疏浚底泥免烧陶粒的裹壳改性及其应用于建材的研究

【摘要】：随着我国工业化进程以及疏浚量逐年增加,产生大量占地面积大、含水率高、组成成分复杂、容易产生二次污染的疏浚底泥。因此,探索疏浚底泥废资源化利用的新途径显得尤为重要。本文研究致力于探索研究将疏浚底泥制备免烧砖,不仅能有效解决疏浚底泥处理难题,开发新型建筑材料,符合国家政策导向,同时可以节能利废,保护我国土地资源,应用前景广泛。目前,利用疏浚底泥制备免烧砖尚无工业化报道,研究工作大多是将底泥与水泥等材料直接混合压制成砖。直接掺入法制备的免烧砖存在强度低、耐水性能差、抗冻融性能差等一系列问题,基本无实际应用价值。针对此问题,本文提出将疏浚底泥制备免烧陶粒,再与胶凝材料混合、压制成免烧砖的新工艺,解决了底泥与胶凝材料的相容性问题。并针对疏浚底泥陶粒强度低、抗冻融性较差等问题,系统探讨了陶粒的裹壳改性工艺,有效改善了陶粒各项性能。具体研究工作如下:陶粒裹壳改性的研究结果:(1)疏浚底泥免烧陶粒经裹壳改性后,所制备的裹壳陶粒壳、核层结合紧密,能够大幅提高疏浚底泥免烧陶粒的强度,性能应符合GBT17431.1-2010《轻集料及其试验方法》的标准要求;(2)粒径分析:改性陶粒,大部分粒径集中在3-8mm,8#和9#主要集中在5-8mm; (3)强度分析:添加助剂B的五组陶粒15#-19#平均单颗强度相对更高,但单个来看,裹壳时间最长的5#裹壳陶粒的强度相对于其他组最高,达到2.47MPa,壳层最厚的9#强度达到1.99MPa; (4)抗冻性分析:9#陶粒的质量损失率最低,21次冻融循环之后的损失率1.99%,添加助剂B,总体抗冻效果非常明显。改性裹壳陶粒水泥试件的研究结果:(1)密度:相比于20#烧结陶粒水泥试件,所有试件密度都小于2.0g/cm3,满足轻质的基本要求。(2)吸水率:所有陶粒试件的吸水率小于7%。添加助剂B的组,整体吸水率较低,19#陶粒水泥试件的吸水率最低是4.38%。(3)抗冻性:3#、4#、5#水泥试件的抗冻性能良好,尤其是裹壳时间最长的5#,21次后冻融损失率仅为7.42%。壳层最厚的9#,21次后冻融损失率仅为2.04%。从15#到17#,随着助剂B用量的增加,试件的抗冻性效果在逐渐变强。尤其17#性能最优,21次后质量损失率仅为11.22%。底泥陶粒制备免烧砖的研究结果表明:(1)强度:裹壳陶粒砖单块测试强度大于12Mpa,达到Mu15的标准;防水陶粒砖单块测试强度大于8Mpa,达到Mu10的标准。(2)抗冻性:陶粒砖经历25次冻融后,质量损失率小于5%,满足使用。(3)整体防水陶粒和裹壳陶粒的制备工艺,可大幅度提高陶粒的强度、耐水性、抗冻融性,可作为建材基本原料。