建筑知行说丨听说农作物、冶金废渣、橡胶都能做混凝土砖了！
近年来，墙体材料是建筑材料的主流，是建筑性能的主要载体。非黏土、节能、利废、改善建筑功能、减少环境污染和原料采掘不破坏生态环境的各类墙体材料称为新型墙体材料[1-3]。我国墙体材料工艺技术、产品质量与使用功能等方面，均大大落后于工业发达国家。发展新型墙体材料，利废是关键 。
1、新型秸秆纤维混凝土实心砖
在制作传统混凝土砖时，生产水泥至关重要，生产水泥的过程中，不但会消耗大量的资源，而且会造成十分严重的环境污染问题。有数据表明，2010年中国的水泥及水泥基材料行业的资源消耗量已达到154.41×108t[4]，每生产1t水泥(PI525,PO425,PS325)释放295.4-445.6kg的二氧化碳[5]，中国是一个农业大国，每年会有大量的农业剩余物产出。仅在2006年，稻谷、小麦、玉米、棉花和油菜籽等5种主要作物秸秆量就达了4.33×108t，但可能源化利用量却仅为1.77×108t[6]。
根据文献[7]李碧雄等的研究，其团队进行了秸秆纤维混凝土抗压强度试验，以及实心砖大面抗压、抗折、保温隔热和干缩试验。对砖的受压应力与应变关系、早期干缩率随时间变化规律进行函数拟合分析。结果表明: 氯化钙、高岭土对增强秸秆纤维混凝土强度效果明显;由于秸秆纤维的掺入，与普通混凝土实心（GCB）相比，新型秸秆纤维混凝土实心砖（NSFCB）的大面抗压强度和抗折强度分别降低28.5%和6.8%，但折压比提高了30.5%，并且延性也较好;采用改进的有理分式很好地拟合了实心砖受压应力一应变试验曲线，决定系数值接近1，具有良好的相关性;NSFCB保温隔热性能突出，同GCB相比，其导热系数值下降了18.9%;7d后NSFCB的干缩率变化较小，干缩性能良好;采用双曲线函数式拟合 NSFCB干缩率一时间试验曲线，总体分布无显著差异，拟合度较高[7]。
也就是说明采用新型秸秆纤维混凝土制作的实心砖可作为承重材料应用于中低层建筑的承重墙中，同时可作为具有导热系数较低、保温隔热性能较好的建筑材料用于建筑中。
2、高炉矿渣骨料路面砖
冶炼废渣作为钢铁生产过程中的副产品,其产量是粗钢产量的 10% ~ 15%,我国目前约有 70%的 钢渣处于堆存或填埋状态[8]。因转炉钢渣有易磨性差、游离氧化钙含量较高等缺陷,全国转炉钢渣利用率约为10%。高炉矿渣是铁矿石冶炼生铁时从高炉排出的一种熔渣,成分与水泥熟料相似,高炉矿渣中含有十几种成分,主要为 Si、Ca、Al、Mg 等的氧化物,高炉矿渣虽然是钢铁工业固体废弃物的一种, 但是作为一种二次资源( 主要用于生产骨料或矿渣粉),已广泛应用于建筑、建工等行业[9]。
路面砖作为一种道路铺装材料,制造方法众多。传统方法为使用砂石为骨料,水泥作为胶结剂生产。
根据文献[10]探索使用转炉钢渣、高炉矿渣、硅灰等冶金固废作为骨料及添加剂进行混凝土路面砖的配比研究。为工业冶金固废的资源综合利用提供新途径。根据文献[10]铁发辉团队创新试验了转炉钢渣及高炉矿渣两种冶金废渣在混凝土路面砖中作为骨料使用的优劣性,试验结果显示,高炉矿渣化学性质稳定、粒径适中、易磨性好,适用于路面砖生产。通过对高炉矿渣不同粒径下路面砖强度对比,确定了 3 mm 以下矿渣为生产路面砖最优骨料。路面砖中添加硅灰试验结果显示,硅灰能够有效提高路面砖强度和表面质量,且 5%的硅灰添加量为路面砖生产最优配比。
3、橡胶混凝土砖
目前，废弃橡胶已经成为主要工业废弃物之一。如何处置废弃橡胶轮胎，各国根据自己的国情有着不同的处理方法。橡胶粉有“黑色黄金”之称，是通过物理法或化学法将废旧轮胎粉碎或研磨成不同粒径的颗粒。橡胶粉用量最大的是作为改性沥青的原材料之一，应用在公路工程和公用工程方面。要提高我国废旧轮胎的回收利用率，需进一步提高橡胶粉在建筑工程上的应用潜力。将橡胶粉掺加到混凝土中，制成一种新型的混凝土——橡胶混凝土，它在动力性能、耐久性能、隔热、隔声性能等方面表现出了明显的优势，更能适应建筑工程市场的需要。近年来，橡胶混凝土已逐渐在公路、铁路、民用建筑等应用中取得开拓性进展[11]。
根据文献[11]白涛团队对比了橡胶混凝土砖与粉煤灰砖在墙体功能上的优缺点。橡胶粉的掺入提高了砖的抗折强度，而抗压强度却有所降低，但符合隔墙强度要求。随着橡胶掺量的增加，橡胶混凝土砖密度越来越小。橡胶混凝土砖比蒸压粉煤灰砖的吸水率和饱和系数都有所降低，使得橡胶混凝土砖在作为隔墙砖使用时比蒸压粉煤灰砖更加具有优势 。
参考文献
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文案丨程泽堃
图片丨源自网络
排版丨jzq
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