陶瓷廢料粗骨料混凝土的研究

李澤峰

(山西呂梁路橋有限公司，山西呂梁 033000)

隨著社會的發(fā)展，混凝土用量超乎人們的想象。由于碎石粗骨料是混凝土制備中不可或缺的重要原料，因此傳統(tǒng)的碎石總儲量的消耗速度非常快。目前，使用無機化工剩余產品制造混凝土將破壞可持續(xù)性發(fā)展和損壞環(huán)境。從環(huán)境和經濟兩方面考慮，尋求制造混凝土的非傳統(tǒng)骨料替代品是迫切需求的［1-3］。據統(tǒng)計，在日常的陶瓷生產行業(yè)中，約30%陶瓷廢料被浪費掉。隨著陶瓷廢料長久的堆積，必然會給環(huán)境、生態(tài)造成一定的壓力。這些廢料目前是不可回收的。然而，陶瓷廢料堅硬，具有很高的耐生物，化學和物理降解性能。陶瓷廢料完全可以被回收用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)粗骨料制作混凝土。況且，在早期研究中，工業(yè)廢料不僅能夠增加混凝土性能還會降低成本。例如，可循環(huán)利用的橡膠纖維可以避免裂縫的發(fā)生和增加吸收能。輕結構混凝土已經由油椰子皮和拆遷的磚瓦廢料作為骨料研制出來了［4-6］。因此，本文專門針對摻雜了部分陶瓷廢料粗骨料的混凝土性能進行全面系統(tǒng)的研究。

1 試樣制備及實驗方法

采用破碎機將工業(yè)陶瓷廢料破碎成粒徑20 mm～25 mm左右作為骨料，與傳統(tǒng)的碎石骨料粒徑一致。為了測試其樣品的抗壓強度、抗裂強度、抗彎曲強度和彈性模量，其試樣分別被澆鑄成100 mm×100 mm×100 mm正方體、直徑為100 mm，高80 mm的圓柱體、100 mm×100 mm×500 mm長方體、直徑為150 mm，高300 mm的圓柱體。試樣24 h后脫模，并在28℃水中精心養(yǎng)護至28 d，最后進行性能測試。

2 試驗結果與分析

2.1 陶瓷骨料的性能

表1為陶瓷骨料與傳統(tǒng)骨料的性能對比。從表1中可知，陶瓷骨料的表面性能要優(yōu)于傳統(tǒng)碎石骨料，在安定性測試中，經過30次循環(huán)，陶瓷骨料的失重率明顯小于傳統(tǒng)骨料。這主要是因為陶瓷表面具有很好的抗化學侵蝕性能?？傮w上，陶瓷骨料與傳統(tǒng)骨料性能相近。

表1 骨料性能

2.2 陶瓷骨料混凝土的性能

表2為陶瓷骨料混凝土的總體性能。從表2中可以看出，與傳統(tǒng)骨料的混凝土相比，陶瓷骨料混凝土的抗壓強度沒有明顯的變化，在41 MPa～53 MPa范圍內。而粘結性能和和易性更高，其良好的性能與吸水率低且表面性能良好的陶瓷骨料有重要的關系［7，8］。

表2 不同骨料混凝土的性能

圖1 抗壓與應變關系曲線圖

但是，陶瓷骨料混凝土的抗張強度要低于傳統(tǒng)混凝土，抗張與抗壓強度之比也低于傳統(tǒng)混凝土。陶瓷混凝土與傳統(tǒng)混凝土的抗彎強度在5.1 MPa～6.4 MPa范圍內，變化幅度小。

圖1為抗壓與應變關系曲線圖。由圖1可見，隨著水灰比的增加，陶瓷混凝土的彈性模量降低。在不同的水灰比條件下，陶瓷混凝土的彈性模量在18.0 GPa～21.2 GPa范圍內變化，分別低于傳統(tǒng)混凝土。

3 結語

陶瓷廢料可以被回收利用為混凝土粗骨料。與傳統(tǒng)混凝土相比，陶瓷廢料粗骨料混凝土的抗壓強度、抗張以及抗彎性能分別低于其2.0%，17.7%和3.5%。但是陶瓷廢物粗骨料混凝土擁有更低的抗張抗壓強度比。陶瓷廢物粗骨料混凝土的總體性能與常規(guī)混凝土相近，為未來綠色混凝土的研制奠定了良好的基礎。

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