15％、水0％～20％、外加剂0％～3％，各组分质量百分数之和为100％。本发明的海淤泥免烧砖具有产品性能稳定、抗压强度较高、生产工艺简单、砌筑后不泛碱等特点，具有较好的市场应用化前景。

Description

一种海淤泥免烧砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑工程免烧砖领域，具体涉及一种海淤泥免烧砖及其制备方法。
背景技术
我国拥有很长的海岸线，由于沿海地区工业的发展需求，大量海淤泥堆积，造成了非常严重的海域污染和航道阻塞现象，同时使海岸不断向外推移，每年清理海淤泥不仅需要花费大量人力、物力及财力，还存在次生灾害等隐患。鉴于当前海淤泥的现状，将海淤泥资源化利用已成为一种趋势，并拥有巨大的前景。
由于政府出台了许多文件禁止采用耕地黏土生产建筑材料，建筑材料生产急需替代源。海淤泥具有与耕地黏土极为相近的化学成分和良好的可塑性，是建筑材料理想的原材料，进而可以取代耕地黏土生产建筑材料，不仅能有效解决海岸淤泥堆积的现状，还能实现海淤泥的规模化生产，带来巨大的经济与社会效益。利用海淤泥制备建筑产品已成为一种新的发展方向。目前，利用海淤泥进行资源化处理的方式有海泥吹填土区原土绿化，生产烧结砖等。由于海淤泥含盐量高，直接利用海淤泥作为土源，植物难以生长；用海淤泥制备烧结砖有以下缺点：①耗资耗能巨大；②烧结过程中会释放SO2等有毒气体，对大气造成二次污染；③在烧结过程中需严格控制温度；④泛霜严重，易开裂，严重影响砖质量；⑤用相关除盐技术，将砖坯含盐量降低到1.5％即达到普通黏土砖制坯要求，需要花费大量人力与财力，不利于海淤泥的规模化生产。
目前，国内已申请的多个有关海淤泥制砖的专利，如申请号CN201610065734.7专利文献中，需要通过专门的设备进行淤泥离心，及除氯处理，制备过程较为复杂，制备成本大大增加，而本发明是利用海淤泥制备免烧砖，不需要进行专门的除盐技术即可制得满足要求的砖坯；如申请号CN201010509555.0专利文献中利用海淤泥和海砂制备的烧结砖，需要将海淤泥风化6个月以上，原材料制备过程较长，生产周期过长，同时煅烧温度为1000℃～1080℃之间，焙烧周期在33～39小时之间，大大增加生产成本，而本发明只需在自然条件下养护即可，大大减少成本；如CN200410155327.2专利文献中，利用海淤泥和烧结煤等制备的烧结砖，不能有效固化海淤泥里的重金属，而本发明是利用碱激发水泥，能有效固化海淤泥重金属，环保效益明显。
发明内容
针对上述背景技术中存在的缺陷与问题，本发明提供了一种海淤泥免烧砖及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供的是一种海淤泥免烧砖及其制备方法。该海淤泥免烧砖由海淤泥、碱激发水泥、骨料、抗裂材料、水和外加剂组成。以质量百分比计，海淤泥50％～75％、碱激发水泥10％～30％、骨料0％～30％、抗裂材料5％～15％、水0％～20％、外加剂0％～3％，各组分质量百分数之和为100％。
进一步，所述的碱激发水泥包括胶凝组分和激发剂；各组分以质量百分比计，胶凝组分93％～97％，激发剂3％～7％；胶凝组分包括普通硅酸盐水泥、矿渣、沸石、磷渣、钢渣、偏高岭土、蒙脱土、粉煤灰、凝聚硅灰和页岩粉中的一种或几种任意组合；激发剂包括Na2O·nSiO2、K2O·nSiO2、NaOH、Na2CO3、MgO、CaO和硫酸盐中的一种或几种任意组合。进一步，所述的海淤泥是指航道疏浚淤泥以及海岸海滩和入海口滩所积淤泥，含水率为30％～80％。
所述的骨料包括再生骨料、海砂、浮石、珍珠岩、回收的废砖料、天然石子、花岗岩石粉、石灰石粉、人工砂、废陶瓷粒中的一种或几种任意组合。所述的抗裂材料为将海淤泥中的植物根、塑料、衣物等切碎后作为纤维组分。所述的外加剂包括高效减水剂、引气剂、早强剂、减缩剂、缓凝剂和防冻剂等中的一种或几种。
进一步，其制备过程为：
1)去除海淤泥中植物根、塑料、衣物等杂物；
2)将植物根、塑料、衣物等杂物切碎充当纤维组分；
3)将海淤泥进行挑沟晾晒、翻倒；
4)待海淤泥表面干燥结壳变硬，表面有少许“泛白”，进行淋水冲洗除盐；
5)将胶凝组分、激发剂、骨料倒入搅拌机，进行混合搅拌2～3分钟；
6)将海淤泥与抗裂材料倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；
7)将外加剂和水倒入搅拌机进行均匀搅拌；
8)将搅拌均匀的混合料送入制砖机；压制成型后，用塑料薄膜覆盖，24h后进行浇水养护，即得到海淤泥免烧砖成品。
本发明海淤泥免烧砖，其机理为：
(1)水泥水化的生成产物主要是水化硅酸钙等化合物，能迅速溶于水中，形成较强的碱性环境，具有良好的消毒除臭作用；同时水化产物与淤泥通过离子交换，使海淤泥微粒形成稳定的团粒结构，而水泥石则把这些团粒包覆并连接成竖强整体，能有效提高海淤泥免烧砖强度。
(2)NaOH等激发剂激发矿渣、沸石、磷渣、钢渣、粉煤灰、凝聚硅灰，使水化更彻底，生成更多C-S-H凝胶，这使海淤泥免烧砖具有较高的强度。
(3)粉煤灰、凝聚硅灰、矿渣、沸石等，能充分发挥海淤泥矿物质成分中硅酸盐矿物的活性，使其产生固化反应，不仅在淤泥颗粒界面产生牢固结合，而且能与淤泥颗粒中的活性物质发生膨化反应生成胶凝物质，在提高海淤泥免烧砖强度的同时，还具有较好的水稳定性和耐久性。
(4)天然石子、再生骨料、废陶瓷粒等骨料有较好的体积稳定性，能减少海淤泥免烧砖收缩和开裂情况。
与现有淤泥处理方式跟制砖技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)采用免烧技术，节约能耗，避免煅烧过程中会产生HCl、SO2和其他悬浮颗粒，环保作用明显。
2)海淤泥用量大，能有效解决海岸淤泥大量堆积现状。
3)采用的碱激发技术使得成品砖各方面性能提升，使其使用寿命长。
4)无需进行专门的脱氯、脱硫处理，投资少。
5)技术方案简单，生产周期短，可操作性强。
具体实施方式
本发明提供的是一种海淤泥免烧砖及其制备方法。该海淤泥免烧砖由海淤泥、碱激发水泥、骨料、抗裂材料、水和外加剂组成。以质量百分比计，海淤泥50％～75％、碱激发水泥10％～30％、骨料0％～30％、抗裂材料5％～15％、水0％～20％、外加剂0％～3％，各组分质量百分数之和为100％。
本发明所述的碱激发水泥包括胶凝组分和激发剂；各组分以质量百分比计，胶凝组分93％～97％，激发剂3％～7％；胶凝组分包括普通硅酸盐水泥、矿渣、沸石、磷渣、钢渣、偏高岭土、蒙脱土、粉煤灰、凝聚硅灰和页岩粉中的一种或几种任意组合；激发剂包括Na2O·nSiO2、K2O·nSiO2、NaOH、Na2CO3、MgO、CaO和硫酸盐中的一种或几种任意组合。
本发明所述的海淤泥是指航道疏浚淤泥以及海岸海滩和入海口滩所积淤泥，含水率为30％～80％。所述的骨料包括再生骨料、海砂、浮石、珍珠岩、回收的废砖料、天然石子、花岗岩石粉、石灰石粉、人工砂、废陶瓷粒中的一种或几种任意组合。所述的抗裂材料为将海淤泥中的植物根、塑料、衣物等切碎后作为纤维组分。所述的外加剂包括高效减水剂、引气剂、早强剂、减缩剂、缓凝剂和防冻剂等中的一种或几种。
本发明海淤泥免烧砖，其制备过程为：
1)去除海淤泥中植物根、塑料、衣物等杂物；
2)将植物根、塑料、衣物等杂物切碎充当纤维组分；
3)将海淤泥进行挑沟晾晒、翻倒；
4)待海淤泥表面干燥结壳变硬，表面有少许“泛白”，进行淋水冲洗除盐；
5)将胶凝组分、激发剂、骨料倒入搅拌机，进行混合搅拌2～3分钟；
6)将海淤泥与抗裂材料倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；
7)将外加剂和水倒入搅拌机进行均匀搅拌；
8)将搅拌均匀的混合料送入制砖机；压制成型后，用塑料薄膜覆盖，24h后进行浇水养护，即得到海淤泥免烧砖成品。
实施例1
本发明实例1的海淤泥免烧砖，主要由下列质量百分比的原料制成：海淤泥50％、碱激发水泥20％、再生骨料5％、抗裂材料15％、水8％、引气剂1％、高效减水剂1％，各组分质量百分数之和为100％。海淤泥不需要经过脱水处理，含水率为60％。所述的碱激发水泥由胶凝组分和激发剂组成，胶凝组分为P.O42.5硅酸盐水泥(45％)、矿渣(30％)和粉煤灰(25％)的混合物，占碱激发水泥质量百分比为95％，激发剂是模数为1.4、固体含量为36％的水玻璃，占碱激发水泥质量百分比为5％。
本发明实例1的海淤泥免烧砖的制备方法，具体步骤为：
1)准备：去除海淤泥中植物根、塑料、衣物等杂物，得海淤泥纯原料；
2)切料：将步骤1)中的杂物切碎充当抗裂材料；
3)晾晒：将步骤1)中海淤泥纯原料晾晒、翻倒除盐；
4)搅拌：将硅酸盐水泥、矿渣和粉煤灰倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将水玻璃倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将再生骨料倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将海淤泥与抗裂材料倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将高效减水剂和引气剂倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟，得到搅拌均匀的混合物料；
5)压制：将步骤4)中得到的混合物料送入制砖机压制成型；
6)养护：将步骤5)中得到的砖用塑料薄膜覆盖，24h后进行浇水养护，得到海淤泥免烧砖成品。
对所得28d免烧砖进行强度检测，其抗压强度为21MPa，满足《危险废弃物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)的要求。
实施例2
本发明实例2的海淤泥免烧砖，主要由下列质量百分比的原料制成：海淤泥60％、碱激发水泥12％、废陶瓷粒5％、浮石5％、抗裂材料8％、水8％、早强剂1％、缓凝剂1％，各组分质量百分数之和为100％。海淤泥不需要经过脱水处理，含水率为70％。所述的碱激发水泥由胶凝组分和激发剂组成，胶凝组分为P.O42.5硅酸盐水泥(40％)、矿渣(25％)、沸石粉(10％)、磷渣(15％)、粉煤灰(10％)的混合物，占碱激发水泥质量百分比为96％，激发剂是NaOH，占碱激发水泥质量百分比为4％。
本发明实例2的海淤泥免烧砖的制备方法，具体步骤为：
1)准备：去除海淤泥中植物根、塑料、衣物等杂物，得海淤泥纯原料；
2)切料：将步骤1)中的杂物切碎充当抗裂材料；
3)晾晒：将步骤1)中海淤泥纯原料晾晒、翻倒除盐；
4)搅拌：将硅酸盐水泥、矿渣、沸石粉、磷渣、粉煤灰的混合物倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将NaOH倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将废陶瓷粒和浮石倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将海淤泥与抗裂材料倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将早强剂和缓凝剂倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟，得搅拌均匀的混合物料；
5)压制：将步骤4)中得到的混合物料送入制砖机压制成型；
6)养护：将步骤5)中得到的砖用塑料薄膜覆盖，24h后进行浇水养护，得到海淤泥免烧砖成品。
对所得28d免烧砖进行强度检测，其抗压强度为15MPa，满足《危险废弃物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)的要求。
实施例3
本发明实例3的海淤泥免烧砖，主要由下列质量百分比的原料制成：海淤泥65％、碱激发水泥15％、回收的废砖料5％、抗裂材料9％、水5％、高效减水剂1％，各组分质量百分数之和为100％。海淤泥不需要经过脱水处理，含水率为75％。所述的碱激发水泥由胶凝组分和激发剂组成，胶凝组分为P.O42.5硅酸盐水泥(40％)、矿渣(30％)、粉煤灰(20％)、凝聚硅灰(4％)、页岩粉(6％)的混合物，占碱激发水泥质量百分比为94％，激发剂是CaO，占碱激发水泥质量百分比为6％。
本发明实例3的海淤泥免烧砖的制备方法，具体步骤为：
1)准备：去除海淤泥中植物根、塑料、衣物等杂物，得海淤泥纯原料；
2)切料：将步骤1)中的杂物切碎充当抗裂材料；
3)晾晒：将步骤1)中海淤泥纯原料晾晒、翻倒除盐；
4)搅拌：将硅酸盐水泥、矿渣、粉煤灰、凝聚硅灰、页岩粉的混合物倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将CaO倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将回收的废砖料倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将海淤泥与抗裂材料倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将高效减水剂倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟，得到搅拌均匀的混合物料；
5)压制：将步骤4)中得到的混合物料送入制砖机压制成型；
6)养护：将步骤5)中得到的砖用塑料薄膜覆盖，24h后进行浇水养护，得到海淤泥免烧砖成品。
对所得28d免烧砖进行强度检测，其抗压强度为12MPa，满足《危险废弃物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)的要求。
实施例4
本发明实例4的海淤泥免烧砖，主要由下列质量百分比的原料制成：海淤泥75％、碱激发水泥5％、骨料0％、抗裂材料0％、水20％、外加剂0％，各组分质量百分数之和为100％。海淤泥不需要经过脱水处理，含水率为30％。所述的碱激发水泥由胶凝组分和激发剂组成，胶凝组分为P.O42.5硅酸盐水泥(40％)、矿渣(24％)、粉煤灰(15％)、蒙脱土(11％)、偏高岭土(10％)的混合物，占碱激发水泥质量百分比为97％，激发剂是MgO，占碱激发水泥质量百分比为3％。
本发明实例4的海淤泥免烧砖的制备方法，具体步骤为：
1)准备：去除海淤泥中植物根、塑料、衣物等杂物，得海淤泥纯原料；
2)切料：将步骤1)中的杂物切碎充当抗裂材料；
3)晾晒：将步骤1)中海淤泥纯原料晾晒、翻倒除盐；
4)搅拌：将硅酸盐水泥、矿渣、粉煤灰、蒙脱土、偏高岭土的混合物倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将MgO倒入搅拌机，将海淤泥倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟，得到搅拌均匀的混合物料；
5)压制：将步骤4)中得到的混合物料送入制砖机压制成型；
6)养护：将步骤5)中得到的砖用塑料薄膜覆盖，24h后进行浇水养护，得到海淤泥免烧砖成品。
对所得28d免烧砖进行强度检测，其抗压强度为11MPa，满足《危险废弃物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)的要求。
实施例5
本发明实例5的海淤泥免烧砖，主要由下列质量百分比的原料制成：海淤泥50％、碱激发水泥30％、天然石子5％，花岗岩石粉5％、石灰石粉3％、抗裂材料5％、水0％、防冻剂1％、高效减水剂1％，各组分质量百分数之和为100％。海淤泥不需要经过脱水处理，含水率为80％。所述的碱激发水泥由胶凝组分和激发剂组成，胶凝组分为P.O42.5硅酸盐水泥(30％)、矿渣(30％)、粉煤灰(25％)、偏高岭土(15％)的混合物，占碱激发水泥质量百分比为93％，激发剂是Na2CO3，占碱激发水泥质量百分比为7％。
本发明实例5的海淤泥免烧砖的制备方法，具体步骤为：
1)准备：去除海淤泥中植物根、塑料、衣物等杂物，得海淤泥纯原料；
2)切料：将步骤1)中的杂物切碎充当抗裂材料；
3)晾晒：将步骤1)中海淤泥纯原料晾晒、翻倒除盐；
4)搅拌：将硅酸盐水泥、矿渣、粉煤灰、偏高岭土的混合物倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将Na2CO3倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将天然石子、花岗岩石粉和石灰石粉倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将海淤泥与抗裂材料倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将高效减水剂和防冻剂倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟，得到搅拌均匀的混合物料；
5)压制：将步骤4)中得到的混合物料送入制砖机压制成型；
6)养护：将步骤5)中得到的砖用塑料薄膜覆盖，24h后进行浇水养护，得到海淤泥免烧砖成品。
对所得28d免烧砖进行强度检测，其抗压强度为15MPa，满足《危险废弃物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)的要求。
实施例6
本发明实例6的海淤泥免烧砖，主要由下列质量百分比的原料制成：海淤泥50％、碱激发水泥10％、人工砂10％、海砂10％、珍珠岩10％、抗裂材料7％、水0％、减缩剂2％、高效减水剂1％，各组分质量百分数之和为100％。海淤泥不需要经过脱水处理，含水率为30％。所述的碱激发水泥由胶凝组分和激发剂组成，胶凝组分为P.O42.5硅酸盐水泥(40％)、矿渣(35％)、钢渣(25％)、偏高岭土(0％)的混合物，占碱激发水泥质量百分比为93％，激发剂是硫酸盐，占碱激发水泥质量百分比为7％。
本发明实例6的海淤泥免烧砖的制备方法，具体步骤为：
1)准备：去除海淤泥中植物根、塑料、衣物等杂物，得海淤泥纯原料；
2)切料：将步骤1)中的杂物切碎充当抗裂材料；
3)晾晒：将步骤1)中海淤泥纯原料晾晒、翻倒除盐；
4)搅拌：将硅酸盐水泥、矿渣、钢渣的混合物倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将硫酸盐倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将人工砂、海砂和珍珠岩倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将海淤泥与抗裂材料倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；将减缩剂和高效减水剂倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟，得到搅拌均匀的混合物料；
5)压制：将步骤4)中得到的混合物料送入制砖机压制成型；
6)养护：将步骤5)中得到的砖用塑料薄膜覆盖，24h后进行浇水养护，得到海淤泥免烧砖成品。
对所得28d免烧砖进行强度检测，其抗压强度为13MPa，满足《危险废弃物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)的要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种海淤泥免烧砖，其特征在于：该海淤泥免烧砖由海淤泥、碱激发水泥、骨料、抗裂材料、水和外加剂组成，各组分以质量百分比计：海淤泥50％～75％、碱激发水泥10％～30％、骨料0％～30％、抗裂材料5％～15％、水0％～20％、外加剂0％～3％，各组分质量百分数之和为100％。
2.根据权利要求1所述的海淤泥免烧砖，其特征在于：所述的海淤泥是指航道疏浚淤泥以及海岸海滩和入海口滩所积淤泥，含水率为30％～80％。
3.根据权利要求1所述的海淤泥免烧砖，其特征在于：所述的碱激发水泥包括胶凝组分和激发剂；各组分以质量百分比计，胶凝组分93％～97％，激发剂3％～7％；胶凝组分包括普通硅酸盐水泥、矿渣、沸石、磷渣、钢渣、偏高岭土、蒙脱土、粉煤灰、凝聚硅灰和页岩粉中的一种或几种任意组合；激发剂包括Na2O·nSiO2、K2O·nSiO2、NaOH、Na2CO3、MgO、CaO和硫酸盐中的一种或几种任意组合。
4.根据权利要求1所述的海淤泥免烧砖，其特征在于：所述的骨料包括再生骨料、海砂、浮石、珍珠岩、回收的废砖料、天然石子、花岗岩石粉、石灰石粉、人工砂、废陶瓷粒中的一种或几种任意组合。
5.根据权利要求1所述的海淤泥免烧砖，其特征在于：所述的抗裂材料为将海淤泥中的植物根、塑料、衣物切碎后作为纤维组分。
6.根据权利要求1所述的海淤泥免烧砖，其特征在于：所述的外加剂包括高效减水剂、引气剂、早强剂、减缩剂、缓凝剂和防冻剂中的一种或几种任意组合。
7.根据权利要求1－6任一所述的海淤泥免烧砖，其特征在于：其制备方法为：
1)去除海淤泥中植物根、塑料、衣物杂物；
2)将植物根、塑料、衣物等杂物切碎充当纤维组分；
3)将海淤泥进行挑沟晾晒、翻倒；
4)待海淤泥表面干燥结壳变硬，表面开始“泛白”，进行淋水冲洗除盐；
5)将胶凝组分、激发剂、骨料倒入搅拌机，进行混合搅拌2～3分钟；
6)将海淤泥与抗裂材料倒入搅拌机，混合搅拌2～3分钟；
7)将外加剂和水倒入搅拌机进行均匀搅拌；
8)将搅拌均匀的混合料送入制砖机；压制成型后，用塑料薄膜覆盖，24h后进行浇水养护，即得到海淤泥免烧砖成品。
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