基于疏浚淤泥的制砖配方、工艺及应用

本发明涉及一种制砖配方和工艺，具体涉及基于疏浚淤泥的制砖配方、工艺及应用；属于固废应用。

背景技术：

1、疏浚淤泥是一种传统的交通水运工程固体废弃物，随着技术的发展，逐步开发出一些有效利用手段将其转化为生产工程用材料，一般有两种应用方式：

2、(1)热处理法：将疏浚淤泥通过高温处理，使疏浚淤泥中的水分脱离、有机成分分解、土颗粒之间粘结、无机物产生熔解，最后再经过冷却的过程，使得淤泥熔合成具有一定强度的固化颗粒；

3、(2)疏浚淤泥固化处理：向待处理的淤泥中掺入固化剂，搅拌混合，淤泥与固化剂之间发生一系列的化学反应，使得强度很低的疏浚淤泥转化成为具有一定强度的固化土。

4、其中，热处理法处理淤泥是一种附加值高的处理方法，需要消耗大量的能源才能达到1200-1500℃，从而完成熔融过程，煅烧过程还产生了大量的固体和气体废弃物，造成空气污染和固体废弃物污染。同时，煅烧过程复杂，温度很难控制，处理设备为固定式的，在投入社会实际生产时，需要一次性投入大量资金，且淤泥处理规模较小。因此，热处理方法无法从根本上解决较大疏浚工程产生的淤泥问题。基于上述原因，疏浚淤泥固化技术是目前更为热门的研究方向。

5、疏浚淤泥具有高含水率、高压缩性、高孔隙率、高细粒含量、低强度、低渗透性等特点，有的还富有重金属及有机质，无法直接作为建筑材料使用。若能因地制宜，将疏浚淤泥作为主要原料，生产各种生态护坡及景观砌块，在强度满足要求的情况下，既能保证护坡能正常发挥防洪的作用，又符合生态护坡的要求，同时还能解决大量疏浚淤泥的出路问题，可谓是一举多得。

6、淤泥制砖是一种变废为宝的新型处理方式。疏浚淤泥的传统制砖工艺，大多是采用烧结的方法，张云升等针对用疏浚淤泥生产烧结砖，工艺复杂、能耗高、生产过程造成大量污染的问题，在低能耗条件下科学、有效的处理淤泥废弃物，制备出新型绿色环保建筑材料的要求下，对南京秦淮河疏浚淤泥，提出利用石灰激发淤泥中sio2和al2o3活性组分以产生胶凝产物的原理，在蒸养条件下制备了一种免烧淤泥砖。结果表明：石灰的最佳掺量为30％、水泥掺量为20％时砖坯强度较纯砖坯(不掺加外掺料)提高约50％；单掺粉煤灰可显著改善免烧淤泥砖坯体的力学性能、细化孔径，提高坯体密实度。除烧结砖和蒸压砖外，还有压制砖，压制砖要求淤泥的含水率比较低。

7、但是，现有技术中的淤泥固化制品尚不尽人意，所得制品的抗压强度、抗折强度等综合性能都有待提升；同时，淤泥制砖工艺也亟需优化和简化，以使其在工业生产中具有更可行的应用前景。

技术实现思路

1、为解决现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于疏浚淤泥的制砖配方；目的之二在于提供基于上述配方的制砖工艺，研发出一种免烧结、免蒸压、免压制的适用于工业化生产的淤泥制砖工艺；目的之三在于保护由该配方和工艺所制得的淤泥砖制品。

2、为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

3、本发明首先要求保护基于疏浚淤泥的制砖配方，其包括如下质量百分含量的各组分：

4、疏浚淤泥：50％～80％；

5、水泥：5％～20％；

6、粉煤灰：0～15％；

7、矿渣：5％～15％；

8、石膏：2％～6％；

9、石灰：1％～5％；

10、减水剂：1％～8％；

11、早强剂：0.5～3％。

12、优选地，前述疏浚淤泥的含水率为1～1.8倍液限，该液限可采用锥式液塑限联合测定仪进行测定；若含水率未达到或超出既定要求，则根据需求进行预先调节。

13、优选地，前述疏浚淤泥在使用前经过预处理，所述预处理方法为：将10份疏浚淤泥、5份钙粉、3份纳米二氧化硅粉同时加入搅拌机内，升温至50～70℃持续搅拌处理1～5h；所述份数均为重量份。通过预处理可将疏浚淤泥中的小孔和微孔进行封堵，从而优化抗渗性能。

14、优选地，所述纳米二氧化硅是粒径为10～50nm的球形纳米二氧化硅。

15、再优选地，前述水泥为普通硅酸盐水泥，比如可采用海螺牌32.5复合硅酸盐水泥，富裕系数rc＝1.1；所述粉煤灰为sio2和al2o3的混合物，其为一种工业固体废弃物，本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能在常温特别是在水热处理(蒸汽养护)条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种提高强度和耐久性的材料，不但能够实现废料利用，还能优化产品的机械性能。

16、进一步优选地，前述矿渣为以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，是水泥的活性混合材料，有潜在的水硬胶凝性能，在石灰和石膏等激发剂作用下，显示出水硬胶凝性能，可作为保温材科、土壤改良材料。

17、更优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂，为灰白色粉末，含水率小于3％，20℃时的ph值为6～8，氯离子含量小于0.03％。所述早强剂为甲酸钙，可选择上海影佳实业发展有限公司生产的甲酸钙yj-6010，白色粉末，分子式为c2h2cao4，固体含量大于等于98％，甲酸根含量为67％，固含量≥98％。

18、本发明还公布了基于前述制砖配方的制砖工艺，包括如下步骤：

19、s1、配制预定含水率的淤泥，并对其进行预处理；所述预处理方法为：将疏浚淤泥、钙粉及纳米二氧化硅粉同时加入搅拌机内，升温至50～70℃持续搅拌处理1～3h；

20、s2、根据前述的试验配比计算各原料组分用量，取料备用；所述各组分包括：水泥、粉煤灰、矿渣、石膏、石灰、减水剂及早强剂；

21、s3、将步骤s1得到的预处理淤泥和步骤s2称取的各组分混合搅拌均匀，形成混合料；

22、s4、将所述混合料装入标准砖模，振动成型，硬化后拆模；

23、s5、切割养护至预定龄期，得淤泥砖。

24、优选地，前述养护为自然养护，养护时间为7～14天。

25、更优选地，前述所制得的淤泥砖经过14天养护期后，抗压强度高于16.0mpa，抗折强度高于5.8mpa。

26、本发明还要求保护由前述的制砖工艺得到的标准砖、空心六角护坡砖或路沿砖。

27、本发明的有益之处在于：

28、(1)本发明提供了一种基于疏浚淤泥的制砖配方，主要原料选用疏浚淤泥，添加水泥、粉煤灰、矿渣、石膏、石灰、减水剂及早强剂构成了特定配方体系，不但可以节约能源，还能疏通河道、变废为宝，为淤泥、粉煤灰、矿渣等工业废料的合理化处理及利用探寻了合适的途径，经济效益、社会效益及环境效益都十分显著。

29、(2)本发明以疏浚淤泥作为主要原料，并且在使用前采用钙粉和纳米二氧化硅粉对疏浚淤泥进行升温搅拌预处理，出乎意料地提高了制品的密实度，抗压强度和抗折强度均得到显著提升，吸水率下降，软化系数得到大幅提高，进而优化了产品的抗渗抗侵蚀性能，在最大水压1.2mpa下，可将24h渗水高度降至1.5cm以下。

30、(3)本发明的制砖工艺通过免烧结、免蒸压、免压制技术制得淤泥砖，制备方法简单高效、成本低且条件温和，通过原料组分改进及工艺优化，使初凝时间和凝结时间均得到有效缩短，养护7天所得到的制品性能基本近似于养护14天的制品性能，满足行业内的高标准产品要求。最重要的是，打破了传统工艺的28天养护期标准，减少了养护时间和生产周期，大大提高了工艺效率，具有极好的市场化推广应用前景。