以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種河道護(hù)岸材料，公開了一種以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚及其制備方法。該駁岸燒結(jié)磚由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料組成：湖泊淤泥：90％?60％；頁(yè)巖：10％?40％。該制備方法為：將淤泥和頁(yè)巖按配比關(guān)系進(jìn)行混合均勻，加一定量的水?dāng)嚢杌旌?，陳化、真空擠壓成型、干燥、焙燒得到駁岸磚。以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料制備駁岸燒結(jié)磚具有高的抗壓強(qiáng)度和優(yōu)異的耐久性，實(shí)現(xiàn)了湖泊淤泥資源化的處理，既能滿足河道護(hù)岸材料的使用性能，同時(shí)達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。
【專利說(shuō)明】
以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚及其制備方法，屬?gòu)U棄物資源綜合利用及新型河道護(hù)岸材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)隨著對(duì)湖泊治理的力度加大，每年湖泊清淤工程產(chǎn)生大量的淤泥，如何有效地利用淤泥對(duì)資源循環(huán)利用、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)具有重要的意義。傳統(tǒng)處置淤泥的方式主要包括:填埋、焚燒、拋海等方式，不僅處理成本高，占用土地資源，并且處理不當(dāng)很容易造成二次污染。淤泥與粘土氧化物組成、礦物組成等接近，塑性指數(shù)較高，是取代粘土生產(chǎn)燒結(jié)磚的優(yōu)良的原材料。
[0003]與傳統(tǒng)河道護(hù)岸工程中采用石護(hù)岸、現(xiàn)澆混凝土等作為護(hù)岸材料相比，淤泥燒結(jié)駁岸磚具有高的抗壓強(qiáng)度，優(yōu)異的耐久性，良好的生物親和性，并且在燒結(jié)過程中，淤泥中的重金屬等有害物質(zhì)可得到有效的固化。因此淤泥燒結(jié)駁岸磚可以在生態(tài)護(hù)岸中發(fā)揮較大的作用。并且石材資源的枯竭，國(guó)家已經(jīng)禁止隨意開采礦產(chǎn)資源;而混凝土是一種高堿性的材料，與水體接觸面積大，材料與生物親和性差。
[0004]目前利用淤泥制備燒結(jié)磚的專利眾多，主要關(guān)注淤泥磚作為墻體材料的保溫效果，少數(shù)專利研究淤泥磚作為河道護(hù)岸材料的可行性，這些專利通過以下技術(shù)做了改善:
[0005](I)專利200910045932.7河道淤泥自保溫?zé)Y(jié)多孔磚及其生產(chǎn)方法，專利201110309789.5—種淤泥磚的制作工藝，專利201510479287.5—種可塑性好的淤泥燒結(jié)磚，通過向淤泥中摻入玻璃微珠，煤渣，微孔成型料等，在燒結(jié)磚中制造微孔，從而提高淤泥燒結(jié)磚的保溫效果。
[0006](2)專利CN201510484591.9—種高強(qiáng)度河道生態(tài)護(hù)岸咬合磚及其加固皇砌方法，專利CN201520595055.1—種高強(qiáng)度河道生態(tài)護(hù)岸咬合磚等。這些專利關(guān)注燒結(jié)磚的咬合方式，加固皇砌方法和外觀設(shè)計(jì)，提高了河道護(hù)岸在水深急流巨浪的極端條件下的承壓抗浪擊能力。
[0007]本發(fā)明以湖泊淤泥為原材料，摻入一定量的瘠性料來(lái)改善淤泥的塑性，提高淤泥燒結(jié)駁岸磚的抗壓強(qiáng)度和耐久性，滿足生態(tài)護(hù)岸對(duì)護(hù)岸材料強(qiáng)度和耐久性的要求。對(duì)于摻入何種瘠性料，摻入量為多少并沒有相關(guān)的研究，因此本發(fā)明首先要對(duì)瘠性料進(jìn)行優(yōu)選，然后進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)；此外，湖泊淤泥雖然和粘土有一定的相似之處，但是仍然有較大的差異，需要實(shí)驗(yàn)得到一個(gè)最佳的焙燒溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題:本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚及其制備方法，選擇一種瘠性料改善淤泥的塑性，并且對(duì)選擇的瘠性料的摻量進(jìn)行研究，從而提高淤泥燒結(jié)磚的抗壓強(qiáng)度的和耐久性，滿足生態(tài)護(hù)岸對(duì)護(hù)岸材料強(qiáng)度和耐久性的要求。由于焙燒溫度對(duì)燒結(jié)磚的抗壓強(qiáng)度和耐久性有較大影響，因此需要一個(gè)最佳的焙燒溫度。
[0009]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]該駁岸燒結(jié)磚以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料，原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下:90%_60%湖泊淤泥，1 % -40 %頁(yè)巖。
[0011]所述的駁岸磚在成型的過程中，控制濕坯的成型含水量為16-20%，有利于提高磚坯的成型和減少干燥收縮。
[0012]所述的駁岸磚的抗壓強(qiáng)度達(dá)到30MPa，滿足護(hù)岸材料關(guān)于強(qiáng)度的要求。
[0013]所述的駁岸磚的吸水率為18%，125次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失2.5%，具有優(yōu)異的耐久性能。
[0014]本發(fā)明的以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚的制備方法包括以下的步驟:
[0015]I)原材料的預(yù)處理:將湖泊淤泥和頁(yè)巖分別進(jìn)行預(yù)處理，湖泊淤泥通過除雜設(shè)備除去淤泥中的貝殼，然后晾曬脫水，控制入庫(kù)含水量在8%左右，淤泥和頁(yè)巖需破碎，通過2mm的篩子后入庫(kù)儲(chǔ)存；
[0016]2)原材料混合:按照駁岸燒結(jié)磚各原料配比關(guān)系稱取淤泥和頁(yè)巖，攪拌混合均勻，然后加入水，再經(jīng)攪拌混合均勻，得混合料；
[0017]3)陳化:步驟2)制得的混合料送入陳化庫(kù)，陳化時(shí)間為3天；
[0018]4)成型:步驟3)陳化后的混合料在真空擠壓機(jī)上成型濕坯，成型過程中應(yīng)控制成型壓力和真空度；
[0019]5)干燥:成型后的濕坯含水率較高，需進(jìn)行干燥，在最高干燥溫度1050C的干燥制度下進(jìn)行干燥，保證濕坯充分干燥；
[0020]6)焙燒:干燥后的樣磚送入焙燒窯中焙燒，在最高焙燒溫度為925 °C -1000 V的焙燒制度下進(jìn)行焙燒。
[0021]本發(fā)明采用的湖泊淤泥為江蘇長(zhǎng)蕩湖中疏浚的淤泥，具有顆粒細(xì)小、塑性指數(shù)高等特點(diǎn)，主要化學(xué)成分為S12、A1203、Fe203等;頁(yè)巖，為從某石料場(chǎng)采石和加工過程中的廢棄物，在成型過程中起骨架作用，與淤泥的化學(xué)成分相似，主要為Si02、AI203、Fe203等。
[0022]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):
[0023](I)本發(fā)明首次研究一種以河道淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚，并且進(jìn)行了原材料的優(yōu)選和配合比設(shè)計(jì)，選擇頁(yè)巖作為瘠性料，得到最優(yōu)的配合比，在綜合利用湖泊淤泥和頁(yè)巖的同時(shí)，利用該方法生產(chǎn)的燒結(jié)磚抗壓強(qiáng)度高，耐久性好，具有良好的技術(shù)性能，能夠作為護(hù)岸材料應(yīng)用于河道中。
[0024](2)本發(fā)明根據(jù)淤泥與粘土的差異，調(diào)整焙燒過程中的最高焙燒溫度，得到在925°c-1ooo°c的焙燒溫度下，駁岸燒結(jié)磚具有最高的抗壓強(qiáng)度和優(yōu)異的耐久性。
[0025](3)本發(fā)明生產(chǎn)出的駁岸燒結(jié)磚替代傳統(tǒng)的護(hù)岸材料，開辟了利用湖泊淤泥的新途徑。并且解決了傳統(tǒng)護(hù)岸材料的種種不足，具有很好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]一種以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚，首先對(duì)摻合料進(jìn)行選擇，得到頁(yè)巖作為摻合料的駁岸磚的性能最佳;然后對(duì)頁(yè)巖的摻量進(jìn)行研究，得到駁岸磚應(yīng)由下列質(zhì)量百分比的原料組成:湖泊淤泥:60%-90%;頁(yè)巖:10%-40%;然后，對(duì)駁岸磚在焙燒過程中最高的焙燒溫度進(jìn)行選擇，駁岸磚的最高焙燒溫度在925 0C-1OOO °C范圍內(nèi)；最后，本發(fā)明提供一種以河道淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚的其制備方法，在綜合利用湖泊淤泥和頁(yè)巖的同時(shí)，利用該方法生產(chǎn)的燒結(jié)磚抗壓強(qiáng)度高，耐久性好，具有良好的技術(shù)性能，能夠滿足作為河道護(hù)岸材料的要求。
[0028]駁岸燒結(jié)磚制備方法:
[0029](I)原材料的預(yù)處理:將湖泊淤泥和頁(yè)巖分別進(jìn)行預(yù)處理，湖泊淤泥通過特殊的除雜設(shè)備除去淤泥中的貝殼，然后晾曬脫水，控制入庫(kù)含水量在8%左右；頁(yè)巖需破碎，通過2mm的篩子后入庫(kù)儲(chǔ)存；
[0030](2)原材料混合:按照駁岸磚各原料配比關(guān)系稱取淤泥和頁(yè)巖，攪拌混合均勻，然后加入水，再經(jīng)攪拌混合均勻，得混合料；
[0031](3)陳化:步驟(2)制得的混合料送入陳化庫(kù)，陳化時(shí)間為3天；
[0032](4)成型:步驟(3)陳化后的混合料在真空擠壓機(jī)上成型，成型過程中應(yīng)控制合適的成型壓力和真空度；
[0033](5)干燥:成型后的濕坯含水率較高，需進(jìn)行干燥，在最高干燥溫度105°C的干燥制度下進(jìn)行干燥，保證濕坯充分干燥；
[0034](6)焙燒:干燥后的樣磚送入焙燒窯中焙燒，在最高焙燒溫度為925 °C-1000 V的焙燒制度下進(jìn)行焙燒；
[0035]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0036]實(shí)施例1:
[0037]一原材料的各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)
[0038]湖泊淤泥:90%-80%，頁(yè)巖:10%-20%
[0039]二制備步驟如下
[0040](I)原材料的預(yù)處理:將湖泊淤泥和頁(yè)巖分別進(jìn)行預(yù)處理，湖泊淤泥通過特殊的除雜設(shè)備除去淤泥中的貝殼，然后晾曬脫水，控制入庫(kù)含水量在8%左右；頁(yè)巖需破碎，通過2mm的篩子后入庫(kù)儲(chǔ)存；
[0041](2)原材料混合:按照駁岸磚各原料配比關(guān)系稱取淤泥和頁(yè)巖，攪拌混合均勻，然后加入水，再經(jīng)攪拌混合均勻，得混合料；
[0042](3)陳化:步驟(2)制得的混合料送入陳化庫(kù)，陳化時(shí)間為3天；
[0043](4)成型:步驟(3)陳化后的混合料在真空擠壓機(jī)上成型，成型過程中應(yīng)控制合適的成型壓力和真空度；
[0044](5)干燥:成型后的濕坯含水率較高，需進(jìn)行干燥，在最高干燥溫度105 °C的干燥制度下進(jìn)行干燥，保證濕坯充分干燥；
[0045](6)焙燒:干燥后的樣磚送入焙燒窯中焙燒，在最高焙燒溫度為950 0C-1OOO V的焙燒制度下進(jìn)行焙燒；
[0046]三駁岸磚性能測(cè)試
[0047]將所得的湖泊淤泥燒結(jié)駁岸磚進(jìn)行性能測(cè)定，本實(shí)施例制得的駁岸磚平均抗壓強(qiáng)度31.561^&-41.0謂?&，吸水率為14.26%-15.05%，經(jīng)歷125次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失為0.28 % -0.33 %，具有高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐久性，無(wú)范霜和石灰爆裂現(xiàn)象。
[0048]實(shí)施例2:
[0049]—原材料的各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)
[0050]與實(shí)施例1相比，增加了頁(yè)巖的摻入量，具體的各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下:
[0051 ]湖泊淤泥:80%-70%，頁(yè)巖:20%-30% ;
[0052]二制備步驟如下
[0053](I)原材料的預(yù)處理:將湖泊淤泥和頁(yè)巖分別進(jìn)行預(yù)處理，湖泊淤泥通過特殊的除雜設(shè)備除去淤泥中的貝殼，然后晾曬脫水，控制入庫(kù)含水量在8%左右；頁(yè)巖需破碎，通過2mm的篩子后入庫(kù)儲(chǔ)存；
[0054](2)原材料混合:按照駁岸磚各原料配比關(guān)系稱取淤泥和頁(yè)巖，攪拌混合均勻，然后加入水，再經(jīng)攪拌混合均勻，得混合料；
[0055](3)陳化:步驟(2)制得的混合料送入陳化庫(kù)，陳化時(shí)間為3天；
[0056](4)成型:步驟(3)陳化后的混合料在真空擠壓機(jī)上成型，成型過程中應(yīng)控制合適的成型壓力和真空度；
[0057](5)干燥:成型后的濕坯含水率較高，需進(jìn)行干燥，在最高干燥溫度105 °C的干燥制度下進(jìn)行干燥，保證濕坯充分干燥；
[0058](6)焙燒:干燥后的樣磚送入焙燒窯中焙燒，在最高焙燒溫度為950 0C-1OOO V的焙燒制度下進(jìn)行焙燒；
[0059]三駁岸磚性能測(cè)試
[0060]將所得的湖泊淤泥燒結(jié)駁岸磚進(jìn)行性能測(cè)定，本實(shí)施例制得的駁岸磚平均抗壓強(qiáng)度34.601^&-41.011^&，吸水率為13.55%-15.01%，經(jīng)歷125凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失為0.33 % -0.35 %，具有高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐久性能，無(wú)范霜和石灰爆裂現(xiàn)象。
[0061 ] 實(shí)施例3:
[0062]一原材料的各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)
[0063]與實(shí)施例2相比，增加了頁(yè)巖的摻入量，湖泊淤泥:70%-60%，頁(yè)巖:30%-40%
[0064]二制備步驟
[0065](I)原材料的預(yù)處理:將湖泊淤泥和頁(yè)巖分別進(jìn)行預(yù)處理，湖泊淤泥通過特殊的除雜設(shè)備除去淤泥中的貝殼，然后晾曬脫水，控制入庫(kù)含水量在8%左右；頁(yè)巖需破碎，通過2mm的篩子后入庫(kù)儲(chǔ)存；
[0066](2)原材料混合:按照駁岸磚各原料配比關(guān)系稱取淤泥和頁(yè)巖，攪拌混合均勻，然后加入水，再經(jīng)攪拌混合均勻，得混合料；
[0067](3)陳化:步驟(2)制得的混合料送入陳化庫(kù)，陳化時(shí)間為3天；
[0068](4)成型:步驟(3)陳化后的混合料在真空擠壓機(jī)上成型，成型過程中應(yīng)控制合適的成型壓力和真空度；
[0069](5)干燥:成型后的濕坯含水率較高，需進(jìn)行干燥，在最高干燥溫度105°C的干燥制度下進(jìn)行干燥，保證濕坯充分干燥；
[0070](6)焙燒:干燥后的樣磚送入焙燒窯中焙燒，在最高焙燒溫度為950 0C-1OOO V的焙燒制度下進(jìn)行焙燒；
[0071 ]三駁岸磚性能測(cè)試
[0072]將所得的湖泊淤泥燒結(jié)駁岸磚進(jìn)行性能測(cè)定，本實(shí)施例制得的駁岸磚平均抗壓強(qiáng)度34.601^&-39.261^&，吸水率為12.42%-14.68%，經(jīng)歷125次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失為
0.34%-0.4%,具有高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐久性，無(wú)范霜和石灰爆裂現(xiàn)象。
[0073]實(shí)施例4:
[0074]一原材料的各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)
[0075]與實(shí)施例3相比，降低最高焙燒溫度，焙燒溫度為925°C_950°C;配合比為:湖泊淤泥:70%-60%，頁(yè)巖:30%-40%。
[0076]二制備步驟
[0077](I)原材料的預(yù)處理:將湖泊淤泥和頁(yè)巖分別進(jìn)行預(yù)處理，湖泊淤泥通過特殊的除雜設(shè)備除去淤泥中的貝殼，然后晾曬脫水，控制入庫(kù)含水量在8%左右；頁(yè)巖需破碎，通過2mm的篩子后入庫(kù)儲(chǔ)存；
[0078](2)原材料混合:按照駁岸磚各原料配比關(guān)系稱取淤泥和頁(yè)巖，攪拌混合均勻，然后加入水，再經(jīng)攪拌混合均勻，得混合料；
[0079](3)陳化:步驟(2)制得的混合料送入陳化庫(kù)，陳化時(shí)間為3天；
[0080](4)成型:步驟(3)陳化后的混合料在真空擠壓機(jī)上成型，成型過程中應(yīng)控制合適的成型壓力和真空度；
[0081 ] (5)干燥:成型后的濕坯含水率較高，需進(jìn)行干燥，在最高干燥溫度105 °C的干燥制度下進(jìn)行干燥，保證濕坯充分干燥；
[0082](6)焙燒:干燥后的樣磚送入焙燒窯中焙燒，在最高焙燒溫度為925°C-950 V的焙燒制度下進(jìn)行焙燒；
[0083]三駁岸磚性能測(cè)試
[0084]將所得的湖泊淤泥燒結(jié)駁岸磚進(jìn)行性能測(cè)定，本實(shí)施例制得的駁岸磚平均抗壓強(qiáng)度31.58Mpa-39.2Mpa，吸水率為13.58%-14.68%，經(jīng)歷125次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失為
0.35%-0.4%,具有高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐久性，無(wú)范霜和石灰爆裂現(xiàn)象。
[0085]本發(fā)明實(shí)施例1?4中的淤泥燒結(jié)駁岸磚的性能指標(biāo)，均滿足護(hù)岸材料抗壓強(qiáng)度為30MPa，吸水率為18%，125次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失2.5 %的要求。從以上的數(shù)據(jù)可以看出，頁(yè)巖的摻入量和焙燒溫度的選擇對(duì)駁岸磚的抗壓強(qiáng)化和耐久性有一定的影響。
[0086]本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚，其特征在于，該駁岸燒結(jié)磚以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料，原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下:90 % -60 %湖泊淤泥，10 % -40 %頁(yè)巖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚，其特征在于，所述的駁岸磚在成型的過程中，控制濕坯的成型含水量為16-20%，有利于提高磚坯的成型和減少干燥收縮。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚，其特征在于，所述的駁岸磚的抗壓強(qiáng)度達(dá)到30MPa，滿足護(hù)岸材料關(guān)于強(qiáng)度的要求。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚，其特征在于，所述的駁岸磚的吸水率為18%，125次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失2.5%，具有優(yōu)異的耐久性能。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以湖泊淤泥和頁(yè)巖為原料的駁岸燒結(jié)磚的制備方法，其特征在于，所述的駁岸磚的制備方法包括以下的步驟: 1)原材料的預(yù)處理:將湖泊淤泥和頁(yè)巖分別進(jìn)行預(yù)處理，湖泊淤泥通過除雜設(shè)備除去淤泥中的貝殼，然后晾曬脫水，控制入庫(kù)含水量在8 %左右，淤泥和頁(yè)巖需破碎，通過2mm的篩子后入庫(kù)儲(chǔ)存； 2)原材料混合:按照駁岸燒結(jié)磚各原料配比關(guān)系稱取淤泥和頁(yè)巖，攪拌混合均勻，然后加入水，再經(jīng)攪拌混合均勻，得混合料； 3)陳化:步驟2)制得的混合料送入陳化庫(kù)，陳化時(shí)間為3天； 4)成型:步驟3)陳化后的混合料在真空擠壓機(jī)上成型濕坯，成型過程中應(yīng)控制成型壓力和真空度； 5)干燥:成型后的濕坯含水率較高，需進(jìn)行干燥，在最高干燥溫度105°C的干燥制度下進(jìn)行干燥，保證濕坯充分干燥； 6)焙燒:干燥后的樣磚送入焙燒窯中焙燒，在最高焙燒溫度為9250C-1OOO 0C的焙燒制度下進(jìn)行焙燒。
【文檔編號(hào)】C04B33/132GK105837170SQ201610159981
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月21日
【發(fā)明人】張亞梅, 梅浩, 張培根, 施錦杰, 孫正明
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)