CN114230277A - 一种淤泥免烧砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种淤泥免烧砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域，该免烧砖按照重量份计，由以下原料制备而成：淤泥：1000～3000份，水泥：100～500份，固化剂：1～5份，碎石：0～1000份，水：100～500份。将上述原料按照上述配比称量后在搅拌机中搅拌均匀，然后将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实，经脱模后完成免烧砖制备。本发明变废为宝，充分利用了淤泥及其所含的矿物质，制得的淤泥免烧砖具有较高的抗压强度，性能优良，且该淤泥免烧砖的制备方法简便易行，成本较低，可工厂化生产。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种淤泥免烧砖及其制备方法。
背景技术
作为传统的墙体材料，烧结粘土砖在相当长的时间里，被人们广泛使用，但是也存在一些问题：粘土大量使用导致耕地破坏严重，高温烧结能耗很高，烧结过程产生大量的挥发性污染物，对环境造成严重污染，因此粘土砖的使用将越来越受限。
我国江河湖海众多，疏浚清淤所排放出来的淤泥数量惊人，而疏浚淤泥一般会就近堆放，不能有效利用，不仅占用了大量耕地，还会造成环境污染，对淤泥的处理也十分棘手。
以淤泥为主要原料的免烧砖不仅使得大量堆积无法处理的淤泥得以循环再利用，还减轻了由于淤泥堆放给环境造成的压力。现有的以淤泥为主要原料的免烧砖仍存在以下明显不足：(1)现有技术中需要对淤泥中进行多次预处理，以去除淤泥中所含杂质，并获得合理粒径的土壤颗粒，如申请号为201911170387.4、发明名称为“一种河道淤泥制砖的制备方法”的中国专利，其公开了将河道淤泥进行清洗、干燥、一级筛分、粉碎、二级筛分、搅拌、制坯、烧结来制备淤泥砖的方法，但是并未提及对淤泥除杂后得到的杂物的处理方法，同时制备过程需要进行烧结，可能对环境造成二次污染；(2)现有技术中的免烧淤泥砖，在生产过程中会额外添加多种添加剂，因此淤泥的利用率不不高，废弃砖的堆积还会对环境造成再次污染，如申请号为201811411403.X、发明名称为“一种淤泥砖及其制备工艺”的中国专利申请，其公开了以淤泥、矿粉和水泥为主料、并配合粉煤灰、陶粒砂、早强剂、环氧树脂固化剂制备免烧淤泥砖的方法，虽然该方法可以有效制备抗压强度和抗折性能良好的淤泥免烧砖，却引入了大量的辅助料，因此不仅增加了砖体的制造成本，还破坏了砖制品的可再生性。
申请公布号为CN101769037A的中国专利公开了一种黄河淤泥烧结砖及其制造方法；该发明的黄河淤泥烧结砖由以下质量百分比的原料复配而成：黄河淤泥30％～85％、炉渣0％～25％、煤矸石0～60％、粘土5～50％；制造方法为：通过将上述原料破碎筛分、配料、搅拌、陈化、成型、切割、干燥、焙烧的工艺步骤制作而成。上述现有技术利用黄河淤泥作为制砖的原料，可为黄河流域清淤，但是在制备的过程中有焙烧的环节，需要浪费大量燃料，易产生污染气体，达不到节能减排的效果。
申请公布号为CN101439949A的公开了一种环保免烧淤泥砖及其生产方法，淤泥砖的主要成分是淤泥、砂和水泥，辅助化工原料是高锰酸钾等钾质盐类饱和溶剂作为氧化剂，采用水浸、氧化、固化、凝结、上模和脱模生产工艺制得。上述现有技术制备的淤泥砖为免烧结砖，节约了大量燃料，也减少了污染气体的排放，但是生产出的最终产品抗压抗折性能较差，质量得不到保证。
因此，对现有的免烧淤泥砖及其制备方法进行研究，得到一种经济性、环保型免烧结淤泥砖，具有极大的研究价值和经济前景。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题，提供一种利用黄河淤泥制备免烧结砖的方法，解决黄河淤泥对导致的环境问题以及制砖过程中需要消耗粘土、其他辅助材料资源的问题。
本发明的技术方案如下：
一种淤泥免烧砖，该免烧砖按照重量份计，由以下原料制备而成：
淤泥：1000～3000份，水泥：100～500份，固化剂：1～5份，碎石：0～1000份，水：100～500份。
本发明用的黄河淤泥，为治理黄河水系大力开展黄河清淤工作而产生的淤积泥沙，具有年处理量大、材料来源可持续的特点，所含主要成分为二氧化硅(63％)、氧化铝(12％)、氧化钙(6.2％)、三氧化二铁(3.9％)、氧化钠(2.5％)，以质量百分数计。
所述黄河淤泥经晾晒、粉碎与筛分处理；处理后的淤泥粒径为0.074mm-10mm；
所述水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥；
所述固化剂为无机固化剂(主要成分硅酸钠)、高分子固化剂(主要成分含氢硅油)、复合型固化剂中(主要成分三乙醇胺、硅酸钠、糖蜜)的一种或2种以上；
所述碎石经除杂、磁选、粉碎、筛分、淋洗与干燥处理；所述碎石处理后的粒径为1mm-10mm；优选5-10mm。
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用淤泥免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
S1：预处理淤泥和碎石，再按上述配比称量好淤泥、水泥、固化剂、碎石和水；
S2：将称量好的淤泥、水泥、固化剂、碎石和水在搅拌机中搅拌均匀，将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实，经脱模后完成免烧砖制备；
S3：将上述免烧砖置于养护箱中，在标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测试无侧限抗压强度。
黄河淤泥主要来源于黄土高原的第四纪沉积物，主要由铝硅酸盐组成，其他组分大致有如下规律：CaO>Fe2O3>MgO>TiO2>MnO2，黄河淤泥中微量元素的含量规律为：Zn>Cr>Ni>Cu>Pb>Co>Bi>Cd。黄河淤泥主要来源于黄河中游黄土，富含碳酸钙是黄土的一大特征，碳酸钙的存在使黄土具有特殊的结构和性质。黄河淤泥中碳酸钙的含量为10％左右，比一般河流泥沙明显偏高。
黄河淤泥通常具有较大的比表面，并含有大量活性官能团，泥沙颗粒物与固化剂溶液之间存在着大量的微观界面，他们的相互作用和各种反应就发生在界面上。泥沙颗粒物的界面具有强烈的吸附能力，可以把固化剂中的微量痕量物质结合到颗粒物表面上，比表面积越大，吸附作用就越大。与此同时，微量物质在泥沙颗粒物的界面上可以发生各种化学反应，并且这些化学反应还可能得到催化促进，同时固化剂中部分成分具有良好的物理缠绕作用，进而促使泥沙固化形成具有很高抗压强度的板体。
相对于最相近的现有技术相比，本发明的优点：
1、本发明充分利用黄河淤泥和碎石骨料等固体废弃物，通过添加适量的水泥、固化剂制得免烧结砖，其具有强度高、稳定性好等优点。
2、将黄河淤泥和再生碎石骨料用于制备免烧结砖既能节约大量的天然砂石资源、解决天然骨料资源日趋紧张的局面、保护生态环境，又能解决淤泥堆放、占地和环境污染等问题，变废为宝，具有显著的社会效益、经济效益和环境效益。
具体实施方式
下面将对本发明的淤泥免烧砖的制备的实施方案进行详细说明。
实施例中所用的华夏1号固化剂、汉为土壤固化剂、顶优优土壤固化剂、同鑫伟业TX-3土壤固化剂、中德建基CG-T2-1土壤固化剂均为市场所售。
一种淤泥免烧砖，该免烧砖按照重量份计，由以下原料制备而成：
淤泥：1000～3000份，水泥：100～500份，固化剂：1～5份，碎石：0～1000份，水：100～500份。
本发明提供一种利用淤泥免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
S1：预处理淤泥和碎石，再按上述配比称量好淤泥、水泥、固化剂、碎石和水；
S2：将称量好的淤泥、水泥、固化剂、碎石和水在搅拌机中搅拌均匀，将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实，经脱模后完成免烧砖制备；
S3：将上述免烧砖置于养护箱中，在标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测试无侧限抗压强度。
所述黄河淤泥经晾晒、粉碎与筛分处理，处理后的淤泥粒径为0.074mm-10mm。
所述碎石经除杂、磁选、粉碎、筛分、淋洗与干燥处理；所述碎石处理后的粒径为1mm-10mm。
实施例1
S1、一种淤泥免烧砖，按照重量份计，由以下原料制备而成：华夏1号固化剂2份，水254份，水泥300份，黄河淤泥2000份；
S2:将称量好的固化剂、水、水泥、黄河淤泥于搅拌机中搅拌均匀；
S3:将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实；
S4：将上述试块置于养护箱中，在标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测定无侧限抗压强度。
实施例2
S1、一种淤泥免烧砖，按照重量份计，由以下原料制备而成：华夏1号固化剂2份，水254份，水泥200份，黄河淤泥2000份；
S2:将称量好的固化剂、水、水泥、黄河淤泥于搅拌机中搅拌均匀；
S3:将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实；
S4：将上述试块置于养护箱中，标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测定无侧限抗压强度。
实施例3
S1、一种淤泥免烧砖，按照重量份计，由以下原料制备而成：华夏1号固化剂2份，水254份，水泥300份，黄河淤泥1700份，碎石300份；
S2:将称量好的固化剂、水、水泥、黄河淤泥、碎石于搅拌机中搅拌均匀；
S3:将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实；
S4：将上述试块置于养护箱中，标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测定无侧限抗压强度。
实施例4
S1、一种淤泥免烧砖，按照重量份计，由以下原料制备而成：华夏1号固化剂2份，水254份，水泥200份，黄河淤泥1400份，碎石600份；
S2:将称量好的固化剂、水、水泥、黄河淤泥、碎石于搅拌机中搅拌均匀；
S3:将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实；
S4：将上述试块置于养护箱中，标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测定无侧限抗压强度。
实施例5
S1、一种淤泥免烧砖，按照重量份计，由以下原料制备而成：汉为土壤固化剂2份，水254份，水泥300份，黄河淤泥2000份；
S2:将称量好的固化剂、水、水泥、黄河淤泥于搅拌机中搅拌均匀；
S3:将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实；
S4：将上述试块置于养护箱中，标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测定无侧限抗压强度。
实施例6
S1、一种淤泥免烧砖，按照重量份计，由以下原料制备而成：顶优优土壤固化剂2份，水254份，水泥300份，黄河淤泥2000份；
S2:将称量好的固化剂、水、水泥、黄河淤泥于搅拌机中搅拌均匀；
S3:将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实；
S4：将上述试块置于养护箱中，标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测定无侧限抗压强度。
实施例7
S1、一种淤泥免烧砖，按照重量份计，由以下原料制备而成：同鑫伟业TX-3土壤固化剂2份，水254份，水泥300份，黄河淤泥2000份；
S2:将称量好的固化剂、水、水泥、黄河淤泥于搅拌机中搅拌均匀；
S3:将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实；
S4：将上述试块置于养护箱中，标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测定无侧限抗压强度。
实施例8
S1、一种淤泥免烧砖，按照重量份计，由以下原料制备而成：中德建基CG-T2-1土壤固化剂2份，水254份，水泥300份，黄河淤泥2000份；
S2:将称量好的固化剂、水、水泥、黄河淤泥于搅拌机中搅拌均匀；
S3:将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实；
S4：将上述试块置于养护箱中，标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测定无侧限抗压强度。
实施例9
S1、一种淤泥免烧砖，按照重量份计，由以下原料制备而成：华夏1号固化剂1份，水100份，水泥100份，黄河淤泥1000份，碎石100份；
S2:将称量好的固化剂、水、水泥、黄河淤泥、碎石于搅拌机中搅拌均匀；
S3:将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实；
S4：将上述试块置于养护箱中，标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测定无侧限抗压强度。
实施例10
S1、一种淤泥免烧砖，按照重量份计，由以下原料制备而成：华夏1号固化剂3份，水250份，水泥300份，黄河淤泥1500份，碎石500份；
S2:将称量好的固化剂、水、水泥、黄河淤泥、碎石于搅拌机中搅拌均匀；
S3:将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实；
S4：将上述试块置于养护箱中，标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测定无侧限抗压强度。
实施例11
S1、一种淤泥免烧砖，按照重量份计，由以下原料制备而成：华夏1号固化剂5份，水500份，水泥500份，黄河淤泥3000份，碎石1000份；
S2:将称量好的固化剂、水、水泥、黄河淤泥、碎石于搅拌机中搅拌均匀；
S3:将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实；
S4：将上述试块置于养护箱中，标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护28天，测定无侧限抗压强度。
无侧限测试方法，将养护好的试块分两部分：一是浸水一昼后从水中取出，用软布吸去表面可见自由水；二是晾干1d测试干强度。将两部分试块分别放到压力机上进行抗压试验，试验过程中使试件形变等速增加，并保持速率约为1mm/min.记录试件破坏时的最大压力P(kN).试件无侧限抗压强度按下式计算R＝0.51P(MPa).取每组试件的平均值，试验结果与平均值的差在平均值10％以外的，舍去，重新求平均值作为最终无侧限抗压强度，这样就分别得出该土样的7d无侧限抗压干强度和泡水强度。
标准依据：
①JTG 3430-2020《公路土工实验规程》
②JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料实验规程》
③CJ/T 486-2015《土壤固化外加剂》
④CJJ/T 286-2018《土壤固化剂应用技术标准》
经过实验检测，上述实施例1-8的力学性能指标为下表所示。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种淤泥免烧砖，其特征在于：该免烧砖按照重量份计，由以下原料制备而成：淤泥：1000～3000份，水泥：100～500份，固化剂：1～5份，碎石：0～1000份，水：100～500份。
2.根据权利要求1所述的淤泥免烧砖，其特征在于：该免烧砖按照重量份计，由以下原料制备而成：淤泥：1000～2500份，水泥：200～350份，固化剂：2～4份，碎石：300～700份，水：150～350份。
3.根据权利要求2所述的淤泥免烧砖，其特征在于：该免烧砖按照重量份计，由以下原料制备而成：淤泥：1400份，水泥：200份，固化剂：2份，碎石：600份，水：254份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的淤泥免烧砖，其特征在于：所述淤泥为黄河淤泥，主要成分为二氧化硅(63％)、氧化铝(12％)、氧化钙(6.2％)、三氧化二铁(3.9％)、氧化钠(2.5％)，以质量百分数计。
5.根据权利要求4任一项所述的淤泥免烧砖，其特征在于：所述黄河淤泥经晾晒、粉碎与筛分处理，处理后的淤泥粒径为0.074mm-10mm。
6.根据权利要求1-3任一项所述的淤泥免烧砖，其特征在于：所述水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1-3任一项所述的淤泥免烧砖，其特征在于：所述固化剂为无机固化剂(主要成分硅酸钠)、高分子固化剂(主要成分含氢硅油)、复合型固化剂中(主要成分三乙醇胺、硅酸钠、糖蜜)的一种或2种以上。
8.根据权利要求1-3任一项所述的淤泥免烧砖，其特征在于：所述碎石经除杂、磁选、粉碎、筛分、淋洗与干燥处理；所述碎石处理后的粒径为1mm-10mm。
9.根据权利要求1所述的一种利用淤泥免烧砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：预处理淤泥和碎石，再按上述配比称量好淤泥、水泥、固化剂、碎石和水；
S2：将称量好的淤泥、水泥、固化剂、碎石和水在搅拌机中搅拌均匀，将上述混合料装入模具中，利用压实仪压实，经脱模后完成免烧砖制备；
S3：将上述免烧砖置于养护箱中，在标准条件(湿度RH95％、温度25℃)养护。
10.根据权利要求1所述的一种利用淤泥免烧砖的制备方法，其特征在于：将上述免烧砖在标准条件养护28天，测试无侧限抗压强度。
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|---|---|---|---|---|
| CN114644492A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-06-21 | 南京圣博威科技集团有限公司 | 一种利用固体废物固化土制备的环保砖及其制备方法 |
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| CN107417225A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-12-01 | 无为县严桥双龙建材厂（普通合伙） | 一种造纸厂污泥制免烧砖 |
| CN107500632A (zh) * | 2017-09-22 | 2017-12-22 | 福建省德化县宁昌陶瓷有限公司 | 可再生淤泥免烧砖及其制备方法 |
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