CN114716255A - 一种盾构渣土烧制陶粒改良剂及盾构渣土烧结陶粒方法 - Google Patents

一种盾构渣土烧制陶粒改良剂及盾构渣土烧结陶粒方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种盾构渣土烧制陶粒改良剂及盾构渣土烧结陶粒方法，先将尿素甲醛树脂、碳酸钙、硫酸钙、膨润土按顺序加入混合制成改良剂，再将改良剂加入盾构渣土中搅拌均匀得到改良后的盾构渣土；然后将改良后的盾构渣土加入造球机中制得生料球进行烧制后自然冷却至室温，制得轻质多孔高强度陶粒；将建筑垃圾资源化，符合“无废城市”和“循环资源”的理念，而且改良后的盾构渣土烧制的陶粒具有多孔、轻质、强度大的优点，可作为混凝土骨料替代传统碎石。

Description

一种盾构渣土烧制陶粒改良剂及盾构渣土烧结陶粒方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种盾构渣土烧制陶粒改良剂及盾 构渣土烧结陶粒方法。
背景技术
近年来随着城市化进程不断加快，采用盾构法施工的城市地铁工程逐年增多， 我国每年产生的盾构渣土超过上亿方。盾构渣土的含水率高、压缩性强，目前常 规处理方式为土场填埋，占用大量土地还带来一定安全隐患。目前，已有部分技 术利用地铁盾构渣土制作的轻质高强陶粒可作为建筑材料使用，通过对盾构渣土 的资源化利用解决了盾构渣土难以处理的问题，例如CN113248232A公开了一种 利用生活污泥和盾构渣土烧制轻质陶粒的方法，先将生活污泥、盾构渣土进行预 处理，再对预处理后的生活污泥、盾构渣土干燥；然后将干燥后的生活污泥、盾 构渣土与添加剂氧化钠混合配制，将混合后的物料挤压成胚后入窑烧结； CN113603499A公开一种利用盾构渣土与河道污泥烧制轻质陶粒的方法，先对盾 构渣土、河道污泥进行预处理，再将预处理后的盾构渣土、河道污泥进行干燥处理；然后将干燥后的盾构渣土、河道污泥与添加剂氧化钠混合并挤压成胚后入窑 烧结，上述两种方法均采用氧化钠作为添加剂，烧制的轻质陶粒筒压强度为 1.3MPa，其筒压强度难以代替传统碎石使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种可以改善盾构渣 土物理化学性质的盾构渣土烧制陶粒改良剂和以盾构渣土制作陶粒的烧结工艺， 通过改良的盾构渣土制成轻质、多孔、强度高的陶粒，将制作的陶粒作为混凝土 骨料使用。
为实现上述目的，本发明所述盾构渣土烧制陶粒改良剂由尿素甲醛树脂、碳 酸钙、硫酸钙、膨润土按顺序加入混合制成，其中尿素甲醛树脂的添加质量比为 5％-10％，碳酸钙添加质量比为10％-20％，硫酸钙添加质量比为10％-20％，膨润 土添加质量比为50％-75％。
进一步，当盾构渣土含水率低于35％时，尿素甲醛树脂的添加量为5份，当 盾构渣土含水率为35％-40％时，尿素甲醛树脂的添加量为6份，当盾构渣土含 水率为40％-50％时，尿素甲醛树脂的添加量为7份，当盾构渣土含水率为50％-60％ 时，尿素甲醛树脂的添加量为8份，当盾构渣土含水率为60％-70％时，尿素甲 醛树的脂添加量为9份，当盾构渣土含水率为70％-90％时，尿素甲醛树脂的添 加量为10份。
进一步，当盾构渣土含水率低于35％时，碳酸钙的添加量为10-12份，当盾 构渣土含水率为35％-40％时，碳酸钙的添加量为12-14份，当盾构渣土含水率为 40％-50％时，碳酸钙的添加量为14-16份，当盾构渣土含水率为50％-60％时，碳 酸钙的添加量为16-18份，当盾构渣土含水率为60％-70％时，碳酸钙的添加量为 18-20份，当盾构渣土含水率为70％-90％时，碳酸钙的添加量为20份。
进一步，当盾构渣土含水率低于35％时，硫酸钙的添加量为10-12份，当盾 构渣土含水率为35％-40％时，硫酸钙的添加量为12-14份，当盾构渣土含水率为 40％-50％时，硫酸钙的添加量为14-16份，当盾构渣土含水率为50％-60％时，硫 酸钙的添加量为16-18份，当盾构渣土含水率为60％-70％时，硫酸钙的添加量为 18-20份，当盾构渣土含水率为70％-90％时，硫酸钙的添加量为20份。
进一步，当盾构渣土有机质含量低于1％时，膨润土的添加量为50-60份， 当盾构渣土有机质含量为1％-3％时，膨润土的添加量为60-70份，当盾构渣土有 机质含量为3％-5％时，膨润土的添加量为70-75份，当盾构渣土有机质含量为 5％-7％时，膨润土的添加量为75份。
本发明采用所述改良剂进行盾构渣土烧结陶粒的具体过程为：
(1)盾构渣土改良：根据盾构渣土和含水率和有机质含量，选取适量配比 的尿素甲醛树脂、碳酸钙、硫酸钙和膨润土依次加入容器混合制成改良剂，将改 良剂按盾构渣土总质量的4％-12％加入盾构渣土中，通过强制式搅拌机搅拌均匀 得到改良后的盾构渣土；
(2)烧结陶粒：先将改良后的盾构渣土加入造球机中制得生料球，再将生 料球放入马沸炉中在50℃条件下预热1小时，然后先以每分钟10℃的速率升温 至500℃并在500℃条件下烧制1小时，再以每分钟20℃的速率升温至1150℃， 最终在1150℃烧制1小时后自然冷却至室温，制得轻质多孔高强度陶粒。
本发明制备的轻质多孔高强度陶粒可作为制作混凝土的轻质骨料。
本发明与现有盾构渣土处理技术相比，采用改良剂改良盾构渣土性质，将良 盾构渣土改良为制作陶粒的良好材料，将建筑垃圾资源化，符合“无废城市”和 “循环资源”的理念，而且改良后的盾构渣土烧制的陶粒具有多孔、轻质、强度 大的优点，可作为混凝土骨料替代传统碎石。
附图说明
图1为本发明实施例制备的陶粒图片。
图2为本发明制备的陶粒表面结构图。
图3为本发明制备的陶粒断面结构图。
图4为本发明制备的陶粒断面孔洞结构图。
具体实施方式
下面通过实施案例并结合附图对本发明的技术方案进一步说明。
实施例1：
本实施例所采用的盾构渣土取至地点1，其含水率40％，有机质含量1％， 根据盾构渣土性质配置改良剂为尿素甲醛树脂：碳酸钙：硫酸钙：膨润土＝7∶14∶ 14∶65，将上述尿素甲醛树脂：碳酸钙：硫酸钙：膨润土按顺序加入容器混合均 匀制成改良剂，将配置好的改良剂按陶粒改良剂掺入质量与盾构渣土质量比为 10％加入盾构渣土中，通过强制式搅拌机搅拌均匀得到改良后的盾构渣土，然后 将改良后的盾构渣土加入造球机中制得生料球，将生料球放入马沸炉中先在50℃ 干燥1小时，然后每分钟升温10℃至500℃，其次500℃保持1小时后每分钟升 温20℃至1150℃，最后控制温度在1150℃保持1小时后冷却至室温，制得轻质 多孔的高强度陶粒，此陶粒可作为混凝土轻质骨料，此陶粒筒压强度为6.9MPa。
实施例2：
本实施例所采用的盾构渣土取至地点2，其含水率47％，有机质含量1.3％， 根据盾构渣土性质配置改良剂为尿素甲醛树脂：碳酸钙：硫酸钙：膨润土＝7∶15∶ 15∶63，将上述尿素甲醛树脂：碳酸钙：硫酸钙：膨润土按顺序加入容器混合均 匀制成改良剂，将配置好的改良剂按陶粒改良剂掺入质量与盾构渣土质量比为 10％加入盾构渣土中，通过强制式搅拌机搅拌均匀得到改良后的盾构渣土，然后 将改良后的盾构渣土加入造球机中制得生料球，将生料球放入马沸炉中先在50℃ 干燥1小时，然后每分钟升温10℃至500℃，其次500℃保持1小时后每分钟升 温20℃至1150℃，最后控制温度在1150℃保持1小时后冷却至室温，制得轻质 多孔的高强度陶粒，此陶粒可作为混凝土轻质骨料，此陶粒筒压强度为6.2MPa。
实施例3：
本实施例所采用的盾构渣土取至地点3，其含水率52％，有机质含量2.4％， 根据盾构渣土性质配置改良剂为尿素甲醛树脂：碳酸钙：硫酸钙：膨润土＝8∶16∶ 16∶60，将上述尿素甲醛树脂：碳酸钙：硫酸钙：膨润土按顺序加入容器混合均 匀制成改良剂，将配置好的改良剂按陶粒改良剂掺入质量与盾构渣土质量比为 10％加入盾构渣土中，通过强制式搅拌机搅拌均匀得到改良后的盾构渣土，然后 将改良后的盾构渣土加入造球机中制得生料球，将生料球放入马沸炉中，首先在 50℃干燥1小时，然后每分钟升温10℃至500℃，其次500℃保持1小时后每分 钟升温20℃至1150℃，最后控制温度在1150℃保持1小时后冷却至室温，制得 轻质多孔的高强度陶粒，此陶粒可作为混凝土轻质骨料，此陶粒筒压强度为5.5MPa。
由实施例1-3可以看出，通过加入改良剂后的盾构渣土烧制陶粒，陶粒的最 低筒压强度均超过了5MPa，可以作为混凝土的轻质骨料，具有广泛的应用前景。
以上所述的实施案例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发 明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对 本发明的技术方案的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范 围内。

Claims (7)

1.一种盾构渣土烧制陶粒改良剂，其特征在于，所述改良剂由尿素甲醛树脂、碳酸钙、硫酸钙和膨润土按顺序加入混合制成，其中尿素甲醛树脂的添加质量比为5％-10％，碳酸钙添加质量比为10％-20％，硫酸钙添加质量比为10％-20％，膨润土添加质量比为50％-75％，总质量比为100％。
2.根据权利要求1所述盾构渣土烧制陶粒改良剂，其特征在于，当盾构渣土含水率低于35％时，尿素甲醛树脂的添加量为5份，当盾构渣土含水率为35％-40％时，尿素甲醛树脂的添加量为6份，当盾构渣土含水率为40％-50％时，尿素甲醛树脂的添加量为7份，当盾构渣土含水率为50％-60％时，尿素甲醛树脂的添加量为8份，当盾构渣土含水率为60％-70％时，尿素甲醛树的脂添加量为9份，当盾构渣土含水率为70％-90％时，尿素甲醛树脂的添加量为10份。
3.根据权利要求2所述盾构渣土烧制陶粒改良剂，其特征在于，当盾构渣土含水率低于35％时，碳酸钙的添加量为10-12份，当盾构渣土含水率为35％-40％时，碳酸钙的添加量为12-14份，当盾构渣土含水率为40％-50％时，碳酸钙的添加量为14-16份，当盾构渣土含水率为50％-60％时，碳酸钙的添加量为16-18份，当盾构渣土含水率为60％-70％时，碳酸钙的添加量为18-20份，当盾构渣土含水率为70％-90％时，碳酸钙的添加量为20份。
4.根据权利要求3所述盾构渣土烧制陶粒改良剂，其特征在于，当盾构渣土含水率低于35％时，硫酸钙的添加量为10-12份，当盾构渣土含水率为35％-40％时，硫酸钙的添加量为12-14份，当盾构渣土含水率为40％-50％时，硫酸钙的添加量为14-16份，当盾构渣土含水率为50％-60％时，硫酸钙的添加量为16-18份，当盾构渣土含水率为60％-70％时，硫酸钙的添加量为18-20份，当盾构渣土含水率为70％-90％时，硫酸钙的添加量为20份。
5.根据权利要求4所述盾构渣土烧制陶粒改良剂，其特征在于，当盾构渣土有机质含量低于1％时，膨润土的添加量为50-60份，当盾构渣土有机质含量为1％-3％时，膨润土的添加量为60-70份，当盾构渣土有机质含量为3％-5％时，膨润土的添加量为70-75份，当盾构渣土有机质含量为5％-7％时，膨润土的添加量为75份。
6.一种采用如权利要求5所述改良剂进行盾构渣土烧结陶粒的方法，其特征在于，具体过程为：
(1)盾构渣土改良：根据盾构渣土和含水率和有机质含量，选取适量配比的尿素甲醛树脂、碳酸钙、硫酸钙和膨润土依次加入容器混合制成改良剂，将改良剂按盾构渣土总质量的4％-12％加入盾构渣土中，通过强制式搅拌机搅拌均匀得到改良后的盾构渣土；
(2)烧结陶粒：先将改良后的盾构渣土加入造球机中制得生料球，再将生料球放入马沸炉中在50℃条件下预热1小时，然后先以每分钟10℃的速率升温至500℃并在500℃条件下烧制1小时，再以每分钟20℃的速率升温至1150℃，最终在1150℃烧制1小时后自然冷却至室温，制得轻质多孔高强度陶粒。
7.一种如权利要求6所述方法制备的轻质多孔高强度陶粒的应用，其特征在于，能作为制作混凝土的轻质骨料使用。
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