輕質渣土砌塊研究

劉樂 李大偉 徐陸洋 李德聞 陳建印

（棗莊中聯水泥有限公司）

0 引言

現如今，我國正在進行大規模的基礎建設，產生了大量的建筑垃圾，其中建筑垃圾中含量最多的是建筑渣土，含量高達80%以上。建筑渣土的處理方法大多采用外運、洗砂、露天堆放等，這種方法不僅浪費了大量的人力、物力，占用大量的土地資源，而且會對社會環境造成嚴重的污染和破壞[1-3]。渣土中的主要礦物為石英，此外還有一些長石和云母，通過一定的工藝可以使用渣土原料制備輕質砌塊，使其變廢為寶，得到有效的利用。本研究通過使用自主研發的渣土活性劑結合水泥等膠凝材料制備了一種輕質渣土砌塊，該砌塊具有顯著的保溫、隔熱、隔聲的功能，能夠降低墻體的自重，使渣土得到有效的利用，為建筑渣土的處理提供一條經濟合理的路徑[4-5]。

1 試驗原材料及試驗方法

1.1 原材料

水泥：海螺水泥有限公司生產的P·O 42.5R 普通早強硅酸鹽水泥；

聚苯顆粒：粒徑在1～2mm 之間、堆積密度在12～15㎏/m3之間；

建筑渣土：取自深圳蛇口渣土堆場，含有少量的廢棄混凝土、大石塊、廢磚和有機垃圾等，含砂量較高，在75%左右，屬于中性砂土，由地基、管道、隧道等開挖所產生。渣土經5mm 篩篩下后備用，其粒徑分布和主要化學成分如表1、表2 所示。

表1 建筑渣土粒徑分布

表2 建筑渣土化學成分

圖1 為建筑渣土的XRD 圖譜。從圖1 可以看出，渣土的主要礦物為石英，此外還有一些長石和云母。

圖1 渣土XRD 圖譜

渣土活性劑：自主研發，與渣土性質相適應，能夠提高渣土分散、改善渣土顆粒表面活性的溶液，主要成分含有氨基磺酸鹽、硫酸鈉、氯化鎂、三乙醇胺等物質。

1.2 配合比設計

輕質渣土砌塊成型試驗所用原材料的配比設計為：渣土占總干料質量的85%，水泥占總干料質量的15%，用水量為砂漿流動度達到(210±5)mm 時的需水量；其成型一組體積為10L 的砌塊所用原材料的質量如表3 所示：

表3 輕質砌塊配合比

根據之前不斷的探索試驗，本次試驗所用渣土活性劑配方設計如表4 所示。

表4 渣土活性劑配方(g)

1.3 成型工藝

輕質渣土砌塊的成型工藝：按照原材料配比精準稱量所有原材料，將預先制備好的渣土活性劑和稱量好的水稀釋混合均勻，倒入15L 攪拌鍋中，然后依次將渣土和水泥倒入攪拌機攪拌2min 后，加入聚苯顆粒再攪拌3min (45r/min)，采用手工振壓成型，裝入100mm×100mm×100mm 的模具中，表面覆蓋塑料薄膜，放置水泥膠砂標準養護室養護1d 后脫模，脫模后砌塊表面全部覆蓋塑料薄膜，再置于標準養護室養護至規定齡期28d。

2 試驗過程及結果

2.1 抗壓強度及干密度試驗

根據表3 的原材料配比進行成型，所制備的達到規定齡期28d 的輕質砌塊，取10 塊放置于電熱鼓風干燥箱中，在75℃溫度下烘干48h，冷卻至室溫，稱量其干密度，并進行抗壓強度試驗，試驗結果如表5 所示。

從表5 中可以看出，輕質渣土砌塊的干密度均穩定在720㎏/m3左右，抗壓強度最高可達0.85MPa，抗壓強度平均值為0.72MPa。

表5 輕質渣土砌塊28d 抗壓強度及干密度

根據表3 的原材料配比進行成型，并加入渣土活性劑配方A1，所制備的達到規定齡期28d 的輕質砌塊，取10 塊放置于電熱鼓風干燥箱中，在75℃溫度下烘干48h，冷卻至室溫，稱量其干密度，并進行抗壓強度試驗，試驗結果如表6 所示。

表6 加活性劑A1的輕質渣土砌塊28d 抗壓強度及干密度

從6 中可以看出，輕質渣土砌塊的干密度均穩定在820㎏/m3左右，抗壓強度最高可達1.72MPa，抗壓強度平均值為1.58MPa。

根據表3 的原材料配比進行成型，并加入渣土活性劑配方A2，所制備的達到規定齡期28d 的輕質砌塊，取10 塊放置于電熱鼓風干燥箱中，在75℃溫度下烘干48h，冷卻至室溫，稱量其干密度，并進行抗壓強度試驗，試驗結果如表7 所示。

表7 加活性劑A2 的輕質渣土砌塊28d 抗壓強度及干密度

從表7 中可以看出，輕質渣土砌塊的干密度均穩定在840㎏/m3左右，抗壓強度最高可達2.35MPa，抗壓強度平均值為2.17MPa。

通過抗壓強度及干密度試驗可以看出：不加渣土活性劑，輕質渣土砌塊的干密度在720㎏/m3左右，抗壓強度平均值為0.72MPa；加渣土活性劑A1，輕質渣土砌塊的干密度在820 ㎏/m3左右，抗壓強度平均值為1.58MPa，相比不加渣土活性劑的砌塊，強度均值提高了219%；加渣土活性劑A2，輕質渣土砌塊的干密度在840㎏/m3左右，抗壓強度平均值為2.17MPa，相比不加渣土活性劑的砌塊，強度均值提高了301%。

2.2 砌塊表面破壞情況試驗

在上述三組試驗配比下，觀察輕質渣土砌塊在進行抗壓強度試驗時，其表面和內部破損情況，試驗結果如圖2 所示。

從圖2 中可以看出，不加活性劑的A0 組砌塊，砌塊表面和內部破損比較嚴重，壁面出現明顯的剝落現象，輕輕一碰，砌塊便可破碎，即砌塊經過抗壓強度試驗后不再具有強度；加活性劑的A1 組砌塊，砌塊被壓扁，且表面出現明顯裂紋，但沒有完全破裂開，對其再次進行抗壓強度試驗時，強度并不高；加活性劑的A2 組砌塊，砌塊表面看不出破損的痕跡，表面沒有明顯的裂紋，對其再次做抗壓強度試驗時，其強度仍能達到第一次強度的50%以上。

圖2 砌塊破損情況圖

通過分析可得，渣土活性劑可以明顯提高輕質渣土砌塊的抗壓強度，渣土活性劑中添加適量的三乙醇胺可以改善活性劑的效果，能夠使得聚苯顆粒和砂漿膠結得更加緊密，減少砌塊在進行抗壓強度試驗時所產生的裂縫，使得砌塊在進行第二次抗壓強度時，仍然具有一定的強度。

3 結論

本研究以建筑渣土為主要原料，水泥為主要膠凝材料，結合自主研發的與渣土特性相適應的渣土活性劑，通過一定工藝制備成輕質渣土砌塊，進行抗壓強度、干密度和砌塊表面破壞情況試驗，得出以下結論：

使用自主研發的渣土活性劑可以明顯提高輕質渣土砌塊的抗壓強度，渣土活性劑中添加適量的三乙醇胺可以改善活性劑的效果，能夠使得聚苯顆粒和砂漿膠結得更加緊密，減少砌塊在進行抗壓強度試驗時所產生的裂縫，使得砌塊在進行第二次抗壓強度時，仍然具有一定的強度。