长江淤泥烧结多孔砖(矩形孔)的研究

长江淤泥烧结多孔砖（矩形孔）的研究发布时间：2012年08月21日浏览次数：324张欣朱锡华朱爱东庄文学（南通市墙改办江苏南通 226006）摘要：通过对淤泥烧结多孔砖（矩形孔）的原材料、生产工艺和产品性能进行分析研究，研究结果表明：南通地区储有较丰厚江河淤泥资源，利用长江淤泥可成功生产出强度高、干密度小、保温性能好，符合新标准技术要求的烧结多孔砖。

关键词：淤泥多孔砖原材料生产工艺产品性能1 概述当前，建筑节能已成为国家能源战略的主要议题。

对于建筑物来说，节能的主要途径是减少建筑物的外表面积和加强围护结构的保温，以减少传热耗热量。

从传热量的构成来看，外墙占比例最大，其次是窗户。

而烧结多孔砖在建筑物中被广泛用于外墙，作承重墙体材料。

然而，传统的烧结砖已不能满足当前建筑节能标准的要求。

特别是目前广泛生产和使用的园孔型多孔砖，由于隔热保温性能差，施工中漏浆严重，已不能适应当前建筑市场建筑节能的要求。

为了大幅度地提高烧结多孔砖的隔热保温性能，国家质量监督检验检疫总局，于2007年对现行《烧结多孔砖》国家标准下达了修订任务，新标准已于2011年6月16日发布，2012年4月1日实施。

《烧结多孔砖和多孔砌块》GB13544-2012国家标准中规定：产品全部采用矩形孔或矩形条孔，孔洞率由≧25%提高到≧28%，增加了密度等级指标，提高了强度等级、尺寸偏差和抗风化性能的判定标准。

这必然会增加产品生产的难度，对原材料，生产工艺和工艺装备提出更高的要求。

淤泥成分复杂、质体松软、压缩比高、杂质多、含水量高，利用淤泥制砖难度会更大。

但是，建筑材料的生产归根到底是为建筑业服务的，如何利用好本地江河淤泥资源，改进现有生产工艺和设备，生产出符合新标准技术要求的产品，实现产品的升级换代，是墙材革新必须面对的问题。

因此，研究江河淤泥烧结多孔砖(矩形孔)的生产和应用技术具有重大的现实意义。

本课题旨在通过一糸列的试验研究、理论分析，生产实践使得烧结淤泥多孔砖产品的技术研究成果能够在指导生产和推广应用方面形成一个完备的技术体糸，最终指导企业将成果付诸实施，实现产品的升级换代和走产业化道路。

同时也为规范产品市场，提高产品质量提供科学指导。

为建筑应用提供轻质高强、节能保温的绿色新型墙体材料。

本课题研究内容的技术路线如图1.1所示：2 原材料分析2.1 河网分布状况及淤泥储藏量地处长江入海口北侧的南通地区滨江临海，河网发达，江河（海）淤泥储量十分丰富。

长江在南通境内有163km的岸线，宽5-10km，水域面积达642km2，它不仅提供了保贵的水利资源和航运条件，而且，由上游滚滚江水携带而来的大量泥沙淤积在区内沿江浅滩（长江年流量约1万亿m3，江水含沙量平均0.5kg/m3），仅市区天生港水道年平均淤积量达100万m3。

江中淤泥是在水流相对缓慢的环境中沉淀下来的一种软土，粒度组成中粘粒占15%-25%，属亚粘土。

塑性指数在10-14之间，干燥敏感性糸数小于1，土质纯，杂质少，是一种极好的制砖原料；南通境内内河道分属长江流域和淮河流域。

老通扬运河接如泰运河到沿海出口以南为长江流域，以北为淮河流域。

境内内河面积710km2，四级以上河道2900条，总长度5.7万km，此外，还有大量的泯沟，在区内形成纵横交错的河网。

由于区内土质酥松，水土流失较多，河道易于淤阻，降低了排泄能力，导致河道行洪排涝不畅，调蓄容量减少，供水、抗旱能力下降，航运萎缩，水环境污染日趋恶化，需要周期性的清淤，以保持水道畅通。

近年来，南通各地积极采取措施，把制砖用土与水利建设结合起来，鼓励砖瓦企业向长江、内河要原料，不仅河道得以疏浚，恢复并提高了引、排水能力，减少了污染，保护了环境，而且从根本上解决了砖、粮争地的矛盾。

据南通市水利发展“十一五”规化，及南通市国土资源局2008-2015年规化等数据，南通市内河（含泯沟），淤泥储量达2.75亿m3，除去塑性极低的粉土、成分复杂的劣质土，可用于制砖淤泥约占70%左右。

每年生产淤泥烧结砖需用淤泥量约800万m3，将其作为一种非传统的矿藏资源加以规化，开发利用，可基本上满足砖瓦企业原料土的需求。

内河淤泥成分复杂，颗粒成分含量常与河流两岸土体成分有关。

两岸地区土体以粘土，亚粘土为主，其淤泥成分粘粒含量相对较多，可塑性高。

高沙土地区则以粉粒，极细沙为主，粘粒含量少，可塑性差。

另外，由于潮汐作用，有大量的长江淤泥流入内河。

内河淤泥塑性指数在7-17之间，杂质较多，成分相对复杂。

2.2 淤泥的品质特征分析淤泥是指在静水或缓慢流水环境中沉积，经物理、化学和生物化学作用形成的未固结的软弱细粒或极细粒土。

是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均匀质体的综合固体物质。

淤泥按粒度组成可以是粉土质的或粘土质的、细砂质的或极细砂质的。

淤泥依其所存在的环境不同可分为滩涂淤泥（海泥）、湖泊淤泥、江河淤泥、内河（河道）淤泥以及泯沟、渠塘淤泥等。

南通市墙改办与南通大学专题对长江南通段及南通境内主要河道淤泥的分布状况、储藏量及淤泥品质特征进行了调查研究和试验分析，得出了境内不同地区，不同河段有关资料，为江河淤泥烧结多孔砖的生产和应用技术的研究，为墙材主管部决策提供了依据。

2.2.1 淤泥塑性指数试验可塑性是粘土的基本性能，它综合反映了粘土的物质组成，广泛应用于粘土的分类和评估。

生产烧结制品所用原料土的塑性指数范围为7-17（此术语习惯不带%号），是淤泥取代粘土制砖最重要的依据之一。

南通市滨江临海、河网交错，淤泥资源丰富。

对南通段长江与内河淤泥进行成分分析，测定其塑性指数，了解境内主要河道淤泥的塑性指数分布，对指导当地淤泥制品企业的原料选择及行业布局意义重大。

试验结果：通过对塑性指数的试验，可得其淤泥塑性指数范围为7.40-17.60。

长江淤泥的塑性指数分布最为理想，所采集淤泥试样的塑性指数在11.16-14.50，大多数集中在12左右，数据变化幅度不大，是最佳的烧结制品所需粘土替代品，且位于长江弯道处，江面宽阔水流缓慢，沉积量大，有利于开发。

内河淤泥塑性指数分布在7.40-17.60，与长江淤泥相比，其数据较为分散。

南通南部沿江地区和西北里下河地区内河淤泥的塑性指数相对较高，东部沿海和西南部分地区内河淤泥的塑性指数相对较低。

同一条内河不同区段其淤泥的塑性指数会有所不同。

另外，由于潮汐作用，有大量的长江淤泥流入内河沉积，因此，沿江河道内淤泥的塑性指数较高。

总体来说，长江南通区段及主要河道淤泥的塑性基本能满足烧结砖原料所需要求，大部分适宜于取代粘土生产烧结制品。

部分低塑性淤泥可掺和少量高塑性粘土搭配使用。

表2.1 为长江南通区段及主要河道淤泥试样塑性指数检测结果。

2.2.2淤泥颗粒组成分析干燥敏感性系数粘土由各种大小和形状不同的颗粒所组成，原料的颗粒组成直接影响到它的可塑性、干燥收缩、气孔率和烧成收缩率，对砖瓦的成型、0.05-0.005毫之间含量相对较高，其孔隙比大，在干燥过程中体积收缩小，因此，干燥敏感性系数大多小于1，有利于坯体的干燥，可简化自然干燥管理程序。

2.2.3淤泥化学分析评价某种粘土是否适宜制砖瓦，主要取决于它的物理性能，而化学成分对制品的性能具有间接的影响。

因此，化学成分的分析可作为判断的参考依据，只需符合粘土原料化学成分的要求范围即可。

与普通粘土相比，烧失量、SiO2含量俏高些，而其余化学成分含量大体相同。

淤泥烧失量较大的主要原因在于淤泥中的腐殖含量较多、有机质含量较高。

淤泥烧失量的存在一方面造成焙烧热损失和制品孔隙率增加，使制品强度有所降低；另一方面在烧结过程中自燃形成较为细密的微孔，最大限度的发挥微孔阻碍热传导的作用，从而提高淤泥砖保温隔热效果。

2.2.4 淤泥矿物组成通过对淤泥试样进行XRD（X射线衍射分析）、SEM（扫描式电子显微镜）、EDS（能量色散仪谱）试验分析，表明其主要矿物成分组成与粘土并无本质区别。

证实在粘土和淤泥中广泛存在石英、伊利石、长石、蒙脱石、石灰石的晶体形态。

推断其内部无机矿物组成、化学组成大相似。

四种试样的X衍射特征峰位置几乎完全相同，这表明其主要矿物成分组成并没有本质区别，考虑其实际烧成工艺的相似性，可以推断无论是粘土砖还是淤泥砖，其反应机理、强度形成机理，包括产品的保温结构形成机理应该是完全相同的。

3 生产技术研究3.1 原料及加工处理为了制取质量合格的烧结制品，首先需对原料进行充分的加工处理。

两种以上原料或有内燃料时，计量配料必须准确，混合必须均匀，搅拌后还要具有合适的可塑性和良好的成型能力。

3.1.1 原料土原料土是生产多孔砖的基础条件。

生产淤泥烧结多孔砖原料土主要为江河淤泥，除要求塑性指数不应低于10外，土中有害杂质应当清除干净，含水量应能满足成型水分要求。

淤泥的脱水和除杂是制砖工艺中的难点。

采掘过程中应注意以下两点：首先淤泥中有害杂质应当清除干净。

从江(河)中挖掘后的淤泥可直接从运输船中用泥浆泵压送至岸，再沿管道流入岸边贮泥池；同时，在管道出口以不大于18长江淤泥采掘现场淤泥脱水池目的铁筛网过滤，清除淤泥中石子、贝壳、杂草、生活垃圾等各种有机、无机杂质。

其次淤泥需经过脱水处理。

淤泥从江河中挖掘时含有大量的水份，一般在42%左右，湿容重约1.62t/m3，呈流塑状态，需要经过脱水处理才能达到制砖成型水分的要求。

一般常见做法是利用洼地、废弃鱼塘作为淤泥贮泥池囤结淤泥，通过自然干燥脱去水分。

但此工艺干燥周期较长，贮泥池占地面积较多，有条件的企业可使用挖沟排水、机械翻晒，使其快速风干，加快脱水速度，提高淤泥池的循环使用效率。

待池中淤泥脱水至接近成型水分时，即可将泥土采掘输送至泥埸风化半年以上使用。

工厂除需要足够的露天料埸外，为了使储存的原料不致受到气候条件的影响，应建存料棚。

根据本地气象情况，存储量不应少于7-10天生产用土。

3.1.2 内燃料内燃烧砖工艺已在国内广泛采用，目前各地使用的是各种劣质燃料和可燃工业废料，特别是炉渣和粉煤灰和劣质煤作内燃料，其来源丰富，费用低廉。

在了解其品种、燃点和发热量多少以后，内燃料的制备首先要考虑粒度。

掺在普通砖内的内燃料粒度以不超过3mm为宜，而掺在薄壁空心制品坯体内的内燃料粒度应不超过2mm。

如内燃料中含有石灰石、硫铁矿等有害杂质时，颗粒要求还应该小些。

内燃料进埸后，根据块状和粒度大小，采用锤式粉碎机一次加工。

为了保证内燃料的颗粒度符规定要求，应采取先碎后筛工艺，不宜采用将内燃料边破碎边使用的错误做法。

其次要考虑含水量。

内燃料的含水量不宜过高，最好控制在5%-10%。

过高会给粉碎带来困难，掺入粘土后使坯体成型水分不符合工艺要求。

因此，为了保证内燃料的粉碎粒度符合工艺要求，保证含水率与坯体含水率相适应，必须建造内燃粉碎车间和室内存储库。