轻质渣土砌块研究

刘乐 李大伟 徐陆洋 李德闻 陈建印

（枣庄中联水泥有限公司）

0 引言

现如今，我国正在进行大规模的基础建设，产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，含量高达80%以上。建筑渣土的处理方法大多采用外运、洗砂、露天堆放等，这种方法不仅浪费了大量的人力、物力，占用大量的土地资源，而且会对社会环境造成严重的污染和破坏[1-3]。渣土中的主要矿物为石英，此外还有一些长石和云母，通过一定的工艺可以使用渣土原料制备轻质砌块，使其变废为宝，得到有效的利用。本研究通过使用自主研发的渣土活性剂结合水泥等胶凝材料制备了一种轻质渣土砌块，该砌块具有显著的保温、隔热、隔声的功能，能够降低墙体的自重，使渣土得到有效的利用，为建筑渣土的处理提供一条经济合理的路径[4-5]。

1 试验原材料及试验方法

1.1 原材料

水泥：海螺水泥有限公司生产的P·O 42.5R 普通早强硅酸盐水泥；

聚苯颗粒：粒径在1～2mm 之间、堆积密度在12～15㎏/m3之间；

建筑渣土：取自深圳蛇口渣土堆场，含有少量的废弃混凝土、大石块、废砖和有机垃圾等，含砂量较高，在75%左右，属于中性砂土，由地基、管道、隧道等开挖所产生。渣土经5mm 筛筛下后备用，其粒径分布和主要化学成分如表1、表2 所示。

表1 建筑渣土粒径分布

表2 建筑渣土化学成分

图1 为建筑渣土的XRD 图谱。从图1 可以看出，渣土的主要矿物为石英，此外还有一些长石和云母。

图1 渣土XRD 图谱

渣土活性剂：自主研发，与渣土性质相适应，能够提高渣土分散、改善渣土颗粒表面活性的溶液，主要成分含有氨基磺酸盐、硫酸钠、氯化镁、三乙醇胺等物质。

1.2 配合比设计

轻质渣土砌块成型试验所用原材料的配比设计为：渣土占总干料质量的85%，水泥占总干料质量的15%，用水量为砂浆流动度达到(210±5)mm 时的需水量；其成型一组体积为10L 的砌块所用原材料的质量如表3 所示：

表3 轻质砌块配合比

根据之前不断的探索试验，本次试验所用渣土活性剂配方设计如表4 所示。

表4 渣土活性剂配方(g)

1.3 成型工艺

轻质渣土砌块的成型工艺：按照原材料配比精准称量所有原材料，将预先制备好的渣土活性剂和称量好的水稀释混合均匀，倒入15L 搅拌锅中，然后依次将渣土和水泥倒入搅拌机搅拌2min 后，加入聚苯颗粒再搅拌3min (45r/min)，采用手工振压成型，装入100mm×100mm×100mm 的模具中，表面覆盖塑料薄膜，放置水泥胶砂标准养护室养护1d 后脱模，脱模后砌块表面全部覆盖塑料薄膜，再置于标准养护室养护至规定龄期28d。

2 试验过程及结果

2.1 抗压强度及干密度试验

根据表3 的原材料配比进行成型，所制备的达到规定龄期28d 的轻质砌块，取10 块放置于电热鼓风干燥箱中，在75℃温度下烘干48h，冷却至室温，称量其干密度，并进行抗压强度试验，试验结果如表5 所示。

从表5 中可以看出，轻质渣土砌块的干密度均稳定在720㎏/m3左右，抗压强度最高可达0.85MPa，抗压强度平均值为0.72MPa。

表5 轻质渣土砌块28d 抗压强度及干密度

根据表3 的原材料配比进行成型，并加入渣土活性剂配方A1，所制备的达到规定龄期28d 的轻质砌块，取10 块放置于电热鼓风干燥箱中，在75℃温度下烘干48h，冷却至室温，称量其干密度，并进行抗压强度试验，试验结果如表6 所示。

表6 加活性剂A1的轻质渣土砌块28d 抗压强度及干密度

从6 中可以看出，轻质渣土砌块的干密度均稳定在820㎏/m3左右，抗压强度最高可达1.72MPa，抗压强度平均值为1.58MPa。

根据表3 的原材料配比进行成型，并加入渣土活性剂配方A2，所制备的达到规定龄期28d 的轻质砌块，取10 块放置于电热鼓风干燥箱中，在75℃温度下烘干48h，冷却至室温，称量其干密度，并进行抗压强度试验，试验结果如表7 所示。

表7 加活性剂A2 的轻质渣土砌块28d 抗压强度及干密度

从表7 中可以看出，轻质渣土砌块的干密度均稳定在840㎏/m3左右，抗压强度最高可达2.35MPa，抗压强度平均值为2.17MPa。

通过抗压强度及干密度试验可以看出：不加渣土活性剂，轻质渣土砌块的干密度在720㎏/m3左右，抗压强度平均值为0.72MPa；加渣土活性剂A1，轻质渣土砌块的干密度在820 ㎏/m3左右，抗压强度平均值为1.58MPa，相比不加渣土活性剂的砌块，强度均值提高了219%；加渣土活性剂A2，轻质渣土砌块的干密度在840㎏/m3左右，抗压强度平均值为2.17MPa，相比不加渣土活性剂的砌块，强度均值提高了301%。

2.2 砌块表面破坏情况试验

在上述三组试验配比下，观察轻质渣土砌块在进行抗压强度试验时，其表面和内部破损情况，试验结果如图2 所示。

从图2 中可以看出，不加活性剂的A0 组砌块，砌块表面和内部破损比较严重，壁面出现明显的剥落现象，轻轻一碰，砌块便可破碎，即砌块经过抗压强度试验后不再具有强度；加活性剂的A1 组砌块，砌块被压扁，且表面出现明显裂纹，但没有完全破裂开，对其再次进行抗压强度试验时，强度并不高；加活性剂的A2 组砌块，砌块表面看不出破损的痕迹，表面没有明显的裂纹，对其再次做抗压强度试验时，其强度仍能达到第一次强度的50%以上。

图2 砌块破损情况图

通过分析可得，渣土活性剂可以明显提高轻质渣土砌块的抗压强度，渣土活性剂中添加适量的三乙醇胺可以改善活性剂的效果，能够使得聚苯颗粒和砂浆胶结得更加紧密，减少砌块在进行抗压强度试验时所产生的裂缝，使得砌块在进行第二次抗压强度时，仍然具有一定的强度。

3 结论

本研究以建筑渣土为主要原料，水泥为主要胶凝材料，结合自主研发的与渣土特性相适应的渣土活性剂，通过一定工艺制备成轻质渣土砌块，进行抗压强度、干密度和砌块表面破坏情况试验，得出以下结论：

使用自主研发的渣土活性剂可以明显提高轻质渣土砌块的抗压强度，渣土活性剂中添加适量的三乙醇胺可以改善活性剂的效果，能够使得聚苯颗粒和砂浆胶结得更加紧密，减少砌块在进行抗压强度试验时所产生的裂缝，使得砌块在进行第二次抗压强度时，仍然具有一定的强度。