林廢-固廢復合裝配式建筑墻體砌塊制備機理研究

摘要：自從綠色墻材的概念被提出后，探索林廢-固廢復合制備裝配式建筑墻體材料的技術成為一項重要的研究課題。以再生骨料混凝土砌塊作為主要研究對象，創新研發林廢-固廢復合制備裝配式建筑墻體材料，優化現有墻體砌塊尺寸設計，使其達到非承重墻體的要求，并提升建筑節能效果。通過研究林廢固廢混凝土新型砌塊在墻材領域的潛在應用，不僅推動回收再利用廢舊混凝土，有效促進建筑廢棄物的可持續發展利用，還為相關領域提供實驗數據和理論指導，推動高強復合混凝土砌塊技術的發展和應用。以加強低碳技術研發為抓手，推動建筑材料行業向輕型化、終端化、制品化轉型。

關鍵詞：林廢固廢裝配式建筑墻體砌塊制備機理

ResearchonthePreparationMechanismoftheWallBlocksofForest-andSolid-WasteCompositePrefabricatedBuildings

WANGZhiyong

ChongqingOpenUniversity，ChongqingTechnologyandBusinessInstitute，Chongqing，400052China

Abstract：Sincetheconceptofgreenwallmaterialswasproposed，ithasbecomeanimportantresearchtopictoexplorethetechnologyofthecompositepreparationofthewallmaterialofprefabricatedbuildingsfromforestwasteandsolidwaste.Takingtheblockofrecycled-aggregateconcreteasthemainresearchobject，thispaperinnovativelyresearchesanddevelopsthecompositepreparationof thewallmaterialofprefabricatedbuildingsfromforestwasteandsolidwaste，andoptimizesthesizedesignofexistingwallblocks，soastomeettherequirementsofnon-bearingwallsandimprovetheenergy-savingeffectofbuildings.Thispaperstudiesthepotentialapplicationofthenewblockofforest-andsolid-wasteconcreteinthefieldofwallmaterials，whichnotonlypromotestherecyclingandreuseofwasteconcreteandeffectivelypromotethesustainabledevelopmentandutilizationofconstructionwaste，butalsoprovidesexperimentaldataandtheoreticalguidanceforrelatedfieldsandpromotesthedevelopmentandapplicationofhigh-strengthcompositeconcreteblocktechnology.Withstrengtheningtheresearchanddevelopmentoflow-carbontechnologyasthestartingpoint，thebuildingmaterialindustryispromotedtowardslightweight，terminalandproducttransformation.

KeyWords：Forestwasteandsolidwaste;Prefabricatedbuilding;Wallblock;Preparationmechanism

隨著生態文明建設和工業行業的不斷發展，大量建筑和園林固體廢棄物的產生量不斷增加。為有效控制和監管工業固體廢物的收集、利用和處理，2020年新《固廢法》的實施以及相關政策標準的出臺起到了積極約束作用。重慶市中心城區建筑垃圾專項治理規劃（2021—2035）中也明確，至2035年底，重慶市中心城區工程垃圾、拆除垃圾、裝修垃圾分類收集率達95%，建筑垃圾資源化利用率達82%，建筑垃圾綜合利用率達85%的目標。然而仍然存在一些問題需要解決。首先，區域發展不平衡導致整體廢物綜合利用水平和資源利用率有待提高。其次，還需要進一步開發和升級資源利用技術，這些問題導致環境污染和資源浪費，與可持續生態文明發展觀背道而馳。

2林廢固廢混凝土砌塊研究現狀

2.1林廢混凝土砌塊研究現狀

對于林廢混凝土砌塊，國內外在這方面的理論研究很少，也沒有可供研究參考的實際工程，這直接阻礙了林廢混凝土砌塊的進一步推廣應用。有關林廢混凝土砌塊的理論研究，國家已有可供工程實踐參考的相關技術規程和規范，然而對這種新型墻材的研究仍較少。

武漢理工大學李保德等人[1]利用有限元分析軟件對該砌塊進行了較為細致的試驗研究，是對其力學性能進行的一次有益探索。李燕[2]在此基礎上重點研究了地震作用下林廢混凝土砌塊砌體墻的工作性能，荷載作用下該類砌體墻裂縫發展規律及剪壓復合力作用下帶構造柱的該類砌塊墻體的抗剪承載力計算公式。

2.2固廢混凝土砌塊研究現狀

國內對于建筑垃圾資源化利用的研究工作起步較晚，相關法律規范和技術標準至今尚未出臺。國內固廢混凝土的研究和應用相對而言較為有限，與國外相比，其在再生骨料基本性能研究、制備技術、相關技術規范以及法律法規等方面的發展明顯滯后[3]。

研究主題與成果主要集中在固廢混凝土配合比設計、砌塊結構研究、砌體力學性能研究和墻體抗震性能研究四個方面。

3林廢-固廢復合裝配式墻體砌塊制備方案

針對材料配合比優化設計制備復合型節能環保墻體砌塊材料技術，從理論研究、實驗測試和數值仿真三個方面開展研究，解決現有墻體砌塊自重大、保溫差、易開裂等問題。其中，配合比優化理論研究和工作性能分析是前期基礎工作，為林廢-固廢復合裝配式墻體材料制備提供理論支撐；在此基礎上，完成復合墻體材料的制備成型并通過微觀測試和宏觀性能試驗，根據實驗結果得出優化對策措施，獲得目標復合墻體材料的關鍵技術，最終實現林廢-固廢復合裝配式墻體材料的生產與應用[4-5]。

4林廢-固廢復合裝配式墻體砌塊制備機理

以建筑固廢、林廢回收再利用為出發點，圍繞裝配式建筑墻體材料的技術要求，設計新型林廢-固廢復合裝配式建筑墻體砌塊，采用正交試驗的方法，主要針對影響因素進行分析，并從配比出發進行優化。優化的目標是降低砌塊的自重，并提高砌塊的物理力學性能，以滿足非承重墻體的要求。通過這種方式，可以有效提升建筑的節能性能。

通過一系列的試驗和模擬研究，對砌塊進行多物理場非線性耦合仿真分析，并合理優化砌塊的尺寸。同時，結合微觀測試和宏觀性能試驗的方法，設計出符合裝配式建筑領域技術要求的節能環保復合墻體材料，如圖2所示。通過探究林廢-固廢復合砌塊在墻材領域的應用潛力，既可以促進建筑固廢和林廢的回收再利用，又可以利用新型膠凝材料的性能優勢開發出一種新型墻材。這種新型墻材通過對建筑垃圾中的骨料進行回收再生，對再生骨料進行固化制備再生混凝土，并進行各項性能研究，以滿足再生混凝土砌塊在力學、強度等方面的性能要求[6]。這為建筑固廢和林廢的資源化利用提供了新的方向，并為裝配式建筑林廢-固廢復合墻體材料的設計和應用提供試驗數據和理論指導。

4.1復合裝配式墻體砌塊配合比優化設計

針對目前建筑固廢、林廢和建筑節能的現狀，優化尺寸設計，利用破碎的廢棄混凝土作為骨料，摻入一定量的林廢制備林廢-固廢復合裝配式建筑墻體空心砌塊，在其空腔內填充一定的林廢-固廢復合填充料，使其成為新型綠色節能砌塊。在實驗室進行林廢-固廢復合裝配式建筑墻體砌塊的制備、抗壓強度、密度和導熱系數的試驗。在實驗室中人工制備建筑固廢，獲取粒徑符合要求的再生骨料。同時，摻入一定比例的林廢，使用再生骨料替代部分天然骨料，通過設置不同的配合比，制備多組林廢-固廢復合裝配式墻體材料的外圈材料。隨后對這些試塊進行力學性能試驗，從中選擇出力學性能最優的一組試塊[7]。并將這組試塊作為砌塊力學性能研究的基礎，使其滿足裝配式建筑墻體對該材料的性能要求。

4.2復合裝配式墻體材料物理力學性能

以砌塊密度和砌塊幾何尺寸為變量，建立了不同形狀的砌塊模型，如圖3所示。對制備的林廢-固廢復合裝配式建筑墻體砌塊進行物理力學性能試驗，分別進行林廢-固廢復合裝配式建筑墻體砌塊抗壓強度、抗折強度、干表觀密度、吸水率和含水率試驗，測定砌塊的相關物理力學性能參數，選出強度最大的砌塊結構。

4.3復合裝配式墻體材料非線性耦合仿真分析F

通過熱工性能測試，計算得出其導熱系數，并通過COMSOL軟件模擬砌塊的傳熱過程，檢驗數值模擬的準確性，為砌塊生產確定工藝參數。通過林廢-固廢復合裝配式墻體材料熱工性能測試結果，計算得出其導熱系數，并通過COMSOL軟件模擬砌塊的傳熱過程，得出傳熱系數的數值模擬結果，將兩者進行對比，檢驗數值模擬的準確性，為砌塊生產確定工藝參數。

5結語

以建筑固廢、林廢回收再利用為出發點，圍繞裝配式建筑墻體材料的技術要求，設計新型林廢-固廢復合裝配式建筑墻體砌塊，主要通過優化配比，降低砌塊的自重，同時提高砌塊的物理力學性能，以解決現有墻體砌塊存在的自重大、保溫性能差、易開裂等問題。通過利用建筑和園林垃圾再生骨料制備再生混凝土，探索將林廢-固廢復合砌塊應用于墻材領域的可能性。積極推進建筑固廢、林廢的回收再利用，提升能源利用效率，助力“雙碳”目標實現。

參考文獻

[1]王興肖.植物纖維增強砌塊砌體力學性能試驗研究與有限元分析[D].武漢：武漢理工大學，2010.

[2]李燕.植物纖維混凝土砌塊墻片抗震性能試驗研究[D].武漢：武漢理工大學，2013.

[3]賴光甜.多源固廢協同固化紅砂巖渣土機理及其路用性能研究[D].贛州：江西理工大學，2023.

[4]楊雷銘.造紙白泥輕質混凝土內隔墻板的配合比設計及其性能研究[D].柳州：廣西科技大學，2022.

[5]蔣為安.面向2035的中國竹建筑工程發展技術路線圖研究[D].北京：清華大學，2023.

[6]項陽.利用新型膠凝材料固化的建筑垃圾再生骨料的研究[D].烏魯木齊：新疆農業大學，2021.

[7]盧志鵬.固廢再生模板砌塊砌體基本力學性能及熱工性能研究[D].西安：西安建筑科技大學，2023.