CN114920479A - 添加辅料的淤泥组合物及制备再生骨料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种添加辅料的淤泥组合物及制备再生骨料的方法，该添加辅料的淤泥组合物包括用于制备内核的内核组合物，以及包覆于所述内核的外壳组合物，所述内核组合物包括70‑85％淤泥和15‑30％辅料；所述外壳组合物包括30‑40％低熔点玻璃粉和60‑70％硅灰石；制备再生骨料的方法包括如下步骤：S1.称取上述内核组合物和外壳组合物；S2.在所述内核组合物中加入分散剂，进行水热处理，得到再生骨料前驱体；S3.将再生骨料前驱体进行造粒；S4.将再生骨料前驱体包覆上外壳组合物后，进行烧结，得到再生骨料。本发明制备得到的再生骨料强度高、使用耐久性佳，可代替天然骨料用于建筑行业。

Description

添加辅料的淤泥组合物及制备再生骨料的方法
技术领域
本发明涉及技术领域，具体地，涉及一种添加辅料的淤泥组合物及制备再生骨料的方法。
背景技术
淤泥是海湾、湖沼或河湾中水流缓慢的环境中沉积、经生物化学作用形成的一种特殊粘性土。为了保证河流的泄洪能力、确保航道畅通、增强湖泊的蓄洪能力，每年都需要对江河、湖泊进行清淤疏浚，由此产生大量的淤泥。为了对淤泥转化为有益的再生资源，目前常将淤泥作为主要原料代替天然粘土制备再生骨料，以将淤泥重新利用，并节约天然粘土，保护自然资源。但是目前的再生骨料还存在强度不够、耐久性不足等问题，导致应用于建筑时容易出现混凝土强度不够、混凝土内的耐久性不足等问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种添加辅料的淤泥组合物。
本发明的另一目在于提供一种再生骨料的方法。
一种添加辅料的淤泥组合物，包括用于制备内核的内核组合物，以及包覆于所述内核的外壳组合物；所述内核组合物包括70-85％淤泥和15-30％辅料，所述外壳组合物包括30-40％低熔点玻璃粉和60-70％硅灰石。
优选地，所述内核组合物与外壳组合物的之间的质量比为1:(0.2-0.3)。
优选地，所述辅料包括长石、页岩、煤矸石中的一种以上。
一种制备再生骨料的方法，包括如下步骤：
S1.称取上述的内核组合物和外壳组合物；
S2.在所述内核组合物中加入分散剂，进行水热处理，得到再生骨料前驱体；
S3.将再生骨料前驱体进行造粒；
S4.将再生骨料前驱体包覆上外壳组合物后，进行烧结，得到再生骨料。
优选地，所述水热处理的温度为130-200℃，所述水热处理的时间为4-10h，压强为3-20MPa。
优选地，所述分散剂为带有负电荷的高分子分散剂。
优选地，所述烧结采用静态烧结窑进行烧结；所述静态烧结窑包括依次连接的干燥段、预热段、焙烧段、均热段、一冷段和二冷段。
优选地，所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度分别为200-250℃、600-650℃、1000-1050℃、1000-1050℃；所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度设置的时间分别为6-10min、5-8min、10-15min、2-3min；所述一冷段用于将所述再生骨料的温度冷却至550-600℃，所述二冷段用于将所述再生骨料温度冷却至常温。
优选地，所述分散剂的加入量为内核组合物质量的0.5％-1.5％。
上述的方法制备得到的再生骨料在建筑行业的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的淤泥组合物包括有内核组合物和外壳组合物，由该淤泥组合物得到的再生骨料强度与一般的再生骨料相比，强度更高、使用耐久性更佳，可代替天然骨料应用于建筑行业。
2、本发明的内核组合物先采用水热法进行处理，再进行外壳包覆，烧结后得到再生骨料，强度高、吸水率低，性能更佳。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好理解本发明方案，下面对本发明进行更全面的描述。
一种添加辅料的淤泥组合物，包括用于制备内核的内核组合物，以及包覆于所述内核的外壳组合物，所述内核组合物包括70-80％淤泥和20-30％辅料；所述外壳组合物包括30-40低熔点玻璃粉和60-70硅灰石；
淤泥的主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铝和有机物等。由于不同类型、不同地方的淤泥的组分含量存在差异，通过加入辅料可以调整淤泥的组分含量，并且可通过加入辅料来提高淤泥组合物的性能。二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)的含量均会对淤泥组合物性能产生影响。61％-65％的二氧化硅可充分与其它组分进行反应，提高淤泥组合物的筒压强度，但是过多的二氧化硅不仅会影响淤泥组合物的性能，还会提高淤泥组合物的烧结温度，同样的，过高含量的氧化钙也可能会导致淤泥组合物出现烧结不完全的问题。淤泥中含有的有机物，可在烧结过程中发生氧化反应，生成气体，使烧结后的淤泥组合物发生膨胀，因此有机物含量对淤泥组合物在烧结后的密度具有极大的影响，但是过多的有机物会影响晶相的反应，从而影响淤泥组合物的强度等性能；氧化铁的存在可起到助熔作用，不仅可以降低烧结的温度，还可以提高淤泥组合物烧结后的强度、降低吸水率。
其中，所述内核组合物与外壳组合物的之间的质量比为1:(0.2-0.3)。
在内壳组合物包覆一层外壳组合物，不仅可以提高淤泥组合物的强度、保温隔热性，而且可以阻隔淤泥中的金属等污染物的析出，在后续应用中更加环保。经研究，当内核组合物与外壳组合物的之间的质量比为1:(0.2-0.3)，较为合适，因为外壳组合物的质量过低时，包覆量不足，难以起到提高淤泥组合物的强度的作用，而当外壳组合物的质量过高时，不仅会影响淤泥组合物的密度，而且还会增加原料的成本。
其中，所述辅料包括长石、页岩、煤矸石中的一种以上。
种制备再生骨料的方法，包括如下步骤：
S1.称取上述的内核组合物和外壳组合物；
S2.在所述内核组合物中加入分散剂，进行水热处理，得到再生骨料前驱体；
S3.将再生骨料前驱体进行造粒；
S4.将再生骨料前驱体包覆上外壳组合物后，进行烧结，得到再生骨料。
本发明将内核组合物先通过水热法处理，得到发育良好的晶粒，且晶粒间团聚少，比表面能大，烧结活性大，在后续的烧结过程中，可使再生骨料前驱体颗粒经过物质迁移后发生致密化和再结晶并产生更高的强度，再经过将内核包覆一层外壳，得到的再生骨料强度大、耐久性好、环保性佳。
其中，所述水热处理的温度为130-200℃，所述水热处理的时间为4-10h，压强为3-20MPa。
其中，所述烧结采用静态烧结窑进行烧结；所述静态烧结窑包括依次连接的干燥段、预热段、焙烧段、均热段、一冷段和二冷段。
其中，所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度分别为200-250℃、600-650℃、1000-1050℃、1000-1050℃；所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度设置的时间分别为6-10min、5-8min、10-15min、2-3min；所述一冷段用于将所述再生骨料的温度冷却至550-600℃，所述二冷段用于将所述再生骨料温度冷却至常温。
其中，所述分散剂为带有负电荷的高分子分散剂。所述分散剂可选为苯乙烯马来酸酐共聚物。
其中，所述分散剂的加入量为内核组合物质量的0.5％-1.5％。
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。另外，关于本说明书中的“份”、“％”，除非特别说明，分别表示“质量份”、“质量％”。
实施例1
S1.称量如下重量份的组分：
内核组合物：
Figure BDA0003690000920000041
Figure BDA0003690000920000051
该内核组合物主要包括如下重量百分比的成分：
Figure BDA0003690000920000052
外壳组合物：6份低熔点玻璃粉和14份硅灰石
S2.将内核组合物研磨成粉体后，加入至反应釜内，并在所述内核组合物中加入苯乙烯马来酸酐共聚物分散剂，搅拌均匀后，在130℃、4Mpa下进行10h的水热处理，得到再生骨料前驱体；
S3.除去再生骨料前驱体中的水分，待再生骨料前驱体的水分含量至15％后，使用造粒机将再生骨料前驱体进行造粒得到内核，并在造粒过程中进行喷水，使内核的含水量增加至20％，然后将混合均匀的外壳组合物投入至造粒机中，将内核滚动，包覆上外壳组合物，即得到核壳结构的淤泥组合物；
S4.采用静态烧结窑进行烧结；静态烧结窑包括依次连接的干燥段、预热段、焙烧段、均热段、一冷段和二冷段；其中，所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度分别为200℃、650℃、1050℃、1050℃；所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度设置的时间分别为10min、5min、10min、2min；所述一冷段用于将所述再生骨料的温度冷却至600℃，所述二冷段用于将所述再生骨料温度冷却至常温，得到再生骨料。
S5.筛选出20mm的再生骨料，浸泡于水中，浸泡10天后，测得吸水率为1.48％。
实施例2
S1.称量如下重量份的组分：
内核组合物：
Figure BDA0003690000920000061
该内核组合物主要包括如下重量百分比的成分：
Figure BDA0003690000920000062
外壳组合物：12份低熔点玻璃粉和18份硅灰石
S2.将内核组合物研磨成粉体后，加入至反应釜内，并在所述内核组合物中加入苯乙烯马来酸酐共聚物分散剂，搅拌均匀后，在150℃、4Mpa下进行4h的水热处理，得到再生骨料前驱体；
S3.除去再生骨料前驱体中的水分，待再生骨料前驱体的水分含量至15％后，使用造粒机将再生骨料前驱体进行造粒得到内核，并在造粒过程中进行喷水，使内核的含水量增加至22％，然后将混合均匀的外壳组合物投入至造粒机中，将内核滚动，包覆上外壳组合物，即得到核壳结构的淤泥组合物；
S4.采用静态烧结窑进行烧结；静态烧结窑包括依次连接的干燥段、预热段、焙烧段、均热段、一冷段和二冷段；其中，所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度分别为250℃、600℃、1000℃、1000℃；所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度设置的时间分别为6min、8min、15min、3min；所述一冷段用于将所述再生骨料的温度冷却至600℃，所述二冷段用于将所述再生骨料温度冷却至常温。
S5.筛选出10mm的再生骨料，浸泡于水中，浸泡10天后，测得吸水率为1.67％。
实施例3
S1.称量如下重量份的组分：
内核组合物：
淤泥 80份
页岩 8份
煤矸石 12份
该内核组合物主要包括如下重量百分比的成分：
Figure BDA0003690000920000071
外壳组合物：9份低熔点玻璃粉和16份硅灰石
S2.将内核组合物研磨成粉体后，加入至反应釜内，并在所述内核组合物中加入水和
苯乙烯马来酸酐共聚物分散剂，搅拌均匀后，在150℃、4Mpa下进行4h的水热处理，得到再生骨料前驱体；
S3.除去再生骨料前驱体中的水分，待再生骨料前驱体的水分含量至15％后，使用造粒机将再生骨料前驱体进行造粒得到内核，并在造粒过程中进行喷水，使内核的含水量增加至22％，然后将混合均匀的外壳组合物投入至造粒机中，将内核滚动，包覆上外壳组合物，即得到核壳结构的淤泥组合物；
S4.采用静态烧结窑进行烧结；静态烧结窑包括依次连接的干燥段、预热段、焙烧段、均热段、一冷段和二冷段；其中，所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度分别为230℃、630℃、1030℃、1030℃；所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度设置的时间分别为8min、8min、12min、2min；所述一冷段用于将所述再生骨料的温度冷却至550℃，所述二冷段用于将所述再生骨料温度冷却至常温，得到再生骨料。
S5.筛选出10mm的再生骨料，浸泡于水中，浸泡10天后，测得吸水率为1.58％。
对比例1
与实施例1的不同在于：
S2.将内核组合物研磨成粉体后，加入至反应釜内，并在所述内核组合物中加入苯乙烯马来酸酐共聚物分散剂，搅拌均匀后，得到再生骨料前驱体；
S3将再生骨料前驱体的水分含量控制在15％后，使用造粒机将再生骨料前驱体进行造粒得到内核，并在造粒过程中进行喷水，使内核的含水量增加至20％，然后将混合均匀的外壳组合物投入至造粒机中，将内核滚动，包覆上外壳组合物，即得到核壳结构的淤泥组合物；
S4.采用静态烧结窑进行烧结；静态烧结窑包括依次连接的干燥段、预热段、焙烧段、均热段、一冷段和二冷段；其中，所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度分别为200℃、650℃、1050℃、1050℃；所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度设置的时间分别为10min、5min、10min、2min；所述一冷段用于将所述再生骨料的温度冷却至600℃，所述二冷段用于将所述再生骨料温度冷却至常温，得到再生骨料。
对比例2
本对比例与实施例1的不同在于：
S2.将内核组合物研磨成粉体后，加入至反应釜内，并在所述内核组合物中加入苯乙烯马来酸酐共聚物分散剂，搅拌均匀后，得到再生骨料前驱体；
S3将再生骨料前驱体的水分含量控制在15％后，使用造粒机将再生骨料前驱体进行造粒得到内核；
S4.采用静态烧结窑进行烧结；静态烧结窑包括依次连接的干燥段、预热段、焙烧段、均热段、一冷段和二冷段；其中，所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度分别为200℃、650℃、1050℃、1050℃；所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度设置的时间分别为10min、5min、10min、2min；所述一冷段用于将所述再生骨料的温度冷却至600℃，所述二冷段用于将所述再生骨料温度冷却至常温，得到再生骨料。
实施例5
将实施例1-实施例3以及对比例1和对比例2中得到的再生骨料中筛选出粒径为10mm和20mm的再生骨料进行测试。
将160kg/m2上述10mm再生骨料、320kg/m2上述20mm再生骨料、500kg/m2水泥、700kg/m2砂、550kg/m2天然石子分别制备成混凝土，水灰比为0.3，然后对混凝土的性能进行测试，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003690000920000091
由表1可知，加入了实施例1-3得到的再生骨料制备得到的混凝土性能均比加入了对比例1和对比例2得到的再生骨料制备得到的混凝土性能佳，说明了本发明方法制备得到的再生骨料可增加混凝土的强度和耐久性。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种添加辅料的淤泥组合物，其特征在于，包括用于制备内核的内核组合物，以及包覆于所述内核的外壳组合物；所述内核组合物包括70-85％淤泥和15-30％辅料，所述外壳组合物包括30-40％低熔点玻璃粉和60-70％硅灰石。
2.根据权利要求1所述的淤泥组合物，其特征在于，所述内核组合物与外壳组合物的之间的质量比为1:(0.2-0.3)。
3.根据权利要求1所述的淤泥组合物，其特征在于，所述辅料包括长石、页岩、煤矸石中的一种以上。
4.一种制备再生骨料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.称取权利要求1所述的内核组合物和外壳组合物；
S2.在所述内核组合物中加入分散剂，进行水热处理，得到再生骨料前驱体；
S3.将再生骨料前驱体进行造粒；
S4.将再生骨料前驱体包覆上外壳组合物后，进行烧结，得到再生骨料。
5.根据权利要求5所述的制备再生骨料的方法，其特征在于，所述水热处理的温度为130-200℃，所述水热处理的时间为4-10h，压强为3-20MPa。
6.根据权利要求5所述的制备再生骨料的方法，其特征在于，所述分散剂为带有负电荷的高分子分散剂。
7.根据权利要求5所述的制备再生骨料的方法，其特征在于，所述烧结采用静态烧结窑进行烧结；所述静态烧结窑包括依次连接的干燥段、预热段、焙烧段、均热段、一冷段和二冷段。
8.根据权利要求7所述的制备再生骨料的方法，其特征在于，所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度分别为200-250℃、600-650℃、1000-1050℃、1000-1050℃；所述干燥段、预热段、焙烧段、均热段设置的温度设置的时间分别为6-10min、5-8min、10-15min、2-3min；所述一冷段用于将所述再生骨料的温度冷却至550-600℃，所述二冷段用于将所述再生骨料温度冷却至常温。
9.根据权利要求5所述的制备再生骨料的方法，其特征在于，所述分散剂的加入量为内核组合物质量的0.5％-1.5％。
10.权利要求5-9任一项所述的方法制备得到的再生骨料在建筑行业的应用。
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