[0001] 本发明涉及环保建材领域，具体涉及一种基于面层增强的免烧砌筑块体及其制备方法。

[0002] 渣土余泥，是指在各种建设工程进行过程中产生的多余泥土，是城市基础建设工程的主要废弃物之一。而目前大部分工程产生的渣土余泥的转移堆放或填埋不仅会占用大量的空间与土地资源，同时会给环境带来诸多污染，且渣土余泥在收纳场的堆放也有一定的安全隐患。因此，将渣土余泥作为建筑材料进行再生利用不仅能解决大体量渣土余泥等建筑固废的处置问题，还能节约大量自然资源，降低建造成本。

[0003] 目前也有许多学者对渣土余泥的再利用问题展开研究。中国专利文献CN116535154A“一种高强隧道余泥渣土砖及其制备方法”公开了以隧道余泥渣土、水泥、水及纤维为原料，通过一次压制成型制备高强余泥渣土砖。而如今在对渣土余泥的再生利用进行研究分析的过程中，多数关于渣土余泥本身作为原料形成的制品都存在以下问题：（1）材料处理和制备过程复杂，制备和养护对设备要求较高，生产效率低；（2）渣土免烧制品的性能相对较低，使用范围和应用场景受限；（3）渣土余泥利用率低，难以处置消耗大体量的渣土余泥等建筑垃圾；（4）在制成渣土免烧制品的过程中需要掺入级配合适的粗细骨料、胶凝材料和复合添加材料等材料，成本优势不明显。上述问题使得目前渣土余泥免烧制品，不能大量消纳渣土余泥，也难以用于工程实际和推广应用。

[0021] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。下述实施例中所述的试剂、方法和设备如无特殊说明，均采用现有的试剂、方法和设备。

[0022] 本发明公开了一种基于面层增强的免烧砌筑块体及其制备方法，基于面层增强的免烧砌筑块体包括水泥土块和水泥基增强层。水泥土块原料包括废弃泥土、水泥和水。将废弃泥土、少量水泥、水合搅拌得到混合料，装入模具中，采用压力压制成型，然后自然养护得到水泥土块。在水泥土块外层施加一层一定厚度的水泥基增强层。本发明制备的免烧砌筑块体具备优异的物理性能，强度高，耐久性好，成本低，碳排放少，对渣土余泥的利用率大等特点。本发明免烧砌筑块体中的水泥土块作为内部填充材料，对强度和性能要求不高，实现固体废弃物的高效资源利用；外水泥及增强层能显著提高砌筑块体的强度、耐磨、耐冲击和抗渗透等使用和耐久性能。

[0023] 一、本发明免烧砌筑块体组成如下：基于面层增强的渣土余泥免烧砌筑块体包括水泥土块1和水泥基增强层2。

[0024] 水泥土块1原料包括渣土余泥、水泥和水。取渣土余泥25份，水泥1份，水3 4份。~

[0025] 渣土余泥可替换为废弃矿渣、炉渣、砖渣、垃圾焚烧底渣、建筑垃圾等固体废弃物制备渣土余泥粒径2 5mm。
~

[0026] 水泥基增强层2材料可采用普通混凝土、高强混凝土、纤维增强的超高性能混凝土（UHPC）和工程水泥基复合材料（ECC）等高性能水泥基材料。

[0027] 二、本发明免烧砌筑块体具体制备方法如下：步骤1：取渣土余泥25份，水泥1份，水3 4份，将渣土余泥进行自然风干，接着进行~
烘干，将烘干后的渣土余泥经晒网筛分，得到粒径小于5mm的渣土余泥，将水泥与水搅拌混合，再与筛分后得到的渣土余泥进行混合，得到混合料；
步骤2：将混合料压制成型后经自然养护得到水泥土块1；混合料可通过液压进行压制成型，成型压力不小于10MPa；也可通过静压成型，将混合料装入钢模具中盖上盖头开始施压，成型压力不小于10MPa。

[0028] 在水泥土块1表面构造凹凸粗糙的表面，以提高水泥土块1与水泥基增强层2之间的连接面和咬合力。

[0029] 步骤3：在水泥土块1外层施加一层一定厚度的水泥基增强层2。

[0030] 水泥基增强层2的实施方法可采用支模现浇方式、支模自密实方式、支模灌浆方式或永久性模板灌浆的方式，并可在水泥土块1表面或灌浆料层4增设钢丝网，进一步提高水泥基增强层2的抗裂和强度等性能。具体施加方法如下：方式一：如图1所示，当水泥基增强层2厚度大于6cm，水泥基增强层2的实施方法可采用支模现浇的方式，步骤如下：
S301：支模和水泥土块1放置于定位。将制备的水泥土块1放入模具中，优选采用可重复使用的金属模具，利用与水泥基增强层2材料一致的垫块进行定位，确保水泥基增强层
2的厚度到达要求。定位垫块体积尽量小，表面粗糙，使其与水泥基增强层2（新旧材料界面）连接强度高。

[0031] S302：水泥基增强层2的浇筑。将水泥基增强层2的混凝土搅拌均匀后倒入水泥土块1与钢模具的间隙中，并用振捣棒进行振捣，使得混凝土充分填充间隙，水泥基增强层2达到设定的厚度。

[0032] S303：对水泥基增强层2进行浇水覆膜和自然养护；S304：达到养护龄期后，拆模得到免烧砌筑块。

[0033] 方式二：如图2所示，当水泥基增强层2层厚度在3cm 6cm，水泥基增强层2的实施方~法可采用支实的方式，步骤如下：
S311：支模和设置定位块体。安装模具，放置定位块体。

[0034] S312：加入自密实混凝土材料。在模具中倒入一定体积（水泥基增强层2的体积）的自密实混凝土。

[0035] S313：放置和压入水泥土块1（固体废弃物）块体。将水泥土块1(固体废弃物）块体土块居中放入模具并压入自密实混凝土，自密实混凝土上冒填充缝隙和面层，形成外裹层。

[0036] S314：对浇筑的水泥基增强层2进行浇水覆膜和自然养护；S315：达到养护龄期后，拆模得到免烧砌筑块。

[0037] 方式三：当水泥基增强层2厚度小于3cm，水泥基增强层2的实施方法可采用支模灌浆的方式，步骤如下：S321：支模和设置定位块体。安装模具，放置定位块体，在模具底部设置灌浆孔。

[0038] S322：放入水泥土块1。将水泥土块1(固体废弃物)块体放入模具内和定位，确保各部分间隙满足增强层厚度要求；S323：增强层灌浆。将灌浆混合料加入适量水搅拌制成灌浆液，从模具底部灌浆孔
6注入灌浆液，使得灌浆材料充满缝隙和覆盖水泥土块1表层并达到设定的厚度；
S324：对浇筑的水泥基增强层2进行浇水覆膜和自然养护；
S325：达到养护龄期后，拆模后得到免烧砌筑块。

[0039] 上述方案得到的免烧砌筑块体结构如图5所示。

[0040] 作为本发明的优选实施方式，所述方式一、方式二、方式三均可在水泥基增强层和水泥土块之间增设钢丝网，进一步提高外部水泥基增强材料层的抗裂和强度等性能。增设钢丝网的免烧砌筑块体结构如图6所示。

[0041] 方式四：水泥基增强层2的实施方法可采用水泥基增强层永久性模具21灌浆的方式，步骤如下：S331：支模。采用水泥基增强层2材料制备的水泥基增强层永久性模具21，或采用水泥基增强层2材料制备的具备一定厚度的整体外壳作为模具，在模具下部设置灌浆孔6；
S332：放入水泥土块1。将制备的水泥土块1(固体废弃物)块体放入模具中，利用与水泥基增强层2材料一致的垫块进行定位，确保浇筑水泥基增强层2的厚度到达要求。定位垫块体积尽量小，表面粗糙，使其与水泥基增强层2（新旧材料界面）连接强度高。

[0042] S333：连接层灌浆。将灌浆混合料加入适量水搅拌制成灌浆液，从模具底部的灌浆孔6注入灌浆液，使得灌浆材料充满模板与水泥土块1之间的缝隙；在实施水泥基增强层2之前，用于水泥土块1在模具中支撑和定位的垫块，采用与水泥基增强层2材料相同或性能不低于水泥基增强层2的材料，制备成体积较小的垫块，表面粗糙，使得垫块与后浇水泥基增强层2或灌浆料之间的连接紧密可靠。

[0043] S334：水泥土块1上表面层采用高强水泥基材料（高强砂浆、混凝土、UHPC，ECC等）填满抹平。

[0044] S335：达到养护龄期后，拆模后得到免烧砌筑块制品，其产品结构如图7所示。

[0045] 作为本发明的优选实施方式，所述方式四可在灌浆料层增设钢丝网，进一步提高水泥基增强层2的抗裂和强度等性能。增设钢丝网的免烧砌筑块体结构如图8所示。

[0046] 三、本发明对渣土免烧砖的性能测试：（1）抗压强度
测试设备：微机电液伺服万能试验机、液压试验机
测试方法：圆柱形小样的抗压强度R按照GB/T2810‑2016《陶瓷砖试验方法》，采用万能电子压力机进行测试。免烧砌筑块体按照GB/T2542‑2012《砌墙砖试验方法》中规定的抗压强度试验方法进行。将中间断裂后形成的两个半截砖，断口朝外叠到一起，将试件置于试验机承压板上，使试样中心轴线与试验机压板的压力中心保持重合，之后以10kN/s‑
30kN/s的速度缓慢加荷，直至试件破坏。记录最大破坏荷载P。每个试件的抗压强度按公式(1)计算，精确至0.1MPa。

[0047] 公式(1)式中：R一试件的抗压强度，MPa；
P一破坏荷载，N；
L一受压面的长度，mm；
B一受压面的宽度，mm。

[0048] 四、相关说明本发明所提供免烧砌筑块体主要用于受压状态的应用场景，例如墙体砖及砌块、路面砖、路缘石、挡土边坡砌筑块体等，其形状体积、内层材料、增强层材料与具体要求如下表所示。

[0049] （1）本发明免烧砌筑块体形状体积如表1所列：表1 免烧砌筑块体形状体积

[0050] （2）本发明内部块体材料组成、含水率及成型压力如表2所列：表2 水泥土块材料组成、含水率及成型压力

[0051] （3）免烧砌筑块体水泥基增强层与水泥土块的厚度对比如表3所列：表3 水泥基增强层与水泥土块的厚度对比（图13‑图15）

[0052] 免烧砌筑块体的水泥基增强层与水泥土块在高度方向的厚度比值为0.08‑0.2；长方体状免烧砌筑块体的水泥基增强层与水泥土块在长度方向和宽度方向的厚度比值均为0.1‑0.3；圆柱体状免烧砌筑块体的水泥基增强层与水泥土块在直径方向的厚度比值为
0.12‑0.3。

[0053] 五、实验设置：实施例1：
如图9所示，本实施例提供了一种基于面层增强的免烧砌筑块体，以渣土余泥、水泥、水为原料制成水泥土块体，在其外层覆盖一定厚度的水泥基增强层2。水泥土块1中水泥含量为5%，含水率13%。水泥基增强层2的材料为普通C30混凝土。本实验例中的免烧砌筑块体为标准实心砖，水泥基增强层2厚度为25mm。

[0054] 具体制备过程如下：步骤1：按质量份数计算，取渣土余泥25份，水泥1份，水3 4份，将渣土余泥进行自~
然风干，接着进行烘干，将烘干后的渣土余泥经晒网筛分，得到粒径小于5mm的渣土余泥，将水泥与水搅拌混合，再与筛分后得到的渣土余泥进行混合，得到混合料；
步骤2：将混合料压制成型后经自然养护得到水泥土块1；混合料通过液压进行压制成型，成型压力为10MPa；
步骤3：采用方式一在水泥土块1外层施加一层一定厚度的水泥基增强层2。

[0055] 取实施例1步骤2所获得的水泥土块1和实施例1步骤3所获得的浇筑水泥基增强层后的水泥土块进行抗压测试，测试结果如图10‑图12。

[0056] 测试结论：含水泥基增强层的水泥土块的抗压力明显强于不含水泥基增强层水泥土块。

[0057] 因此，本发明的免烧砌筑块体以工程渣土等材料为原料，无需掺入过多水泥与外加剂，降低成本，以实现对渣土余泥的资源化利用，且提高免烧砌筑块体的抗拉强度。

[0058] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。