李國(guó)旺， 徐元盛， 李玉花

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

0 前言

風(fēng)化石英巖是由千萬年前的巖石經(jīng)過風(fēng)化剝蝕作用或流水沖蝕作用而形成的解體的巖石碎屑,沉淀于石床上經(jīng)過數(shù)百萬年的膠結(jié)和堆積而成。風(fēng)化石英巖（砂巖、蘑菇石）為黃灰色,疏松多孔構(gòu)造,微鱗片變晶結(jié)構(gòu),表面具有絲絹光澤。

河南省登封市及南陽(yáng)、駐馬店等西部山區(qū)的地貌類型是石英巖剝蝕構(gòu)造地貌,地表存在著大量風(fēng)化石英巖剝蝕顆粒。強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖呈紅色土狀,組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞,風(fēng)化裂隙很發(fā)育,巖體破碎,含有大量的細(xì)小巖屑。由于該種巖石風(fēng)化嚴(yán)重，其強(qiáng)度較低，農(nóng)作物無法在上面生長(zhǎng)，既不能作為耕地，也不能作為建筑用砂和碎石使用，給地方造成極大的資源浪費(fèi)。

本文結(jié)合河南省登封市及西部山區(qū)風(fēng)化石英巖的實(shí)際情況,將風(fēng)化石英巖用于生產(chǎn)混凝土多孔磚或混凝土小型空心砌塊等新型墻體材料,來代替目前傳統(tǒng)的實(shí)心黏土磚,既達(dá)到廢棄物資源化利用的目的,又可具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 風(fēng)化石英巖化學(xué)成分和物理性能分析

1.1 風(fēng)化石英巖化學(xué)成分

按照 GB/T 14684-2001《建筑用砂》和 GB/T 176—1996《水泥化學(xué)分析方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，檢驗(yàn)的項(xiàng)目分別為:二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、堿含量、三氧化硫、氯離子含量。

表1 風(fēng)化石英巖的化學(xué)成分

由表1可見，3個(gè)不同地域的風(fēng)化石英巖（砂巖）樣品化學(xué)成分相差不多，70%以上都是SiO2，SO3含量不足0.1%，為高硅、低硫風(fēng)化砂巖，且K2O+Na2O含量≤5.0%，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14684-2001《建筑用砂》中對(duì)建筑用砂化學(xué)成分的要求，因此完全可以用作生產(chǎn)墻體材料的原材料。

1.2 風(fēng)化石英巖物理性能

由于風(fēng)化石英巖（砂巖）是千萬年前的巖石經(jīng)過長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕作用或水的沖蝕、溶解而形成的硅質(zhì)巖石顆粒，其粒徑大部分在0.05～4.75mm之間（含量大于50%），因此，可將其看作普通混凝土的細(xì)集料即砂。本項(xiàng)目研究按照GB/T 14686-2001《建筑用砂》中的項(xiàng)目要求進(jìn)行。

1.2.1顆粒級(jí)配

本試驗(yàn)三次取得風(fēng)化石英巖（砂巖）按照GB/T 14684-2001《建筑用砂》進(jìn)行篩分析檢驗(yàn)的結(jié)果見表2。

由表2可見,按細(xì)度模數(shù)來分,3個(gè)風(fēng)化石英巖樣品均屬于I區(qū)粗砂范圍，且級(jí)配良好，滿足建筑用砂的要求。

1.2.2其它物理指標(biāo)

考慮到風(fēng)化石英巖（砂巖）的特殊性，所以堅(jiān)固性項(xiàng)目的檢驗(yàn)分別采用了天然砂的硫酸鈉溶液法和人工砂的壓碎指標(biāo)法兩種檢驗(yàn)方法。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可見,風(fēng)化石英巖其它物理性能基本滿足GB/T 14684-2001《建筑用砂》標(biāo)準(zhǔn)中Ⅲ類砂的要求，但其堅(jiān)固性（按天然砂考慮）和壓碎指標(biāo)（按人工砂考慮）卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值，這說明風(fēng)化石英巖的堅(jiān)固程度比較差。對(duì)于混凝土來說，雖然細(xì)骨料對(duì)強(qiáng)度的影響沒有粗骨料那么明顯，但是，為了達(dá)到節(jié)約水泥、提高混凝土的密實(shí)度、強(qiáng)度和耐久性的目的，良好的顆粒級(jí)配、有限的有害物質(zhì)含量，尤其足夠的強(qiáng)度和堅(jiān)固性是非常必要的，由此可見，風(fēng)化石英巖不能滿足建筑用砂的使用要求,也就是說它不能作為建筑用砂（混凝土的細(xì)集料）使用。

2 風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的研究

2.1 試驗(yàn)用原材料

表2 風(fēng)化石英巖的顆粒級(jí)配

2.1.1 風(fēng)化石英巖

產(chǎn)地登封，其化學(xué)性能指標(biāo)見表1。

2.1.2 水泥

試驗(yàn)采用登封市第二水泥廠P·C 32.5水泥，其技術(shù)性能見表4。

表3 風(fēng)化石英巖的其它物理指標(biāo)

2.1.3 粉煤灰

試驗(yàn)采用登封市熱電廠的干排Ⅲ級(jí)粉煤灰，其化學(xué)成分見表5。

表4 水泥的化學(xué)成分和技術(shù)性能

2.1.4 碎石

試驗(yàn)采用登封產(chǎn)石灰石碎石,滿足GB/T 14685-2001《建筑用卵石、碎石》標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)格為（5～10）mm 單粒級(jí)，表觀密度2 720 kg/m3，堆積密度 1 630 kg/m3。

2.1.5 水

自來水。

2.2 風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的研制

選取下面四組配合比作為風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的試驗(yàn)配合比，見表5。

表5 風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚配合比

風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚力學(xué)性能按照GB/T 2542-2003《砌墻磚試驗(yàn)方法》進(jìn)行檢測(cè)，四種不同配合比生產(chǎn)的風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的抗壓強(qiáng)度見表6。

由表6可以看出,水泥摻量對(duì)風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的抗壓強(qiáng)度起到?jīng)Q定性的作用，隨著水泥摻量的增加，風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的抗壓強(qiáng)度也隨著增大。

表6 四個(gè)不同配合比風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的抗壓強(qiáng)度

對(duì)四個(gè)不同配合比混凝土多孔磚進(jìn)行尺寸偏差測(cè)量，由表7可以看出:風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的長(zhǎng)度、寬度、厚度均稍有偏差，但都在±1mm以內(nèi),均無缺棱掉角和裂紋。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的優(yōu)等品（A）要求。

通過以上四種配比風(fēng)化石英巖多孔磚的抗壓強(qiáng)度結(jié)果對(duì)比可知，試驗(yàn)編號(hào)3的風(fēng)化石英巖摻量為67%，水泥摻量?jī)H為13%，其強(qiáng)度達(dá)到了JC 943-2004《混凝土多孔磚》規(guī)定MU15等級(jí)的要求。

3 結(jié)語

風(fēng)化石英巖多孔磚具有很好的社會(huì)效益。風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚不需焙燒，節(jié)約燃料資源，按焙燒6 000萬塊標(biāo)磚熱耗1噸標(biāo)煤/萬塊來算，每年可為國(guó)家節(jié)約標(biāo)煤6 000 t。新型墻體材料的研究和應(yīng)用已經(jīng)引起很多國(guó)家的重視，它在節(jié)約資源、能源，尤其是對(duì)環(huán)境的保護(hù)有著十分重大的意義,風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚解決了傳統(tǒng)墻體材料大量占用耕地、消耗能源資源、污染環(huán)境的問題，又解決了大量廢棄資源綜合利用的問題，保證了人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，是一種可持續(xù)發(fā)展的新型環(huán)保墻體材料。

表7 四個(gè)不同配合比風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的尺寸偏差