林废-固废复合装配式建筑墙体砌块制备机理研究

摘要：自从绿色墙材的概念被提出后，探索林废-固废复合制备装配式建筑墙体材料的技术成为一项重要的研究课题。以再生骨料混凝土砌块作为主要研究对象，创新研发林废-固废复合制备装配式建筑墙体材料，优化现有墙体砌块尺寸设计，使其达到非承重墙体的要求，并提升建筑节能效果。通过研究林废固废混凝土新型砌块在墙材领域的潜在应用，不仅推动回收再利用废旧混凝土，有效促进建筑废弃物的可持续发展利用，还为相关领域提供实验数据和理论指导，推动高强复合混凝土砌块技术的发展和应用。以加强低碳技术研发为抓手，推动建筑材料行业向轻型化、终端化、制品化转型。

关键词：林废固废装配式建筑墙体砌块制备机理

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

随着生态文明建设和工业行业的不断发展，大量建筑和园林固体废弃物的产生量不断增加。为有效控制和监管工业固体废物的收集、利用和处理，2020年新《固废法》的实施以及相关政策标准的出台起到了积极约束作用。重庆市中心城区建筑垃圾专项治理规划（2021—2035）中也明确，至2035年底，重庆市中心城区工程垃圾、拆除垃圾、装修垃圾分类收集率达95%，建筑垃圾资源化利用率达82%，建筑垃圾综合利用率达85%的目标。然而仍然存在一些问题需要解决。首先，区域发展不平衡导致整体废物综合利用水平和资源利用率有待提高。其次，还需要进一步开发和升级资源利用技术，这些问题导致环境污染和资源浪费，与可持续生态文明发展观背道而驰。

2林废固废混凝土砌块研究现状

2.1林废混凝土砌块研究现状

对于林废混凝土砌块，国内外在这方面的理论研究很少，也没有可供研究参考的实际工程，这直接阻碍了林废混凝土砌块的进一步推广应用。有关林废混凝土砌块的理论研究，国家已有可供工程实践参考的相关技术规程和规范，然而对这种新型墙材的研究仍较少。

武汉理工大学李保德等人[1]利用有限元分析软件对该砌块进行了较为细致的试验研究，是对其力学性能进行的一次有益探索。李燕[2]在此基础上重点研究了地震作用下林废混凝土砌块砌体墙的工作性能，荷载作用下该类砌体墙裂缝发展规律及剪压复合力作用下带构造柱的该类砌块墙体的抗剪承载力计算公式。

2.2固废混凝土砌块研究现状

国内对于建筑垃圾资源化利用的研究工作起步较晚，相关法律规范和技术标准至今尚未出台。国内固废混凝土的研究和应用相对而言较为有限，与国外相比，其在再生骨料基本性能研究、制备技术、相关技术规范以及法律法规等方面的发展明显滞后[3]。

研究主题与成果主要集中在固废混凝土配合比设计、砌块结构研究、砌体力学性能研究和墙体抗震性能研究四个方面。

3林废-固废复合装配式墙体砌块制备方案

针对材料配合比优化设计制备复合型节能环保墙体砌块材料技术，从理论研究、实验测试和数值仿真三个方面开展研究，解决现有墙体砌块自重大、保温差、易开裂等问题。其中，配合比优化理论研究和工作性能分析是前期基础工作，为林废-固废复合装配式墙体材料制备提供理论支撑；在此基础上，完成复合墙体材料的制备成型并通过微观测试和宏观性能试验，根据实验结果得出优化对策措施，获得目标复合墙体材料的关键技术，最终实现林废-固废复合装配式墙体材料的生产与应用[4-5]。

4林废-固废复合装配式墙体砌块制备机理

以建筑固废、林废回收再利用为出发点，围绕装配式建筑墙体材料的技术要求，设计新型林废-固废复合装配式建筑墙体砌块，采用正交试验的方法，主要针对影响因素进行分析，并从配比出发进行优化。优化的目标是降低砌块的自重，并提高砌块的物理力学性能，以满足非承重墙体的要求。通过这种方式，可以有效提升建筑的节能性能。

通过一系列的试验和模拟研究，对砌块进行多物理场非线性耦合仿真分析，并合理优化砌块的尺寸。同时，结合微观测试和宏观性能试验的方法，设计出符合装配式建筑领域技术要求的节能环保复合墙体材料，如图2所示。通过探究林废-固废复合砌块在墙材领域的应用潜力，既可以促进建筑固废和林废的回收再利用，又可以利用新型胶凝材料的性能优势开发出一种新型墙材。这种新型墙材通过对建筑垃圾中的骨料进行回收再生，对再生骨料进行固化制备再生混凝土，并进行各项性能研究，以满足再生混凝土砌块在力学、强度等方面的性能要求[6]。这为建筑固废和林废的资源化利用提供了新的方向，并为装配式建筑林废-固废复合墙体材料的设计和应用提供试验数据和理论指导。

4.1复合装配式墙体砌块配合比优化设计

针对目前建筑固废、林废和建筑节能的现状，优化尺寸设计，利用破碎的废弃混凝土作为骨料，掺入一定量的林废制备林废-固废复合装配式建筑墙体空心砌块，在其空腔内填充一定的林废-固废复合填充料，使其成为新型绿色节能砌块。在实验室进行林废-固废复合装配式建筑墙体砌块的制备、抗压强度、密度和导热系数的试验。在实验室中人工制备建筑固废，获取粒径符合要求的再生骨料。同时，掺入一定比例的林废，使用再生骨料替代部分天然骨料，通过设置不同的配合比，制备多组林废-固废复合装配式墙体材料的外圈材料。随后对这些试块进行力学性能试验，从中选择出力学性能最优的一组试块[7]。并将这组试块作为砌块力学性能研究的基础，使其满足装配式建筑墙体对该材料的性能要求。

4.2复合装配式墙体材料物理力学性能

以砌块密度和砌块几何尺寸为变量，建立了不同形状的砌块模型，如图3所示。对制备的林废-固废复合装配式建筑墙体砌块进行物理力学性能试验，分别进行林废-固废复合装配式建筑墙体砌块抗压强度、抗折强度、干表观密度、吸水率和含水率试验，测定砌块的相关物理力学性能参数，选出强度最大的砌块结构。

4.3复合装配式墙体材料非线性耦合仿真分析F

通过热工性能测试，计算得出其导热系数，并通过COMSOL软件模拟砌块的传热过程，检验数值模拟的准确性，为砌块生产确定工艺参数。通过林废-固废复合装配式墙体材料热工性能测试结果，计算得出其导热系数，并通过COMSOL软件模拟砌块的传热过程，得出传热系数的数值模拟结果，将两者进行对比，检验数值模拟的准确性，为砌块生产确定工艺参数。

5结语

以建筑固废、林废回收再利用为出发点，围绕装配式建筑墙体材料的技术要求，设计新型林废-固废复合装配式建筑墙体砌块，主要通过优化配比，降低砌块的自重，同时提高砌块的物理力学性能，以解决现有墙体砌块存在的自重大、保温性能差、易开裂等问题。通过利用建筑和园林垃圾再生骨料制备再生混凝土，探索将林废-固废复合砌块应用于墙材领域的可能性。积极推进建筑固废、林废的回收再利用，提升能源利用效率，助力“双碳”目标实现。

参考文献

[1]王兴肖.植物纤维增强砌块砌体力学性能试验研究与有限元分析[D].武汉：武汉理工大学，2010.

[2]李燕.植物纤维混凝土砌块墙片抗震性能试验研究[D].武汉：武汉理工大学，2013.

[3]赖光甜.多源固废协同固化红砂岩渣土机理及其路用性能研究[D].赣州：江西理工大学，2023.

[4]杨雷铭.造纸白泥轻质混凝土内隔墙板的配合比设计及其性能研究[D].柳州：广西科技大学，2022.

[5]蒋为安.面向2035的中国竹建筑工程发展技术路线图研究[D].北京：清华大学，2023.

[6]项阳.利用新型胶凝材料固化的建筑垃圾再生骨料的研究[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2021.

[7]卢志鹏.固废再生模板砌块砌体基本力学性能及热工性能研究[D].西安：西安建筑科技大学，2023.