磚含量對(duì)再生粗骨料性能的影響

莫輕兵

摘 要：隨著建筑垃圾資源化利用進(jìn)程的加快，磚混分離技術(shù)已成為再生混凝土應(yīng)用的關(guān)鍵一環(huán)。本文以再生粗骨料、磚為主要研究對(duì)象，研究了磚含量對(duì)再生粗骨料性能的影響。并在其基礎(chǔ)上，制定了擠壓法磚混分離技術(shù)。

關(guān)鍵詞：再生；粗骨料；性能

磚混類建筑垃圾料源中砂漿類雜質(zhì)含量較少，磚類雜質(zhì)含量最多且最難處理。再生粗骨料、砂漿、磚三者的物理性質(zhì)具有明顯差異。本節(jié)選用簡(jiǎn)單破碎的再生粗骨料（Recycled Coarse Aggregate，簡(jiǎn)稱RCA）、砂漿碎塊（即再生砂漿，Reclaimed Mortar，簡(jiǎn)稱RM）、紅磚碎塊（即再生磚骨料，Recycled Brick Aggregate，簡(jiǎn)稱RBA）、玄武巖（即天然粗骨料，Natural Coarse Aggregate，簡(jiǎn)稱NCA）為主要研究對(duì)象，并對(duì)四者的物理性能進(jìn)行研究，其中包括各材料相互之間的物理性能差異、磚含量變化時(shí)再生粗骨料物理性能的變化情況。

1. 磚含量對(duì)再生粗骨料性能的影響

1.1壓碎指標(biāo)

壓碎指標(biāo)試驗(yàn)主要依據(jù)《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求進(jìn)行。取風(fēng)干無(wú)針、片狀的9.50mm～19.0mm 顆粒，共3000g。裝入圓模后，在壓力試驗(yàn)機(jī)上按1kN/s 的速度加載至200kN 并穩(wěn)荷5s。結(jié)束后篩除小于2.36mm 的顆粒，計(jì)算出壓碎指標(biāo)。

壓碎指標(biāo)試驗(yàn)中，天然粗骨料的壓碎指標(biāo)最小，約為18%；磚的壓碎指標(biāo)最大，約為46%。各材料的壓碎指標(biāo)對(duì)比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚。磚與再生粗骨料的壓碎指標(biāo)相差較大，可達(dá)20%以上。砂漿與再生粗骨料的壓碎指標(biāo)相差較小，約為10%。再生粗骨料的壓碎指標(biāo)略高于天然粗骨料，這主要是由于再生粗骨料中含有砂漿等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)或包裹于再生粗骨料表面，或摻雜于再生粗骨料之間。

當(dāng)再生粗骨料中磚塊含量變化時(shí)，壓碎指標(biāo)變化較大。磚含量0%時(shí)，壓碎指標(biāo)約為25%；磚含量100%時(shí)，壓碎指標(biāo)約為46%。磚含量每增加20%，壓碎指標(biāo)增大約4%。可以看出，磚對(duì)再生粗骨料壓碎指標(biāo)的影響顯著。

1.2堅(jiān)固性

堅(jiān)固性試驗(yàn)主要依據(jù)《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求進(jìn)行。取洗凈并烘干的試樣按要求篩分為4.75mm～9.50mm 、9.50mm～19.0mm 、19.0mm～37.5mm 的顆粒。篩分后依次浸入盛有硫酸鈉溶液的容器中，并循環(huán)兩次。結(jié)束后將試樣清洗干凈（清洗試樣后的水加入少量氯化鋇溶液不再出現(xiàn)白色渾濁）并烘干。最后進(jìn)行質(zhì)量計(jì)算。

堅(jiān)固性試驗(yàn)中，天然粗骨料的堅(jiān)固性指標(biāo)最小，約為3.6%；磚的堅(jiān)固性指標(biāo)最大，約為9.2%。各材料的堅(jiān)固性指標(biāo)對(duì)比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚，與壓碎指標(biāo)關(guān)系一致。磚與再生粗骨料的堅(jiān)固性指標(biāo)相差較大，約為3.4%；砂漿與再生粗骨料的堅(jiān)固性指標(biāo)相差較小，約為2%；再生粗骨料的堅(jiān)固性指標(biāo)略高于天然粗骨料。這主要是由于再生粗骨料中含有部分砂漿和磚，經(jīng)過(guò)硫酸鈉溶液的反復(fù)浸泡烘干，砂漿因與再生粗骨料熱膨脹系數(shù)相差較大等原因而逐漸脫落，磚也由于孔隙率大，自身脆弱等原因而逐漸碎裂。

當(dāng)再生粗骨料中磚含量變化時(shí)，堅(jiān)固性指標(biāo)的變化較大，且磚含量逐漸升高時(shí)，堅(jiān)固性指標(biāo)逐漸增大。磚含量0%時(shí)，堅(jiān)固性指標(biāo)約為5.8%；磚含量100%時(shí)，堅(jiān)固性指標(biāo)約為9.2%。磚含量每增加20%，堅(jiān)固性指標(biāo)增大約0.6%。

1.3表現(xiàn)密度

表觀密度試驗(yàn)主要依據(jù)《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求進(jìn)行，采用廣口瓶法。

表觀密度試驗(yàn)中，天然粗骨料的表觀密度最大，約為2690kg/m3；磚的表觀密度最小，約為2150kg/m3。各材料的表觀密度對(duì)比依次為：天然粗骨料>再生粗骨料>砂漿>磚，與壓碎指標(biāo)關(guān)系相反。磚與再生粗骨料的表觀密度相差較大，再生粗骨料的表觀密度比磚的表觀密度大340kg/m3；砂漿與再生粗骨料的表觀密度相差較小，再生粗骨料的表觀密度比砂漿的表觀密度大210kg/m3；再生粗骨料的表觀密度略小于天然粗骨料的表觀密度。這主要是由于再生粗骨料中含有部分砂漿和磚，這降低了再生粗骨料的表觀密度。

當(dāng)再生粗骨料中磚含量變化時(shí)，表觀密度的變化較大，當(dāng)磚含量逐漸升高時(shí)，表觀密度逐漸減小。磚含量0%時(shí)，表觀密度約為2490kg/m3；磚含量100%時(shí)，表觀密度約為2150kg/m3。磚含量每增加20%，表觀密度減小約70kg/m3。

1.4吸水率

吸水率試驗(yàn)主要依據(jù)《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求進(jìn)行。取所需試樣在水中浸泡24h，從水中取出后用濕布擦干表面水分，并稱出飽和面干試樣的質(zhì)量。隨后將飽和面干試樣置于溫度控制為（105±5）℃的烘干箱中烘干，并稱出質(zhì)量。最后按公式計(jì)算吸水率。

吸水率試驗(yàn)中，天然粗骨料的吸水率最小，約為1.3%；磚的吸水率最大，約為16.8%。各材料的吸水率對(duì)比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚，與壓碎指標(biāo)關(guān)系一致。磚與再生粗骨料的吸水率相差較大，再生粗骨料的吸水率比磚的吸水率小13%；砂漿與再生粗骨料的吸水率相差較小，再生粗骨料的吸水率比砂漿的吸水率小9.7%；再生粗骨料的吸水率略小于天然粗骨料的吸水率。這主要是由于再生粗骨料中的砂漿、磚的孔隙較多，結(jié)構(gòu)較為松散，可以吸附大量的水。

當(dāng)再生粗骨料中磚含量變化時(shí)，吸水率的變化較大，當(dāng)磚含量逐漸升高時(shí)，吸水率逐漸增大。磚含量0%時(shí)，吸水率約為3.8%；磚含量100%時(shí)，吸水率約為16.8%。磚含量每增加20%，吸水率增加2.6%。

2. 磚混分離方法設(shè)計(jì)

前期研究表明，再生粗骨料、磚、天然粗骨料、砂漿四種材料之間性能差異顯著。在壓碎指標(biāo)和堅(jiān)固性兩種表征材料硬度的指標(biāo)上，磚均為再生粗骨料的兩倍。在磚含量變化時(shí)，再生粗骨料的性能變化較為明顯。

為了系統(tǒng)研究磚混分離技術(shù)，本文結(jié)合磚含量對(duì)再生粗骨料性能的影響，制定了擠壓法磚混分離技術(shù)。試驗(yàn)中，用混合骨料模擬磚混類建筑垃圾，并作為原材料進(jìn)行磚混分離試驗(yàn)，測(cè)試磚混分離效果。

2.1 擠壓法磚混分離技術(shù)簡(jiǎn)介

擠壓法下的磚混分離試驗(yàn)，主要是通過(guò)施加壓力，使模具內(nèi)的原材料相互擠壓。由于磚的壓碎指標(biāo)大，質(zhì)地較脆，再生粗骨料的壓碎指標(biāo)小，質(zhì)地堅(jiān)硬。相互擠壓時(shí)磚相較于再生粗骨料破碎更早。只要合理設(shè)定壓力，找到由磚大量破碎轉(zhuǎn)為再生粗骨料大量破碎的臨界點(diǎn)，最終通過(guò)篩分則可順利實(shí)現(xiàn)磚混分離。

2.2擠壓法磚混分離試驗(yàn)過(guò)程

擠壓法試驗(yàn)采用壓碎指標(biāo)試驗(yàn)儀器為主要試驗(yàn)用具。試驗(yàn)時(shí)，將原材料分兩層裝入壓碎指標(biāo)測(cè)試儀內(nèi)，每裝完一層混合料，就需在底盤(pán)下墊放一直徑為10mm 的圓鋼，將模具按住，左右交替顛擊25 下，兩層顛實(shí)后，平整原材料表面，蓋上壓頭。原材料裝填完畢，則將模具放置于壓力試驗(yàn)機(jī)上，按照試驗(yàn)設(shè)定的指標(biāo)進(jìn)行加壓。待加壓結(jié)束后用方孔篩進(jìn)行篩分，測(cè)量所需的各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.小結(jié)

所得的主要結(jié)論為：

（1）磚、再生粗骨料、砂漿、天然粗骨料之間物理性能差異較大。在壓碎指標(biāo)上，磚壓碎指標(biāo)為46%，約為再生粗骨料的2 倍。再生粗骨料壓碎指標(biāo)與砂漿相近。各材料的壓碎指標(biāo)對(duì)比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚；在堅(jiān)固性上，磚的堅(jiān)固性指標(biāo)為9.2%，約為再生粗骨料的1.6 倍。各材料的堅(jiān)固性指標(biāo)對(duì)比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚，與壓碎指標(biāo)關(guān)系一致；在表觀密度上，磚的表觀密度最小，為2150kg/m3，再生粗骨料的表觀密度比磚的表觀密度大340kg/m3，兩者相差較大。各材料的表觀密度對(duì)比依次為：天然粗骨料>再生粗骨料>砂漿>磚；在吸水率上，磚的吸水率為16.8%，磚與再生粗骨料的吸水率相差較大，再生粗骨料的吸水率比磚的吸水率小13%。各材料的吸水率對(duì)比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚，與壓碎指標(biāo)關(guān)系一致。

（2）磚含量變化時(shí)，再生粗骨料的性能變化較為明顯。隨磚含量的增大，再生粗骨料各項(xiàng)物理性能均有所下降。且磚含量超過(guò)40%時(shí)，再生粗骨料壓碎指標(biāo)便小于Ⅲ類再生粗骨料的最低要求；磚含量增大時(shí)，再生粗骨料堅(jiān)固性由接近Ⅰ類再生粗骨料逐步降低到接近Ⅱ類再生粗骨料；磚含量超過(guò)60%時(shí)，再生粗骨料表觀密度便小于Ⅲ類再生粗骨料的最低要求；磚含量超過(guò)40%時(shí)，再生粗骨料吸水率便小于Ⅲ類再生粗骨料的最低要求。

參考文獻(xiàn)：

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