CN115784676A - 一种生态护坡砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种生态护坡砖及其制备方法，原料为：湖泊底泥：32％‑40％，石粉：24％‑44％，金尾矿砂：0‑16％，水泥和粉煤灰：18％‑22％，稻草秸秆掺量是原料总质量的0.2％‑0.4％，水料比：0.07‑0.12。配方中采用石粉替代沙石，不仅能减少河沙的使用，还能提升护坡砖的抗压强度。此外，本发明采用金尾矿砂替代部分沙石、粉煤灰替代部分水泥，能够有效地将此类固体废弃物资源化利用，还增加了耐水性。同时，配方中添加稻草秸秆，能够提升护坡砖内的有机质含量，为微生物、植物生长提供养分。与现有技术相比，本发明的护坡砖原料廉价易得，且能有效利用固体废物以及稻草秸秆，并产生良好的生态环境效应。
Description
技术领域
本发明属于固体废物利用环保领域，具体涉及一种生态护坡砖及其制备方法。
背景技术
我国河湖众多，淤泥的富集对河湖水环境造成严重影响，而利用淤泥制备非烧结砖，不仅解决建筑材料制品对原料依赖的问题，并且在水化的过程中淤泥含有的重金属可以有效地固化。因此，采用淤泥制备建材对促进淤泥的无害化、资源化，具有显著的环境和社会效益，是绿色建材的一个重要发展方向。
混凝土砖采用水泥、骨料制作而成，骨料包括沙子、石子。混凝土经过特定的工艺流程，虽能得到较高抗压强度混凝土砖产品，但需要在特定条件下养护，且生产成本较高、制作工艺较为复杂、不易大规模生产使用等缺点。而本发明的生态护坡砖利用了大量的湖泊底泥、石粉、金尾矿砂，且拥有原料成本较低、生产工艺简单、能耗较低等优点，既可减少原料成本，又能产生良好的生态环境效应。制备的生态护坡砖用于堤坝建筑，有很好的抗压强度和耐水性。本发明还添加稻草秸秆，能够提升护坡砖内的有机质含量，为微生物、植物生长提供养分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生态护坡砖及其制备方法，用以解决湖泊底泥、石粉、粉煤灰、金尾矿砂的占地问题，并能提供一种抗压强度高和耐水性好的生态护坡砖的产品，降低生产成本，获取更大利益。
本发明具体技术方案如下：
一种生态护坡砖，主要包括以下质量百分数的原料制备而成：湖泊底泥：32％-40％，石粉：24％-44％，金尾矿砂：0-16％，水泥和粉煤灰：18％-22％，稻草秸秆掺量是湖泊底泥、石粉、金尾矿砂、水泥和粉煤灰总质量的0.2％-0.4％，水料比：0.07-0.12。
所述的一种生态护坡砖，优选主要包括以下质量百分数的原料制备而成：湖泊底泥32％，石粉38％，金尾矿砂10％，水泥和粉煤灰20％，稻草秸秆是湖泊底泥、石粉、金尾矿砂、水泥和粉煤灰总质量掺量的0.2％-0.4％，水料比：0.1；
或者主要包括以下质量百分数的原料制备而成：湖泊底泥36％，石粉44％，水泥和粉煤灰20％，稻草秸秆是湖泊底泥、石粉、金尾矿砂、水泥和粉煤灰总质量掺量的0.2％-0.4％，水料比：0.1。
或者主要包括以下质量百分数的原料制备而成：湖泊底泥40％，石粉24％，金尾矿砂16％，水泥和粉煤灰20％，稻草秸秆是湖泊底泥、石粉、金尾矿砂、水泥和粉煤灰总质量掺量的0.2％-0.4％，水料比：0.1。
所述湖泊底泥为干化底泥，含水率小于10％，粒径不超过0.5mm。
所述石粉是采石场余料，粒径不超过5mm。
所述金尾矿砂是金矿选矿后的尾砂，粒径不超过0.5mm。
所述水泥和粉煤灰中的粉煤灰目数不低于200目，占水泥和粉煤灰总量的8％-12％。
所述稻草秸秆的长度为0.5-1.0cm。
本发明还提供了所述的一种生态护坡砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将湖泊底泥进行自然风干，去除大块杂质颗粒后进行粉碎，粒径不超过0.5mm；
(2)将各组分原料按质量百分数搅拌均匀，再按水料比加水，搅拌均匀，得到混合物料；
(3)将步骤(3)中的混合料装入模具中，压制成生态护坡砖产品。
步骤(2)中将各组分原料按质量百分数搅拌均匀；所述搅拌条件为：转速为50-60r/min，搅拌时间至少1分钟。
步骤(2)中再按水料比加水，搅拌均匀；所述搅拌条件为：转速为60-80r/min，搅拌时间为至少2分钟。
步骤(3)中采用液压机液压成型；液压强度为18-22MPa。
本发明的有益效果为：
1、本发明以湖泊底泥、石粉、金尾矿砂为主要原料，掺量较大，石粉粒径范围较广，起到细骨料、粗骨料的作用。金尾矿砂作为一种工业固体废物，存在占地广、不易降解等缺点，本发明配方通过湖泊底泥、石粉、金尾矿砂复配处理，可充分实现湖泊底泥、金尾矿砂减量化；添加水泥、粉煤灰能产生良好的粘结作用，增强了耐水性；添加稻草秸秆，能够提升护坡砖内的有机质含量，为微生物、植物生长提供养分。
2、本发明的生态护坡砖，可以大量消耗湖泊底泥、石粉、金尾矿砂，减少其占地，减少环境污染，资源化效率高，并能够产生很好的环境生态效应。
附图说明
图1：生态护坡砖置于蒸馏水中浸泡7d前后性状对比，左为实施例1，右为对比例1。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种生态护坡砖，主要成分由表1所示配比制备而成。
一种生态护坡砖制备方法，包括以下步骤：
(1)将湖泊底泥进行自然风干，含水率低于10％，去除大块杂质颗粒后进行粉碎；
(2)将粒径不超过0.5mm的湖泊底泥、粒径不超过5mm的石粉、粒径不超过0.5mm的金尾矿砂、水泥、目数不低于200目的粉煤灰、长度为0.5-1.0cm的稻草秸秆按表1所示配比，在转速为55r/min、搅拌时间为2分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合物料；
(3)将拌和水添加到步骤(2)混合物料中，在转速为70r/min、搅拌时间为5分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料装入模具中，在20MPa下经液压机液压后经自然养护，制成生态护坡砖产品。
实施例2
本实施例提供了一种生态护坡砖，主要成分由表1所示配比制备而成。
一种生态护坡砖制备方法，包括以下步骤：
(1)将湖泊底泥进行自然风干，去除大块杂质颗粒后进行粉碎；
(2)将粒径不超过0.5mm的湖泊底泥、粒径不超过5mm的石粉、水泥、目数不低于200目的粉煤灰、长度为0.5-1.0cm的稻草秸秆按表1所示配比，在转速为55r/min、搅拌时间为2分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合物料；
(3)将拌和水添加到步骤(2)混合物料中，在转速为80r/min、搅拌时间为3分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料装入模具中，在20MPa下经液压机液压后经自然养护，制成生态护坡砖产品。
实施例3
本实施例提供了一种生态护坡砖，主要成分由表1所示配比制备而成。
一种生态护坡砖制备方法，包括以下步骤：
(1)将湖泊底泥进行自然风干，去除大块杂质颗粒后进行粉碎；
(2)将粒径不超过0.5mm的湖泊底泥、粒径不超过5mm的石粉、粒径不超过0.5mm的金尾矿砂、水泥、目数不低于200目的粉煤灰、长度为0.5-1.0cm的稻草秸秆按表1所示配比，在转速为55r/min、搅拌时间为2分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合物料；
(3)将拌和水添加到步骤(2)混合物料中，在转速为60r/min、搅拌时间为6分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料装入模具中，在20MPa下经液压机液压后经自然养护，制成生态护坡砖产品。
表1生态护坡砖不同实施例原料配比
对比例1
本对比例提供了一种生态护坡砖，主要成分由表2所示配比制备而成。
一种生态护坡砖制备方法，包括以下步骤：
(1)将湖泊底泥进行自然风干，去除大块杂质颗粒后进行粉碎；
(2)将粒径不超过0.5mm的湖泊底泥、粒径不超过5mm的石粉、水泥按表2所示配比，在转速为55r/min、搅拌时间为2分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合物料；
(3)将拌和水添加到步骤(2)混合物料中，在转速为60r/min、搅拌时间为3分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料装入模具中，在20MPa下经液压机液压后经自然养护，制成生态护坡砖产品。
对比例2
本对比例提供了一种生态护坡砖，主要成分由表2所示配比制备而成。
一种生态护坡砖制备方法，包括以下步骤：
(1)将湖泊底泥进行自然风干，去除大块杂质颗粒后进行粉碎；
(2)将粒径不超过0.5mm的湖泊底泥、粒径不超过5mm的石粉、水泥、目数不低于200目的粉煤灰、长度为0.5-1.0cm的稻草秸秆按表2所示配比，在转速为55r/min、搅拌时间为2分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合物料；
(3)将拌和水添加到步骤(2)混合物料中，在转速为75r/min、搅拌时间为5分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料装入模具中，在20MPa下经液压机液压后经自然养护，制成生态护坡砖产品。
对比例3
本对比例提供了一种生态护坡砖，主要成分由表2所示配比制备而成。
一种生态护坡砖制备方法，包括以下步骤：
(1)将湖泊底泥进行自然风干，去除大块杂质颗粒后进行粉碎；
(2)将粒径不超过0.5mm的湖泊底泥、粒径不超过5mm的石粉、水泥、目数不低于200目的粉煤灰、长度为0.5-1.0cm的稻草秸秆按表2所示配比，在转速为55r/min、搅拌时间为2分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合物料；
(3)将拌和水添加到步骤(2)混合物料中，在转速为80r/min、搅拌时间为2分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料装入模具中，在20MPa下经液压机液压后经自然养护，制成生态护坡砖产品。
对比例4
本对比例提供了一种生态护坡砖，主要成分由表3所示配比制备而成。
一种生态护坡砖制备方法，包括以下步骤：
(1)将湖泊底泥进行自然风干，去除大块杂质颗粒后进行粉碎；
(2)将粒径不超过0.5mm的湖泊底泥、粒径为1-6mm的石子、粒径不超过0.5mm的沙子、水泥、目数不低于200目的粉煤灰、长度为0.5-1.0cm的稻草秸秆按表3所示配比，在转速为55r/min、搅拌时间为2分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合物料；
(3)将拌和水添加到步骤(2)混合物料中，在转速为65r/min、搅拌时间为3分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料装入模具中，在20MPa下经液压机液压后经自然养护，制成生态护坡砖产品。
对比例5
本对比例提供了一种生态护坡砖，主要成分由表3所示配比制备而成。
一种生态护坡砖制备方法，包括以下步骤：
(1)将湖泊底泥进行自然风干，去除大块杂质颗粒后进行粉碎；
(2)将粒径不超过0.5mm的湖泊底泥、粒径为1-6mm的石子、粒径不超过0.5mm的沙子、水泥按表3所示配比，在转速为55r/min、搅拌时间为2分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合物料；
(3)将拌和水添加到步骤(2)混合物料中，在转速为80r/min、搅拌时间为6分钟的条件下，搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(3)中的混合料装入模具中，在20MPa下经液压机液压后经自然养护，制成生态护坡砖产品。
对比例6
俞毅等(俞毅,方丽春,张凯,应晓猛,祝志雄.河道淤泥制备免烧砖试验研究[J].新型建筑材料,2021,02:150-153)将河道淤泥替代石硝制备免烧砖并考察了免烧砖的基本性能。其中水泥掺量固定为总量的10％，河道淤泥与石硝为总量的90％。具体配合比见表4。本发明选择河道底泥掺量为36％时的免烧砖作为对比。
表2生态护坡砖不同对比例原料配比1
表3生态护坡砖不同对比例原料配比2
表4俞毅等利用河道淤泥制备免烧砖原料配比
制备得到生态护坡砖经过自然养护7d和28d后经抗压试验机测试生态护坡砖的抗压强度。同时，为了考察生态护坡砖在水中浸泡一段时间后的性状及力学性能变化，将自然养护28d后的生态护坡砖置于蒸馏水中浸泡7d，经抗压试验机测试生态护坡砖的抗压强度。其中浸泡前后生态护坡砖的性状如图1所示，检测结果如表5所示。
表5生态护坡砖抗压强度对比表
由图1可以看出，实施例1(图1左)制备的生态护坡砖经过7d浸泡以后，外观未发生明显变化，边缘依然整齐圆润。对比例1(图1右)制备的生态护坡砖经过7d浸泡以后，外观发生了变化，边缘有部分材料脱落，出现了缺口。说明经过一段时间的浸泡后实施例制备的生态护坡砖还能保持完好的性状，而对比例制备的生态护坡砖性状发生了改变。由表5对比结果可知，本发明制备的生态护坡砖可以在自然条件下进行养护并具有优良的抗压强度。通过对比可知，随着湖泊底泥的添加量不断增大，生态护坡砖的抗压强度不断降低；而以石粉作为骨架时，其生态护坡砖抗压强度更高；同时通过添加金尾矿砂以及粉煤灰，不仅能达到有效利用固体废物，还能产生较好的抗压效果。与俞毅等利用河道淤泥制备免烧砖相比，抗压强度更高，该文中在河道淤泥添加量36％时，免烧砖的抗压强度也只有12.31MPa。另外，本发明中制备的生态护坡砖在蒸馏水中浸泡7d以后，其抗压强度略有降低，但总体来说，实施例制备的生态护坡砖的抗压强度降幅低于对比例制备的生态护坡砖。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (9)
1.一种生态护坡砖，其特征在于，主要包括以下质量百分数的原料制备而成：湖泊底泥：32％-40％，石粉：24％-44％，金尾矿砂：0-16％，水泥和粉煤灰：18％-22％，稻草秸秆掺量是湖泊底泥、石粉、金尾矿砂、水泥和粉煤灰总质量的0.2％-0.4％，水料比：0.07-0.12。
2.根据权利要求1所述的一种生态护坡砖，其特征在于，主要包括以下质量百分数的原料制备而成：湖泊底泥32％，石粉38％，金尾矿砂10％，水泥和粉煤灰20％，稻草秸秆掺量是湖泊底泥、石粉、金尾矿砂、水泥和粉煤灰总质量0.2％-0.4％，水料比：0.1；
或者主要包括以下质量百分数的原料制备而成：湖泊底泥36％，石粉44％，水泥和粉煤灰20％，稻草秸秆掺量是湖泊底泥、石粉、金尾矿砂、水泥和粉煤灰总质量0.2％-0.4％，水料比：0.1；
或者主要包括以下质量百分数的原料制备而成：湖泊底泥40％，石粉24％，金尾矿砂16％，水泥和粉煤灰20％，稻草秸秆掺量是湖泊底泥、石粉、金尾矿砂、水泥和粉煤灰总质量0.2％-0.4％，水料比：0.1。
3.根据权利要求1所述的一种生态护坡砖，其特征在于，所述湖泊底泥为干化底泥，含水率小于10％，粒径不超过0.5mm；
所述石粉是采石场余料，粒径不超过5mm；
所述金尾矿砂是金矿选矿后的尾砂，粒径不超过0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种生态护坡砖，其特征在于，所述水泥和粉煤灰中的粉煤灰目数不低于200目，占水泥和粉煤灰总量的8％-12％。
5.根据权利要求1所述的一种生态护坡砖，其特征在于，所述稻草秸秆的长度为0.5-1.0cm。
6.权利要求1-5任一项所述的一种生态护坡砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将湖泊底泥进行自然风干，去除大块杂质颗粒后进行粉碎；粒径不超过0.5mm；
(2)将各组分原料按质量百分数搅拌均匀，再按水料比加水，搅拌均匀，得到混合物料；
(3)将步骤(3)中的混合料装入模具中，压制成生态护坡砖产品。
7.根据权利要6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中将各组分原料按质量百分数搅拌均匀；所述搅拌条件为：转速为50-60r/min，搅拌时间至少1分钟。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中再按水料比加水，搅拌均匀；所述搅拌条件为：转速为60-80r/min，搅拌时间为至少2分钟。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中采用液压机液压成型；液压强度为18-22MPa。
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