再生骨料在混凝土路面磚中的應用研究

范曉玲 羅 健 陳忠強 李 鋒

（成都建工預筑科技有限公司，四川 成都 610000）

我國城市垃圾總量隨著經濟發展也隨之增多，其中，建筑垃圾占垃圾總量的30%～40%，按照500～600 t/×104 m2標準計算，截至 2020 年，我國的建筑垃圾預計突破30×108 t，這將對生態環境、氣候等造成嚴重后果。利用建筑垃圾制備再生骨料配制混凝土，使資源循環利用，可以減少開發天然資源、降低能源消耗、保護環境、減輕“熱島效應”的影響，還可以節省工程造價。建筑垃圾可用于路面基層填方、配制路面磚，摻加一定量建筑垃圾的普通混凝土，可用于中高層建筑物的承重結構材料。國內外的工程經驗表明，強度和耐久性是切實可行的。此外，近年采用再生骨料制備路面磚的研究應用較多，有較好的推廣應用效果，再生混凝土路面磚鋪設城市道路，不僅可以防澇減災，還可以促進水資源的循環、保護城市生態平衡、改善城區氣候，雨季還可以改善道路的舒適性和安全性，適用于排水性的道路基層、高速道路兩側護欄及中央隔離帶、人行橫道、小區庭院、停車場、商店街區、廣場水邊護坡、公園內道路，亦可適用于修建輕型機動車道路。因此，研制再生骨料路面磚具有很大的環境效益、社會效益。

本文將建筑垃圾中的混凝土和紅磚用破碎機破碎后，作為再生細骨料，將其用于路面磚中部分替代普通砂，研究不同替代比例對路面磚性能的影響。

1 原材料

本試驗所采用的原材料有：

（1）水泥：PO42.5R普通硅酸鹽水泥，四川峨勝水泥有限公司生產，其主要物理性能指標如表1所示。

（2）粉煤灰：Ⅱ級粉煤灰，成都本地產，其物理性能指標如表2所示。

（3）砂：石粉砂、再生混凝土砂和再生紅磚砂，3種砂的物理性能指標如表3所示。

（4）粗骨料：粗骨料為粒徑5～10 mm碎石。

（5）外加劑為自制外加劑。

表1 水泥的主要物理性能

表2 粉煤灰的主要物理性能

表3 砂的物理性能

2 試驗方法

路面磚基層混凝土設計密度為2400 kg/m3，干法壓制路面磚通體采用基層混凝土制備，半濕法工藝壓制路面磚為先布面料，再布基層混凝土料。干法和半濕法工藝試樣成型所用的模框尺寸為300 mm×600 mm×120 mm，壓制強度5.0 MPa，靜壓成型。試樣壓制成型脫模后，自然養護1d后移至標準養護室養護至28d進行抗壓強度檢測。

抗壓強度檢測方法：將路面磚切割為100 mm×100 mm×80 mm 尺寸的磚塊，按照標準GB/28635-2012《混凝土路面磚》進行檢測。

3 再生混凝土砂對干法壓制成型路面磚性能的影響

為研究再生混凝土骨料摻量對路面磚性能的影響，基層混凝土水灰比固定為0.26，外加劑摻量為膠凝材料的1%，粗骨料用量為400 kg/m3，如表5中所示為采用混凝土破碎制得的再生骨料，按照0%、50%、100%比例取代天然砂石制備混凝土路面磚時基層混凝土配合比和相應的28 d抗壓強度。

表4 再生混凝土砂路面磚配比及性能

從表4中可見，在不同膠材用量，采用混凝土破碎制得的再生混凝土骨料，摻量增加時，混凝土路面磚的抗壓強度均略有提高。這主要是由于混凝土含有一定量未水化完全的水泥顆粒，在破碎后，這部分顆粒裸露出來，繼續參與到路面磚混凝土的水化反應中，生成水化硅酸鈣填充在混凝土空隙中，從而提高了混凝土的密實度，增加了混凝土路面磚的抗壓強度。此外，從表5中數據可見摻加再生混凝土砂石的干法壓制成型的路面磚，隨著膠凝材料的增加，路面磚強度增加，在膠凝材料不小于600kg/m3時，再生路面磚的抗壓強度可大于40.0 MPa。

4 再生紅磚砂對再生路面磚性能的影響

為研究再生紅磚砂骨料對干法壓制的路面磚抗壓強度的影響，本組試驗基層混凝土水灰比固定為0.26，外加劑摻量為膠凝材料的1%，粗骨料用量為400kg/m3，如表5所示為采用再生紅磚砂替代天然砂的0%、50%、100%，基層混凝土配合比和相應的28d抗壓強度。

從表5中數據可見，當采用再生紅磚砂替代天然砂時，紅磚摻量越高，路面磚強度越低，當摻量為50%時，強度下降為對照強度的90%～93%，當摻量為100%時，強度則下降到80%以下，可見紅磚砂的摻加對混凝土路面磚的抗壓強度有較大影響。因此，當再生細骨料主要成分為紅磚時，摻量不宜大于50%。通過以上試驗可見，采用干法靜壓成型生產再生混凝土路面磚膠凝材料用量需不少于600 kg/m3。

表5 再生紅磚砂路面磚配比及性能

5 半濕法工藝壓制成型再生路面磚

為了進一步提高再生混凝土路面磚力學性能，節約膠凝材料用量，研究采用半濕法工藝生產路面磚，為了與干法制備的路面磚性能有更好的對比，開展了干法路面磚強度試驗，基層混凝土的水灰比為0.26，外加劑摻量為膠材用量的1%，粗骨料用量為400 kg/m3，如表6中所示為干法路面磚用基層混凝土路面磚配比及性能。而采用半濕法工藝時的面層漿料M0配比如表7所示，面層砂漿設計容重為2200 kg/m3，面層砂漿布料厚度為1 cm，半濕法工藝采用的基層為干硬性混凝土，厚度為7 cm。表8中為半濕法工藝路面磚基層混凝土配比及路面磚性能。

表6 干法壓路面磚用基層混凝土配比及性能

表7 半濕法路面磚面層砂漿料配比

表8 半濕法路面磚基層混凝土配比及性能

從表6、表7和表8中的試驗數據可見，半濕法工藝較干法壓制工藝制備的路面磚強度更高。這主要是由于干法壓制的路面磚為靜壓壓制，非振動加壓成型，干法壓制時干硬性的面料和底料骨料顆粒填充不夠密實，且面料和底料水灰比較低，影響膠凝材料的水化，因此強度較差；采用半濕法壓制時，成型后的路面磚混凝土水灰比更高，更有利于膠凝材料的水化，因而提高了路面磚強度。此外，再生紅磚砂的摻量對路面磚強度有較大影響，摻量越高，路面磚的強度越低。

6 結論

通過本文的試驗研究可見：

（1）再生紅磚砂的摻量對路面磚強度有較大的影響，摻量越大，路面磚強度越低。

（2）再生混凝土砂的摻量增加有利于提高混凝土路面磚的抗壓強度。

（3）相同膠材配比的路面磚，不同的成型方法對路面磚抗壓強度影響較大，相同配比的路面磚基層混凝土，采用半濕法成型工藝的路面磚抗壓強度較干法工藝成型的路面磚抗壓強度高。