廢陶瓷再生混凝土粗骨料級配試驗研究

王志宇 蘇有文 樊 欣 李佳昱

（西南科技大學(xué) 四川綿陽 621000）

引言

隨著我國建設(shè)步伐的加快，建設(shè)路面與建筑所需的混凝土用量也日益劇增，混凝土組成材料砂石的消耗速度也越來越快。據(jù)中國礦業(yè)報報道，我國每年砂石骨料消耗量達200億t，是固體資源消耗量最大的產(chǎn)品之一[1]。我國的發(fā)展越來越快，砂石資源岌岌可危。另一方面，隨著陶瓷產(chǎn)業(yè)的不斷擴大，大量的固體陶瓷廢棄物嚴重污染環(huán)境。由此可見，如果能夠以廢舊陶瓷來部分代替混凝土中的粗骨料，不僅能夠減少陶瓷垃圾，填補砂石生產(chǎn)運用中可能會有的空缺，還能夠?qū)⒏蟮墓?jié)約自然砂石以及降低混凝土生產(chǎn)成本[2]。

1 試驗?zāi)康?/h2>

本課題研究不同粒級的廢陶瓷粗骨料對再生混凝土抗壓性能的影響，通過發(fā)揮廢陶瓷等建筑垃圾在建筑工程上的重要作用，引起有關(guān)部門的重視，促進建筑垃圾的回收再利用，減輕環(huán)境負荷。

2 試驗概況

2.1 試驗設(shè)計

實驗中各組的變量為混凝土粗骨料級配。為防止實驗結(jié)果的局限性與特殊性，實驗團隊從不同地方選取了7種廢舊陶瓷，并在實驗中混合使用。采取等量砂漿含量法配置混凝土，每組澆筑3個150mm×150mm×150mm立方體試塊，并養(yǎng)護28d，用于抗壓性能測試。

2.2 混凝土級配比

本實驗混凝土設(shè)計強度為C30，替代率以50%為標準。在實驗組中，按粒徑大小及各粒級組成比例，將粗骨料分為大粒級（9.5～26.5mm）與小粒級（4.75～9.5mm），同時設(shè)立對照組與實驗組，如表1所示。

表1 試驗、對照組設(shè)置

3 實驗結(jié)果及分析

3.1 廢陶瓷骨料與天然碎石骨料性能對比

由天然碎石粗骨料和不同種類廢陶瓷混合粗骨料的初始性能測試可知，廢陶瓷粗骨料的密度、堆積密度均小于天然碎石，但是其表觀密度大于天然碎石粗骨料，由于廢陶瓷粗骨料空隙較多的特點，其吸水率較天然碎石粗骨料更大，但總體來說，兩者的初始性能相差不大。

3.2 不同級配比對抗壓強度的影響（見表2）

由表2可以得出以下結(jié)論：

（1）實驗組A與對照組的數(shù)據(jù)顯示：當廢陶瓷粗骨料以50%的比例代替天然碎石粗骨料并采用連續(xù)級配的方式時，其再生混凝土抗壓強度低于對照組。

表2 抗壓性能實驗數(shù)據(jù)

（2）實驗組B、C的測試結(jié)果與實驗組A有明顯差別：當廢舊陶瓷完全充當大粒級粗骨料時，混凝土試塊的抗壓強度明顯降低；當廢舊陶瓷完全充當小粒級骨粗料時，混凝土試塊的抗壓強度有所增高。由此可見當廢舊陶瓷完全替代小粒級骨料時會使混凝土抗壓性有所增強。實驗組C與對照組，雖然廢舊陶瓷初始性能低于天然碎石的，但當其在混凝土試塊中充當小粒級骨料后，再生混凝土試塊的抗壓性能與采用天然碎石粗骨料制得的混凝土幾乎相同，表明出廢舊陶瓷小粒級粗骨料與天然碎石小粒級粗骨料在混凝土中發(fā)揮的作用相當。

4 結(jié)語

（1）天然碎石粗骨料與廢陶瓷粗骨料初始性能差別不大，因此利用廢陶瓷粗骨料部分替代混凝土中的碎石粗骨料是可行并具有研究意義的。

（2）各實驗組再生混凝土抗壓強度的標準差均在1.0～3.0MP之間，均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，通過試驗可知，當本試驗粗骨料級配為大粒級（9.5～26.5mm）天然碎石粗骨料+50%小粒級（4.75～9.5mm）天然碎石粗骨料+50%小粒級（4.75～9.5mm）不同種類混合廢陶瓷粗骨料時，所制得的混凝土抗壓性能最好。

（3）本試驗是在總結(jié)前研究人員的研究成果后，采用50%作為試驗替代率，有關(guān)廢陶瓷小粒級粗骨料替代天然碎石小粒級粗骨料的最佳替代率，還需進一步探索。

[1]萬超，曾志興.陶瓷廢棄物再生利用可行性分析[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2008，23（5）：44～48．

[2]李澤峰.陶瓷廢料粗骨料混凝土的研究[J].山西建筑，2014，40（23）：152～153.