以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种河道护岸材料，公开了一种以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖及其制备方法。该驳岸烧结砖由以下质量分数的原料组成：湖泊淤泥：90％?60％；页岩：10％?40％。该制备方法为：将淤泥和页岩按配比关系进行混合均匀，加一定量的水搅拌混合，陈化、真空挤压成型、干燥、焙烧得到驳岸砖。以湖泊淤泥和页岩为原料制备驳岸烧结砖具有高的抗压强度和优异的耐久性，实现了湖泊淤泥资源化的处理，既能满足河道护岸材料的使用性能，同时达到了国家标准的要求。
【专利说明】
以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖及其制备方法，属废弃物资源综合利用及新型河道护岸材料技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来随着对湖泊治理的力度加大，每年湖泊清淤工程产生大量的淤泥，如何有效地利用淤泥对资源循环利用、建设节约型社会具有重要的意义。传统处置淤泥的方式主要包括:填埋、焚烧、抛海等方式，不仅处理成本高，占用土地资源，并且处理不当很容易造成二次污染。淤泥与粘土氧化物组成、矿物组成等接近，塑性指数较高，是取代粘土生产烧结砖的优良的原材料。
[0003]与传统河道护岸工程中采用石护岸、现浇混凝土等作为护岸材料相比，淤泥烧结驳岸砖具有高的抗压强度，优异的耐久性，良好的生物亲和性，并且在烧结过程中，淤泥中的重金属等有害物质可得到有效的固化。因此淤泥烧结驳岸砖可以在生态护岸中发挥较大的作用。并且石材资源的枯竭，国家已经禁止随意开采矿产资源;而混凝土是一种高碱性的材料，与水体接触面积大，材料与生物亲和性差。
[0004]目前利用淤泥制备烧结砖的专利众多，主要关注淤泥砖作为墙体材料的保温效果，少数专利研究淤泥砖作为河道护岸材料的可行性，这些专利通过以下技术做了改善:
[0005](I)专利200910045932.7河道淤泥自保温烧结多孔砖及其生产方法，专利201110309789.5—种淤泥砖的制作工艺，专利201510479287.5—种可塑性好的淤泥烧结砖，通过向淤泥中掺入玻璃微珠，煤渣，微孔成型料等，在烧结砖中制造微孔，从而提高淤泥烧结砖的保温效果。
[0006](2)专利CN201510484591.9—种高强度河道生态护岸咬合砖及其加固皇砌方法，专利CN201520595055.1—种高强度河道生态护岸咬合砖等。这些专利关注烧结砖的咬合方式，加固皇砌方法和外观设计，提高了河道护岸在水深急流巨浪的极端条件下的承压抗浪击能力。
[0007]本发明以湖泊淤泥为原材料，掺入一定量的瘠性料来改善淤泥的塑性，提高淤泥烧结驳岸砖的抗压强度和耐久性，满足生态护岸对护岸材料强度和耐久性的要求。对于掺入何种瘠性料，掺入量为多少并没有相关的研究，因此本发明首先要对瘠性料进行优选，然后进行配合比设计；此外，湖泊淤泥虽然和粘土有一定的相似之处，但是仍然有较大的差异，需要实验得到一个最佳的焙烧温度。
【发明内容】
[0008]技术问题:本发明要解决的技术问题是提供一种以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖及其制备方法，选择一种瘠性料改善淤泥的塑性，并且对选择的瘠性料的掺量进行研究，从而提高淤泥烧结砖的抗压强度的和耐久性，满足生态护岸对护岸材料强度和耐久性的要求。由于焙烧温度对烧结砖的抗压强度和耐久性有较大影响，因此需要一个最佳的焙烧温度。
[0009]技术方案:为实现上述目的，本发明的一种以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖采用以下技术方案实现:
[0010]该驳岸烧结砖以湖泊淤泥和页岩为原料，原料质量分数如下:90%_60%湖泊淤泥，1 % -40 %页岩。
[0011]所述的驳岸砖在成型的过程中，控制湿坯的成型含水量为16-20%，有利于提高砖坯的成型和减少干燥收缩。
[0012]所述的驳岸砖的抗压强度达到30MPa，满足护岸材料关于强度的要求。
[0013]所述的驳岸砖的吸水率为18%，125次冻融循环后的质量损失2.5%，具有优异的耐久性能。
[0014]本发明的以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖的制备方法包括以下的步骤:
[0015]I)原材料的预处理:将湖泊淤泥和页岩分别进行预处理，湖泊淤泥通过除杂设备除去淤泥中的贝壳，然后晾晒脱水，控制入库含水量在8%左右，淤泥和页岩需破碎，通过2mm的筛子后入库储存；
[0016]2)原材料混合:按照驳岸烧结砖各原料配比关系称取淤泥和页岩，搅拌混合均匀，然后加入水，再经搅拌混合均匀，得混合料；
[0017]3)陈化:步骤2)制得的混合料送入陈化库，陈化时间为3天；
[0018]4)成型:步骤3)陈化后的混合料在真空挤压机上成型湿坯，成型过程中应控制成型压力和真空度；
[0019]5)干燥:成型后的湿坯含水率较高，需进行干燥，在最高干燥温度1050C的干燥制度下进行干燥，保证湿坯充分干燥；
[0020]6)焙烧:干燥后的样砖送入焙烧窑中焙烧，在最高焙烧温度为925 °C -1000 V的焙烧制度下进行焙烧。
[0021]本发明采用的湖泊淤泥为江苏长荡湖中疏浚的淤泥，具有颗粒细小、塑性指数高等特点，主要化学成分为S12、A1203、Fe203等;页岩，为从某石料场采石和加工过程中的废弃物，在成型过程中起骨架作用，与淤泥的化学成分相似，主要为Si02、AI203、Fe203等。
[0022]有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下明显优点:
[0023](I)本发明首次研究一种以河道淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖，并且进行了原材料的优选和配合比设计，选择页岩作为瘠性料，得到最优的配合比，在综合利用湖泊淤泥和页岩的同时，利用该方法生产的烧结砖抗压强度高，耐久性好，具有良好的技术性能，能够作为护岸材料应用于河道中。
[0024](2)本发明根据淤泥与粘土的差异，调整焙烧过程中的最高焙烧温度，得到在925°c-1ooo°c的焙烧温度下，驳岸烧结砖具有最高的抗压强度和优异的耐久性。
[0025](3)本发明生产出的驳岸烧结砖替代传统的护岸材料，开辟了利用湖泊淤泥的新途径。并且解决了传统护岸材料的种种不足，具有很好的经济社会效益。
【附图说明】
[0026]图1是本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0027]一种以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖，首先对掺合料进行选择，得到页岩作为掺合料的驳岸砖的性能最佳;然后对页岩的掺量进行研究，得到驳岸砖应由下列质量百分比的原料组成:湖泊淤泥:60%-90%;页岩:10%-40%;然后，对驳岸砖在焙烧过程中最高的焙烧温度进行选择，驳岸砖的最高焙烧温度在925 0C-1OOO °C范围内；最后，本发明提供一种以河道淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖的其制备方法，在综合利用湖泊淤泥和页岩的同时，利用该方法生产的烧结砖抗压强度高，耐久性好，具有良好的技术性能，能够满足作为河道护岸材料的要求。
[0028]驳岸烧结砖制备方法:
[0029](I)原材料的预处理:将湖泊淤泥和页岩分别进行预处理，湖泊淤泥通过特殊的除杂设备除去淤泥中的贝壳，然后晾晒脱水，控制入库含水量在8%左右；页岩需破碎，通过2mm的筛子后入库储存；
[0030](2)原材料混合:按照驳岸砖各原料配比关系称取淤泥和页岩，搅拌混合均匀，然后加入水，再经搅拌混合均匀，得混合料；
[0031](3)陈化:步骤(2)制得的混合料送入陈化库，陈化时间为3天；
[0032](4)成型:步骤(3)陈化后的混合料在真空挤压机上成型，成型过程中应控制合适的成型压力和真空度；
[0033](5)干燥:成型后的湿坯含水率较高，需进行干燥，在最高干燥温度105°C的干燥制度下进行干燥，保证湿坯充分干燥；
[0034](6)焙烧:干燥后的样砖送入焙烧窑中焙烧，在最高焙烧温度为925 °C-1000 V的焙烧制度下进行焙烧；
[0035]下面结合实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0036]实施例1:
[0037]一原材料的各组分质量分数
[0038]湖泊淤泥:90%-80%，页岩:10%-20%
[0039]二制备步骤如下
[0040](I)原材料的预处理:将湖泊淤泥和页岩分别进行预处理，湖泊淤泥通过特殊的除杂设备除去淤泥中的贝壳，然后晾晒脱水，控制入库含水量在8%左右；页岩需破碎，通过2mm的筛子后入库储存；
[0041](2)原材料混合:按照驳岸砖各原料配比关系称取淤泥和页岩，搅拌混合均匀，然后加入水，再经搅拌混合均匀，得混合料；
[0042](3)陈化:步骤(2)制得的混合料送入陈化库，陈化时间为3天；
[0043](4)成型:步骤(3)陈化后的混合料在真空挤压机上成型，成型过程中应控制合适的成型压力和真空度；
[0044](5)干燥:成型后的湿坯含水率较高，需进行干燥，在最高干燥温度105 °C的干燥制度下进行干燥，保证湿坯充分干燥；
[0045](6)焙烧:干燥后的样砖送入焙烧窑中焙烧，在最高焙烧温度为950 0C-1OOO V的焙烧制度下进行焙烧；
[0046]三驳岸砖性能测试
[0047]将所得的湖泊淤泥烧结驳岸砖进行性能测定，本实施例制得的驳岸砖平均抗压强度31.561^&-41.0謂?&，吸水率为14.26%-15.05%，经历125次冻融循环后的质量损失为0.28 % -0.33 %，具有高强度和优异的耐久性，无范霜和石灰爆裂现象。
[0048]实施例2:
[0049]—原材料的各组分质量分数
[0050]与实施例1相比，增加了页岩的掺入量，具体的各组分质量分数如下:
[0051 ]湖泊淤泥:80%-70%，页岩:20%-30% ;
[0052]二制备步骤如下
[0053](I)原材料的预处理:将湖泊淤泥和页岩分别进行预处理，湖泊淤泥通过特殊的除杂设备除去淤泥中的贝壳，然后晾晒脱水，控制入库含水量在8%左右；页岩需破碎，通过2mm的筛子后入库储存；
[0054](2)原材料混合:按照驳岸砖各原料配比关系称取淤泥和页岩，搅拌混合均匀，然后加入水，再经搅拌混合均匀，得混合料；
[0055](3)陈化:步骤(2)制得的混合料送入陈化库，陈化时间为3天；
[0056](4)成型:步骤(3)陈化后的混合料在真空挤压机上成型，成型过程中应控制合适的成型压力和真空度；
[0057](5)干燥:成型后的湿坯含水率较高，需进行干燥，在最高干燥温度105 °C的干燥制度下进行干燥，保证湿坯充分干燥；
[0058](6)焙烧:干燥后的样砖送入焙烧窑中焙烧，在最高焙烧温度为950 0C-1OOO V的焙烧制度下进行焙烧；
[0059]三驳岸砖性能测试
[0060]将所得的湖泊淤泥烧结驳岸砖进行性能测定，本实施例制得的驳岸砖平均抗压强度34.601^&-41.011^&，吸水率为13.55%-15.01%，经历125冻融循环后的质量损失为0.33 % -0.35 %，具有高强度和优异的耐久性能，无范霜和石灰爆裂现象。
[0061 ] 实施例3:
[0062]一原材料的各组分质量分数
[0063]与实施例2相比，增加了页岩的掺入量，湖泊淤泥:70%-60%，页岩:30%-40%
[0064]二制备步骤
[0065](I)原材料的预处理:将湖泊淤泥和页岩分别进行预处理，湖泊淤泥通过特殊的除杂设备除去淤泥中的贝壳，然后晾晒脱水，控制入库含水量在8%左右；页岩需破碎，通过2mm的筛子后入库储存；
[0066](2)原材料混合:按照驳岸砖各原料配比关系称取淤泥和页岩，搅拌混合均匀，然后加入水，再经搅拌混合均匀，得混合料；
[0067](3)陈化:步骤(2)制得的混合料送入陈化库，陈化时间为3天；
[0068](4)成型:步骤(3)陈化后的混合料在真空挤压机上成型，成型过程中应控制合适的成型压力和真空度；
[0069](5)干燥:成型后的湿坯含水率较高，需进行干燥，在最高干燥温度105°C的干燥制度下进行干燥，保证湿坯充分干燥；
[0070](6)焙烧:干燥后的样砖送入焙烧窑中焙烧，在最高焙烧温度为950 0C-1OOO V的焙烧制度下进行焙烧；
[0071 ]三驳岸砖性能测试
[0072]将所得的湖泊淤泥烧结驳岸砖进行性能测定，本实施例制得的驳岸砖平均抗压强度34.601^&-39.261^&，吸水率为12.42%-14.68%，经历125次冻融循环后的质量损失为
0.34%-0.4%,具有高强度和优异的耐久性，无范霜和石灰爆裂现象。
[0073]实施例4:
[0074]一原材料的各组分质量分数
[0075]与实施例3相比，降低最高焙烧温度，焙烧温度为925°C_950°C;配合比为:湖泊淤泥:70%-60%，页岩:30%-40%。
[0076]二制备步骤
[0077](I)原材料的预处理:将湖泊淤泥和页岩分别进行预处理，湖泊淤泥通过特殊的除杂设备除去淤泥中的贝壳，然后晾晒脱水，控制入库含水量在8%左右；页岩需破碎，通过2mm的筛子后入库储存；
[0078](2)原材料混合:按照驳岸砖各原料配比关系称取淤泥和页岩，搅拌混合均匀，然后加入水，再经搅拌混合均匀，得混合料；
[0079](3)陈化:步骤(2)制得的混合料送入陈化库，陈化时间为3天；
[0080](4)成型:步骤(3)陈化后的混合料在真空挤压机上成型，成型过程中应控制合适的成型压力和真空度；
[0081 ] (5)干燥:成型后的湿坯含水率较高，需进行干燥，在最高干燥温度105 °C的干燥制度下进行干燥，保证湿坯充分干燥；
[0082](6)焙烧:干燥后的样砖送入焙烧窑中焙烧，在最高焙烧温度为925°C-950 V的焙烧制度下进行焙烧；
[0083]三驳岸砖性能测试
[0084]将所得的湖泊淤泥烧结驳岸砖进行性能测定，本实施例制得的驳岸砖平均抗压强度31.58Mpa-39.2Mpa，吸水率为13.58%-14.68%，经历125次冻融循环后的质量损失为
0.35%-0.4%,具有高强度和优异的耐久性，无范霜和石灰爆裂现象。
[0085]本发明实施例1?4中的淤泥烧结驳岸砖的性能指标，均满足护岸材料抗压强度为30MPa，吸水率为18%，125次冻融循环后的质量损失2.5 %的要求。从以上的数据可以看出，页岩的掺入量和焙烧温度的选择对驳岸砖的抗压强化和耐久性有一定的影响。
[0086]本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖，其特征在于，该驳岸烧结砖以湖泊淤泥和页岩为原料，原料质量分数如下:90 % -60 %湖泊淤泥，10 % -40 %页岩。2.根据权利要求1所述的以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖，其特征在于，所述的驳岸砖在成型的过程中，控制湿坯的成型含水量为16-20%，有利于提高砖坯的成型和减少干燥收缩。3.根据权利要求1所述的以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖，其特征在于，所述的驳岸砖的抗压强度达到30MPa，满足护岸材料关于强度的要求。4.根据权利要求1所述的以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖，其特征在于，所述的驳岸砖的吸水率为18%，125次冻融循环后的质量损失2.5%，具有优异的耐久性能。5.根据权利要求1所述的以湖泊淤泥和页岩为原料的驳岸烧结砖的制备方法，其特征在于，所述的驳岸砖的制备方法包括以下的步骤: 1)原材料的预处理:将湖泊淤泥和页岩分别进行预处理，湖泊淤泥通过除杂设备除去淤泥中的贝壳，然后晾晒脱水，控制入库含水量在8 %左右，淤泥和页岩需破碎，通过2mm的筛子后入库储存； 2)原材料混合:按照驳岸烧结砖各原料配比关系称取淤泥和页岩，搅拌混合均匀，然后加入水，再经搅拌混合均匀，得混合料； 3)陈化:步骤2)制得的混合料送入陈化库，陈化时间为3天； 4)成型:步骤3)陈化后的混合料在真空挤压机上成型湿坯，成型过程中应控制成型压力和真空度； 5)干燥:成型后的湿坯含水率较高，需进行干燥，在最高干燥温度105°C的干燥制度下进行干燥，保证湿坯充分干燥； 6)焙烧:干燥后的样砖送入焙烧窑中焙烧，在最高焙烧温度为9250C-1OOO 0C的焙烧制度下进行焙烧。
【文档编号】C04B33/132GK105837170SQ201610159981
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】张亚梅, 梅浩, 张培根, 施锦杰, 孙正明
【申请人】东南大学