建筑垃圾在水泥混凝土中的應用研究

張義林+張玉春

【摘 要】近年來隨著我國城市化和工業化的快速發展產生的建筑垃圾越來越多，本文就如何把建筑垃圾作為再生粗骨料在水泥混凝土中應用進行試驗研究。試驗主要是把墻體材料中的粘土磚作為再生粗骨料進行利用，配制成C30的標準試塊，并嚴格控制粗骨料替代率這一變量，分別測其坍落度和7天抗壓強度，同時與標準C30混凝土試塊的性能進行對比分析，最后得出再生骨料摻入量的最佳范圍。

【關鍵詞】建筑垃圾（粘土磚）；再生混凝土；物理力學性能；摻入量

0 引言

近年來隨著我國城市化和工業化的快速發展，對建筑資源的需求也在快速的增長，與此同時伴隨產生的建筑垃圾也越來越多。目前我國的建筑垃圾產量已經達到8億右，人均0.6噸，并對我國未來的建筑垃圾產生量進行了預測，得出我國未來10年內建筑垃圾產量將達到10億噸。根據調查統計了解到，我國城市建設產生的建筑垃圾數量已經占到城市垃圾總量的30%-40%，在處理建筑垃圾時絕大一部分都是被直運輸到野外堆放或填埋，這將會占用大量的土地，甚至是占用農田和耕地。如果長期這樣處理，那么等到一定時間后，建筑垃圾將無處安放。同時建筑垃圾在運輸的過程中會產生粉塵、灰砂飛揚等問題給環境帶來了很大的污染，給人們的生活帶來不便，在運輸的過程中也會產生一筆不小的費用。有人說過這些垃圾只是放錯地方的資源，在國外已經有很多研究機構在進行研究，并且已經取得了較大的成就。而在國內對建筑垃圾的利用還不是很普遍，因此我們可以充分借鑒國外先進的技術和處理方法再結合我國實際情況，對我國的建筑垃圾進行利用。綜上分析可知，建筑垃圾循環利用成為迫在眉睫的問題。

本文主要將工地上的廢棄建筑垃圾主要是粘土磚作為再生骨料，用來代替混凝土中的部分粗骨料。通過將再生骨料破碎，測試其技術指標，并以配制C30混凝土的粗細骨料中值設計配合比，采取固定水膠比法，分別向混凝土中摻入0%，20%，25%，30%，35%，100%，配制成標準試塊來測其抗壓強度，以取得再生骨料摻入量的最佳取值范圍。

1 原材料的技術指標

（1）天然粗骨料（石子）的堆積密度：

（5）膠凝材料（水泥）

試驗所用水泥為42.5普通硅酸鹽水泥。

（6）外加劑（減水劑）

本試驗使用的減水劑為萘系減水劑，通過試驗測得其減水率為20%。

（7）建筑垃圾（粘土磚以下稱為再生骨料）

試驗采用的再生骨料是建筑物拆除墻體材料，主要是粘土磚，我們把收集到的粘土磚用顎式破碎機進行破碎，然后再用標準砂進行篩分，按照《GB14685-2001：建筑用卵石、碎石修改版》進行級配調整。骨料的技術指標如表1所示：

表1 骨料的技術指標

2 配合比設計及標準試件制作

試驗采用試配C30混凝土進行配合比設計，水泥：328.89kg，砂：673.09kg，石子：1250.02kg，水：148kg，減水劑：3.29kg。本試驗以蘭州某拆遷工地廢棄的墻體粘土磚為再生粗骨料來制備水泥混凝土試塊，試驗過程中嚴格控制粗骨料替代率這一變量，每組分別以再生粗骨料取代率為0%，20%，25%，30%，35%，100%，分別配制6組試驗。試驗制成制成150mm×150mm×150mm的標準試塊，分別測其坍落度和7天抗壓強度。

試塊的制作養護和試驗方法均嚴格按照《普通混凝土拌和物性能試驗方法》（GB/T50080-2002）進行拌合，試件澆筑后在實驗室靜置24h后拆模，在標準養護條件下養護至7d后進行試塊試驗。由于再生骨料粘土磚的吸水性很大，給試驗帶來了很大的麻煩，通過試驗分析，選擇在進行骨料拌合前先把再生骨料浸泡，讓骨料充分吸收水分，然后再把骨料表面風干后再進行試驗，解決這一難題。

3 實驗數據分析

各組試驗所采用的配合比如表2所示。

表2 單位體積材料用量（kg/m3）

粗骨料替代率：再生骨料體積=天然骨料體積，經試驗可知天然粗骨料與再生粗骨料的堆積密度不相同，為了使試驗數據更為可靠，在試驗時采取等體積代換。

在試驗時測得混凝土坍的落度和試塊在萬能試驗機上進行抗壓試驗得到的數據如表3所示：

表3 混凝土各指標值

結合所得到的實驗數據，繪制再生骨料摻入量對混凝土試塊強度的影響圖如下圖1所示：

圖1 再生骨料摻入量對混凝土試塊強度的影響（7d）

圖1表數據分析可知，在其他因素不變的條件下，隨著再生骨料摻入量的增加，試塊的抗壓強度總體呈先升高后降低的一種趨勢，在再生骨料摻入量達到25%時，試塊的抗壓強度達到最大值。而且從圖表中可以明顯看出，當再生骨料的摻入量在20%～35%時，混凝土的強度有很大的提高。

總之，摻入再生骨料試塊的抗壓強度比用天然骨料制成試塊的強度要高，分析原因主要有兩點：其一，再生骨料的比表面積相比天然骨料的比表面積大，接觸面積增大，使得骨料之間的握裹力增強；其二，由于再生骨料表面的空隙較天然骨料多，使得水泥漿可以充分發揮其作用，并且有效填充到再生骨料的的內部孔隙當中，提高了再生骨料的密實度，使得試塊整體的強度得到提高。

4 結論

在整個試驗過程中嚴格控制再生骨料摻入量這一變量，通過對測得試塊7天抗壓強度的數據進行分析可知，試塊的強度隨著再生骨料的摻入量總體呈先增加后降低的趨勢。最終可以得出再生骨料的摻入量在20%～35%這一范圍時能夠使混凝土強度有很大的提高。這在一定程度上說明將建筑垃圾充分用在水泥混凝土中，不僅可以節約資源，還可以保護環境，將帶來很大的社會效益。

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[責任編輯：楊玉潔]