再生黏土磚粉對混凝土強度和性能的影響

鄭才林，艾 昊，徐 文，陳厚偉，陳 尚，廖邦友

(1. 安康市市政園林處 陜西安康 725000；2. 陜西省安康市中福工程有限公司 陜西安康 725000)

2020年，我國的城鎮化率已達到63.89%[1]。隨著我國城鎮化進程的不斷加快，大量廢舊建筑物被拆除，產生了大量的固體廢棄物。據統計，我國建筑固體廢棄物在2017年的總量已經達到了3.26億t，其中廢黏土磚約占建筑固體廢棄物總量的50%[2-3]，其利用率卻不足5%，大量的建筑垃圾不經處置簡單填埋，占用了土地，破壞了土壤，污染了大氣和水源，帶來了嚴重的環境負荷。建筑垃圾資源化利用是解決高能耗、高污染、高排放、低效益的重要措施，是節約土地資源的重要途經，是發展循環經濟、建設環境友好型和資源節約型社會的重要舉措，是貫徹落實科學發展觀、實現可持續發展、保護環境的必然要求。因此，對于占建筑垃圾比重約50%的廢棄黏土磚進行再生利用研究，不但可有效支撐建筑垃圾資源化處理，而且具有非常重要的環保意義和可持續發展意 義[4]。尤其是安康處于秦巴山區，土地資源非常稀缺，同時作為南水北調重要水源涵養地，環境保護尤為重要，因此，研究建筑垃圾再利用對于安康意義 重大。

國內外一些學者研究了黏土磚粉取代水泥對混凝土工作性能和力學性能的影響[5-8]，但對于生產應用具體配合比的研究較少。本文以正常的C30商品混凝土配比為參考，研究廢黏土磚粉取代礦粉對混凝土性能的影響，從而作為商品混凝土生產商生產C30混凝土的配比參考，以適當降低混凝土成本。

1 試驗原材料復試情況

水泥為安康堯柏江華水泥有限公司生產的P.042.5普通硅酸鹽水泥，各項檢驗結果符合GB 175—2007規范要求，水泥合格，試驗數據見表1；漢中漢鋼新型建材有限公司生產的礦渣微粉，各項檢驗結果符合GB/T 18046—2017規范要求，檢驗數據見表2；安康高新鑫達升工貿有限責任公司生產的粉煤灰，各項檢測結果符合GB/T 1596—2017規范要求，檢驗數據見表3；外加劑為安康市仨人行新型建材有限公司生產的SR—03型泵送劑，勻質性檢測符合GB 807—2008規范要求，檢驗數據見表4；拌合用水為自來水。

表1 水泥復試結果表 Tab.1 Cement retest result table

表2 礦渣微粉檢驗結果表 Tab.2 Slag powder test result table

表3 粉煤灰檢驗結果表 Tab.3 Fly ash test result table

表4 混凝土外加劑勻質性檢測結果表 Tab.4 Concrete admixture homogeneity test result table

為了深入分析商品混凝土的質量受原材料、配合比等方面的影響，利用上述原材料，設計試驗強度為C30，塌落度(180±20)mm。按照周航[9]研究給出的混凝土原材料參考建議用量，調整了各種原材料的用量，進行了7組配合比試驗，每種配合比制作2組試件，經標養(20±2)℃至7 d和28 d各實壓1組，最終得出C30商品混凝土最優配合比及強度，見表5。本文主要研究廢黏土磚粉替代礦粉，因此，配合比實驗數據不再贅述。

表5 C30商品混凝土常規配合比及強度 Tab.5 Conventional mix ratio and strength of C30 commercial concrete

2 利用廢黏土磚粉替代礦粉

有研究表明利用廢棄黏土磚制備的磚粉具有良好的火山灰活性[10-11]；鄭麗[12]研究了磚粉細度對混凝土強度的影響，細度增大，混凝土強度降低。因此，利用廢棄黏土磚制備的磚粉替代礦粉作為輔助膠凝材料是可行的，但需控制磚粉細度。本次試驗用球磨機進行制備，細度為0.045 mm，篩余量14.1%。

李紅云[13]研究了影響再生黏土磚粉混凝土抗壓強度的關鍵因素是水膠比，且顯著性影響順序為水膠比＞砂率＞磚粉細度＞磚粉取代率。本次實驗固定水泥、粉煤灰、碎石、機制砂，通過調整磚粉摻量、水、外加劑等試驗出機狀態和強度情況。用A、B、C 3種不同摻量取代礦粉再生混凝土，試驗配合比及強度見表6。

表6 不同摻量磚粉C30商品混凝土配合比及強度 Tab.6 Mix ratio and strength of C30 commercial concrete with different amounts of brick powder

由表6與表5對比可知，在磚粉和礦粉等量替換的情況下，磚粉再生混凝土強度略低于普通混凝土，但差值不大；隨著摻量增加，混凝土強度降低；當磚粉摻量為60 kg、將外加劑增加至11.8 kg時，混凝土出機狀態較好，對混凝土的流動性影響不顯著；當磚粉摻量為80 kg時，出機狀態為稍微泌水，30 min狀態較好；當磚粉摻量為100 kg時，出機狀態差，損失大，30 min后基本沒有流動性；再生黏土磚粉混凝土7～28 d之間抗壓強度比普通混凝土提升較高。

3 經濟效益分析

3.1 生產成本核算

每立方米C30再生混凝土的生產成本約為382.11元，具體組成見表7。

表7 C30再生混凝土生產成本 Tab.7 Cost of C30 recycled concrete production

3.2 稅前利潤核算

按照年產量4×105m3·d-1，售價480元/m3，則銷售收入19 200萬元，實現稅前利潤3 915.68萬元。

4 結 論

①黏土磚粉替代礦粉對混凝土的流動性產生一定影響，當磚粉取代率為15%時，對混凝土流動性影響不大；②黏土磚粉對混凝土早期強度影響不顯著，對28 d強度有影響；③在其他材料不變的情況下，黏土磚粉替代礦粉作為輔助性膠凝材料適用，摻量為15%時對混凝土性能影響較小，商品混凝土生產廠家可以以此作為參考，以降低混凝土生產成本、實現建筑垃圾資源化利用；④年產量4×105m3·d-1的商品混凝土廠可增加稅前利潤1 300余萬元。