粗細集料都用再生骨料制備試塊的試驗研究

王俊林， 劉園園， 丁亞峰

鄭州大學水利與環境學院（450000）

我國城鎮建設處于高速發展期,每年建成的房屋的建筑面積為16～20億平米,超過了所有發達國家年建成建筑面積的總和[1]。我國每年施工建設產生的建筑垃圾數量已占城市垃圾總量的30%～40%。然而，絕大部分建筑垃圾未經任何處理，便被施工單位運往郊外或鄉村，露天堆放或填埋，占用大量的耕地。同時，建筑垃圾清運和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚，又造成了嚴重的環境污染。隨著混凝土用量的增大和人們環境意識的提高,因開采砂石骨料而造成的資源枯竭和環境破壞問題,已成為人們關注的焦點。相應地，尋找砂石骨料的替代品,維護混凝土材料的可持續發展也已成為混凝土科學的熱點研究課題[2]。近年來，對建筑垃圾的研究主要是作為再生粗骨料全部或部分代替天然粗骨料，細集料仍然用砂子。本文的創新之處用0～5mm的再生骨料代替砂子做試驗，處理建筑垃圾粉碎過程中產生的碎屑。

我國的建筑垃圾主要由廢棄混凝土和碎磚組成[3]。本文對這兩種建筑垃圾進行試驗研究,主要目的是通過試塊試驗找到最優水灰比和合理砂率,為再生骨料多孔磚的制作奠定基礎。

1 試驗方案、試驗材料及材料配比

1）試驗方案

試驗分兩種情況:

①碎磚做骨料:將房屋拆除時的廢磚敲碎,篩分:0～5 mm細集料代替砂子，5～10mm粗骨料代替天然骨料制作試塊。

②廢棄混凝土做骨料:將廢棄混凝土人工破碎，篩分:0～5mm細集料代替砂子，5～10mm粗骨料代替天然骨料制作試塊。

2）試驗材料

碎磚:將房屋拆除時的粘土磚敲碎，篩分。

再生混凝土:將廢棄混凝土敲碎，篩分。廢棄混凝土平均強度在C20～C30，能代表絕大多數廢棄混凝土。

水泥:42.5普通硅酸鹽水泥。

減水劑:鄭州建科公司生產的JKH-I型高效減水劑。

3）材料配比

見表 2、表 3。

2 試塊制作、養護、試驗方法

1）試塊的制作。

再生骨料拌合物采用人工攪拌，投料順序為:

①攪拌細集料和水泥至均勻、加入粗集料。

②繼續攪拌至混合均勻、加入水；攪拌3～5 min后測量坍落度、將拌合物注入鋼模。

③人工插搗密實后用刮刀插實周邊、抹平表面、靜置拆模[6]。

表1 集料的特征參數[4][5]

3 試驗結果

表2 碎磚骨料配比方案(ρ＝2100 kg/m3)

表3 再生混凝土骨料配比方案(ρ＝2400 kg/m3)

圖2 水灰比與強度的關系

表4 碎磚骨料試驗結果分析

4 結論及建議

1）再生骨料為碎磚:水灰比在0.4～0.5之間時，合理砂率在40附近，隨著水灰比的增大抗壓強度逐漸減小。

2）再生骨料為混凝土:合理砂率為40左右；強度隨著水灰比減小而增大，但水灰比減小至0.4時強度開始變小。

3）再生細骨料里夾雜大量的水泥漿、碎屑、泥土:當再生粗骨料棱角較多且表面粗糙,含有大量未曾脫落且孔隙率較大的水泥砂漿時，再生粗骨料的吸水率提高了。因此普通混凝土配合比設計方法不適用于再生混凝土，在相同配比下，附加水的添加是必要的，附加水的計算方法參考文獻[7]。

4）再生骨料的表觀密度、體積密度均較天然骨料低，空隙率、吸水率較天然骨料高，尤其是吸水率偏高。在相同配比下，生產流態混凝土會使其成本大大提高，因而不宜拌制大流動性混凝土。我們可以用來拌制干硬性混凝土，如生產多孔磚。

5）所作的實驗都是人工搗實，存在搗實不均勻或力度不足,導致碎磚試塊密度僅為ρ＝1900 kg/m3，混凝土試塊密度為ρ＝2100 kg/m3，密度小強度也會隨之減小,因此預期工業生產多孔磚的抗壓強度等級應高于試塊強度等級。

表5 廢棄混凝土骨料試驗結果

[1]趙波,徐慶瑞.21世紀中國要為能源而戰[J].遼寧經濟統計,2004(12):11-13

[2]胡玉珊,邢振賢.粉煤灰摻入方式對再生棍凝土強度的影響[J].新型建筑材料,2003(5):26-27

[3]楊薇薇.再生混凝土多孔磚的配合比及其物理力學性能的研究[D].中國學位論文全文數據庫,2007:2;29

[4]郝彤,劉立新,楊廣寧.再生骨料混凝土多孔磚的配合比和基本性能試驗研究[J].磚瓦,2007(6):8-10

[5]曾路春.廢混凝土作粗集料、廢磚作細集料制備再生混凝土的實驗研究[J].新型墻材,2006(8):35-36

[6]李佳彬,肖建莊,孫振平.再生粗集料特性及其對再生混凝土性能的影響[J].粉煤灰.2005(5):14-17

[7]張學兵,鄧壽昌.再生混凝土單位體積用水量的實驗研究[J].混凝土,2004(10):38-40