工业废渣制备墙体材料抗压性能优化策略研究

引言：

面对全球环保与资源紧张的双重压力，工业废渣的有效回收和资源化利用成为社会关注的焦点。墙体材料作为建筑行业的基础性材料，其性能的优化对于推动绿色建筑及可持续发展至关重要。然而，废渣材料在墙体应用中的主要难题，便是抗压强度的不足，直接影响到结构安全性与耐久性。因此，如何在确保环境友好性的同时，提升废渣墙体材料的抗压能力，成为亟待解决的技术挑战。

1. 工业废渣墙体材料抗压特性研究背景

利用废渣发展资源化不仅适应当前环境科学发展的要求，也是未来建筑行业发展的主要趋势。当前，随着建筑行业的对绿色建筑以及可持续发展的要求越来越高，废渣用于制备墙体材料逐渐展现出新的发展潜力[1]。虽然废渣的材料具有很大的利用开发空间，但废渣墙体材料的抗压强度问题一直阻碍了其大规模推广利用。解决废渣墙体材料的抗压强度问题是保障建筑物工程质量以及推进未来的建筑工业创新发展的必要条件和重要举措。

2. 当前技术体系存在的制约因素

2.1 废渣掺量与强度指标的矛盾关系

建筑废渣作为一种新型建筑材料，其掺量与强度的相互制约是其发展最为突出的技术难点，过高的建筑垃圾掺量往往会使墙体材料达不到结构要求甚至难以保证建筑材料的耐久性和安全性。墙材中的气孔、杂质随着建筑垃圾掺量的增高而增加，这使得材料的力学性能下滑[2]。如何在最大化保证环境效益的前提下，如何更好地调整建筑废渣的掺量，使其既能有效地增大墙体材料的可持续性，又不会大幅度影响其强度指标，这是建筑垃圾在新型墙材发展中亟待解决的技术难点。

2.2 材料成型工艺中的稳定性障碍

成型稳定性也同废渣砌块的抗压强度有关，砌块常用的传统成型工艺下，废渣作为材料成分较为复杂且材料成分一致性不好，容易出现混合不匀、材料分层现象，直接影响产品的强度稳定性[3]，这样的稳定性差异也加大了产品成型过程中的控制成本，也不利于产品的工业化规模化生产。

3 工业废渣制备墙体材料抗压性能提升的技术路径

3.1 原材料配比的协同效应分析

废渣制建材原料调整，从整体性能优化角度来说，核心是对原料选择的合理搭配，由于废渣的物理化学性质本就属于异质性，若将原料调配到符合建设需要，从源头上进行质量把控。废渣材料若单独使用，很难达到合格的抗压指标，不同废渣和其他辅材相互配合则可弥补相互间的缺陷，实现不同材料的优势互补，在材料原料调配中主要解决的是比例问题，需要在对比实验中反复筛选。结合废渣材料的物化特性、结合其他材料，最终构建材料抗压强度与持久强度相协调的配方模型 [4]。废渣种类在材料抗压性能中展现的效果是全方位的，适当的比例不仅取决于废渣的种类选择，而且会对生产技术、温度等外部工艺环节造成影响。合理的配方在经过不断实验、调整和优化，可实现低成本材料生产的资源节约效果。相应的，背后的推动力是永不停息、层出不穷的自我革新的思维，是不断超越技术极限和呵护可持续发展的贡献。

3.2 固化反应条件的精确调控

固化反应的可控程度在废渣制备墙体材料的过程中最直接影响着抗压强度的高低。固化反应是水泥等胶结物与废渣中的化学物质反应、产生固定结构、增加材料强度的过程，在废渣制备材料时由于废渣种类多、化学成分复杂，所以固化反应时常不完全、速度不均匀，进而使得最终的抗压强度不尽人意。具体在对废渣制备墙体材料时，对固化反应的控制就变得尤为关键。固化反应时温度、湿度、时间等条件的变化，均会造成材料最终强度的重大改变，在正确的实验基础上应对固化反应中的条件进行一定的控制，并相应进行调节，包括控制在一定的温度和湿度环境中反应的合适时间，尽可能使废渣和水泥充分反应，再根据不同种类的废渣进行针对性固化措施的选择，避免因固化反应不完全而导致的强度不高问题 [5]。固化反应条件的合理度不仅表现在固化反应环境中的温度、湿度的控制程度，还体现在如何使得工业化反应生产过程中更加容易掌控，怎样做到使理论最优化过程，控制工业化生产的强度，如何使其理论变成实际，如何使其理论走进生活，这是一个实际运用的过程，也是实际难题之一。如此，接下来在固化工艺的控制中，不只在具体化的工艺实践中展开研究，同时又应该重视数字、智能化的技术，利用大数据人工智能技术来对固化反应过程进行监测、控制，进而对固化反应实现精准性控制，为废渣墙体原料的强度增加夯实基础。

3.3 微观结构改善方法比较

另外一方面通过优化废渣微观结构来提升废渣墙体材料的抗压强度。废渣墙体材料微观结构决定了其力学性能尤其是其抗压强度，由于废渣材料的组成复杂、结构疏松，所以在微观层面常常会存在较大的孔隙率和不规则颗粒，而废渣材料的孔隙率使其力学性能很难达到实际工程建设的要求，因此从微观层面进行废渣墙体材料结构的改善对增强其抗压强度是有利的途径 [6]。一种废渣墙体材料的微观结构改善手段是通过纳米技术的应用来优化其微观孔隙结构。通过向废渣墙体材料中添加纳米材料，如纳米硅、纳米钙等，可以改善废渣墙体材料的微观孔隙结构，使其孔隙率有所下降，颗粒间的结合力更大，从而改善了材料的强度。纳米技术能够为废渣墙体材料带来全新的微观层面改善，它不仅可以改善材料的抗压性，还可以增强材料的耐久性、耐腐蚀性等。除了应用纳米技术，另外一种通过微观结构改性处理的方式是合理的进行材料界面改性处理。废渣材料中的界面过渡区结构直接影响材料的强度。针对界面过渡区进行改性处理可以改善界面结合强度，进而改善废渣材料的整体力学强度。

结束语：

工业废渣墙体材料的抗压强度增强是工业废渣资源化以及绿色建筑发展进程中不可或缺的重要组成部分。本文总结了现有的技术瓶颈，并基于原材料组成和微观结构优化给出了废渣墙体材料抗压强度提升的方法，而随着材料科学的发展，在未来废渣墙体材料得以广泛使用后，必将加快建筑工业的绿色发展进程。

参考文献：

[1] 王强 , 张赛全 , 张俊毅 . 工业废渣固化淤泥力学特性及微观机理研究 [J].安徽理工大学学报（自然科学版）,2024,44(1):38-45.

[2] 付军军 , 张子健 , 张庆 , 等 . 工业废渣基新型碳化胶凝材料性能研究 [J].江西建材 ,2024(5):36-40.

[3] 罗倩 . 基于工业废渣固化疏浚淤泥力学性能研究 [J]. 中国水运 : 下半月 ,2023(2):76-78.

[4] 张冬梅 , 郭宏志 . 工业废渣制备泡沫陶瓷材料及性能研究 [J]. 工业技术与职业教育 ,2023,21(4):9-12.

[5] 沈君 , 程寅 , 金小平 , 等 . 废渣基地聚物稳定粉黏土性能试验研究 [J]. 岩土力学 ,2024,45(S01):147-156.

[6] 王安辉 , 张艳芳 , 倪娇娇 , 等 . 工业废渣和膨润土协同固化污泥的性能与微观特征 [J]. 环境工程学报 ,2024,18(3):857-865.