建筑垃圾再生骨料在地輻熱混凝土中的應(yīng)用研究*

孟剛，劉天云，張凱峰，崔慶怡，黃培增，王寧

（1. 中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西 西安 710065 ；2. 陜西省建筑科學(xué)研究院，陜西 西安 710082）

0 引言

隨著城市建設(shè)步伐的加劇，建筑垃圾的產(chǎn)量與日俱增。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部副部長(zhǎng)仇保興曾透露，我國(guó)建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的 30%～40%。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)城市垃圾總量為 21 億～28 億噸，每年新產(chǎn)生建筑垃圾超過 3 億噸。近年，西安市加快了城中村拆遷改造工程，建筑垃圾產(chǎn)量日趨增加，平均每年產(chǎn)生建筑垃圾約 3500 萬噸，折合體積約 2000 萬立方米。老舊城區(qū)多為磚混建筑，產(chǎn)生的建筑垃圾中廢舊燒結(jié)粘土磚占據(jù)主要部分，限于燒結(jié)粘土磚的材料性能，難以將磚混建筑垃圾制作成高品質(zhì)的再生骨料用于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)用混凝土。因此，本文采用此類建筑垃圾制備的粗骨料，配制地輻熱混凝土，并展開應(yīng)用研究[1-3]。

1 試驗(yàn)方案與原材料

1.1 試驗(yàn)方案

建筑垃圾中廢磚的主要成分為 SiO2和 Al2O3，并含有少量的 Fe2O3、CaO 和 MgO[4]，可用作混凝土粗骨料。本次試驗(yàn)主要采用 5～16mm 廢磚再生骨料，取代部分天然粗骨料，配制強(qiáng)度等級(jí)為 C15 的地輻熱混凝土。建筑垃圾再生骨料呈多孔狀結(jié)構(gòu)，易吸水，因此，在試驗(yàn)之前，先將骨料在水中浸泡至吸水飽和，根據(jù)配制混凝土的性能，探究最佳取代率。試驗(yàn)用配合比如表 1 所示。

1.2 試驗(yàn)原材料

水泥采用銅川聲威水泥 P·O42.5，28d 膠砂強(qiáng)度49.5MPa；粉煤灰采用陜西韓城第二電廠 Ⅱ 級(jí)粉煤灰，細(xì)度9.6%；礦粉采用陜西立之林礦粉 S95 級(jí)，活性指數(shù) 103%；砂采用渭河中砂，細(xì)度模數(shù) 2.5；卵石采用渭河 5～16mm 卵石。外加劑采用自主生產(chǎn)復(fù)配的聚羧酸系高效減水劑。

建筑垃圾采用西安地區(qū)某生產(chǎn)廠家利用磚混建筑垃圾生產(chǎn)的粒徑為 5～16mm 的再生骨料，粒型良好，級(jí)配為連續(xù)級(jí)配，雜物含量少。建筑垃圾再生骨料的檢測(cè)結(jié)果如表 2 所示。

表1 混凝土基準(zhǔn)配合比 kg/m3

表2 建筑垃圾再生骨料的檢測(cè)結(jié)果

2 結(jié)果與討論

采用不同的取代率，取代部分粗骨料，檢測(cè)混凝土的性能結(jié)果如表 3 所示。

表3 不同取代率對(duì)再生骨料混凝土性能的檢測(cè)結(jié)果

再生粗骨料不同取代率對(duì)混凝土性能的影響如圖 1、圖 2所示。

圖1 再生粗骨料對(duì)混凝土工作性的影響

圖2 再生粗骨料對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

通過圖 1、圖 2 可知，隨著取代率的增加，建筑垃圾再生骨料用量的增多，用水量逐步提高，水膠比增加，抗壓強(qiáng)度逐步下降。當(dāng)取代率為 50% 時(shí)，抗壓強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)值。在取代率不超過 40% 時(shí)，混凝土的和易性較好，當(dāng)取代率大于 40%，混凝土的流動(dòng)性、包裹性、保水性隨著取代率的增加，越來越差。分析原因，當(dāng)取代率大于 40% 之后，建筑垃圾再生骨料的吸水量增多，用水量增加，水膠比增大，漿體的粘聚性變差，無法較好的包裹骨料，和易性變差；建筑垃圾再生骨料呈多孔狀結(jié)構(gòu)，在吸附了大量水后，會(huì)釋放部分水，游離在漿體之外，導(dǎo)致混凝土泌水。綜上所述，取代率為 40% 時(shí)，新拌混凝土的工作性能及抗壓強(qiáng)度均能滿足設(shè)計(jì)要求，為最佳取代率。

3 工程應(yīng)用

在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，使用最佳取代率 40% 在某工程的地輻熱混凝土中進(jìn)行了應(yīng)用。實(shí)際生產(chǎn)的再生骨料新拌混凝土，經(jīng)檢測(cè)，和易性良好，滿足施工要求。經(jīng)過觀察施工過程，從入模狀態(tài)來看，非常松軟，包裹性良好，漿體飽滿，不泌水，易施工，入?；炷翣顟B(tài)如圖 3 所示。

在施工完成之后，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，留置試件的抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。硬化后的表面平整、光亮，沒有明顯的裂紋及起灰現(xiàn)象，硬化后的地面狀態(tài)如圖 4 所示。

4 結(jié)語

建筑垃圾再生骨料在最佳取代率為 40% 時(shí)，能配制出和易性良好，滿足施工要求，硬化后強(qiáng)度滿足要求的混凝土，應(yīng)用在地輻熱混凝土中是可行的。使用建筑垃圾再生骨料，變廢為寶，不但創(chuàng)造出經(jīng)濟(jì)效益，更能為環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)，具有良好的社會(huì)效益。

圖3 混凝土入模狀態(tài)

圖4 混凝土硬化后狀態(tài)

[1]劉秉潔.西安市建筑垃圾資源化研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2013.

[2]朱志偉.基于綜合利用建筑垃圾再生骨料混凝土的研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2007.

[3]林志韋.建筑垃圾在混凝土中的再利用研究[J].科技資訊，2006,26: 62-63.

[4]朱麗蘋.建筑垃圾綜合利用現(xiàn)狀及利用技術(shù)探討[J].粉煤灰，2012,03: 27-29.

[5]譚勇.淺析低溫?zé)崴匕遢椛浠炷帘Ｗo(hù)層裂縫的原因及控制措施[J].石河子科技，2008,01: 46-47.