碎磚類骨料再生混凝土砌墻磚的制備及力學(xué)性能

鄭志全，宗蘭，朱秀，趙敬士

（1.南京工程學(xué)院，江蘇 南京 211100；2.安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

0 引言

在我國城鎮(zhèn)建設(shè)中，建筑拆余物的數(shù)量較多。在既有建筑拆余物中主要由廢棄混凝土、廢土、廢磚三部分組成，其中廢棄磚高達(dá)60%，其中廢棄燒結(jié)黏土磚數(shù)量較多，目前大多采用掩埋的方式，沒有得到再生利用。 既占用大量土地，又造成環(huán)境污染[1]。 若將廢棄的燒結(jié)黏土磚加工成再生骨料，用于配制再生混凝土，并制成砌墻磚，對(duì)于廢棄燒結(jié)黏土磚的高效回收利用以及節(jié)約自然資源具有重要意義。

本試驗(yàn)研究主要研究碎磚骨料再生混凝土砌墻磚的制備方法和力學(xué)性能。 利用廢棄燒結(jié)黏土磚制備成再生骨料， 代替部分天然碎石作為粗骨料，通過添加減水劑，以C20 再生混凝土為目標(biāo)設(shè)計(jì)普通混凝土的配合比， 改變碎磚骨料取代普通碎石骨料的百分率，試配碎磚再生骨料混凝土，試驗(yàn)研究其力學(xué)性能從而得到最佳取代率。 按此配比制備尺寸為240 mm×120 mm×60 mm 的再生混凝土砌墻磚試件，試驗(yàn)研究其基本抗壓強(qiáng)度。

1 試件的制備

1.1 試件原材料及基本性能

（1） 水泥：選用42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，密度為3.0 g/cm3。

（2） 細(xì)骨料： 本試驗(yàn)所用細(xì)骨料為天然河砂，經(jīng)篩分析試驗(yàn)得到其級(jí)配區(qū)間屬中砂。表觀密度為2.65×103kg/m3，堆積密度為1.43×103kg/m3，含水率為3%。 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合 《建筑用砂》（GB/T 14684-2011）與《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ52-2006）。

（3） 碎磚再生骨料： 本試驗(yàn)再生碎磚粗骨料選自某磚混建筑拆除的建筑垃圾。 對(duì)該碎磚分揀、破碎、清洗、篩分等工藝處理，然后用鄂氏破碎機(jī)破碎，破碎后的碎磚顆粒經(jīng)篩分機(jī)篩分， 篩除＜4.75 mm和＞10 mm 的顆粒得到粒徑范圍為5～10 mm 的再生粗骨料。 天然粗骨料為碎石， 表觀密度為2.86×103kg/m3， 堆積密度為1.58×103kg/m3， 含水率為1%，試驗(yàn)方法參照標(biāo)準(zhǔn)《建筑用卵石、碎石》（GB/T 14685-2011）。

（4） 減水劑：本試驗(yàn)外加劑為聚羧酸系高效減水劑。

（5） 水：選用南京市江寧區(qū)自來水公司供水。

1.2 試件的制作

試件采用240 mm×120 mm×60 mm 尺寸的磚模，以合理的配合比、再生碎磚粗骨料摻量按普通混凝土的制作方法進(jìn)行計(jì)量、攪拌、裝模、振搗、拆模養(yǎng)護(hù)。 試件制作所用磚模如圖1 所示，試件如圖2 所示。

圖1 砌墻磚模具

圖2 再生骨料混凝土磚試件

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)以C20 再生混凝土為目標(biāo)設(shè)計(jì)普通混凝土的配合比， 碎磚骨料再生混凝土配合比計(jì)算按照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行， 再生骨料取代率分別取30%至100%，試配碎磚再生骨料混凝土，立方體試塊如圖3 所示。壓力機(jī)選用型號(hào)為YAW-4206 的微機(jī)控制電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)，抗壓試驗(yàn)如圖4 所示。 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到合理的碎磚取代石子的百分率， 按此配比制備再生混凝土砌墻磚試件， 按照《砌墻磚試驗(yàn)方法》（GB/T 2542-2012）進(jìn)行試件的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

圖3 再生混凝土立方體試塊

圖4 再生混凝土抗壓試驗(yàn)

2.2.1 碎磚類骨料再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度

碎磚骨料再生混凝土28 d 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)如圖5 所示。

由圖5 可得， 當(dāng)再生碎磚骨料取代率＜60%時(shí)，強(qiáng)度下降并不明顯， 強(qiáng)度可以保持在25 MPa 以上。而再生碎磚骨料取代率從60%到完全替代的過程中，再生碎磚骨料混凝土抗壓強(qiáng)度不斷下降，且在取代率＞80%時(shí)明顯加快下降，最終穩(wěn)定在15 MPa左右。為了能更好的利用碎磚骨料再生骨料混凝土制品，保證其強(qiáng)度符合要求的同時(shí)，選擇較高的再生骨料取代率， 因此選擇50%的取代率進(jìn)行碎磚類骨料再生混凝土砌墻磚制備以及抗壓試驗(yàn)。

2.2.2 碎磚類骨料再生混凝土砌墻磚的抗壓強(qiáng)度

采用50%碎磚骨料摻量，制備成再生混凝土砌墻磚，所得抗壓試驗(yàn)結(jié)果如圖6 所示（縱軸為28 d砌墻磚抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，橫軸為試件編號(hào)）。

由圖6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，10 個(gè)試件的平均抗壓強(qiáng)度為19.46 MPa， 最大強(qiáng)度22.63 MPa， 最小強(qiáng)度15.10 MPa。 基本滿足15 MPa 的95%強(qiáng)度保證率的要求。

圖5 不同再生骨料取代率立方體試塊標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度

圖6 50%再生骨料混凝土砌墻磚抗壓強(qiáng)度分布

2.3 碎磚骨料額外用水量確定

由于碎磚類再生骨料的孔隙率大， 吸水能力強(qiáng)，本試驗(yàn)采用附加用水量方法。 考慮再生碎磚骨料吸水率相比較而言更大，因此將附加用水量定在10%~20%之間。 但據(jù)大量實(shí)驗(yàn)研究顯示，隨著再生骨料取代率的增加， 額外用水量使用同一個(gè)比率，坍落度的變化將發(fā)生顯著變化，因此本試驗(yàn)擬定根據(jù)再生骨料取代率不同采用不同的額外用水量[2-3]，具體取值見表1。

3 結(jié)論

表1 不同再生骨料取代率下額外用水率

（1） 本試驗(yàn)在碎磚骨料再生混凝土配合比設(shè)計(jì)過程中，鑒于碎磚骨料較高的吸水率采用附加用水量方法，由此，在拌和時(shí)再生混凝土的和易性較好。

（2） 通過再生混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)可得到，再生混凝土在再生骨料取代率小于60%時(shí)， 抗壓強(qiáng)度隨之變化并不明顯， 強(qiáng)度可以保持在25 MPa以上。 而再生骨料取代率從60%到完全替代的過程中，再生混凝土抗壓強(qiáng)度隨之逐漸下降。

（3） 在50%再生骨料取代率的情況下配置的再生混凝土從而制備的砌墻磚，可以得到滿足15 MPa的95%強(qiáng)度保證率要求的砌墻磚（即為強(qiáng)度MU15的砌墻磚）。 為今后進(jìn)一步利用再生混凝土砌墻磚進(jìn)行砌筑等工藝的實(shí)現(xiàn)，提供了保證。

[1]宗蘭，朱秀，曹巍，等.碎磚類骨料再生混凝土砌墻磚的研究綜述[J].江蘇建材，2015，（4）：25-27.

[2]宗蘭，余倩，張士萍.碎磚類骨料再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)研究[J].混凝土,2012,(12):113-115.

[3]余倩.碎磚類骨料再生混凝土的制備方法及其性能研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué),2013.