1400級再生骨料陶粒混凝土的制備研究

范曉玲 羅 健

（成都建工預筑科技有限公司，四川 成都 610000）

建筑垃圾即舊建筑物維修、拆除或新建筑物建設過程中產生的系列固體廢棄物。雖然不同構造的建筑物會導致不同建筑垃圾，但其基本組成相同，主要有渣土、砂漿、破碎磚石和混凝土碎塊，以及鋼筋混凝土樁頭、金屬和其它廢棄物等。隨著我國經濟快速發展，施工建設和拆遷改造每年產生數量巨大的建筑垃圾。目前，我國建筑垃圾數量已占城市垃圾總量的30%～40%，影響環境，浪費資源。但許多建筑垃圾經分類或粉碎可作為再生資源重新利用。目前，回收再利用的主要是建筑垃圾中廢棄混凝土和碎磚頭，以廢棄混凝土再利用為主，應用前景十分廣闊。廢棄混凝土再利用主要集中在制備再生混凝土、再生膠凝材料和磚瓦。

本文將建筑垃圾中的紅磚用破碎機破碎后，篩取粒徑小于4.75mm的紅磚砂作為再生細骨料，用于再生骨料陶粒混凝土，替代部分普通砂。利用陶粒、陶砂作為輕質骨料配制輕質隔墻板基材混凝土，研究不同替代比例的再生砂對陶粒混凝土性能的影響。

1 原材料

本試驗所采用的原材料有：

（1）水泥：P·O42.5R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：天然細砂、紅磚砂、陶砂的顆粒級配如表3所示，物理性能指標如表4所示。

（4）陶粒：陶粒的顆粒級配如表5所示，物理性能指標如表6所示。

（5）外加劑為自制專用外加劑。

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 砂的顆粒級配

表4 砂的物理性能

表5 陶粒的顆粒級配

表6 陶粒的物理性能

2 試驗方法

混凝土配合比按標準JGJ 51-2002《輕骨料混凝土技術規程》中絕對體積法設計，輕骨料混凝土的配合比設計須滿足強度、表觀密度及施工性的要求，混凝土的試配強度須滿足：

公式1中, fcu,o為輕骨料混凝土的試配抗壓強度（MPa）；fcu,k為輕骨料混凝土強度標準值 （MPa）；為輕骨料混凝土強度標準差（MPa）。

混凝土干表觀密度為：

公式2中ρcd為混凝土干表觀密度（kg/m3）；mc為每立方米混凝土水泥用量（kg/m3）；ma為每立方米混凝土粗集料用量（kg/m3）；ms為每立方米混凝土細集料的用量（kg/m3）。

此外，由于陶粒具有吸水性，若不預濕處理，配制的混凝土坍落度損失較大。因此，試驗前通常先將陶粒或陶砂泡水預濕1h后撈出，濾去明水測試其含水率wa/ws，再根據陶粒或陶砂1h吸水率wax/wsx，試驗凈用水量計算方法為：

公式3中mwt為每立方米混凝土總用水量（kg/m3）；mwn為每立方米混凝土凈用水量（kg/m3）；wa為陶粒含水率（%）；ws為陶砂含水率（%）；wax為陶粒1h吸水率（%）；wsx為陶砂1h吸水率（%）。

3 再生骨料陶粒混凝土的配制

采用陶粒和陶砂作為輕質粗骨料和輕質細骨料，再生砂取代普通砂配制再生骨料陶粒混凝土，體積砂率48%，外加劑摻量為膠材用量的1.6%～1.8%，混凝土擴展度控制范圍為500±20mm，其試驗配比和結果如表7所示。

表7 輕質隔墻板混凝土試驗配比及性能測試

從表7的配比及性能指標可見，采用固定水灰比、膠材配比、砂率、陶砂比例，再生砂摻量會影響再生骨料陶粒混凝土強度和表觀密度。再生陶粒混凝土中再生砂比例越大，混凝土28d抗壓強度越低，主要由于再生砂密度較普通砂小、材料吸水性強。考慮吸附水量的情況下，摻加再生砂的混凝土實際用水量較高，從而降低混凝土強度；另一方面，再生砂自身強度比普通砂強度低，一定程度降低了混凝土的抗壓強度。

此外，從表7中Q6組數據可見，采用100%的再生砂取代普通砂時，陶粒混凝土的抗壓強度為15.4MPa。為進一步提高陶粒混凝土抗壓強度，采用提高膠凝材料用量、降低水灰比、添加高活性礦物摻合料硅灰的方案開展試驗，試驗配比和混凝土性能指標如表8所示。

從表8可見，利用陶粒作為粗骨料，陶砂和再生骨料取代細骨料可制備出表觀密度1400級、28d抗壓強度大于20MPa的輕骨料混凝土；當水泥用量300kg/m3、粉煤灰用量60kg/m3、硅灰用量40kg/m3、水灰比0.55、陶砂取代率15%、砂率48%時，再生骨料陶粒混凝土28d抗壓強度最高，為最佳配比。此外，從編號Q7～Q10數據可見，增加膠凝材料用量，降低水灰比，降低陶砂摻量有利于提高再生骨料陶粒混凝土的強度。從編號Q10～Q12數據可見，摻加硅灰可提高再生骨料陶粒混凝土的強度，由于硅灰主要成分為活性二氧化硅，且細度較細，在水化過程中可與水泥水化產生的氫氧化鈣發生水化反應，生成水化硅酸鈣，填充在混凝土孔隙中，可提高混凝土的密實度，從而提高混凝土的抗壓強度。

4 結論

（1）利用陶粒作為粗骨料，陶砂和再生骨料取代細骨料可制備出表觀密度1400級、28d抗壓強度大于20MPa的輕骨料混凝土。

（2）再生骨料100%取代普通砂配制1400級再生骨料陶粒混凝土的最佳配比為：水泥用量300kg/m3、粉煤灰用量60kg/m3、硅灰用量40kg/m3、水灰比0.55、陶砂取代率15%、砂率48%。

（3）再生砂摻量對再生骨料陶粒混凝土強度和表觀密度有一定的影響；增加膠凝材料用量、降低水灰比、降低陶砂摻量、摻加硅灰均有利于提高再生骨料陶粒混凝土的強度。

表8 輕骨料混凝土試驗配比及性能測試