随着我国基础设施建设的快速发展,工程建设过程中产生的建筑渣土已呈爆发式增长。目前建筑渣土资源化利用率极低,以堆存处理为主,占据了城市周边大量的土地,渣土围城现象日益严重,带来严重的环境破坏和安全隐患。如何实现渣土高效资源化利用是建设工程面临的难点和痛点。利用工程渣土在施工现场制备免烧砖,实现渣土的就地资源化利用,对降低渣土外运处理成本、解决渣土围城问题和降低碳排放等,具有重大的经济效益和环境社会意义。本文基于理论分析和试验开展渣土免烧砖的技术研究,主要内容及结论如下:1、通过332个标准渣土免烧实心砖试件的抗压强度、吸水率、软化系数和碳化系数试验,研究了渣土免烧砖的最优配方和制备工艺并探究了渣土中影响免烧砖性能的因素。结果表明:1)矿渣和偏高岭土的掺入在一定胶凝材料用量范围内能提高抗压强度,最优掺量均为15%,综合考虑生产的便捷性和经济性,纯水泥是最佳胶凝材料。2)免烧砖的成型方式、成型含水率和养护方式对渣土免烧砖性能产生显著影响,其中成型方式最佳为10MPa静压成型、成型含水率最佳为13%;与自然养护相比,蒸压养护能显著提高渣土免烧砖早期强度和整体碳化系数。3)通过对比粉质黏土、素填土、花岗岩风化残积土和全风化土这四类渣土,得到渣土影响免烧砖强度的三个关键因素分别为渣土的颗粒级配、粒径分布和含泥量,在颗粒级配合格的情况下,粒径分布越粗,含泥量越低,渣土免烧砖抗压强度越高。实际生产中最优原材料处理工艺需要根据渣土本身的性能来决定。4)采用最优配方和工艺制备得到的MU5-MU20四个强度等级的渣土免烧砖渣土利用率高达80%～95%,都满足抗压强度、吸水率和软化系数的规范要求;MU5和MU10等级的碳化系数稍差,可采用蒸压养护的方式提升其碳化系数;MU15和MU20等级可直接满足碳化系数的要求。2、通过24个水泥胶砂试件和45个标准渣土免烧实心砖试件的抗压强度试验,进行了残积土余泥高温改性和应用研究。结果表明:1)残积土余泥经过高温煅烧能够显著激发其火山灰活性,具备利用价值。经济性和活性都较优的煅烧制度为750℃-2h,煅烧粒径为0.15mm,煅烧后余泥的活性指数为82。将煅烧余泥内掺取代15%水泥制备免烧砖,其抗压强度下降7.58%,具备利用价值。2)降低渣土的含泥量能够有效提高渣土免烧砖的抗压强度,含泥量与抗压强度基本呈线性关系,含泥量每降低1%,抗压强度提升约3%。3)通过试验数据拟合得到渣土免烧砖强度计算公式为:Y=0.891X1-0.275X4+12.956,可为实际生产提供重要的技术指导。3、对渣土免烧砖进行碳排放、成本和产业化分析。结果表明:1)渣土免烧砖和煅烧余泥技术的减碳效益非常明显。渣土免烧砖的碳排放远低于传统烧结砖,MU20强度内的碳排放量平均降低33.4%,MU5强度砖的降幅高达57.5%;生产煅烧余泥的碳排放仅为水泥的24.92%,在渣土免烧砖中掺入煅烧余泥相比使用纯水泥碳排放降低3.96%。2)渣土免烧砖的生产成本低。MU5-MU20四个强度等级渣土免烧砖生产成本依次为0.434、0.517、0.600、0.683元/块,均明显低于市场建筑废渣混凝土实心砖;采用本技术在施工现场制备渣土免烧砖具有明显的双重经济效益,常用强度等级砖的平均经济收益约0.69元/块。3)免烧砖技术的产业化分析。建立一条日消耗建筑渣土100吨、日产3万块标砖的小型现场移动式生产线。第1年一次性设备投入费约190.2万元,第1年将收回投入并可实现收益329.1万元;2～5可实现年收益500.3万元/年。