碎磚類骨料再生混凝土砌墻磚的研究綜述

宗蘭，朱秀，曹巍，鄭志全

（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

21 世紀(jì)以來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)大規(guī)模的建設(shè)與拆遷產(chǎn)生了大量建筑垃圾。 根據(jù)中國廢舊物資網(wǎng)公布，2014 年，我國年建筑垃圾的產(chǎn)生量超過15 億t，數(shù)字觸目驚心。 我國的建筑垃圾主要由廢棄混凝土、廢土、廢棄磚瓦三部分組成，其中廢棄磚瓦約占60%。 磚混結(jié)構(gòu)建筑物或構(gòu)筑物拆除產(chǎn)生的廢棄黏土磚數(shù)量巨大，而其主要處理方法是掩埋和堆放，不僅占用大量土地，同時污染水體、空氣，降低土壤質(zhì)量，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。而與此同時，我國資源短缺問題日益嚴(yán)重，傳統(tǒng)建筑業(yè)的飛速發(fā)展消耗著大量的自然資源，混凝土作為砂子、碎石和卵石等自然資源的最大消費者，目前正在以每年約130 億t 的速度消耗天然骨料。很多地方大規(guī)模開山采石，自然景觀和生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，嚴(yán)重背離了我國經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略[1]。

1 研究目的與意義

將既有建筑拆除物的碎磚作為混凝土粗骨料制備再生混凝土砌墻磚， 是一種重要的資源化利用方式。在推進墻體材料的革新中，國家發(fā)揮了調(diào)控和引導(dǎo)作用， 實施新型墻體材料專項基金政策和稅收政策，抑制實心粘土磚生產(chǎn)，同時鼓勵那些利用廢水、廢渣等廢棄物為重要原材料制成產(chǎn)品的企業(yè)， 在五年內(nèi)減征或者不征其所得稅， 而對于達到規(guī)模生產(chǎn)的企業(yè)可享受增值稅減半征收的政策等[2-3]。 本文所要研究的碎磚骨料再生混凝土砌墻磚就是一種新型的墻體材料，將其代替目前傳統(tǒng)的燒結(jié)粘土磚，在響應(yīng)國家政策號召的同時，既減少生態(tài)資源破壞，又達到了建筑垃圾資源化循環(huán)利用、 減少環(huán)境污染的目的，具有良好的社會、經(jīng)濟、環(huán)保效益[4]。

2 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

建筑垃圾的再生利用是俄國的Glushge 首先提出的，隨后眾多專家和學(xué)者圍繞再生骨料混凝土的物理化學(xué)性質(zhì)和實際應(yīng)用，進行了一系列基礎(chǔ)性研究。

孫躍東和肖建莊[5]就再生混凝土骨料的含義、來源、分類、加工方法、主要性能等進行了一些基礎(chǔ)性研究，認(rèn)為再生骨料和再生混凝土是有潛在發(fā)展能力的材料，經(jīng)過合適的加工和處理，是能夠滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的再生骨料甚至高質(zhì)量的再生骨料。

張晏清[6]通過建筑廢渣作為再生骨料制備再生混凝土，研究了該再生混凝土的基本性能，研究結(jié)果表明，再生骨料的強度越高，所制備的再生混凝土強度就越高。

杜婷等[7]針對再生骨料較天然骨料孔隙率高、吸水性大、強度低等特點，采用4 種不同的化學(xué)漿液對再生骨料進行強化試驗。

許岳周和石建光[8]通過大量的文獻調(diào)查、數(shù)據(jù)整理，對再生骨料及再生混凝土的性能進行了分析與評價，認(rèn)為再生骨料混凝土的抗壓強度和彈性模量隨著再生骨料取代率和水灰比的增大而降低，再生骨料混凝土收縮性隨著再生骨料替代率的增大而增大，耐久性較普通混凝土略低。

王武祥[9]用顎式破碎機將收集于拆除現(xiàn)場的廢磚進行破碎得到再生骨料，廢磚再生原料性能研究表明， 碎磚粒徑范圍在10.0～20.0 mm 時其片狀顆粒含量較大， 用作生產(chǎn)的再生混凝土制品強度偏低；粒徑范圍在5.0～20.0 mm 的再生骨料只能用于生產(chǎn)非承重混凝土砌塊。試驗采取一定的材料質(zhì)量配比， 結(jié)果表明，3 種再生骨料制備的混凝土砌塊強度等級第一種達到MU10，后兩者達到MU7.5。 3種再生骨料混凝土砌塊的吸水率、抗凍性和軟化系數(shù)均能滿足 《輕集料混凝土小型空心砌塊》（GB15229-2002）的要求。

曹素改和張志強[10]將建筑垃圾（主要包括廢磚和廢混凝土）分選、破碎、篩分得到再生骨料，制備出建筑垃圾標(biāo)準(zhǔn)磚，經(jīng)試驗得到該建筑垃圾標(biāo)準(zhǔn)磚各項性能滿足《混凝土實心磚》（GB/T21144-2007）標(biāo)準(zhǔn)的要求，抗壓強度等級達到MU15。

白國良[11]等通過正交試驗研究了水灰比、用水量、再生粗細(xì)骨料取代率對再生混凝土砌塊抗壓強度的影響規(guī)律，通過試驗配制出強度達6.2 MPa 的再生混凝土砌塊。 說明只要合理選取配合比，單排孔再生混凝土砌塊是可以作為承重用的。

宋冬生等[12]通過對建筑垃圾進行處理，制備再生粗細(xì)骨料，分離細(xì)粉料，并結(jié)合新型墻材混凝土制品制備技術(shù)，制備承重混凝土磚，非承重混凝土空心砌塊等新型墻材，2 種應(yīng)用方案再生資源利用率達80%以上。

3 采用的技術(shù)路線

將取自建筑物拆除現(xiàn)場的廢舊燒結(jié)磚分揀、破碎、篩分等工藝加工制成所需碎磚再生骨料，因目前尚無碎磚骨料再生混凝土配合比設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)公式， 所以試驗根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55-2011）的規(guī)定，以C20 再生混凝土為目標(biāo)設(shè)計普通混凝土的配合比，然后固定砂率，改變碎磚骨料取代普通碎石骨料的百分率，試配碎磚骨料再生混凝土；再將碎磚骨料再生混凝土制備成砌墻磚， 砌墻磚的尺寸為240 mm×120 mm×60 mm；并根據(jù)《砌墻磚試驗方法》（GB/T 2542-2012）要求對所做試件進行基本性能的研究，為碎磚骨料再生混凝土砌墻磚的工程應(yīng)用提供試驗研究數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論與展望

綜合各專家學(xué)者的研究成果可得，再生骨料表觀及物化特性與天然骨料的相去甚遠，而再生骨料的物化特性又著實影響著再生骨料混凝土的物化性能，從而利用再生骨料替代部分天然骨料所配置的再生混凝土的工作性能、破壞特征都與普通混凝土有著很大的區(qū)別。雖然一些專家學(xué)者對于再生混凝土砌塊或者再生混凝土磚等再生混凝土應(yīng)用的研究取得一定的成果，但是如果要做到有效利用具有巨大潛力的建筑垃圾尤其是占很大比重的廢磚及其制備的再生混凝土，讓碎磚骨料再生混凝土制品走向?qū)嶋H應(yīng)用還需進行深入系統(tǒng)的研究。一方面深入研究原材料性能、再生骨料混凝土配合比設(shè)計方法、功能外加劑、成型及養(yǎng)護工藝等，另一方面需要結(jié)合設(shè)計、生產(chǎn)及施工等環(huán)節(jié)進行改善，提高碎磚骨料再生混凝土砌墻磚等制品的質(zhì)量品質(zhì)。

綜上所述，將數(shù)量巨大的廢磚應(yīng)用于制備再生混凝土砌墻磚等新型墻體材料具有巨大的社會、環(huán)境、經(jīng)濟效益，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，有著良好的發(fā)展前景。

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[2]馬榮.我國新型墻體材料發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn)[J].中國煤炭，2001，27（11）：36-37.

[3]劉秀偉.新型墻體材料可持續(xù)發(fā)展對策[J].山西建筑2006,32(24)：145.

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[5]孫躍東，肖建莊.再生混凝土骨料[J].混凝土，2004，(6):33-36.

[6]張晏清.建筑廢渣再生骨料混凝土的性能[J].建筑材料學(xué)報，2003，（1）：100-103.

[7]杜婷，李惠強，吳賢國.混凝土再生骨料強化試驗研究[J].新型建筑材料，2002，（3）：6-8.

[8]許岳周，石建光.再生骨料及再生骨料混凝土的性能分析與評價[J].混凝土，2006，（7）：41-46.

[9]王武祥.建筑垃圾再生技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].建筑砌塊與砌塊建筑，2009,（1）：24-30.

[10]曹素改，張志強.利用建筑垃圾制備混凝土標(biāo)準(zhǔn)磚[J].磚瓦世界，2010,（7）：30-33.

[11]白國良，張鋒劍，安昱嶧，等.再生混凝土砌塊抗壓強度和配合比試驗研究[J].2010， 建筑結(jié)構(gòu)，40（12）：128-134.

[12]宋冬生，曾興華，方春霖.建筑垃圾制備新型墻材的技術(shù)研究[J].磚瓦，2012（2）：12-16.