随着城镇化建设进程的推进,工程建设中产生的废土数量成几何级速度增长,目前工程废土处理方式仍以填埋为主资源化利用为辅,导致大量土地被占用,造成生态环境的严重破坏。工程废土在新型生土基保温空心砖中的资源化利用是以工程废土作为主要基材,通过合理的材料改性和构造设计优化,并结合现代化制造工艺生产新型节能墙材的创新技术手段,可为工程废土的再利用和建筑物降耗节能提供参考。对响应国家“保护生态环境,留住青山绿水”的号召,改善人居环境,实现社会可持续发展具有重要理论和现实意义。本文运用试验研究、数值模拟和理论分析等方法,主要研究内容和结论如下:(1)工程废土的矿物及化学成分、颗粒分布、可塑性、酸碱度及有机质含量等特性对制砖技术的选定和产品的质量造成较大的影响。在考虑节能环保和工艺成本的前提下,分析确定新型生土基保温空心砖以中性或弱碱性工程废土为原材料、水泥为改性固化剂,采用非烧结的半干法液压砖机静压压制成型工艺。(2)工程废土改性单因素试验研究表明,成型压力、混合料含水率、水泥和细石掺量均对其抗压强度和表观密度产生较大影响。在考虑材料性能和成本控制的前提下,成型压力、混合料含水率、水泥和细石掺量等影响因素都存在最优取值范围。本文所用工程废土改性方案中各影响因素的最优取值范围分别为成型压力15MPa～25MPa、混合料含水率10.5%～12.5%、水泥掺量8%～12%、细石掺量3%～6%。(3)基于响应面法进行工程废土改性优化研究,结果显示成型压力、混合料含水率、水泥和细石掺量对表观密度、抗压强度、导热系数、软化系数等指标的影响显著程度均不相同,且存在交互作用。结合试验数据构建的改性工程废土指标回归模型适用于改性方案的优化和指标响应值预测,预测误差为6.07%。(4)通过单砖轴压数值仿真试验和稳态传热数值模拟研究,对比分析不同构造设计方案在抗压强度、强重比、Mises应力分布、损伤破坏形态、单砖当量热阻、单砖当量导热系数、墙体传热系数、热阻重量比、热流路径及热流密度等各方面的差异和优劣。综合考虑力学性能、热工性能及模具成本等因素,确定新型生土基保温空心砖的最优砖型构造设计。(5)对材料改性和构造设计优化后的新型生土基保温空心砖进行试制和技术性能试验研究,结果表明新型生土基保温空心砖外观质量良好,且各项技术性能指标均能够达到技术规范要求:尺寸大小偏差不大于1mm,表观密度为1192.4kg/m~3,抗压强度为5.94MPa,抗压强度变异系数为0.02,吸水率为7.92%,相对含水率为24.2%,碳化系数和软化系数分别为0.87和0.86,墙体传热系数为1.473W/(m~2?K),放射性核素限量内照射指数和外照射指数分别为0.3和0.5。(6)通过生产工艺流程、工厂规划布局、设备选用、产品质量控制方法及标准等方面研究,确保新生生土基保温空心砖批量产品的质量。针对砌筑或抹灰砂浆稠度及砌筑工法进行研究和分析探讨,提出施工质量控制技术要点,为市场推广应用提供借鉴。综上,工程废土在新型生土基保温空心砖中的资源化利用技术是可行的,具有一定的发展前景和推广应用价值。