本发明涉及建筑材料技术领域，且特别涉及一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖及其制备工艺。
背景技术：
在城市建设及地铁建设盾构施工时，会产生的大量的泥渣废土。目前，泥渣废土的处理方式基本采用的是由渣土运输单位将产生的泥渣土运至指定(多数为非法)弃渣场堆砌，也有部分施工单位将产生的渣泥浆通过在现场安装设备并添加化学成分对泥浆进行处理后，再进行运输处置的方式，其本质的处置方式治标不治本。泥渣废土的堆砌对土地资源和生态环境造成极大的破坏，因此，该问题迫切需要解决。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的制备工艺，该制备工艺简单，可控性强，制备成本低，适合大规模生产。
本发明的另一目的在于提供一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，该由废弃渣泥土制备的免烧透水砖以泥渣废土为原料，合理利用废弃物，节约资源，降低成本，保护环境。应用范围广，是新型海绵城市建设的理想建材，具有较好的应用前景。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的制备工艺，包括：将泥渣土进行挤压脱水，与泥土固凝剂混合后，进行制砖；泥土固凝剂由水泥、粉煤灰、无水石膏、抗溶接剂混合制得。
本发明提出一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，由上述由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的制备工艺制备而成。
本发明提供的一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖及其制备工艺的有益效果是：
一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，以城市建设及地铁建设盾构施工产生的泥渣土作为原料，合理利用废弃物，节约资源，降低成本，保护环境。采用封闭的滚筒筛分装置、水车式集砂装置、浓密机、叠式螺旋挤压装置对泥渣土进行处理，除去杂质，增强泥渣土表面硬度。与泥土固凝剂混合，通过一系列物理化学反应来改变土壤的性质，将土壤中大量的自由水以结晶水的形式固定下来，使得土壤胶团表面电流降低，胶团所吸附的双电层减薄，电解质浓度增强，颗粒趋于凝聚，体积膨胀而进一步填充土壤空隙，在压实功的作用下，使固化土易于压实和稳定，从而形成整体结构，并达到常规所不能达到的压密度。经过泥土固凝剂处理过的土壤，其强度、密实度、回弹模量、弯沉值、cbr、剪切强度等性能都得到了很大的提高，经济环境效益俱佳，是当前理想的筑路材料和生产免烧透水(墙)砖替代材料，还可提高对含镁铁质胶接聚合物的添加量，制得符合国家规定标准的砖类建材，未来发展空间无限，具有很高的社会和经济价值。
一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的制备工艺，该制备工艺过程简单，筛选泥渣土，去除石粒、砂粒，有助于加强由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的性能，制备成本低，适合规模化生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖及其制备工艺进行具体说明。
本发明实施例提供的一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的制备工艺，包括：将泥渣土进行挤压脱水，与泥土固凝剂混合后，进行制砖；泥土固凝剂由水泥、粉煤灰、无水石膏、抗溶接剂混合制得。
将泥渣土进行砂石分离，筛选得粒径较小的沙土。具体地，采用封闭的滚筒筛分装置以水流冲洗方式对泥渣土进行第一次筛选。在本发明中，该滚筒筛分装置为发明人改进后的装置。
滚筒筛分装置主要由电机、减速机、滚筒装置、机架、密封盖、进出料口、水冲装置组成。滚筒装置倾斜安装于机架上。电动机经减速机与滚筒装置通过联轴器连接在一起，驱动滚筒装置绕其轴线转动。当物料进入滚筒装置后，通过水产生的冲压力将泥沙冲散，由于滚筒装置的倾斜与转动，使筛面上的物料翻转与滚动，使颗粒石头经滚筒内的筛网排出，含沙质泥水沿底板流入选沙池。
较优的，本发明的滚筒筛分装置采用的是不锈钢材质的冲压轴承管，且冲压轴承管上开设有多个冲水孔，因此，在滚筒筛分装置筛分的过程中，冲压轴承管可以对物料进行不间断的冲洗，不管进入滚筒中的物料多粘、多湿或是多杂，其通过冲压轴承管的内压式反冲以及滚筒的不断转动，就不会出现堵塞筛料网的问题，从而可以克服现有的滚筒筛分机构在筛分较湿的物料时出现的筛网容易堵塞的问题，提高了筛分系统的产量和可靠性。与现有的滚筒筛分装置相比，本发明的滚筒筛分装置选筛出的物料干净度大大提高，尤其对高湿度、高粘性、含泥率高的物料的分选具有特别明显的效果。
为了得到粒径更小的泥渣土，采用水车式集砂装置对第一次筛选得到的沙质泥水进行第二次筛选。具体的，水车式集砂装置从选沙池中将沙选出，沙选后的泥浆进入泥浆池。
为将泥浆的含水率降低，使泥浆固化凝结。进一步地，在本发明的较优实施例中，采用浓密机装置将泥浆进行物理沉集，形成泥层并沉淀到浓密机的底层，而液体透过沉泥层上升，上层经沉积后多余的清水排出循环利用。
将浓密机处理后的泥浆引流至混合装置，添加适当量的絮凝剂进行伴合使泥浆得到进一步的絮集固结，采用叠式螺旋挤压装置对混合后的絮结泥浆进行挤压脱水。进一步地，在本发明的较优实施例中，叠式螺旋挤压装置采用挤压、加压的方式实现连续脱水，得到含水量小于30％的混合泥渣物。在本发明的实施例中，混合物的含水量可以为28％、26％、23％、18％、14％、13％、11％、8％。
将脱水后的混合物与泥土固凝剂充分混合，使混合物与泥土固凝剂相互作用，增强颗粒之间的连接强度，使混合物胶凝硬化，增强混合物的力学性能，进而达到由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的性能标准。为了增强混合物与泥土固凝剂之间的作用，使混合物具有更加的强度，泥土固凝剂与泥渣土的质量比为1:3～9，其中，较优质量比为1:4、1:5、1:6。
进一步地，在本发明的较优实施例中，按重量百分比计，泥土固凝剂的原料包括：水泥30～50％、粉煤灰25～45％、无水石膏10～25％、抗溶接剂50～20％。优选地，水泥为35～45％、粉煤灰为30～40％、无水石膏为15～20％、抗溶接剂为10～15％。
水泥是粉状水硬性无机胶凝材料，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。泥渣废土中含有较多的砂石，水泥可有效的将泥渣废土进行胶结硬化，形成具有高强度并能抵抗淡水或盐水侵蚀的材料。进一步地，在本发明的较优实施例中，水泥包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥中的至少一种。较优的，水泥采用氟铝酸盐水泥，可增强材料的硬化速度及硬化强度。
为了增强泥土固凝剂的硬化性，使水泥与粉煤灰、无水石膏、抗溶接剂更好的协同作用，在本发明的较优实施例中，按重量百分比计，原料中水泥为41～50％。
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。
在本发明实施例中，粉煤灰中的cao与废土渣或泥浆中的水分发生反应生成ca(oh)2，在碱性环境下，ca(oh)2与矿物释放出的sio2和al2o3相互作用生成水化硅酸钙和水化铝酸钙沉淀物，这两种物质为水硬性化合物，可作为胶结物改变土体的结构性，提高土体强度。
由于软土或废土渣或泥浆中一般存在大量k+、na+等金属阳离子，这些金属阳离子的存在将大大增加矿物颗粒双电层的厚度，不利于土体固结。根据双电层理论，水溶液中的阳离子原子价位越高，与矿物颗粒之间的静电作用越强，矿物颗粒表面吸附的水化阳离子数量越少，则扩散层厚度越薄。离子交换遵循等价交换和质量守恒定律，交换能力与矿物颗粒电荷数和水化半径有关。粉煤灰和软土中方解石溶解后，产生大量游离状态的ca2+离子，ca2+离子与吸附在矿物颗粒表面的k+、na+等阳离子发生交换作用，不仅能形成较薄的扩散层，减小双电层厚度，使得矿物颗粒之间排列更加紧密，另一方面也将促使矿物颗粒发生絮凝和凝聚，结合成更大更紧密的胶体形成沉淀，提高土体的强度。
无水石膏主要化学成分为硫酸钙，主要起激活作用，激发粉煤灰、沙土泥等矿渣的活性和提高粉煤灰水泥、矿渣水泥的强度，石膏遇水可分解出大量的so42-离子，so42-离子能溶解软土和粉煤灰中的方解石(碳酸钙)，co32-粒子在孔隙中过饱后，将发生重结晶，生成无定型的方解石和针状、纤维状的文石，这两种物质对土体有明显的胶结硬化作用。由于碳酸钙的重结晶成都是随着时间逐渐发生的，故这种胶结作用将随龄期的增长而变大。由于其他石膏如一水石膏、二水石膏溶解速度快，与其他原料之间的作用不能协同作用，硬化效果较差，达不到应用要求。
为了提高泥土固凝剂的作用时间，减少胶凝硬化时间，添加剂为抗溶接剂。抗溶接剂催化水泥、粉煤灰、无水石膏与土渣、泥浆的反应，提高反应速率，加速硬化。按重量百分比计，抗溶解剂包括30～40％的硅硫酸铁质、60～70％的氯化铝质。实际使用时，可以将抗溶接剂直接与其他原料混合，也可以稀释后再使用。
水泥、粉煤灰、无水石膏、抗溶接剂混合充分，制得泥土固凝剂。泥土固凝剂与废土渣或泥浆混合，相互作用发生化学反应，产生物理、化学交联，使泥浆或土渣之间的连接力加强，并胶凝固化、硬化，达到一定强度，满足制备需要。土体加固过程中涉及到的物理效应主要有：粉煤灰和石膏的吸水膨胀作用，可以挤密土体，提高土体的强度；对土体和粉煤灰中六价铬等重金属、有机污染物及细目级粉状物起搭结粘性固化作用，并可加入适量的水。同时，制备的胶凝体由于连接紧密及原料的性能还具有透水的性能，扩大其应用范围，具有较好的应用前景。
在泥土固凝剂的制备过程中，根据实际需要添加不同的添加剂，以达到所需的性能。进一步地，在本发明的较优实施例中，添加剂包括激活剂、促凝剂、减水剂中的至少一种。
混合物与泥土固凝剂充分混合得到物料后，将物料输送至自动压模机进行液压成型得到制砖坯。可以根据需要，在砖坯表面以140～145g/m2的用量喷涂含有0.5～1.5wt％有机硅防水乳液(道康宁，ie-6683)的分散液，优选地，分散液为聚四氟乙烯浓缩分散液(广州松柏化工有限公司)，使得砖具有一定的防水性，自然码放8～12小时，制得透水砖。
本发明还提供了一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，由上述由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的制备工艺制备而成。该由废弃渣泥土制备的免烧透水砖具有较好的抗压强度和透水性，可用于建筑物、道路等方面，是新型海绵城市建设的理想材料。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，主要由以下制备工艺制作而成：
采用滚筒筛分装置以水流冲洗方式对泥渣土进行第一次筛选，筛除泥渣土中的颗粒石头等大块杂质。
采用浓密机将筛选得到的泥浆与絮凝剂混合，使泥浆固化凝结。
采用叠式螺旋挤压装置对泥浆与絮凝剂混合后的混合物进行挤压脱水。采用挤压、加压的方式实现连续脱水，得到含水量为30％的混合物。
将脱水后的混合物与泥土固凝剂以质量比为1:3充分混合，使混合物硬化得到物料。
将物料输送至自动压模机进行液压成型得到制砖坯，自然码放10小时，制得透水砖。
实施例2
本实施例提供了一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，主要由以下制备工艺制作而成：
采用封闭的滚筒筛分装置以水流冲洗方式对泥渣土进行第一次筛选，筛除泥渣土中的颗粒石头等大块杂质。
采用水车式集砂装置对第一次筛选得到的沙质泥水进行第二次筛选，筛除砂砾，得到粒径更小的泥渣土。
采用浓密机将筛选得到的泥浆与絮凝剂混合，使泥浆固化凝结。
采用叠式螺旋挤压装置对泥浆与絮凝剂混合后的混合物进行挤压脱水。采用挤压、加压的方式实现连续脱水，得到含水量为20％的混合物。
将脱水后的混合物与泥土固凝剂以质量比为1:9充分混合，使混合物硬化得到物料。
将物料输送至自动压模机进行液压成型得到制砖坯，在砖坯表面，以140g/m2的用量喷涂含有0.8wt％有机硅防水乳液(道康宁，ie-6683)的聚四氟乙烯浓缩分散液(广州松柏化工有限公司)，自然码放11小时，制得透水砖。
实施例3
本实施例提供了一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，主要由以下制备工艺制作而成：
采用封闭的滚筒筛分装置以水流冲洗方式对泥渣土进行第一次筛选，筛除泥渣土中的颗粒石头等大块杂质。
采用水车式集砂装置对第一次筛选得到的沙质泥水进行第二次筛选，筛除砂砾，得到粒径更小的泥渣土。
采用浓密机将筛选得到的泥浆与絮凝剂混合，使泥浆固化凝结。
采用叠式螺旋挤压装置对泥浆与絮凝剂混合后的混合物进行挤压脱水。采用挤压、加压的方式实现连续脱水，得到含水量为14％的混合物。
将脱水后的混合物与泥土固凝剂以质量比为1:6充分混合，使混合物硬化得到物料。
将物料输送至自动压模机进行液压成型得到制砖坯，在砖坯表面，以144g/m2的用量喷涂含有1.2wt％有机硅防水乳液(道康宁，ie-6683)的聚四氟乙烯浓缩分散液(广州松柏化工有限公司)，自然码放9小时，制得透水砖。
实施例4
本实施例提供了一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，主要由以下制备工艺制作而成：
采用封闭的滚筒筛分装置以水流冲洗方式对泥渣土进行第一次筛选，筛除泥渣土中的颗粒石头等大块杂质。
采用水车式集砂装置对第一次筛选得到的沙质泥水进行第二次筛选，筛除砂砾，得到粒径更小的泥渣土。
采用浓密机将筛选得到的泥浆与絮凝剂混合，使泥浆固化凝结。
采用叠式螺旋挤压装置对泥浆与絮凝剂混合后的混合物进行挤压脱水。采用挤压、加压的方式实现连续脱水，得到含水量为8％的混合物。
将脱水后的混合物与泥土固凝剂以质量比为1:4充分混合，使混合物硬化得到物料。
将物料输送至自动压模机进行液压成型得到制砖坯，在砖坯表面，以142g/m2的用量喷涂含有1wt％有机硅防水乳液(道康宁，ie-6683)的聚四氟乙烯浓缩分散液(广州松柏化工有限公司)，自然码放10小时，制得透水砖。
试验例
选取实施例1～4制备的由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，在温水中浸泡24h后擦去表面水，在其中心对称表面位置放置垫压板，按0.4mpa/s～0.6mpa/s的速度进行抗压实验。
透水砖必须具备一定的透水能力，取实施例1～4制备的由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，测量由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的直径和厚度，进行透水性实验。
由废弃渣泥土制备的免烧透水砖应用在建筑、道路等领域需要具备一定的耐磨性，对实施例1～4制备的由废弃渣泥土制备的免烧透水砖进行自耐磨检测。
根据中华人民共和国建材行业标准jc/t945-2005透水砖的规定评价。检测结果如下：
表1性能测试结果
由表1可知，实施例2～4提供的由废弃渣泥土制备的免烧透水砖均具有较好的抗压强度，均达到30mpa，还具有较好的透水性，透水系数在1以上。实施例1提供的由废弃渣泥土制备的免烧透水砖抗压强度较差，由于在制备过程中，没有进行第二次筛选，泥渣土中含有砂砾，降低了制备的由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的性能。在制得砖坯后，实施例1提供的免烧透水砖没有进行防水处理，其透水系数较高。其中，实施例4提供的由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的性能较佳，因为制备过程中混合物的含水量为8％，含水量越低，制得的免烧透水砖抗压性能越好。同时混合物与泥土固凝剂的质量比例较为合理，增强了由废弃渣泥土制备的免烧透水砖性能。
综上所述，本发明提供的一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，以泥渣土作为原料，合理利用废弃物，节约资源，降低成本，保护环境。采用封闭的滚筒筛分装置、水车式集砂装置、浓密机、叠式螺旋挤压装置对泥渣土进行处理，除去杂质，增强泥渣土表面硬度。与泥土固凝剂混合，改善泥渣土的硬度，制得具有较好应用前景的由废弃渣泥土制备的免烧透水砖，解决了城市建设中大量泥渣废土的处置问题。
一种由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的制备工艺，该制备工艺过程简单，筛选泥渣土，去除石粒、砂粒，有助于加强由废弃渣泥土制备的免烧透水砖的性能，制备成本低，适合规模化生产。
以上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。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。