輕質(zhì)渣土砌塊研究

劉樂 李大偉 徐陸洋 李德聞 陳建印

（棗莊中聯(lián)水泥有限公司）

0 引言

現(xiàn)如今，我國正在進(jìn)行大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)，產(chǎn)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(dá)80%以上。建筑渣土的處理方法大多采用外運(yùn)、洗砂、露天堆放等，這種方法不僅浪費(fèi)了大量的人力、物力，占用大量的土地資源，而且會對社會環(huán)境造成嚴(yán)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(zhì)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(fā)的渣土活性劑結(jié)合水泥等膠凝材料制備了一種輕質(zhì)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(jīng)濟(jì)合理的路徑[4-5]。

1 試驗(yàn)原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

水泥：海螺水泥有限公司生產(chǎn)的P·O 42.5R 普通早強(qiáng)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(jī)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(chǎn)生。渣土經(jīng)5mm 篩篩下后備用，其粒徑分布和主要化學(xué)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(xué)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(fā)，與渣土性質(zhì)相適應(yīng)，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(zhì)。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

輕質(zhì)渣土砌塊成型試驗(yàn)所用原材料的配比設(shè)計(jì)為：渣土占總干料質(zhì)量的85%，水泥占總干料質(zhì)量的15%，用水量為砂漿流動度達(dá)到(210±5)mm 時(shí)的需水量；其成型一組體積為10L 的砌塊所用原材料的質(zhì)量如表3 所示：

表3 輕質(zhì)砌塊配合比

根據(jù)之前不斷的探索試驗(yàn)，本次試驗(yàn)所用渣土活性劑配方設(shè)計(jì)如表4 所示。

表4 渣土活性劑配方(g)

1.3 成型工藝

輕質(zhì)渣土砌塊的成型工藝：按照原材料配比精準(zhǔn)稱量所有原材料，將預(yù)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)1d 后脫模，脫模后砌塊表面全部覆蓋塑料薄膜，再置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期28d。

2 試驗(yàn)過程及結(jié)果

2.1 抗壓強(qiáng)度及干密度試驗(yàn)

根據(jù)表3 的原材料配比進(jìn)行成型，所制備的達(dá)到規(guī)定齡期28d 的輕質(zhì)砌塊，取10 塊放置于電熱鼓風(fēng)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(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。

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

表5 輕質(zhì)渣土砌塊28d 抗壓強(qiáng)度及干密度

根據(jù)表3 的原材料配比進(jìn)行成型，并加入渣土活性劑配方A1，所制備的達(dá)到規(guī)定齡期28d 的輕質(zhì)砌塊，取10 塊放置于電熱鼓風(fēng)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(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表6 所示。

表6 加活性劑A1的輕質(zhì)渣土砌塊28d 抗壓強(qiáng)度及干密度

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

根據(jù)表3 的原材料配比進(jìn)行成型，并加入渣土活性劑配方A2，所制備的達(dá)到規(guī)定齡期28d 的輕質(zhì)砌塊，取10 塊放置于電熱鼓風(fēng)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(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表7 所示。

表7 加活性劑A2 的輕質(zhì)渣土砌塊28d 抗壓強(qiáng)度及干密度

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

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

2.2 砌塊表面破壞情況試驗(yàn)

在上述三組試驗(yàn)配比下，觀察輕質(zhì)渣土砌塊在進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，其表面和內(nèi)部破損情況，試驗(yàn)結(jié)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(nèi)部破損比較嚴(yán)重，壁面出現(xiàn)明顯的剝落現(xiàn)象，輕輕一碰，砌塊便可破碎，即砌塊經(jīng)過抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)后不再具有強(qiáng)度；加活性劑的A1 組砌塊，砌塊被壓扁，且表面出現(xiàn)明顯裂紋，但沒有完全破裂開，對其再次進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，強(qiáng)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(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，其強(qiáng)度仍能達(dá)到第一次強(qiáng)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(zhì)渣土砌塊的抗壓強(qiáng)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(jié)得更加緊密，減少砌塊在進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)所產(chǎn)生的裂縫，使得砌塊在進(jìn)行第二次抗壓強(qiáng)度時(shí)，仍然具有一定的強(qiáng)度。

3 結(jié)論

本研究以建筑渣土為主要原料，水泥為主要膠凝材料，結(jié)合自主研發(fā)的與渣土特性相適應(yīng)的渣土活性劑，通過一定工藝制備成輕質(zhì)渣土砌塊，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、干密度和砌塊表面破壞情況試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

使用自主研發(fā)的渣土活性劑可以明顯提高輕質(zhì)渣土砌塊的抗壓強(qiáng)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(jié)得更加緊密，減少砌塊在進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)所產(chǎn)生的裂縫，使得砌塊在進(jìn)行第二次抗壓強(qiáng)度時(shí)，仍然具有一定的強(qiáng)度。