CN114751700A - 一种利用工程渣土生产的免烧砖及生产免烧砖的工艺系统和方法 - Google Patents
一种利用工程渣土生产的免烧砖及生产免烧砖的工艺系统和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种利用工程渣土生产的免烧砖及生产免烧砖的工艺系统和方法，包括以下材料：工程渣土、水、水泥、粉煤灰、中细砂、碎石、抗裂纤维、萘系减水剂、硫酸盐早强剂和羟乙基纤维素絮凝剂。本发明的有益效果是：本发明通过免烧砖浆液分批配制方法来解决此问题，利用中细砂与渣土在水中进行搅拌，相互之间不断发生摩擦、挤压作用，将原本团聚的渣土打散并均匀分散在水中，再与其它原材料混合，提高工程渣土与各其它原材料混合均匀程度。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源再生技术领域，特别涉及一种利用工程渣土生产的免烧砖及生产免烧砖的工艺系统和方法。
背景技术
因城市交通发展需求，大量建筑工程渣土无处可去，处理运输渣土成本高，也因渣土成分、类型差异大，处理非常困难。国内对工程渣土的处置以消纳弃置为主。然而，消纳场需要占用大量土地资源，而且消纳场处置能力会随着达到设计容量而逐渐消减。若超过消纳场消纳能力而继续堆放，易导致山体滑坡等事故。因此，开展工程渣土资源化研究，将工程渣土作为一种建设材料，可大量减少自然资源开发，保护生态环境，具有非常重要的社会意义。
发明内容
本发明目的是提供一种利用工程渣土生产的免烧砖及生产免烧砖的工艺系统和方法，解决现有技术中存在的上述问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种利用工程渣土生产的免烧砖及生产免烧砖的工艺系统和方法，包括以下材料：工程渣土、水、水泥、粉煤灰、中细砂、碎石、抗裂纤维、萘系减水剂、硫酸盐早强剂和羟乙基纤维素絮凝剂。
本发明的有益效果是：本发明通过免烧砖浆液分批配制方法来解决此问题，利用中细砂与渣土在水中进行搅拌，相互之间不断发生摩擦、挤压作用，将原本团聚的渣土打散并均匀分散在水中，再与其它原材料混合，提高工程渣土与各其它原材料混合均匀程度。其次，由于出土性质不同，主要影响在不同类型渣土对水的吸收能力不同，致使其影响免烧砖的配置浆液流动性、成型抗压强度、吸水率、抗冻性等性质，本发明通过塑性指数来表征其吸水能力，从而进一步确定原材料配比中水的添加量，以及与之对应的外加剂添加量，从而保证免烧砖工作性能均能满足要求而不受出土影响。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，当工程渣土的塑性指数小于10，生产1立方米免烧砖，材料的质量配比为工程渣土的质量为190～200kg；水的质量为480～520kg；水泥的质量为120～140kg；粉煤灰的质量为450～500kg；中细砂的质量为450～500kg；碎石的质量为600～750kg；抗裂纤维的质量为3.5～4kg；萘系减水剂的质量为0.6～0.8kg；硫酸盐早强剂的质量为5～7kg；羟乙基纤维素絮凝剂的质量为1.5～2kg。
进一步，当工程渣的土塑性指数大于10且小于17，生产1立方米免烧砖，材料的质量配比为工程渣土的质量为190～200kg；水的质量为520～560kg；水泥的质量为120～140kg；粉煤灰的质量为450～500kg；中细砂的质量为450～500kg；碎石的质量为600～750kg；抗裂纤维的质量为4～4.5kg；萘系减水剂的质量为0.8～1kg；硫酸盐早强剂的质量为7～8kg；羟乙基纤维素絮凝剂的质量为2～2.5kg。
进一步，工程渣土为基坑开挖渣土或隧道土压盾构渣土，工程渣土为经过泥沙分离工艺后的脱水泥饼，泥饼含水量不超过40％，其中85％的颗粒粒径小于75μm，全部颗粒粒径小于5mm；水泥为硅酸盐水泥，配制水泥温度小于等于60℃；粉煤灰为Ⅱ级，粉煤灰的细度满足0.045mm孔筛筛余为20～45％，粉煤灰的含水量≤5％；碎石为天然岩石、卵石或矿山废石经过机械破碎、筛分制成，碎石粒径大于4.75mm；中细砂为自然生成，经人工开采和筛分的粒径小于4.75mm的岩石颗粒；抗裂纤维为聚丙烯抗裂纤维，直径为18～48μm，长度为6-12mm，抗拉强度≥500Mpa，弹性模量≥3850Mpa；萘系减水剂为粉剂，含固量≥92％、PH值为7～9、硫酸钠含量为16％～19％、水泥净浆流动度≥200m，在保持坍落度不变时，减水率可达12％～20％；羟乙基纤维素絮凝剂为粉剂，细度满足40目孔筛筛余≤1％，羟乙基纤维素絮凝剂的软化温度为135～145℃、表观密度为0.35～0.65g/mL、分解温度为205～210℃。
本发明的另一技术方案如下：
一种利用工程渣土生产免烧砖的工艺系统，工艺系统包括A液注浆管路、B液注浆管路、混合浆液输送管路和浆液混合搅拌器，A液注浆管路一端连接有A液搅拌器，A液注浆管路另一端连接有浆液混合搅拌器，A液注浆管路内设有A液注浆泵；B液注浆管路一端连接有B液搅拌器，B液注浆管路另一端连接有浆液混合搅拌器，B液注浆管路内设置有B液注浆泵；浆液混合搅拌器一端连接有混合浆液输送管路，混合浆液输送管路内设有浆液混合泵；其中，A液搅拌器用于配置A浆液混合物，A浆液混合物包括抗裂纤维、萘系减水剂、硫酸盐早强剂、羟乙基纤维素絮凝剂、水泥、粉煤灰、碎石和水；B液搅拌器用于配置B浆液混合物，B浆液混合物包括中细砂、水和工程渣土。
进一步工艺系统还包括滤网，滤网设置在B液注浆管路上。
进一步，工艺系统还包括清水管路，清水管路一端连接有清水池，清水管路另一端与B液注浆管路位于滤网和浆液混合搅拌器之间的管路连通，清水管路上设置有清水泵和清水管路止水阀，且清水管路止水阀设置在靠近清水管路与B液注浆管路的连接处；B液注浆管路位于清水管路与B液注浆管路的连接处和浆液混合搅拌器之间的管路上设置有B液注浆管路止水阀；B液搅拌器的底部连通过浆液回收管路连接有泥浆脱水系统。
本发明另一技术方案如下：
一种利用工程渣土生产免烧砖的方法，包括如下步骤：
配制A浆液混合物：
抗裂纤维、萘系减水剂、硫酸盐早强剂、羟乙基纤维素絮凝剂、水泥、粉煤灰、碎石为A1组，50％水为A2组；
先将A1组放入A液搅拌器，边投加边搅拌，形成分散均匀的干料混合物；
再将A2组放入A液搅拌器，边投加边搅拌，时间约为20mi n，形成分散均匀的A浆液混合物；
配制B浆液混合物：
中细砂、50％水为B1组，工程渣土为B2组；
先将B1组放入B液搅拌器，边投加边搅拌，形成分散均匀的混合物；
再将B2组放入B液搅拌器，边投加边搅拌，时间约为20mi n，形成分散均匀的B浆液混合物。
附图说明
图1为本发明一种利用工程渣土生产的免烧砖的工艺系统示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
10、A液注浆管路，20、B液注浆管路，21、B液注浆泵，22、B液搅拌器，23、B液注浆管路止水阀，24、滤网，30、清水管路，31、清水泵，32、清水管路止水阀，40、混合浆液输送管路，50、浆液混合搅拌器，60、浆液回收管路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明实施例1一种利用工程渣土生产的免烧砖，包括以下材料：工程渣土、水、水泥、粉煤灰、中细砂、碎石、抗裂纤维、萘系减水剂、硫酸盐早强剂和羟乙基纤维素絮凝剂。
硅酸盐水泥、粉煤灰作为胶凝材料，提供免烧砖固结强度和调节免烧砖凝结时间；砂、碎石作为免烧砖的填充料，为后期凝固浆体提供强度，在本发明中还起到分散团聚渣土的作用；羟乙基纤维素絮凝剂可提高浆料抗分散性能，絮凝剂中的高分子聚合物带有一些活性的官能团，通过官能团将浆料分散体系中的细颗粒吸附到分子链上，通过分子链在浆料颗粒之间形成纵横交错的桥架，将许多颗粒连接在一起，形成稳定的絮团结构，降低因工程渣土引入后水胶比过大而造成浆体结构松散影响；萘系减水剂则是在保证浆料相同和易性条件下减少水胶比，并增加后期凝固浆体强度，减水剂进入浆料中其憎水基团吸附在水泥水化絮体表面，增大水泥粒子间排斥作用，削弱水泥水化絮体对水的吸附和束缚，释放为自由水，从而增加免烧砖的流动性等工作性能；抗裂纤维存在可以有效减小多次冻融循环而引起的砖体抗拉应力集中而造成的强度损失；硫酸盐早强剂在浆液中通过增强的浆液碱性条件加速粉煤灰硅铝氧化物活性物质溶解，加速后期火山灰反应，提高砖体强度。
本发明实施例2一种利用工程渣土生产的免烧砖，在实施例1的基础上，当工程渣土的塑性指数小于10，生产1立方米免烧砖，材料的质量配比为工程渣土的质量为190～200kg；水的质量为480～520kg；水泥的质量为120～140kg；粉煤灰的质量为450～500kg；中细砂的质量为450～500kg；碎石的质量为600～750kg；抗裂纤维的质量为3.5～4kg；萘系减水剂的质量为0.6～0.8kg；硫酸盐早强剂的质量为5～7kg；羟乙基纤维素絮凝剂的质量为1.5～2kg。工程渣土的计量以烘干土的质量为标准，防止工程渣土内残留的水影响免烧砖质量。
本发明实施例3一种利用工程渣土生产的免烧砖，在实施例1的基础上，当工程渣的土塑性指数大于10且小于17，生产1立方米免烧砖，材料的质量配比为工程渣土的质量为190～200kg；水的质量为520～560kg；水泥的质量为120～140kg；粉煤灰的质量为450～500kg；中细砂的质量为450～500kg；碎石的质量为600～750kg；抗裂纤维的质量为4～4.5kg；萘系减水剂的质量为0.8～1kg；硫酸盐早强剂的质量为7～8kg；羟乙基纤维素絮凝剂的质量为2～2.5kg。硫酸盐早强剂是以无机盐为主要成分的化学改性复合硫酸盐早强剂，在保持相同用水量和水泥的情况下，早期强度可提高2倍，7天强度达到设计强度的80～100％，后期强度可提高10％左右。
本发明实施例4一种利用工程渣土生产的免烧砖，在实施例1至3任一实施例的基础上，工程渣土为基坑开挖渣土或隧道土压盾构渣土，工程渣土为经过泥沙分离工艺后的脱水泥饼，泥饼含水量不超过40％，其中85％的颗粒粒径小于75μm，全部颗粒粒径小于5mm；水泥为硅酸盐水泥，配制水泥温度小于等于60℃；粉煤灰为Ⅱ级，粉煤灰的细度满足0.045mm孔筛筛余为20～45％，粉煤灰的含水量≤5％；碎石为天然岩石、卵石或矿山废石经过机械破碎、筛分制成，碎石粒径大于4.75mm；中细砂为自然生成，经人工开采和筛分的粒径小于4.75mm的岩石颗粒；抗裂纤维为聚丙烯抗裂纤维，直径为18～48μm，长度为6-12mm，抗拉强度≥500Mpa，弹性模量≥3850Mpa；萘系减水剂为粉剂，含固量≥92％、PH值为7～9、硫酸钠含量为16％～19％、水泥净浆流动度≥200m，在保持坍落度不变时，减水率可达12％～20％；羟乙基纤维素絮凝剂为粉剂，细度满足40目孔筛筛余≤1％，羟乙基纤维素絮凝剂的软化温度为135～145℃、表观密度为0.35～0.65g/mL、分解温度为205～210℃。
泥沙分离工艺是目前工程渣土的一种减量化方法，在工程渣土出土时，现场就会进行处理，将其中砂分离出来，工程渣土脱水后为泥饼状态；水泥为硅酸盐P.O425水泥，P.O425水泥是S IO国际标准的32.5级的水泥，是指28天抗压强度达到32.5Mpa的水泥；制作免烧砖需要采用不结块、相同品牌、相同强度等级和出厂三个月内的水泥；碎石和中细砂的技术要求符合《GB/T14685-2011建设用卵石、碎石》标准。
本发明实施例5一种利用工程渣土生产免烧砖的工艺系统，用于制作实施例1至实施例4任一实施例的免烧砖，工艺系统包括A液注浆管路10、B液注浆管路20、混合浆液输送管路40和浆液混合搅拌器50，A液注浆管路10一端连接有A液搅拌器12，A液注浆管路10另一端连接有浆液混合搅拌器50，A液注浆管路10内设有A液注浆泵11；B液注浆管路20一端连接有B液搅拌器22，B液注浆管路20另一端连接有浆液混合搅拌器50，B液注浆管路20内设置有B液注浆泵21；浆液混合搅拌器50一端连接有混合浆液输送管路40，混合浆液输送管路40内设有浆液混合泵41；其中A液搅拌器12用于配置A浆液混合物，A浆液混合物包括抗裂纤维、萘系减水剂、硫酸盐早强剂、羟乙基纤维素絮凝剂、水泥、粉煤灰、碎石和水；B液搅拌器22用于配置B浆液混合物，B浆液混合物包括中细砂、水和工程渣土。
本发明实施例6一种利用工程渣土生产免烧砖的工艺系统，在实施例5的基础上，工艺系统还包括滤网24，滤网24设置在B液注浆管路20上。滤网24可以有效的滤除B液注浆管路20内的泥块。
本发明实施例7一种利用工程渣土生产免烧砖的工艺系统，在实施例6的基础上，工艺系统还包括清水管路30，清水管路30一端连接有清水池，清水管路30另一端与B液注浆管路20位于滤网24和浆液混合搅拌器50之间的管路连通，清水管路30上设置有清水泵31和清水管路止水阀32，且清水管路止水阀32设置在靠近清水管路30与B液注浆管路20的连接处；B液注浆管路20位于清水管路30与B液注浆管路20的连接处和浆液混合搅拌器50之间的管路上设置有B液注浆管路止水阀23；B液搅拌器22的底部连通过浆液回收管路60连接有泥浆脱水系统。A液注浆管路10输送A液至混合浆液搅拌器50；关闭清水管路止水阀32，打开B液注浆管路止水阀23，B液注浆管路20输送B液至混合浆液搅拌器50；混合浆液搅拌器50将A液和B液混合均匀形成混合浆液，然后输送至混合浆液输送管路40，混合浆液至免烧砖模具定型；B液注浆管路止水阀关闭，清水管路止水阀32打开时清水泵31能够向B液注浆管路输送反冲洗水，脱除滤网24上团聚泥块。
本发明实施例8一种利用工程渣土生产免烧砖的方法，采用实施例5至7任一实施例的工艺系统，方法包括如下步骤：
配制A浆液混合物：
抗裂纤维、萘系减水剂、硫酸盐早强剂、羟乙基纤维素絮凝剂、水泥、粉煤灰、碎石为A1组，50％水为A2组；
先将A1组放入A液搅拌器，边投加边搅拌，形成分散均匀的干料混合物；
再将A2组放入A液搅拌器，边投加边搅拌，时间约为20mi n，形成分散均匀的A浆液混合物；
配制B浆液混合物：
中细砂、50％水为B1组，工程渣土为B2组；
先将B1组放入B液搅拌器，边投加边搅拌，形成分散均匀的混合物；
再将B2组放入B液搅拌器，边投加边搅拌，时间约为20mi n，形成分散均匀的B浆液混合物。
具体实施例1
制作1#工程渣土免烧砖，各成份配比如表1所示，各成份配比符合本发明实施例2的各项要求。
表1
具体实施例2
制作2#工程渣土免烧砖，各成份配比如表2所示，各成份配比符合本发明实施例3的各项要求。
表2
具体实施例3
制作3#工程渣土免烧砖，各成份配比如表3所示。
表3
各成分的加入范围是根据投入的工程渣土的塑性指数大小改变而改变，在指定范围内塑性指数越大，对应加入水、以及抗裂纤维、萘系减水剂、硫酸盐早强剂和羟乙基纤维素絮凝剂四种外加剂含量逐渐增大；三个具体实施例所生产的免烧砖的性能如表4所示。
*质量指标参照GB8239-2014技术要求
表4
本发明将工程渣土利用在免烧砖中，并用塑性指数来区分渣土类型。具体实施例证明本发明适用特定种类渣土配制免烧砖，同时能保证满足《普通混凝土小型砌块》对应各项指标。利用不同类型渣土配制免烧砖时，塑性指数越大，一定程度上反映渣土吸水能力越强，为了达到相同和易性，对应免烧砖浆液所需的水胶比越大，最后免烧砖的粘聚性、保水性、均会有不同程度下降。从表4可得出，三个具体实施例的综合性能依次下降，1#工程渣土和2#工程渣土指标符合免烧砖塑性指数条件，性能满足免烧砖各项参数，但3#工程渣土性能较差，外掺添加剂过多，成本过高，故得出对应结论：塑性指数大于17的工程渣土，不适合生产免烧砖。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。
Claims (8)
1.一种利用工程渣土生产的免烧砖，其特征在于，包括以下材料：工程渣土、水、水泥、粉煤灰、中细砂、碎石、抗裂纤维、萘系减水剂、硫酸盐早强剂和羟乙基纤维素絮凝剂。
2.根据权利要求1所述一种利用工程渣土生产的免烧砖，其特征在于，当所述工程渣土的塑性指数小于10，生产1立方米所述免烧砖，所述材料的质量配比为所述工程渣土的质量为190～200kg；所述水的质量为480～520kg；所述水泥的质量为120～140kg；所述粉煤灰的质量为450～500kg；所述中细砂的质量为450～500kg；所述碎石的质量为600～750kg；所述抗裂纤维的质量为3.5～4kg；所述萘系减水剂的质量为0.6～0.8kg；所述硫酸盐早强剂的质量为5～7kg；所述羟乙基纤维素絮凝剂的质量为1.5～2kg。
3.根据权利要求1所述一种利用工程渣土生产的免烧砖，其特征在于，当所述工程渣的土塑性指数大于10且小于17，生产1立方米免烧砖，所述材料的质量配比为所述工程渣土的质量为190～200kg；所述水的质量为520～560kg；所述水泥的质量为120～140kg；所述粉煤灰的质量为450～500kg；所述中细砂的质量为450～500kg；所述碎石的质量为600～750kg；所述抗裂纤维的质量为4～4.5kg；所述萘系减水剂的质量为0.8～1kg；所述硫酸盐早强剂的质量为7～8kg；所述羟乙基纤维素絮凝剂的质量为2～2.5kg。
4.根据权利要求1至3任一所述一种利用工程渣土生产的免烧砖，其特征在于，所述工程渣土为基坑开挖渣土或隧道土压盾构渣土，所述工程渣土为经过泥沙分离工艺后的脱水泥饼，泥饼含水量不超过40％，其中85％的颗粒粒径小于75μm，全部颗粒粒径小于5mm；所述水泥为硅酸盐水泥，配制水泥温度小于等于60℃；所述粉煤灰为Ⅱ级，所述粉煤灰的细度满足0.045mm孔筛筛余为20～45％，所述粉煤灰的含水量≤5％；所述碎石为天然岩石、卵石或矿山废石经过机械破碎、筛分制成，所述碎石粒径大于4.75mm；所述中细砂为自然生成，经人工开采和筛分的粒径小于4.75mm的岩石颗粒；所述抗裂纤维为聚丙烯抗裂纤维，直径为18～48μm，长度为6-12mm，抗拉强度≥500Mpa，弹性模量≥3850Mpa；所述萘系减水剂为粉剂，含固量≥92％、PH值为7～9、硫酸钠含量为16％～19％、水泥净浆流动度≥200m，在保持坍落度不变时，减水率可达12％～20％；所述羟乙基纤维素絮凝剂为粉剂，细度满足40目孔筛筛余≤1％，所述羟乙基纤维素絮凝剂的软化温度为135～145℃、表观密度为0.35～0.65g/mL、分解温度为205～210℃。
5.一种利用工程渣土生产免烧砖的工艺系统,其特征在于，用于制作如权要要求1至4任一所述免烧砖，所述工艺系统包括A液注浆管路(10)、B液注浆管路(20)、混合浆液输送管路(40)和浆液混合搅拌器(50)，所述A液注浆管路(10)一端连接有A液搅拌器(12)，所述A液注浆管路(10)另一端连接有所述浆液混合搅拌器(50)，所述A液注浆管路(10)内设有A液注浆泵(11)；所述B液注浆管路(20)一端连接有B液搅拌器(22)，所述B液注浆管路(20)另一端连接有所述浆液混合搅拌器(50)，所述B液注浆管路(20)内设置有B液注浆泵(21)；所述浆液混合搅拌器(50)一端连接有所述混合浆液输送管路(40)，所述混合浆液输送管路(40)内设有浆液混合泵(41)；其中，所述A液搅拌器(12)用于配置A浆液混合物，所述A浆液混合物包括抗裂纤维、萘系减水剂、硫酸盐早强剂、羟乙基纤维素絮凝剂、水泥、粉煤灰、碎石和水；所述B液搅拌器(22)用于配置B浆液混合物，所述B浆液混合物包括中细砂、水和工程渣土。
6.根据权利要求5所述的一种利用工程渣土生产免烧砖的工艺系统，其特征在于，所述工艺系统还包括滤网(24)，所述滤网(24)设置在所述B液注浆管路(20)上。
7.根据权利要求6所述的一种利用工程渣土生产免烧砖的工艺系统，其特征在于，所述工艺系统还包括清水管路(30)，所述清水管路(30)一端连接有清水池，所述清水管路(30)另一端与所述B液注浆管路(20)位于所述滤网(24)和所述浆液混合搅拌器(50)之间的管路连通，所述清水管路(30)上设置有清水泵(31)和清水管路止水阀(32)，且所述清水管路止水阀(32)设置在靠近所述清水管路(30)与所述B液注浆管路(20)的连接处；所述B液注浆管路(20)位于所述清水管路(30)与所述B液注浆管路(20)的连接处和所述浆液混合搅拌器(50)之间的管路上设置有B液注浆管路止水阀(23)；所述B液搅拌器(22)的底部连通过浆液回收管路(60)连接有泥浆脱水系统。
8.一种利用工程渣土生产免烧砖的方法，其特征在于，采用如权利要求5至7任一所述工艺系统，所述方法包括如下步骤：
配制A浆液混合物：
抗裂纤维、萘系减水剂、硫酸盐早强剂、羟乙基纤维素絮凝剂、水泥、粉煤灰、碎石为A1组，50％水为A2组；
先将A1组放入A液搅拌器，边投加边搅拌，形成分散均匀的干料混合物；
再将A2组放入A液搅拌器，边投加边搅拌，时间约为20min，形成分散均匀的A浆液混合物；
配制B浆液混合物：
中细砂、50％水为B1组，工程渣土为B2组；
先将B1组放入B液搅拌器，边投加边搅拌，形成分散均匀的混合物；
再将B2组放入B液搅拌器，边投加边搅拌，时间约为20min，形成分散均匀的B浆液混合物。
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| US5385764A (en) * | 1992-08-11 | 1995-01-31 | E. Khashoggi Industries | Hydraulically settable containers and other articles for storing, dispensing, and packaging food and beverages and methods for their manufacture |
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2022
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