建筑垃圾再生磚抗壓性能研究

(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712000)

0 引言

我國(guó)在新一輪的棚改政策刺激下，在原有城中村的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量的貨幣化補(bǔ)償，促使建筑垃圾的城市存量迅速上升。有關(guān)部門預(yù)計(jì)的每年建筑垃圾的排放總量約為15.5億t～24億t，占總體垃圾排放量的30%～40%[1]。此數(shù)字在政策的刺激下急劇增長(zhǎng)。

建筑垃圾不同于普通的生活垃圾，其具有以下特點(diǎn)。①數(shù)量大。②普遍性。③污染限定。④可利用性高等特點(diǎn)。

本研究的目的是將建筑垃圾進(jìn)行破碎、篩選、處理成合適的顆粒級(jí)配粗骨料，之后制作成合適的建筑用磚。對(duì)蒸壓磚進(jìn)行壓力測(cè)試后，根據(jù)抗壓性能進(jìn)行用途選擇。

1 建筑垃圾的蒸壓磚的原材料

1.1 原材料

原材料直接采用附近的主要棚改區(qū)的建筑垃圾，根據(jù)建筑組成比例，選擇磚頭、混凝土塊、砂漿塊。經(jīng)試驗(yàn)室分析，其主要成分如表1所示。

表1 原料化學(xué)成分 %

1.2 試驗(yàn)方案

將礦渣、粉煤灰、石膏、水泥熟料等按一定比例在粉磨機(jī)中粉磨。性能測(cè)試執(zhí)行《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》GB/T 1346-2001和《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO 法)》GB/T 17671-1999。制作成膠凝材料。

將生態(tài)型水泥、水、助劑(溶于水)和建筑垃圾骨料按比例計(jì)量、混合均勻，制成成磚，自然養(yǎng)護(hù)至28d 齡期；性能測(cè)試按照《砌墻磚試驗(yàn)方法》GB/T 2542-2003。

2 試驗(yàn)方法

2.1 粗骨料顆粒的優(yōu)化

建筑垃圾回收處理技術(shù)最早是在德國(guó)起步的，進(jìn)入中國(guó)比較晚，但是有關(guān)建筑垃圾處理的技術(shù)其實(shí)早在設(shè)備成型之前就已經(jīng)逐步在完善。所以從技術(shù)上來(lái)看，國(guó)內(nèi)設(shè)備并不遜于國(guó)外產(chǎn)品[3]。本文中的粗骨料顆粒是蒸壓磚中的主要承重顆粒，顆粒的制作采用顎式破碎機(jī)進(jìn)行顆粒級(jí)配選擇(在破碎之前需要分選出惰性材料)。

運(yùn)用篩分技術(shù)，將破碎后的建筑垃圾骨料篩分成4種連續(xù)級(jí)配，4種骨料分別標(biāo)為X1～X4。其粒徑取值范圍為：5 mm≤X1≤10 mm、X2≤0.6 mm、0.6≤X3≤2.36、2.36≤X4≤5，利用DPS數(shù)據(jù)處理軟件探索再生粗骨料的級(jí)配對(duì)磚強(qiáng)度的影響。蒸壓磚中各組分材料的配比為為水泥25%、骨料75%，抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案和結(jié)果

通過(guò)試驗(yàn)可以看出，強(qiáng)度范圍在8.9～21.4，其較寬的范圍表明粗骨料的級(jí)配對(duì)蒸壓磚的抗壓強(qiáng)度影響較大。為此，采用DSP軟件進(jìn)行二次分析，通過(guò)回歸方程得到最夠強(qiáng)度為32.4 MPa，為此，合適的級(jí)配組分X1～X4分別為45.5%、17.4%、26.1%、11%。按照上述級(jí)配即可以生產(chǎn)出抗壓水平較高的蒸壓磚。

2.2 水泥含量的影響

水泥所形成的膠凝材料在建筑垃圾制成的蒸壓磚中起到非常關(guān)鍵的作用。圖1展示了不同膠凝材料在測(cè)試磚養(yǎng)護(hù)達(dá)到28 d時(shí)的抗壓強(qiáng)度。

圖1 水泥含量對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

結(jié)果顯示，膠凝材料和抗壓強(qiáng)度形成正比例關(guān)系，膠凝材料的含量不同，可以生產(chǎn)不同的標(biāo)號(hào)的建筑垃圾蒸壓磚。

2.3 蒸壓磚水固比的影響

水固比指的是水和固體物料之間的比例[3]。對(duì)膠凝材料水化反應(yīng)，磚頭的密實(shí)度，抗壓性都有一定的影響作用。圖2顯示了水固比和強(qiáng)度的影響比例。

圖2 水固比與磚抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

從圖2中，可以發(fā)現(xiàn)，水固比增加的過(guò)程中，其抗壓強(qiáng)度先后升降。水固比太小導(dǎo)致骨料結(jié)合程度差，太大，孔隙率增大，密實(shí)度下降，抗壓能力差。對(duì)于不同抗壓等級(jí)的蒸壓磚，應(yīng)根據(jù)測(cè)試結(jié)果選擇合適水固比以提高其抗壓能力。

3 結(jié)語(yǔ)

本研究選擇城建拆遷產(chǎn)生的建筑垃圾作為環(huán)保磚的生產(chǎn)原料，根據(jù)級(jí)配顆粒進(jìn)行優(yōu)化，測(cè)試了在不同水固比的條件下，其蒸壓磚的抗壓強(qiáng)度。為相關(guān)研究和企業(yè)人員提供了一定的思路和經(jīng)驗(yàn)。使建筑垃圾的回收利用有了更好的理論依據(jù)。具有一定的可靠性與借鑒價(jià)值。