CN103224368A - 一种利用固化污染土制作加芯建筑材料块体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用固化污染土制作加芯建筑材料块体的方法，属于土木工程领域。所述的加芯建筑材料块体由固化污染土芯材和砂浆或混凝土外包材料和内分隔壁构成，经过固化污染土芯材制作、砂浆或混凝土制作、加压成型、养护等步骤制作而成。固化污染土是指将固化剂与污染土(污水处理产生的污泥、矿石开采过程中产生的尾矿泥浆、石油钻井过程中产生的废弃泥浆、工业污染土等)拌合均匀，经固化剂与污染土间的物理化学反应，形成具有一定强度并将污染土中的有毒有害物质固定从而减少或消除有毒有害物质随水淋滤的硬化体。本发明有效利用了工业生产和日常生活产生的各种污泥及污染土，实现了各种污泥及污染土的减量化、无害化和资源化。
Description
技术领域
本发明属于土木工程领域，具体地说，是指利用固化污染土制作加芯建筑材料块体的方法。
背景技术
随着社会发展和环保标准的提高，工业生产和社会生活产生的各种污染土越来越多，对环境的污染目益严重，如：污水处理厂产生的污泥、各种工业污染土、废弃钻井泥浆、赤泥尾矿等。对这些污染土的无害化、减量化、资源化处理的需求越来越迫切。
目前对于这些污染土的处理方式主要是堆存或填埋，如：工厂有毒有害物堆存场的污染土、工厂生产化工原料溢流造成的污染土等一般是直接堆放；污水厂产生的污泥、造纸厂产生的污泥一般是经脱水后堆放；废弃钻井泥浆、赤泥尾矿则通常采用固化后堆存或填埋的处理方式。无论是堆存还是固化后堆存或填埋的处理方式都没有完全实现污染土的减量化和无害化，也没有实现资源化利用，仍然占用大量土地，存在潜在的环境污染威胁。
本发明提供一种利用固化污染土制作加芯建筑材料的方法，可以实现各种污染土的无害化和减量化，同时使其得到资源化利用。
发明内容
本发明提供一种利用固化污染土制作加芯建筑材料块体的方法。本发明首先采用固化剂与污染土拌合均匀制成固化污染土(2)使污染土中的有毒有害成分固定而不易随水淋滤出来；然后，采用砂浆或混凝土制作加芯建筑材料块体的外包材料(1)和内分隔壁(3)(固化污染土(2)芯材位于砂浆或混凝土外包材料(1)内由内分隔壁(3)分隔成的空间内)；最后，采用加压成型的方法使固化污染土(2)在压力作用下形成密实高强的固化土，达到一般建筑材料制品要求的强度，从而制成以固化污染土(2)为芯材、以砂浆或混凝土为外包材料(1)和内分隔壁(3)的加芯建筑材料块体。本发明提高了固化污染土(2)的强度，改善了其中的污染物易随水淋滤出来以及固化污染土(2)易风化碎裂造成二次污染的不足，而且实现了各种污染土的减量化、无害化和资源化。
所述的固化污染土(2)是指将经设计计量的固化剂与污染土拌合均匀，经固化剂与污染土间的一系列物理化学反应，形成具有一定强度并将污染土中的有毒有害物质固定，从而减少或消除其有毒有害物质随水淋滤的硬化体。所述的污染土可以采用工业生产或日常生活产生的含有有毒有害物质的污染土，如：污水处理产生的污泥、矿石开采过程中产生的尾矿泥浆、石油钻井过程中产生的废弃泥浆、造纸厂排出的污泥、工业生产过程中被污染的土体、河流湖泊清淤排放的污泥等。
所述的固化剂可以采用硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石灰、石膏、含SO3的工业废渣(磷石膏、脱硫石膏等)、活性矿物掺合料、铝酸盐或硅铝酸盐矿粉以及化学掺加剂中的一种或由其中的几种按不同比例组合而成。其中的活性矿物掺合料是含有活性氧化硅和活性氧化铝成分的天然或人工材料粉体，如：矿渣、粉煤灰、煅烧煤矸石、钢渣、沸石等。其中的化学掺加剂是针对不同来源和化学组成的污染土为达到良好的固化效果掺加的化学药剂。对于污水处理产生的污泥其化学掺加剂可以采用硫酸铝、氯化钙、萘系减水剂、硫酸镁等；对于矿石开采过程中产生的尾矿泥浆其化学掺加剂可以是磷酸一铵、硫酸钠等；石油钻井过程中产生的废弃泥浆其化学掺加剂可以是氯化铝、氯化铁、硫酸铝、硫酸铁、脉醛树脂、烧碱等；对于含有铅、铬、镉、铜、锌等重金属的污染土其化学掺加剂可以是磷酸盐、普钙等。所述的固化剂的掺量根据污染土的物理力学性质、化学性质以及固化和加压成型后加芯建筑材料块体的目标强度和有毒物质淋滤量指标确定。
所述的作为建筑材料块体的外包材料(1)和内分隔壁(3)的砂浆和混凝土，其材料组成和配比可以采用现有公知的各种砂浆和混凝土的材料组成和配比，如：普通水泥砂浆和混凝土、水泥聚合物砂浆和混凝土、碱激发胶凝材料砂浆和混凝土，再生骨料砂浆和混凝土。其所用的粗骨料粒径小于1cm。
在本发明的加芯建筑材料块体的外包材料(1)和内分隔壁(3)中可以设置抗拉增强材料，所述的抗拉增强材料可以采用现有公知的抗拉增强材料，如：不定向分布的纤维短切丝、定向分布的连续的纤维丝、由纤维编织而成的编织物、钢筋、钢丝网、土工格栅或由纤维制作的筋材；所述的纤维可以采用钢纤维、矿物纤维、化学纤维或植物纤维等。
所述的加芯建筑材料块体中各种原材料组分所占的质量百分比为：污染土：60～82％；固化剂：4～10％；砂浆或混凝土：10～33％。
所述的加芯建筑材料块体以及固化污染土(2)芯材在水平面、正立面和侧立面上的投影的几何形状可以是任意公知的几何形状，如：矩形、三角形、五边形、六边形、梯形、X形、扇形等，且投影上任意两点的距离不大于100cm。
所述的加芯建筑材料块体中砂浆或混凝土封闭外壳的厚度以1～5cm为宜，其外包材料(1)内空间分隔的数量不超过10个，内分隔壁(3)厚度以1～3cm为宜。
本发明提供一种利用固化污染土制作加芯建筑材料块体的方法，建筑材料块体的制作按以下步骤进行：
第一步，制作固化污染土(2)芯材。将所选的固化剂按设计的比例与污染土拌合均匀，放入模具A中均匀填实，经普通养护(温度15℃～40℃、相对湿度60％～100％)1～10天后脱模或不经过养护直接脱模。模具A的平面尺寸根据设计的固化污染土(2)芯材的平面尺寸确定。模具A的高度根据固化污染土(2)的物理性质(含水率、孔隙比、土颗粒级配)和固化污染土(2)芯材加压成型后的目标高度确定。
第二步，制作用作外包材料(1)和内分隔壁(3)的砂浆或混凝土。采用现有公知的方法按选定的砂浆或混凝土材料组成与配比制作。
第三步，在按照加芯建筑材料块体外形尺寸制作的模具B内的底面铺一层第二步制作的砂浆或混凝土；将第一步制作的固化污染土(2)块体放在该砂浆或混凝土层上，按设计间隔排列；在各固化污染土(2)块体间及固化污染土(2)与模板间填充砂浆或混凝土并在上部铺一层砂浆或混凝土层。在模具B内填充的各砂浆或混凝土层的厚度须保证加压成型后能够满足设计要求的砂浆或混凝土外包材料(1)及内分隔壁(3)的厚度要求。在制作砂浆或混凝土外包材料(1)及内分隔壁(3)的过程中按照设计要求采用现有公知方法设置抗拉增强材料。模具B的高度由加压成型后加芯建筑材料块体的目标高度、加压成型前固化污染土(2)芯材的高度(模具A的高度)以及砂浆或混凝土的物理性质(水胶比、骨料的颗粒级配)确定。
第四步，加压成型。加压成型方法采用现有公知的方法，加压成型的加压速率和最终的荷载根据固化污染土(2)芯材以及砂浆或混凝土外包材料(1)的物理性质(固化污染土(2)的含水率、孔隙比、渗透系数、土颗粒级配；砂浆和混凝土的水胶比、骨料的颗粒级配)确定。成型后脱模。
第五步，将加压成型的块体按水泥混凝土建筑材料制品的养护要求采用现有公知的普通养护、蒸汽养护或蒸压养护进行养护。
本发明提供一种利用固化污染土制作加芯建筑材料块体的方法，可以用于制作地面砖、装饰砖、路缘砖、护岸砖等砖材以及砌筑水池、挡土墙、烟囱、围墙、工业原料仓库等构筑物的砌块。
本发明的优点在于：实现了工业生产和日常生活中产生的各种污泥及污染土的减量化、无害化和资源化。
附图说明
图1加芯建筑材料块体剖面图；
图2实施例1中地面砖平面图；
图3实施例2中路沿砖平面图；
图4实施例3中河岸护壁砖平面图；
图5实施例4中砌筑水池的砌块正立面图；
图6实施例5中砌筑挡土墙的砌块平面图；
图7实施例6中的装饰砖平面图。
图中，1：外包材料；2：固化污染土；3：内分隔壁；4：土工格栅。图中尺寸单位为mm。
具体实施方式
本发明提供一种利用固化污染土制作加芯建筑材料块体的方法。本发明首先采用固化剂固化污染土使其中的有毒有害成分固定而不能随水淋滤出来；然后，采用砂浆或混凝土在固化污染土(2)外做一层封闭的包覆层并在固化污染土(2)块体间做必要的内分隔壁(3)；最后，采用加压成型的方法使固化污染土(2)在压力作用下形成密实高强的固化土，达到一般建筑材料制品要求的强度，制成以固化污染土(2)为芯材、以砂浆或混凝土为外包材料(1)和内分隔壁(3)的加芯建筑材料块体。
所述的固化污染土(2)是指将经设计计量的固化剂与污染土拌合均匀，经固化剂与污染土间的一系列物理化学反应，形成具有一定强度并将污染土中的有毒有害物质固定，从而减少或消除其有毒有害物质随水淋滤的硬化体。所述的污染土可以采用工业生产或日常生活产生的含有有毒有害物质的污染土，如：污水处理产生的污泥、矿石开采过程中产生的尾矿泥浆、石油钻井过程中产生的废弃泥浆、造纸厂排出的污泥、工业生产过程中被污染的土体、河流湖泊清淤排放的污泥等。
所述的固化剂可以采用硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石灰、石膏、含SO3的工业废渣(磷石膏、脱硫石膏等)、活性矿物掺合料粉体、铝酸盐或硅铝酸盐矿粉以及化学掺加剂中的一种或由其中的几种按不同比例组合而成。其中的活性矿物掺合料是含有活性氧化硅和活性氧化铝成分的天然或人工材料，如：矿渣、粉煤灰、煅烧煤矸石、钢渣、沸石。其中的化学掺加剂是针对不同来源和化学组成的污染土为达到良好的固化效果掺加的化学药剂。对于污水处理产生的污泥其化学掺加剂可以采用硫酸铝、氯化钙、萘系减水剂、硫酸镁等；对于矿石开采过程中产生的尾矿泥浆其化学掺加剂可以采用磷酸一铵、硫酸钠等；石油钻井过程中产生的废弃泥浆其化学掺加剂可以采用氯化铝、氯化铁、硫酸铝、硫酸铁、脉醛树脂、烧碱等：对于含有铅、铬、镉、铜、锌等重金属的污染土其化学掺加剂可以采用磷酸盐、普钙等。所述的固化剂的掺量根据污染土的物理力学性质、化学性质以及固化和加压成型后加芯建筑材料块体的目标强度和有毒物质淋滤量指标确定。
所述的作为加芯建筑材料块体的外包材料(1)和内分隔壁(3)的砂浆和混凝土其材料组成和配比可以采用现有公知的各种砂浆和混凝土的材料组成和配比，如：普通砂浆和混凝土、水泥聚合物砂浆和混凝土、碱激发胶凝材料砂浆和混凝土，再生骨料砂浆和混凝土。其所用的粗骨料粒径应小于1cm。
在本发明的加芯建筑材料块体的外包材料(1)和内分隔壁(3)中可以设置抗拉增强材料，所述的抗拉增强材料可以采用现有公知的抗拉增强材料，如：不定向分布的纤维短切丝、定向分布的连续的纤维丝、由纤维编织而成的编织物、钢筋或由纤维制作的筋材；所述的纤维可以采用钢纤维、矿物纤维、化学纤维或植物纤维等。
所述的加芯建筑材料块体中各种原材料组分所占的质量百分比为：污染土：60～82％；固化剂：4～10％；砂浆或混凝土：10～33％。由于在后续的加压成型过程中固化污染土(2)中的水会被压出而进入砂浆或混凝土外包材料(1)中，因此用于制作砂浆或混凝土的水可以利用加压过程中固化污染土(2)芯材中排出的水，因此制作砂浆或混凝土时加入的水量根据固化污染土(2)在加压成型时挤出的水量以及胶凝材料水化需要的水量确定。
所述的加芯建筑材料块体以及固化污染土(2)芯材在水平面、正立面和侧立面上的投影的几何形状可以是任意公知的几何形状，包括但不限于矩形、三角形、五边形、六边形、梯形、X形、扇形等，且投影上任意两点的距离不大于100cm。
为了充分的包裹固化污染土(2)芯材同时使加芯建筑材料块体能够满足强度要求，加芯建筑材料块体中砂浆或混凝土外包材料(1)层的厚度以1～5cm为宜，为了减少加芯建筑材料块体碎裂后暴露的固化污染土(2)芯材面积，应对固化污染土(2)芯材进行分隔，其外包材料(1)内空间分隔的数量不宜超过10个，内分隔壁(3)厚度以1～3cm为宜。
本发明提供一种利用固化污染土制作加芯建筑材料块体的方法，建筑材料块体的制作按以下步骤进行：
第一步，制作固化污染土(2)芯材。将所选的固化剂按设计的比例与污染土拌合均匀，放入模具A中均匀填实，经普通养护(温度15℃～40℃、相对湿度60％～100％)1～10天后脱模或不经过养护直接脱模。固化污染土(2)应具有一定强度使其能够脱模，同时须保证在后续加压过程中随孔隙液排出的污染物进入砂浆或混凝土外包材料(1)后能够使砂浆或混凝土外包材料(1)满足性能要求以及环保规范对加芯建筑材料块体的污染物淋滤指标的要求。模具A的平面尺寸根据设计的固化污染土(2)芯材的平面尺寸确定。模具A的高度根据固化污染土(2)的物理性质(含水率、孔隙比、土颗粒级配)和固化污染土(2)芯材加压成型后的目标高度确定。
第二步，制作用作外包材料(1)和内分隔壁(3)的砂浆或混凝土。采用现有公知的方法按选定的砂浆或混凝土材料组成与配比制作。
第三步，在按照加芯建筑材料块体外形尺寸制作的模具B内的底面铺一层砂浆或混凝土；将第一步制作的固化污染土(2)块体放在该砂浆或混凝土层上，按设计间隔排列；在各固化污染土(2)块体间及固化污染土(2)与模板间填充砂浆或混凝土并在上部铺一层砂浆或混凝土层；模具B内填充的各砂浆或混凝土层厚度须保证加压成型后能够满足设计要求的砂浆或混凝土外包材料(1)及内分隔壁(3)的厚度要求。在制作砂浆或混凝土外包材料(1)及内分隔壁(3)的过程中按照设计要求采用现有公知方法设置抗拉增强材料。模具B的高度由加压成型后加芯建筑材料块体的目标高度、加压成型前固化污染土(2)芯材的高度(模具A的高度)以及砂浆或混凝土的物理性质(水胶比、骨料的颗粒级配)确定。模具B底面设有排水孔，须保证能够排出加压成型时固化污染土芯材(2)中挤出的水，但砂浆或混凝土不会从排水孔中漏出。
第四步，加压成型。加压成型方法采用现有公知的方法，加压成型的加压速率和最终的荷载根据固化污染土(2)芯材以及作为外包材料(1)和内分隔壁(3)的砂浆和混凝土的物理性质(固化污染土(2)的含水率、孔隙比、土颗粒级配、渗透系数；砂浆和混凝土的水胶比、骨料的颗粒级配)以及加压成型后固化污染土(2)芯材和加芯建筑材料块体的目标强度确定，成型后脱模。
第五步，将加压成型的块体按现有公知的水泥混凝土建筑材料制品的养护要求采用普通养护、蒸汽养护或蒸压养护。所述的普通养护条件为温度15℃～40℃、相对湿度60％～100％；所述的常压蒸汽养护条件为常压、蒸汽温度高于100℃；所述的高压蒸汽养护条件为蒸汽温度高于176℃，压力为0.8～1.5MPa。
本发明提供一种利用固化污染土制作加芯建筑材料块体的方法，可以用于制作地面砖、装饰砖、路沿砖、护岸砖等砖材以及砌筑水池、挡土墙、烟囱、围墙、工业原料仓库等构筑物的砌块。
实施例1：
采用本发明提供的方法制作地面砖，其平面图如图2所示，其各种原材料组分所占的质量百分比和生产工艺为：
各种原材料组分所占的质量百分比如下：
污水处理厂产生的污泥：72％；污泥塑性指数18.5，含水率82.2％，孔隙比2.23；
固化剂：6％；其中，普通硅酸盐水泥：6％；粉煤灰2.5％；硫酸铝：1％；氯化钙：0.5％。
普通硅酸盐水泥砂浆：22％；其中，普通硅酸盐水泥：3％；砂：19％。
其生产工艺按如下步骤进行：
第一步，制作固化污染土芯材。将固化剂与污水处理厂产生的污泥拌合均匀，放入模具A中均匀填实，普通养护6天后脱模(养护温度20℃，相对湿度70％)。模具A的平面为边长22cm的正六边形，高度为18cm。
第二步，制作水泥砂浆。将用于制作水泥砂浆的普通硅酸盐水泥、砂混合并搅拌均匀。
第三步，在模具B内的底面铺一层厚度为1.5cm的水泥砂浆；将第一步制作的固化污染土块体放在该砂浆层的设计位置；在固化污染土与模板间填充砂浆并在上部铺一层厚度为1.5cm的砂浆。模具B的平面为边长24cm的正六边形，厚度为21cm。
第四步，加压成型。按照1KN/s的加压速率加压成型，直至压力达到500KN持续3min后成型完毕。加压成型后固化污染土芯材厚度为6cm，加芯地面砖总厚度为8cm。
第五步，加压成型后的加芯建筑材料块体经普通养护(养护温度20℃、相对湿度90％)7d强度等级达到MU3.5后移出养护室；
第六步，对养护后的块体进行着色处理成品出厂。
实施例2：
采用本发明提供的方法制作路沿砖，其平面图如图3所示，其各种原材料组分所占的质量百分比和生产工艺为：
各种原材料组分所占的质量百分比如下：
赤泥尾矿：74％；赤泥尾矿塑性指数8.5，含水率40％，孔隙比1.21
固化剂：4％；其中，矿渣硅酸盐水泥：3％；石膏：0.8％；硫酸钠：0.2％。
再生骨料纤维混凝土：22％；其中，矿渣硅酸盐水泥：4％；再生细骨料：4.5％；再生粗骨料：11.5％；钢纤维：0.5％；水：1.5％。
其生产工艺按如下步骤进行：
第一步，制作固化污染土芯材。将固化剂与赤泥尾矿拌合均匀，放入模具A中均匀填实，普通养护(养护温度30℃，相对湿度85％)3天后脱模。模具A的平面形状和尺寸如图4中固化污染土芯材的平面形状和尺寸，高度为130cm。
第二步，制作再生骨料混凝土。将用于制作外包材料和内分隔壁的矿渣硅酸盐水泥、再生细骨料、再生粗骨料、钢纤维和水混合并搅拌均匀制成再生骨料混凝土。
第三步，在模具B内的底面铺一层厚度为6cm的混凝土；将第一步制作的固化污染土块体放在该混凝土层上的设计位置；在固化污染土块体间以及固化污染土与模板间填充混凝土并在上部铺一层厚度为6cm的混凝土。模具B的平面形状和尺寸如图4中所示的路沿砖的外轮廓形状和尺寸，高度为142cm。
第四步，加压成型。按照0.5KN/s的加压速率加压成型，直至压力达到130KN持续1.5min后成型完毕。加压成型后固化污染土芯材高度为66cm，加芯地面砖总高度为75cm。
第五步，加压成型后的加芯建筑材料块体经蒸汽养护(常压、蒸汽温度135℃)5d抗折强度等级达到Cf3.0后移出养护室成品出厂；
实施例3：
采用本发明提供的方法制作护岸砖，其平面图如图4所示，其各种原材料组分所占的质量百分比和生产工艺为：
各种原材料组分所占的质量百分比如下：
石油钻井废弃泥浆：72％；泥浆塑性指数13.3，含水率35％，孔隙比0.95
固化剂：5％；其中，铝酸盐水泥：2.5％；矿渣：1.5％；脉醛树脂：0.5％；烧碱：0.5％。
粉煤灰硅酸盐水泥聚合物混凝土13％；其中，粉煤灰硅酸盐水泥3％，苯乙烯：0.5％；细骨料：3％；粗骨料：5.5％；水：1％。
其生产工艺按如下步骤进行：
第一步，制作固化污染土芯材。将固化剂与石油钻井废弃泥浆拌合均匀，放入模具A中均匀填实，普通养护(养护温度40℃，相对湿度95％)4天后脱模。模具A的平面为长×宽＝18.5cm×11cm的矩形，高度为18cm。
第二步，制作水泥聚合物混凝土。将用于制作外包材料和内分隔壁的粉煤灰硅酸盐水泥、苯乙烯、粗细骨料和水混合并搅拌均匀制成混凝土。
第三步，在模具B内的底面铺一层厚度为2cm的混凝土；将第一步制作的固化污染土块体放在该混凝土层上的设计位置；在固化污染土块体间以及固化污染土与模板间填充混凝土并在上部铺一层厚度为3.5cm的混凝土。模具B的平面为长×宽＝40cm×25cm的矩形，厚度为23.5cm。
第四步，加压成型。按照0.9KN/s的加压速率加压成型，直至压力达到450KN持续2.5min后成型完毕。加压成型后固化污染土芯材高度为10cm，河岸护岸砖总高度为13cm。
第五步，加压成型后的加芯建筑材料块体经高压蒸气养护(蒸汽温度200℃，压力1.2MPa)2d强度等级达到MU10后移出养护室成品出厂；
实施例4：
采用本发明提供的方法制作建筑砌块用于砌筑水池，其正立面图如图5所示，其各种原材料组分所占的质量百分比和生产工艺为：
各种原材料组分所占的质量百分比如下：
工业污染土：60％；污染土塑性指数11，含水率25％，孔隙比0.85
固化剂：7％；其中，普通硅酸盐水泥：4.5％；煅烧煤矸石：1％；磷石膏：0.5％；普钙：0.5％。
矿渣硅酸盐水泥砂浆33％；其中，矿渣硅酸盐水泥：4.5％，砂：27％；水：1.5％。
其生产工艺按如下步骤进行：
第一步，制作固化污染土芯材。将固化剂与工业污染土拌合均匀，分别放入模具A1和A2中均匀填实后直接脱模。模具A1的平面为长×宽＝37cm×4cm的矩形，高度为27cm；模具A2的平面为长×宽＝25cm×7cm的矩形，高度为27cm。
第二步，制作矿渣硅酸盐水泥砂浆。将用于制作外包材料和内分隔壁的矿渣硅酸盐水泥、砂和水混合并搅拌均匀制成砂浆。
第三步，在模具B内按图6中的设计位置布设碳纤维布；在模具B的底面铺一层厚度为2cm的砂浆；将第一步制作的固化污染土块体放在该砂浆层上的设计位置，在固化污染土块体间以及固化污染土与模板间填充砂浆并在上部铺一层厚度为2cm的砂浆。模具B的平面为“工”字形，平面尺寸如图6中复合建筑材料块体的外轮廓尺寸，模具B的高度为31cm。
第四步，加压成型。按照0.9KN/s的加压速率加压成型，直至压力达到450KN持续1min后成型完毕。加压成型后固化污染土芯材厚度为16cm，砌块总厚度为19cm。
第五步，加压成型后的加芯建筑材料块体经蒸汽养护(常压、蒸汽温度125℃)5d强度等级达到MU7.5后移出养护室成品出厂。
实施例5：
采用本发明提供的方法制作的加芯建筑材料块体用于砌筑挡土墙，其平面图如图6所示，其各种原材料组分所占的质量百分比和生产工艺为：
各种原材料组分所占的质量百分比如下：
污水处理厂产生的污泥：82％；污泥塑性指数15.5，含水率78％，孔隙比2.12。
固化剂：8％；其中，硫铝酸盐水泥：3.5％；沸石粉：1％；硫酸镁：0.5％。
普通硅酸盐水泥混凝土：10％；其中，普通硅酸盐水泥：2％；细骨料：2％；粗骨料：5.5％，水：0.5％
其生产工艺按如下步骤进行：
第一步，制作固化污染土芯材。将固化剂与污水处理厂产生的污泥拌合均匀，放入模具A中均匀填实，普通养护5天后脱模(养护温度25℃，相对湿度90％)。模具A的平面形状和尺寸如图7中固化污染土芯材的平面形状和尺寸，高度为50cm。
第二步，制作普通硅酸盐水泥混凝土。将用于制作外包材料和内分隔壁的普通硅酸盐水泥、粗细骨料和水混合并搅拌均匀。
第三步，在模具B内的底面铺一层厚度为1.5cm的混凝土；将第一步制作的固化污染土块体放在该砂浆层的设计位置；在固化污染土与模板间填充混凝土并在上部铺一层厚度为1.5cm的混凝土。模具B的平面形状和尺寸为图7中所示的加芯建筑材料块体外轮廓的形状和尺寸，高度为36cm。
第四步，加压成型。按照0.3KN/s的加压速率加压成型，直至压力达到225KN持续3min后成型完毕。加压成型后固化污染土芯材高度为17cm，砌块总高度为19cm。
第五步，加压成型后的加芯建筑材料块体经蒸汽养护(常压、蒸汽温度115℃)4d强度等级达到MU5.0后移出养护室成品出厂。
实施例6：
采用本发明提供的方法制作装饰砖，其平面图如图7所示，其各种原材料组分所占的质量百分比和生产工艺为：
各种原材料组分所占的质量百分比如下：
石油钻井废弃泥浆：74％；泥浆塑性指数14.5，含水率45％，孔隙比1.5
固化剂：10％；其中，硅酸钙矿粉：4％；铝酸钙矿粉：1％；脱硫石膏：1.5％；硫酸铝：0.3％；硫酸铁：0.2％。
普通硅酸盐水泥砂浆16％；其中，普通硅酸盐水泥3％；砂：12％；水：1％。
其生产工艺按如下步骤进行：
第一步，制作固化污染土芯材。将固化剂与石油钻井废弃泥浆拌合均匀，放入模具A1和A2中均匀填实，普通养护4天后脱模(养护温度20℃，相对湿度70％)。模具A1的平面为边长14.1cm的正方形，模具A2的平面为图8中2所示的固化污染土芯材的形状，高度为14cm。
第二步，制作水泥聚合物砂浆。将用于制作水泥聚合物砂浆的普通硅酸盐水泥、砂和水混合并搅拌均匀。
第三步，在模具B内的底面铺一层厚度为1.5cm的水泥砂浆；将第一步制作的固化污染土块体放在该砂浆层的设计位置；在固化污染土与模板间填充砂浆并在上部铺一层厚度为1.5cm的砂浆。模具B的平面形状和尺寸为图8中所示的加芯建筑材料块体外轮廓的形状和尺寸，高度为17cm。
第四步，加压成型。按照0.5KN/s的加压速率加压成型，直至压力达到250KN持续1.5min后成型完毕。加压成型后固化污染土芯材厚度为6.5cm，加芯装饰砖总厚度为8.5cm。
第五步，加压成型后的加芯建筑材料块体经普通养护(养护温度20℃、相对湿度90％)6d强度达到MU3.5后移出养护室；
第六步，对养护后的块体进行着色处理成品出厂。
Claims (9)
1.一种固化污染土和砂浆或混凝土构成的加芯建筑材料块体，其特征在于：由砂浆或混凝土构成加芯建筑材料块体的外包材料(1)以及外包材料(1)内部空间的内分隔壁(3)，在外包材料(1)内部由内分隔壁(3)分隔的空间内填充固化污染土(2)，经加压成型和养护制作而成。
2.根据权利要求1所述的一种固化污染土和砂浆或混凝土构成的加芯建筑材料块体，其特征在于：所述的固化污染土(2)是指将按设计计量的固化剂与污染土拌合均匀，经固化剂与污染土间的一系列物理化学反应，形成具有一定强度并将污染土中的有毒有害物质固定从而减少或消除其有毒有害物质随水淋滤的硬化体。所述的污染土为工业生产或日常生活产生的含有有毒有害物质的土体，包括但不限于污水处理产生的污泥、矿石开采过程中产生的尾矿泥浆、石油钻井过程中产生的废弃泥浆、造纸厂排出的污泥、工业生产过程中被污染的土体、河流湖泊清淤排放的污泥。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的固化剂是硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石灰、石膏、含SO3的工业废渣(磷石膏、脱硫石膏)、活性矿物掺合料、铝酸盐或硅铝酸盐矿粉以及化学掺加剂中的一种或由其中的几种按不同比例组合而成。其中的活性矿物掺合料是含有活性氧化硅和活性氧化铝成分的天然或人工材料粉体，包括但不限于矿渣、粉煤灰、煅烧煤矸石、钢渣、沸石。其中的化学掺加剂是针对不同来源和化学组成的污染土为达到良好的固化效果掺加的化学药剂。对于污水处理产生的污泥其化学掺加剂采用硫酸铝、氯化钙、萘系减水剂、硫酸镁；对于矿石开采过程中产生的尾矿泥浆其化学掺加剂采用磷酸一铵、硫酸钠；石油钻井过程中产生的废弃泥浆其化学掺加剂采用氯化铝、氯化铁、硫酸铝、硫酸铁、脉醛树脂、烧碱；对于含有铅、铬、镉、铜、锌等重金属的污染土其化学掺加剂采用磷酸盐、普钙。所述的固化剂的掺量根据污染土的物理力学性质、化学性质以及固化和加压成型后加芯建筑材料块体的目标强度和有毒物质淋滤量指标确定。
4.根据权利要求1所述的一种固化污染土和砂浆或混凝土构成的加芯建筑材料块体，其特征在于：所述的作为建筑材料块体外包材料(1)和内分隔壁(3)的砂浆和混凝土，其材料组成和配比采用现有公知的各种砂浆和混凝土的材料组成和配比，包括但不限于普通水泥砂浆和混凝土、水泥聚合物砂浆和混凝土、碱激发胶凝材料砂浆和混凝土，再生骨料砂浆和混凝土。其所用的粗骨料粒径小于1cm。
5.根据权利要求1所述的一种固化污染土和砂浆或混凝土构成的加芯建筑材料块体，其特征在于：所述的外包材料(1)和内分隔壁(3)中加入抗拉增强材料，抗拉增强材料是不定向分布的纤维短切丝、定向分布的连续的纤维丝、由纤维编织而成的织物、钢筋或由纤维制作的筋材。
6.根据权利要求1所述的一种固化污染土和砂浆或混凝土构成的加芯建筑材料块体，其中各种原材料组分所占的质量百分比为：污染土：60～82％；固化剂：4～10％；砂浆或混凝土：10～33％。
7.根据权利要求1所述的一种固化污染土和砂浆或混凝土构成的加芯建筑材料块体，其特征在于：该加芯建筑材料块体以及固化污染土(2)芯材在水平面、正立面和侧立面上的投影的几何形状是任意公知的几何形状，包括但不限于矩形、三角形、五边形、六边形、梯形、X形、扇形；投影上任意两点的距离不大于100cm。
8.根据权利要求1所述的一种固化污染土和砂浆或混凝土构成的加芯建筑材料块体，其特征在于：所述的加芯建筑材料块体的砂浆或混凝土外包材料(1)厚度为1～5cm，其外包材料(1)内空间分隔的数量不超过10个，内分隔壁(3)厚度为1cm～3cm。
9.根据权利要求1所述的一种固化污染土和砂浆或混凝土构成的加芯建筑材料块体，其特征在于：所述的加芯建筑材料块体的制作按以下步骤进行：
第一步，制作固化污染土(2)芯材。将所选的固化剂按设计的比例与污染土拌合均匀，放入模具A中均匀填实，经普通养护(温度15℃～40℃、相对湿度60％～100％)1～10天后脱模或不经过养护直接脱模。模具A的平面尺寸根据设计的固化污染土(2)芯材的平面尺寸确定。模具A的高度根据固化污染土(2)的物理性质(含水率、孔隙比、土颗粒级配)和固化污染土(2)芯材加压成型后的目标高度确定。
第二步，制作用作外包材料(1)和内分隔壁(3)的砂浆或混凝土。采用现有公知的方法按选定的砂浆或混凝土材料组成与配比制作。
第三步，在按照加芯建筑材料块体外形尺寸制作的模具B内的底面铺一层第二步制作的砂浆或混凝土；将第一步制作的固化污染土(2)块体放在该砂浆或混凝土层上，按设计间隔排列；在各固化污染土(2)块体间及固化污染土(2)与模板间填充砂浆或混凝土并在上部铺一层砂浆或混凝土层。在模具B内填充的各砂浆或混凝土层厚度须保证加压成型后能够满足设计要求的砂浆或混凝土外包材料(1)及内分隔壁(3)的厚度要求。在制作砂浆或混凝土外包材料(1)及内分隔壁(3)的过程中按照设计要求采用现有公知方法设置抗拉增强材料。模具B的高度由加压成型后加芯建筑材料块体的目标高度、加压成型前固化污染土(2)芯材的高度(模具A的高度)以及砂浆或混凝土的物理性质(水胶比、骨料的颗粒级配)确定。
第四步，加压成型。加压成型方法采用现有公知的方法，加压成型的加压速率和最终的荷载根据固化污染土(2)芯材以及砂浆或混凝土外包材料(1)的物理性质(固化污染土(2)的含水率、孔隙比、渗透系数、土颗粒级配；砂浆和混凝土的水胶比、骨料的颗粒级配)确定。成型后脱模。
第五步，将加压成型后的块体按的水泥混凝土建筑材料制品的养护要求采用现有公知的普通养护、蒸汽养护或高压蒸汽养护方式进行养护。
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