建筑固體廢棄物再生磚利用的材料配合比研究

龐登峰 李 暉 李 莉 覃伊寧 蘇樹年 郭軍華

（南寧市建筑科學研究設計院，廣西 南寧 530000）

建筑固體廢棄物再生磚利用的材料配合比研究

龐登峰 李 暉 李 莉 覃伊寧 蘇樹年 郭軍華

（南寧市建筑科學研究設計院，廣西 南寧 530000）

建筑固體廢棄物日益增多，更好地循環利用建筑固體廢棄物具有必要性和重要性。本次建筑固體廢棄物再生磚利用的材料配合比研究表明，在達到再生磚強度要求的前提下，綜合經濟效益因素，確定最佳配合比為水泥∶水∶砂∶再生骨料；10∶6∶10.8∶50.7kg；1∶0.60∶1.08∶5.07；300∶180∶326∶1520kg/m3。加入2%添加劑可以在抗壓強度不變的情況下節省水泥用量，從而降低生產成本。

建筑固體廢棄物；再生磚利用；材料配合比

1 概述：建筑固體廢棄物再生制磚背景

1.1 建筑固體廢棄物的現狀

跟據有關數據統計，國內建筑固體廢棄物的排放量占城市垃圾總量的35%～45%，我國年均產生的建筑固體廢棄物超過1 億噸，一部分用于回填，大多數直接運往城郊或者鄉村，采用露天堆放或填埋處理，這樣不僅占用耕地、耗用大量的垃圾清運及填埋等建設費用，還對大氣和水域造成嚴重的污染，破壞自然生態環境[1]。

本研究主要對建筑固體廢棄物再生磚利用的材料配合比，添加劑的配合比，合理制作成本等各項技術研究。這項技術的研發產品“建筑固體廢棄物再生制磚”是粘土磚一種理想的替代材料，生產建筑固體廢棄物再生制磚可利用大量建筑垃圾及粉煤灰等廢料，凈化了環境、節約了能源、保護了土地資源，是一種具有巨大的經濟效益和社會效益的制品。

1.2 建筑固體廢棄物再生制磚研發必要性、緊迫性

循環利用建筑固體廢棄物，可以大大減少資源浪費和環境污染。建筑廢棄物再生技術已成為當今社會關注的課題，也符合國家鼓勵和支持的政策。因此，建筑固體廢棄物再生制磚技術的研究應運而生，以求較大程度上解決建筑固體廢棄物的處理問題，提高能耗資源的綜合利用率，實現建筑材料可持續發展十分必要。

以建筑固體廢棄物為主要生產原材料的再生磚生產企業，可以有效的利用大量的建筑固體廢棄物，快速形成產業化，規模化的綠色循環經濟，替代泥土制磚。廣西作為中國輻射東盟各國的前沿，在北部灣經濟區開發和城鎮化的背景下，需要大量的建筑砌磚作為城市化建設的原材料。而目前傳統的粘土磚因環境破壞、能耗大、資源浪費嚴重終究要進行產業化淘汰，這一部分市場空缺，亟需大量綠色環保的建筑固體廢棄物砌塊盡快實現產業化。

2 建筑固體廢棄物材料成分分析

建筑施工和舊建筑拆除過程中，產生的固體垃圾量巨大。通過對國內施工和舊建筑拆除過程中建筑垃圾的組成成分與所占比例分析[2]，結果如下表1。

表1 施工和拆除過程中建筑垃圾組成比例（%）

通過表1可以看出，在舊磚混結構建筑物中，瓦礫、磚塊約占80%，其余主要為碎玻璃、木料、渣土、石灰等，現階段拆除的舊建筑大多屬于磚混結構的居民房；廢舊框架、剪力墻結構的建筑物中，廢混凝土塊約占50%～60%，其余多為磚塊、砌塊、塑料制品、金屬等。隨著建筑設計與新材料的使用，廢舊建筑拆除固體垃圾的組成成分也會發生變化，主要成分由廢磚塊、瓦礫向廢混凝土塊轉變。因此，建筑固廢中瓦礫、磚塊、混凝土塊所占的比例最大，是生產再生骨料的可靠來源，回收利用價值和可靠性比較高。

3 建筑固體廢棄物再生制磚材料配合比試驗

再生制磚材料配合比是指再生磚中各組成材料之間的比例關系。設計再生制磚材料配合比的基本要求：第一、滿足再生磚的強度等級。 第二、滿足施工要求。第三、滿足上述條件下做到節約水泥和降低制磚成本。從表面上看，再生制磚材料配合比計算只是水泥、砂子、再生骨料、水這四種組成材料的用量。實質上是根據組成材料的情況，確定滿足上述三項基本要求的三大參數：水灰比、單位用水量和砂率，為降低生產成本，本試驗還增加外加劑試驗。

在本實驗設計中，再生制磚材料配合比通常用每立方米再生磚中各種材料的質量來表示，或以各種材料用料量的比例表示（水泥的質量為1）。再生制磚材料配合比試驗執行JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》[3]。

3.1 原材料的選擇

水泥：選用海螺牌P042.5；

石：建筑垃圾固體廢料，主要包括磚渣、廢混凝土（粒徑范圍4.85～10.00mm），建筑垃圾取自南寧市建筑科學研究設計院建筑垃圾堆場；

砂：中（河）；

水：配料用水為自來水；

助劑：為南寧市建筑科學研究設計院自主研發配制。

3.2 再生制磚材料配合比參數確定

（1）再生磚配制強度的確定

混凝土配制強度應按下式計算：

其中：σ——混凝土強度標準差（N/mm2）。取σ=5.00（N/mm2）；

f cu，0——混凝土配制強度（N/mm2）；

f cu，k——混凝土立方體抗壓強度標準值（N/mm2），取f cu，k=23（N/mm2）；

經過計算得：f cu，0=23+1.645×5.00=30.23（N/mm2）。（2）水灰比計算

再生磚水灰比按下式計算：

W/C=σa*fce/(f cu，0+σa*σb*fce)

其中：σa，σb——回歸系數，由于粗骨料為碎石，根據規程查表取σa=0.46，取σb＝0.07；

fce——水泥28d抗壓強度實測值，取48.00（N/mm2）；

經過計算得：W/C=0.46×48.00/（30.23+0.46×0.07× 48.00）=0.69。

（3）用水量選擇

根據坍落度數值及所用再生骨料粒徑≤10mm，用水量mwo選用180kg。

（4）水泥用量計算

M co=180/0.6=300kg。

（5）再生骨料、砂用量的計算

M go=Mcp-Mwo-M co-M so =1520kg

（6）配合比

根據以上計算得：水泥∶水∶砂∶再生骨料；每m3混凝土用料（Kg）300∶180∶326∶1520；重量配合比1∶ 0.60∶1.08∶5.07。

3.3 配合比的試配、調整與確定

（1）試用配合比1和2，分別進行試拌

配合比1：水泥∶水∶砂∶再生骨料= 300∶180∶326∶1520=1∶0.60∶1.08∶5.07；試拌材料用量為：水泥∶水∶砂∶再生骨料=10∶6∶10.8∶50.7kg；拌和后，60min坍落度保留值50mm，抗壓強度28d,23.3Mpa,達到設計要求；

配合比2：水泥∶水∶砂∶再生骨料= 350∶180∶326∶1520=1∶0.50∶0.93∶4.34；試拌材料用量為：水泥∶水∶砂∶再生骨料=10∶5∶9.3∶43.4kg；拌和后，坍落度僅35mm,達不到設計要求，故保持水灰比不變，增加水泥用量500g，增加拌和用水220g，再拌和后，坍落度達到65mm，符合設計要求。此時，實際各材料用量為：水泥∶水∶砂∶再生骨料= 10.5∶5.4∶9.3∶43.4kg。

（2）強度檢測

依據GB/T15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》、GB/T4111-1997《混凝土小型空心砌塊試驗方法》進行強度檢測；第1、2組配合比強度均達到試配強度要求，綜合經濟效益因素、生產成本，確定配合比為第1組，即：水泥∶水∶砂∶再生骨料；10∶6∶10.8∶50.7kg；1∶0.60∶1.08∶5.07；300∶180∶326∶1520kg/m3。

3.4 外加劑試驗與結果

在以上配合比試驗的基礎上，為了尋求最佳配合比配方，降低生產成本，我們進行了多次試驗，現將其中較有代表性的4次列表見表2：

表2 配合比試驗結果

根據表2所列數據，從1#與2#對比可知，水泥放得越多，砌塊強度越高。從2#與3#對比可知，加入添加劑可減少水泥用量而強度基本不變（還可提高早期強度），從3#與4#對比當小概率事件的概率P取5%時，取地震等級最高的9次，即當地震等級為6.3級及以上的時候就認為是小概率事件。因此在分配風險責任的時候，應當以此作為一個參考，分配合同雙方的責任。

當地震級別小于6.3級時，說明是大概率事件，是施工方所能合理預測到的。地震發生之前，施工方應該做好相應的防范措施，合理的安排施工進度，應對地震帶來的成本和時間損失，地震帶來的成本和時間損失也應該有施工方全部承擔。

當地震級別大于等于6.3級時，說明是小概率事件，是施工方所不能合理預測到的。地震發生之前，施工方做了相應的防范措施，但地震級別較大，超出了預測，帶來的成本和時間損失應該由業主負責。

根據這一風險分配原則，當地震災害發生以后，首先確定地震的等級，然后再根據上述分析來確定業主和承包商的地震風險責任分配。

7 結論

在整個建設過程中，施工合同對當事雙方的權利和義務進行詳盡說明，規定了雙方的責任，保障了工程順利開展。施工合同中關于風險責任的明確描述，是合同雙方進行各自工作的參考，也讓合同雙方積極主動地去應對風險，做好風險防范準備，盡量降低風險帶來的損失。當風險發生以后，也能夠依據合同來劃分風險責任，避免工程糾紛。

[1] 李洲.建筑工程項目的風險分析和管理[J].北京:建材世界,2010,31(6):116-118.

[2] 韓國波.建設工程項目管理[M].重慶:重慶大學出版社,2011:272-277.

[3] 楊輝麗.工程建設項目合同風險管理的分析[J].大眾科技,2007,(7):21-23.

[4] 卿姚.我國工程項目風險管理研究綜述[J].四川建筑科學研究,2007,33(2),193-196.

[5] 何佰洲,宿輝.建設工程施工合同(示范文本)條文注釋與應用指南[M].北京:中國建筑工業出版社,2013:93-95.

[6] 郭章林,李麗.基于FIDIC條款的施工合同雙方地震風險責任分擔研究[A].風險分析和危機反應的創新理論和方法——中國災害防御協會風險分析專業委員會第五屆年會論文集[C].2001:53-56.

Construction of solid waste material with the use of recycled brick Ratio

Building solid waste is increasing, a better circulation has the necessity and importance of building solid waste utilization. With this construction solid waste recycled brick with material than research shows that, in the premise to achieve requirements of strength of recycled brick, factors of comprehensive economic benefit, determine the best mix cement∶water∶Sand∶recycled aggregate; 10∶6∶10.8∶50.7kg; 1∶0.60∶1.08∶5.07; 300∶180∶326∶1520kg/m3. Save the amount of cement adding 2% additives can be constant in the compressive strength of the case, thus reducing the production cost.

Building solid waste; the use of recycled brick; material mixing ratio

TU5;X799

A

1008-1151(2015)01-0054-02

2014-12-11

龐登峰，供職于南寧市建筑科學研究設計院。