CN115819058A

CN115819058A - 采用碱性盾构渣土的制砖方法

Info

Publication number: CN115819058A
Application number: CN202211360875.3A
Authority: CN
Inventors: 胡兴波; 乔培贞; 张志�; 彭沉彬; 何历超; 李伟; 柴东然; 胡晓静; 刘雪磊; 王岳松; 翁伟; 魏增智; 李智; 刘磊; 田路强
Original assignee: Beijing Municipal Development Freeway Construction And Administration Co ltd; Beijing Shoufa Tianren Ecological Landscape Co ltd
Current assignee: Beijing Municipal Development Freeway Construction And Administration Co ltd; Beijing Shoufa Tianren Ecological Landscape Co ltd
Priority date: 2022-11-02
Filing date: 2022-11-02
Publication date: 2023-03-21

Abstract

本发明提供一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，所述方法包括：向盾构渣土中加入粗砂和无机粉料并进行加水拌合，得到拌合料，所述无机粉料包括水泥、粉煤灰、矿渣中的至少一种；将所述拌合料进行振动挤压并养护得到砖体；本发明提供的采用碱性盾构渣土的制砖方法，通过对盾构渣土与粗砂和无机粉料进行加水拌合，使得粉煤灰和矿渣等的水硬性得以在碱性环境中被激发，同时水泥亦可促进粉煤灰和矿渣的二次激发，基于上述的两次激发过程使得采用该拌合料得到的砖体具有高强质轻的优点，同时基于上述过程实现了对盾构渣土的绿色环保性利用，避免了资源浪费。

Description

采用碱性盾构渣土的制砖方法

技术领域

本发明涉及渣土处理技术领域，尤其涉及一种采用碱性盾构渣土的制砖方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，城市化建设的速度越来越快，而进行城市化建设难以避免产生施工渣土。目前，由于进行大量的基础建设施工，由施工产生的大量盾构渣土已经成为污染环境的新问题，使得盾构渣土处理利用也成为新的研究热点。

对于盾构渣土的处理，若将盾构渣土直接进行渣土场堆放，存在易导致滑坡、侧滑、污染环境等较大风险，对环境产生长期无法缓解的影响。因此，需要将施工产生的盾构渣土进行处理，当前盾构渣土以直接外运方式进行处理，存在污染现场和周边环境、资源浪费、渣土排放困难等问题，导致盾构渣土的处理效率低下。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种采用碱性盾构渣土的制砖方法。

本发明提供一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，包括：向盾构渣土中加入砂料和无机粉料并进行加水拌合，得到拌合料，所述无机粉料包括水泥、粉煤灰、矿渣中的至少一种；将所述拌合料进行振动挤压并养护得到砖体。

根据本发明提供的一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，在所述向盾构渣土中加入砂料和无机粉料并进行加水拌合之前，对所述盾构渣土进行级配调整处理，以使所述盾构渣土的细度模数处于3.7～2.3之间。

根据本发明提供的一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，所述无机粉料还包括炉渣、钢渣、硅灰、沸石粉、偏高岭土、纳基膨润土中的至少一种。

根据本发明提供的一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，所述拌合料包括如下重量分数的组分：盾构渣土为40～50份，砂料为20～30份，水泥为3～5份，粉煤灰为5～8份，矿渣为5～8份。

根据本发明提供的一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，所述拌合料还包括脱硫石膏，生石灰以及氯化钙中的至少一种。

根据本发明提供的一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，所述拌合料还包括木质磺酸盐。

根据本发明提供的一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，所述拌合料包括如下重量分数的组分：盾构渣土为40～50份，砂料为20～30份，水泥为3～5份，粉煤灰为5～8份，矿渣为5～8份，脱硫石膏为2～5份，生石灰为3～5份，氯化钙为2～4份，木质磺酸盐为0～2.5份。

根据本发明提供的一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，对所述砖体的养护温度≥60℃，养护湿度≥95％，养护时间为6～12h。

根据本发明提供的一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，加水量与拌合料的质量比为0.1～0.15之间。

根据本发明提供的一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，所述砂料为中砂或粗砂。

本发明提供的采用碱性盾构渣土的制砖方法，通过对盾构渣土与砂料和无机粉料进行加水拌合，使得粉煤灰和矿渣等的水硬性得以在碱性环境中被激发，同时水泥亦可促进粉煤灰和矿渣的二次激发，基于上述的两次激发过程使得采用该拌合料得到的砖体具有高强质轻的优点，同时基于上述过程实现了对盾构渣土的绿色环保性利用，避免了资源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的采用碱性盾构渣土的制砖方法的流程示意图；

图2是本发明提供的采用盾构渣土制备的砖体界面结构图；

图3是本发明提供的采用砂料改良盾构渣土制备的砖体界面结构图；

图4是本发明提供的采用盾构渣土制备的砖体SEM图；

图5是本发明提供的采用砂料改良盾构渣土制备的砖体SEM图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

图1是本发明提供的采用碱性盾构渣土的制砖方法的流程示意图，所述方法包括：

步骤S110，向盾构渣土中加入砂料和无机粉料并进行加水拌合，得到拌合料，所述无机粉料包括水泥、粉煤灰、矿渣中的至少一种；

步骤S120，将所述拌合料进行振动挤压并养护得到砖体。

优选地，在所述向盾构渣土中加入砂料和无机粉料并进行加水拌合之前，对所述盾构渣土进行级配调整处理，以使所述盾构渣土的细度模数处于3.7～2.3之间。

优选地，所述无机粉料还包括炉渣、钢渣、硅灰、沸石粉、偏高岭土、纳基膨润土中的至少一种。

优选地，所述拌合料包括如下重量分数的组分：盾构渣土为40～50份，砂料为20～30份，水泥为3～5份，粉煤灰为5～8份，矿渣为5～8份。

优选地，所述拌合料还包括脱硫石膏，生石灰以及氯化钙中的至少一种。

优选地，所述拌合料还包括木质磺酸盐。

优选地，所述拌合料包括如下重量分数的组分：盾构渣土为40～50份，砂料为20～30份，水泥为3～5份，粉煤灰为5～8份，矿渣为5～8份，脱硫石膏为2～5份，生石灰为3～5份，氯化钙为2～4份，木质磺酸盐为0～2.5份。

优选地，对所述砖体的养护温度≥60℃，养护湿度≥95％，养护时间为6～12h。

优选地，加水量与拌合料的质量比为0.1～0.15之间。

优选地，所述砂料为中砂或粗砂。

图2是本发明提供的采用盾构渣土制备的砖体界面结构图，图3是本发明提供的采用砂料改良盾构渣土制备的砖体界面结构图，对比图2与图3可知，采用盾构渣与机制砂比例4：6制备的砖体内部相对密实，盾构渣土与机制砂连接紧密，整体孔隙较小，而全部采用盾构渣制备的砖体内部孔隙较大，密实度较低，能够较清晰的看到内部的空洞较多，空洞周围的泥块能够清晰的看到。

图4是本发明提供的采用盾构渣制备的砖体SEM图，图5是本发明提供的采用砂料改良盾构渣土制备的砖体SEM图，对比图4和图5可知，采用砂料改良盾构渣土制备的砖体内部由许多蜂窝状、网状C-S-H凝胶以及针状的钙矾石构成，它们相互穿插搭接，填充砖体。通过对比可以看出采用机制砂改性后砖体的水化生成物相对密实，界面结构相对紧凑，水化物明显。而全部采用盾构渣土制备的砖体可以看出其水化生成物相对比较模糊，有较多的层状物遮挡，而此类层状物为层状的粘土类物质，解释了全部采用盾构渣土制备砖体的耐久性能较改性砂制备砖体的耐久较差的原因。

基于以上材料表征与分析过程可以得知：采用质量分数为60％的机制粗砂改性后的骨料制砖，砖体宏观性能能够显著改善，其微观结构和界面结合性能明显优于全部采用盾构渣砂砖体微观性能。

实施例1

将盾构渣土自然晾干后，与中砂一起投至QT-20A3砖机(总功率28kW)中，启动油泵加入无机结合料，并将干料混合均匀后，按照水料比0.1进行加水，利用振动压力将混合均匀的坯料压制成240×115×53mm的砖坯。将成型之后的砖坯进行蒸汽养护，成型工艺见表1，其中胶凝材料中各组分的质量分数构成如下：水泥20％，粉煤灰35％，矿渣粉32％，石膏6.5％，石灰5.5％，氯化钙1％。将成型的240×115×53mm的砖体参照GB/T 4111-2013《混凝土砌块和砖试验方法》进行力学与耐久性能测试。

制备的免烧砖28d抗压强度、吸水率、软化系数、15次冻融循环质量损失率、冻后抗压强度值、碳化后抗压强度值均达到了JC/T422-2007MU20要求。

表1

实施例2

泥水平衡工艺盾构得到的盾构渣土，其中细砂含量为90％，PH值为9.5，采用质量比为盾构渣土80％，粉煤灰5％，矿渣粉10％，生石灰2％，石膏2％，氯化钙1％。按照上述质量比，混合制样1500kg，置于搅拌机中搅拌均匀。采用砖机震动挤压成型，砖体尺寸240*115*53mm。

送入温度≥60℃，湿度≥95％的养护窑中养护8小时，经测试，砖体的平均强度达到25MPa，最小强度20MPa，满足Mu20要求。

实施例3

采用北京东六环入地隧道开完的碱性泥水平衡盾构渣土作为主要材料，其中渣土PH值≥9.0，含有80％以上稳定的无机物，参照GB/T14684-2011《建设用砂》，其细度模数在1.2～1.6之间，级配Ⅲ区。采用细度模数≥3.5的机制粗砂，与盾构渣复合比例1：2～3：5区间，实现复合后的盾构渣土和机制砂复合材料细度模数处于2.2～2.7之间，级配区处于Ⅱ区，实现复合后材料的紧密堆积空隙率在33％左右。

将复合后的盾构渣土和机制粗砂与无机粉料混合，无机粉料包括但不限于水泥、粉煤灰、粒化高炉矿渣、炉渣、钢渣、硅灰、沸石粉、偏高岭土、纳基膨润土等材料，本实施例中添加质量分数为3～5％的水泥，得益于粉煤灰、粒化高炉矿渣以及盾构渣土中的纳基膨润土的水硬性，使得本实施例中对于水泥的添加量大幅下降，这在一定程度上也可以降低砖体材料的制造成本；本实施例中采用的盾构渣土的PH值≥9.0，且该盾构渣土中含有一定量的Na₂CO₃，该成分的存在也可以进一步促进粉煤灰、粒化高炉矿渣以及盾构渣土中的纳基膨润土等水硬性的发挥，促使其生成絮凝状水化生成物即水化硅酸钙凝胶。

与此同时，为了进一步提高粉煤灰、粒化高炉矿渣以及盾构渣土中的纳基膨润土等无机粉料的水硬性的提升，向盾构渣土中加入石膏、生石灰和氯化钙，实现二次激发过程，激发后可形成水化硅酸钙凝胶及钙矾石，实现了砖体强度的物质保证。

将泥水平衡盾构渣土质量分数占比40～50％，机制粗砂质量分数占比20～30％，水泥质量分数占比3～5％，粉煤灰质量分数占比5～8％，矿渣质量分数占比5～8％，脱硫石膏质量分数占比1～2％，生石灰质量分数占比3～5％，氯化钙质量分数占比0.5～0.8％混合后，得到拌合料，并将上述拌合料在强制式搅拌机内进行搅拌，将水与拌合料的比例控制在0.1～0.15之间，水料比固定后，视拌料情况加入木制磺酸盐0～2.5％进行调节，搅拌完成后通过震动挤压成型，形成砖体形状。

通过蒸汽养护的方式加速了各类的材料的化学反应，养护温度≥60℃，养护湿度≥95％，养护时间6～12h，砖体强度即可达标，砖体强度可达Mu20～Mu50。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种采用碱性盾构渣土的制砖方法，其特征在于，包括：

向盾构渣土中加入砂料和无机粉料并进行加水拌合，得到拌合料，所述无机粉料包括水泥、粉煤灰、矿渣中的至少一种；

将所述拌合料进行振动挤压并养护得到砖体。

2.根据权利要求1所述的采用碱性盾构渣土的制砖方法，其特征在于，在所述向盾构渣土中加入粗砂和无机粉料并进行加水拌合之前，对所述盾构渣土进行级配调整处理，以使所述盾构渣土的细度模数处于3.7～2.3之间。

3.根据权利要求1所述的采用碱性盾构渣土的制砖方法，其特征在于，所述无机粉料还包括炉渣、钢渣、硅灰、沸石粉、偏高岭土、纳基膨润土中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的采用碱性盾构渣土的制砖方法，其特征在于，所述拌合料包括如下重量分数的组分：盾构渣土为40～50份，砂料为20～30份，水泥为3～5份，粉煤灰为5～8份，矿渣为5～8份。

5.根据权利要求4所述的采用碱性盾构渣土的制砖方法，其特征在于，所述拌合料还包括脱硫石膏，生石灰以及氯化钙中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的采用碱性盾构渣土的制砖方法，其特征在于，所述拌合料还包括木质磺酸盐。

7.根据权利要求6所述的采用碱性盾构渣土的制砖方法，其特征在于，所述拌合料包括如下重量分数的组分：盾构渣土为40～50份，砂料为20～30份，水泥为3～5份，粉煤灰为5～8份，矿渣为5～8份，脱硫石膏为2～5份，生石灰为3～5份，氯化钙为2～4份，木质磺酸盐为0～2.5份。

8.根据权利要求1所述的采用碱性盾构渣土的制砖方法，其特征在于，对所述砖体的养护温度≥60℃，养护湿度≥95％，养护时间为6～12h。

9.根据权利要求1所述的采用碱性盾构渣土的制砖方法，其特征在于，加水量与拌合料的质量比为0.1～0.15之间。

10.根据权利要求1所述的采用碱性盾构渣土的制砖方法，其特征在于，所述砂料为中砂或粗砂。