南通淤泥烧结多孔砖原料物理性能试验研究.pdf

全国中丈核心期刊 新 建蟓 中 国 科 技 核 心 期 刊 南通淤泥烧结多孔砖原料 物理性能试验研究 刘红梅 陆晓燕 朱爱东 吴坤 1 南通大学 建筑工程学院 江苏 南通226019 2 南通大学 机械工程学院 江苏 南通226019 3 南通 市墙体材料革新与建筑 节能管理办公室 江苏 南通226007 摘要 对南通辖区6 个不同土质特点的区域进行江海河沟淤泥取样 对淤泥密度 堆积密度 含水率 塑性指数等进行了测试 并进行颗粒分析 试验结果表 明 典型样本大部分颗粒级配较好 塑性指数 75 76 处在适合 生产烧 结砖 的范围 同一河道不 同河段 塑性指数有时相差较大 并按 JTG E40 2007忪 路土 工试验规 程 进行试 验 对 G B T 50123 1999 土工试验方 法标准 测得 的塑 性指数进行复核 对南通地区淤泥烧结砖原料资源开发利用等提 出建议 关键词 黏土 淤泥 烧结多孔砖 物理性能 中图分类号 TU 522 04 文献标识码 A 文章编号 1001 702X 20 11 09 0042 03 E xp eri m en ta l stud y o n p h ysi c a l p ro p erti es o f ra w m ateri al of N a n ton g si lt fired perfo ra te d b ric k LIU H ongm ei L U X i aoyan ZH U A f0n矿 K un 1 C ollege of A rc hi tec ture and C i vi l E ngi neering N antong U ni versi ty N antong 2260 19 Ji angsu C hi na 2 C ollege of M ec hani c al E ngi neering N antong U n i vers i ty N antong 2260 19 Ji angsu Chi na 3 O ffic e of W all M aterial Innovati on and B ui ldi ng E nergy savi ng M anagem ent N antong 226007 Ji angsu Chi na A b strac t W e took river si lt sam ples from si x areas w i th di ff erent soi l c harac ters i n N antong and c arri ed out testi ng on si lt densi ty bulk den si ty m oi sture c ontent and plasti c i ty i ndex and analysi s of grai n si zes T he results show ed that m ost of the typi c al samples have good parti c le si ze di stributi on an d 75 76 sample s plasti c i ty i ndex are i n the range of sui table for m aki ng fi red bric k The si h plasti c i ty i ndexes of sam e river i n di fferent sec ti ons ale som eti m es qui te di fferent W e also c hec ked the plasti c i ty i ndex result from G B T 5O123 199 9 Standard Si lt T est Method by means of testi ng i n the m ethod of JT G E4 0 200 7 R oad Soi l T est Proc edures M ake rec om m end ati ons on regi onal development and uti li zati on of raw m aterials resourc es of si lt fired perforated bric ks i n N antong K ey w o rd s c lay si lt fired perforated bric k physi c al properti es 0引言 我国幅员辽阔 有着众多的江河湖泊 每年上游冲刷及地 表土流失 淤积到江河湖海的淤泥量极其庞大 为了改善河 基金项 目 江苏省经济和信息化委员会科技项 目 2009 34 3 6 20 10 927 2 南通 市应用研究计划项 目 S10907 收稿 日期 2011 04一 O1 作者简介 刘红梅 女 1968 年 生 江 苏海 安人 博 士研究生 副教授 主要 从事 建筑节 能 结构健康监测等研究 地址 江苏省南通市啬 园 路 9 号 E m ai l li u hm ntu edu an 42 新型建筑材料 2011 9 流 湖泊 近海等水域的水质以及保证河道正常的行洪 通航 能力 我国对许多河道 湖泊 水库和海湾等水域都定期进行 大规模的疏浚和清淤工程 2000 年国家经贸委 国家计委以962 号文印发的 关于发 展新型建材若干意见 中明确规定 鼓励利用江河清淤 疏浚 的淤泥生产黏土质墙体材料 利用江河湖海淤泥替代黏土生 产淤泥烧结多孔砖 既保护耕地 又使疏浚淤泥得以充分利用 一 举多得 江苏省南通市从20世纪80 年代初期就开始使用淤 泥生产烧结砖 但不同河道的淤泥特点随着地点不同而有所变 化 生产淤泥烧结多孔砖对淤泥原料的选择 其物理性能试验 分析是基础 本文对南通境内不同地区采集的淤泥进行了淤泥 密度 堆积密度及含水率测定 塑性指数及颗粒分析试验 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 刘红梅 等 南通淤泥烧结多孔砖原料物理性能试验研 究 1南通水网分布及淤泥资源储量 1 1 南通长江岸线和黄海滩涂概况 南通境内江海岸线422 km 其中江岸线219 km 海岸线 203 km 由于地理位置独特 境内滩涂资源较为丰富 0 m 以 上潮问带滩涂面积共 l8 万hm 约占全省的1 3 长江是南通 市最主要的河流 境内长江水域约642 km 江面宽5 10 km 不仅提供了宝贵的水利资源和航运条件 而且随江水滚滚而 来的大量泥沙淤积在区内沿江浅滩 仅市区天生港水道 年平 均淤积量就达95 万一 100 万m 另外 由于潮汐作用 有大量 泥沙流入内河 1 2 南通河道概况及淤泥储量 南通市境内河网纵横交错 内河河道共分五级 拥有一 级河 12 条 长 730 km 二级河 111 条 长 1901 km 三级河 1277 条 长57 464 km 5 区内土地酥松 水土流失 河道易于 淤浅 需要周期性清淤 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 规划1 1及南通市国土资源局 2008 2015 规划闻 等数据 南通内河淤泥储量达约2 75亿m 湘 每年生产淤泥烧结砖需用淤泥量约 500 万m 将河道淤泥 作为一种非传统矿产资源加以 规划 开发利用 可满足南通砖 瓦企业原料土的需求 淤泥用于替代黏土生产烧结砖 除了需要进行化学成分 检测外 最基本的物理性能包括含水率 可塑性 干燥敏感性 及颗粒组成等 2淤泥的密度 堆积密度 含水率试验及 与黏土的对比 对长江南通段淤泥 南通内河淤泥与南通地区普通黏土 的密度 堆积密度 含水率等进行了对比试验 淤泥含水率根据取土的方式和环境不同区别很大 这里 所取淤泥为出水晾晒 自 然风干 1 2 个月的样本 从淤泥池 取土时 在池表面4 个角及中心位置选定取土点 去除上面 10 c m 表层后 每点取土样 1000 g 试验室预处理时 先将长 江淤泥 内河淤泥 黏土试样放于温度20 c c 相对湿度 75 的 环境中静置2 d 按照 GB T 50123 1999 土工试验方法标 准 用烘干法测定含水率 各取淤泥试样 10 g 放入称量盒内 盖上盒盖称量为湿土重 然后揭开盒盖 将称重盒放入 105 oC 烘箱烘干至恒重 盖上盒盖冷却后再称量 以2 次土重之差除 以干土重即得绝对含水率 试样含水率 密度及堆积密度测试 结果见表 1 表 1部分土样含水率 密度和堆积密度测试结果 一 般而言 淤泥的堆积密度大表示其粗粒径颗粒 石子 砂 相对较多 试验结果表明 长江淤泥 内河淤泥及滩涂淤泥 试样的含水率均低于黏土的平均含水率 16 08 最大差值 达3 12 从含水率可得出 长江淤泥 内河淤泥和滩涂淤泥 的黏性颗粒含量比黏土的含量相对少 总体上由于长江淤泥 及滩涂淤泥中黏性颗粒含量相对较少 因此 保水性相对较差 导致在相同条件下测得的含水率稍低 所测淤泥样本含水率介 于12 96 一 15 82 密度介于2 53 2 81 m 堆积密度介于 1 48 1 80 m 以 这部分淤泥样本试验结果而言 淤泥成型含 水率可控范围较黏土小 增加了成型水分的控制难度 3塑性指数试验 3 1样本选择与试验方法 淤泥取代黏土制砖最重要的依据是塑性指数的大小 该 指数是黏土最基本 最重要的物理指标之一 它综合反映了黏 土的物质组成 广泛应用于土的分类和评价 生产烧结黏土砖 所使用土的塑性指数为7 l5 工程上习惯不带 号 下同 根据对调研地区土质特点的划分 对以下6 个区域3批次取 得的100 余个土样进行了塑性指数试验分析 长江北岸沿江 港口 以江泥为主 东部沿海地区海泥及内河淤泥 启东和如 东沿海地区 南部沿江地区内河淤泥 市区沿江及海门沿江 区段 西南地区内河淤泥 如皋高沙土地区 西北地区内河 淤泥 海安里下河地区 中部地区内河淤泥 如东南部 海门 西部及通卅 I区交汇地区 试验按照GB T 50123 1999 土工试验方法标准 进行 试验装置采用 GYS一2 型液塑限联合测定仪 锥质量为100 g 锥角为30 3 2试验结果与分析 从所选择的有代表性的33 个样本测定的塑性指数结果 N EW B U I LD IN G M A T ER IA L5 43 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 刘红梅 等 南通淤泥烧结多孔砖原料物理性能试验研究 进行分析 典型样本中 试验测得长江南通区段及主要河道淤泥塑 性指数大部分介于7 15 占比81 82 高于 15 的样本 2 个 占6 06 低于8 的样本4 个 占12 12 样本大部分满足烧 结砖原料对塑性的要求 塑性指数达不到7 或高于 15 均不 适合于生产制作淤泥烧结多孔砖 需要进行处理后方可使用 样本中的长江淤泥塑性指数最为理想 所采集的试样测 得数据大部分集中在 12 左右 数据变化幅度不大 是最佳的 烧结产品所需的黏土替代品 沿海滩涂淤泥样本中 因筑堤吹 填形成的已 有一定年限的滩涂淤泥实际已部分改变了淤泥的 特点 逐渐熟化 测试结果塑性指数高的达 l2 左右 内河淤泥 塑性指数与长江淤泥相比 其数据较为分散 同一河道不同 河段其塑性指数会有所不同 海安里下河地区淤泥的塑性较 高 为生产出更为优质的烧结砖 可通过添加减塑剂或掺和低 塑性指数淤泥等方法改善其淤泥塑性 其它部分地区淤泥塑 加以改善 达到生产烧结多孔砖的塑性使用范围 九圩港 天 生港 海门港淤泥塑性指数在 II左右 是最佳的烧结产品所 需黏土替代品 4颗粒分析试验 由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响黏性土特征 的各种重要因素 塑性指数愈大 表明土的颗粒愈细 比表面 积愈大 土的黏粒或亲水矿物 如蒙脱石 含量愈高 土处在可 塑状态的含水量变化范围就愈大 也就是说塑性指数能综合 地反映土的矿物成分和颗粒大小的影响 选择部分淤泥样本 按照JTG E40 2007 公路土工试验 规程 采用SJS 液塑限联合测定仪 TG002 锥质量为76 g 锥 角为30 20 mm 土工标准筛 DS l0l 沙浴电炉 LQO09 H w Y 一 30 高低温水浴 LQ013 以及 FA2004 电子天平 HF001 等设备 进行了颗粒分析试验 并复核塑性指数 试 性较低的也可通过添加增塑剂或掺和高塑性指数淤泥等方法 验数据见表2 表 2淤泥颗粒分析试验数据 从表2 可看出 淤泥颗粒在0 05 0 005 m m 和0 005 m m 以下含量愈多 表明其黏性颗粒含量愈高 其塑性指数也相对 较高 按GB T 50123 1999 100 g锥 和JTG E40 2007 76 g 锥 2种方法测得的塑性指标结果 对几种淤泥土样的判别趋 势基本一致 但后者的塑性指数分析结果高