再生混凝土在墻體材料中的應(yīng)用

侯東君，葉 騰

(漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 漳州 363000)

隨著城市化進(jìn)程的加快，每年都有大量的舊建筑物被拆除，隨之產(chǎn)生數(shù)億噸建筑垃圾，在建筑垃圾中廢棄混凝土的比例多達(dá)30%以上。目前我國絕大部分建筑垃圾的處置方式是未經(jīng)處理而直接運(yùn)往郊外露天堆放或填埋，這種建筑垃圾的處置方式不但長期占用了大量寶貴的耕地，而且還耗用了大量的征用土地費(fèi)、垃圾清運(yùn)費(fèi)等建設(shè)經(jīng)費(fèi)，在清運(yùn)和填埋過程中也對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。

同時(shí)，全球每年混凝土使用量超過40 億m3，砂石骨料用量超過60 ～80 億噸。而我國每年消耗混凝土13 ～l4 億m3，占到全球混凝土消耗量的1/3，［1］如此巨大的混凝土用量，必將消耗巨量自然資源和能源。

將廢棄混凝土進(jìn)行回收利用，生產(chǎn)再生混凝土是目前建筑垃圾資源化利用技術(shù)研究和推廣的主要方向。

1 再生混凝土在墻體材料中應(yīng)用的可行性

國外再生混凝土回收利用研究起步較早，前蘇聯(lián)學(xué)者Gluzhge 早在1946 年就開始研究將廢棄混凝土制作集料的可能性。澳大利亞的格里菲思大學(xué)的研究結(jié)果表明，只要生產(chǎn)出來的再生骨料性能上完全滿足使用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，則作為一種基層或底基層材料，再生骨料完全有可能取代原有天然骨料。國內(nèi)外專家學(xué)者［2－12］從不同的角度，對再生混凝土基本性能進(jìn)行了大量的研究，研究表明再生骨料具有孔隙率大、吸水性高、骨料密度比天然骨料低、導(dǎo)熱系數(shù)低等特點(diǎn)，采用廢棄混凝土生產(chǎn)的再生骨料是可以取代原有天然骨料，所配置的再生混凝土與普通混凝土各項(xiàng)性能具有很高的相似性。因此采用廢棄混凝土生產(chǎn)的再生骨料取代原有天然骨料，制作再生混凝土小型空心砌塊，在滿足強(qiáng)度和熱工性能等方面的要求理論上是可行的。

2 再生混凝土在墻體材料中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

在再生骨料混凝土研究的基礎(chǔ)上，國內(nèi)學(xué)者針對再生混凝土空心砌塊各項(xiàng)性能進(jìn)行了大量研究。

在再生混凝土空心砌塊力學(xué)性能方面，白國良等［13］通過正交試驗(yàn)研究了再生混凝土砌塊配合比中單位體積混凝土用水量、水灰比、再生粗骨料取代率、再生細(xì)骨料取代率對抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果表明對于單排孔再生混凝土小型空心砌塊，若配合比選取合適，強(qiáng)度等級可以達(dá)到MU5.0。丁帥等［14］通過對再生骨料摻量為75%的再生混凝土小型空心砌塊塊材及砌體的抗剪抗壓等力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明再生混凝土小型空心砌塊的強(qiáng)度等級可以達(dá)到MU7.5，認(rèn)為再生混凝土小型空心砌塊砌體的受壓性能和普通混凝土砌塊砌體的受壓性能基本相似。卓玲等［15］采用正交試驗(yàn)研究了再生骨料混凝土空心砌塊配合比設(shè)計(jì)，研究表明選取合適配合比，再生粗骨料取代率85%和再生細(xì)骨料取代率100%，制作的再生混凝土小型空心砌塊強(qiáng)度等級可以達(dá)到MU5.0。李丹［16］等通過正交試驗(yàn)研究了再生混凝土砌塊配合比中水灰比、再生粗骨料取代率、再生細(xì)骨料取代率3 個(gè)主要因素對其抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。結(jié)果表明，對于多排孔再生混凝土小型空心砌塊，選取合適的配合比，強(qiáng)度等級可以達(dá)到MU10，可作為承重砌塊使用。許元［17］用正交試驗(yàn)法研究用水量、水膠比、再生細(xì)骨料取代率、粉煤灰等量取代水泥率對粉煤灰再生混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度的影響，試驗(yàn)結(jié)果指出，影響粉煤灰再生混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度各因素的主次順序是:用水量、粉煤灰取代率、水膠比、再生細(xì)骨料取代率。安昱嶧等［18］通過采用四因素三水平正交試驗(yàn)對再生混凝土砌塊配合比進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析了單位混凝土體積用水量、水灰比、粗骨料取代率、細(xì)骨料取代率對再生混凝土砌塊抗折強(qiáng)度影響。認(rèn)為再生細(xì)骨料含量是影響再生混凝土砌塊抗折強(qiáng)度的主要因素，再生粗骨料含量是影響抗折強(qiáng)度的重要因素，用水量和水灰比是次要因素。

在再生混凝土空心砌塊熱工等物理性能方面，陳愛玖等［19］研究了不同的再生骨料替代率和不同的橡膠顆粒替代率，對再生混凝土多孔磚的力學(xué)性能和熱工性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明隨再生骨料摻量的增加，砌塊抗壓強(qiáng)度抗折強(qiáng)度先增加，達(dá)到40%時(shí)最大，后呈下降趨勢;隨橡膠顆粒摻量的增大，砌塊抗壓強(qiáng)度抗折強(qiáng)度隨之下降，保溫性能提高。謝靜靜等［20］采用正交試驗(yàn)研究了再生粗細(xì)骨料玻化微珠摻量和水膠比對再生混凝土砌塊強(qiáng)度抗凍耐久性及相關(guān)熱工性能的影響，結(jié)果表明再生混凝土保溫砌塊在合理的配比下可做承重外墻，墻材使用質(zhì)量損失率滿足相關(guān)耐久性要求，砌筑的墻體節(jié)能率達(dá)到50%。楊鄭梁等［21］從導(dǎo)熱系數(shù)入手，測試了砌塊所用再生混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，用熱箱法測試砌體的傳熱系數(shù)，結(jié)果表明再生混凝土密度小于普通混凝土，導(dǎo)熱系數(shù)小于普通混凝土，具有良好的熱工性能，三排孔再生混凝土砌塊保溫性能優(yōu)于粘土磚、同厚度的三排孔普通混凝土，保溫性能提高了50%。唐曉翠［22］研究了再生混凝土空心砌塊的受壓性能和保溫性能，試驗(yàn)結(jié)果表明，通過合理選擇再生骨料、粉煤灰和聚丙烯纖維的摻量，再生混凝土空心砌塊可具有良好的抗壓強(qiáng)度和保溫性能，能夠用作砌體結(jié)構(gòu)中的承重和保溫砌塊。賈艷東等［23］研究了不同再生骨料替代率及不同成型壓力對再生混凝土空心砌塊強(qiáng)度、濕漲干縮性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明選擇50%再生骨料取代率以及合適的成型壓力生產(chǎn)砌塊，既能保證再生骨料的利用和砌塊強(qiáng)度，又使砌塊的濕脹干縮變形與天然骨料砌塊接近，與100%的再生骨料砌塊相比可以減小墻體裂縫寬度。

在再生混凝土空心砌塊砌體結(jié)構(gòu)性能方面，張鋒劍等［24］通過試驗(yàn)研究了再生混凝土砌塊砌體的抗壓強(qiáng)度彈性模量應(yīng)力－應(yīng)變規(guī)律及泊松比，結(jié)果表明，再生混凝土砌塊砌體具有很好的強(qiáng)度和變形能力，可作為承重墻體材料。劉文坤等［25］通過對36 個(gè)再生混凝土砌塊砌體進(jìn)行軸心抗壓試驗(yàn)，研究其受壓破壞特征及受壓性能，試驗(yàn)分析得出再生混凝土砌塊砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值略低于規(guī)范中混凝土多孔磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。郭樟根等［26］對4 片再生混凝土小型空心砌塊墻體進(jìn)行了軸心和偏心豎向荷載作用下的試驗(yàn)研究，分析了再生混凝土小型空心砌塊墻體在豎向荷載作用下的受力全過程及破壞形態(tài)。研究結(jié)果表明，再生混凝土小型空心砌塊墻體在豎向荷載作用下的破環(huán)全過程和普通混凝土空心砌塊墻體基本相似。郭樟根等［27］進(jìn)行了再生混凝土小型空心砌塊砌體抗剪性能試驗(yàn)，研究結(jié)果表明:再生混凝土小型空心砌塊砌體的抗剪性能和普通混凝土砌塊砌體的抗剪性能基本相似，再生混凝土空心砌塊砌體的抗剪強(qiáng)度低于普通混凝土砌塊砌體的抗剪承載力。肖建莊等［28］為研究再生混凝土砌塊墻體的抗震性能，對4榀構(gòu)造柱－圈梁體系約束的再生混凝土小型空心砌塊墻體試件進(jìn)行了低周反復(fù)水平加載試驗(yàn)，研究了再生混凝土砌塊墻體的破壞過程破壞形態(tài)承載能力變形能力和耗能能力等。研究表明:符合構(gòu)造要求的再生混凝土砌塊墻體具有良好的延性和耗能能力，按現(xiàn)行規(guī)范公式計(jì)算再生混凝土砌塊墻體的受剪承載力是可行的;按照普通混凝土砌塊承重結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求，可以實(shí)現(xiàn)再生混凝土砌塊承重結(jié)構(gòu)與普通混凝土砌塊相同的抗震性能。倪天宇等［29］通過對3 片不同豎向荷載作用下的再生混凝土空心砌塊墻體進(jìn)行水平低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，研究結(jié)果表明，再生混凝土空心砌塊墻體在無豎向荷載的情況下，破壞時(shí)的裂縫數(shù)量較少，主裂縫明顯;在施加豎向荷載的情況下，破壞時(shí)無明顯主裂縫，結(jié)構(gòu)受力均勻. 墻體的滯回曲線較飽滿，延性較好，耗能能力較強(qiáng)，抗震性能良好。郝彤等［30］通過試驗(yàn)，研究了再生混凝土空心砌塊砌體在不同砂漿強(qiáng)度下的抗壓性能以及抗剪性能研究表明:再生混凝土空心砌塊砌體的抗壓性能和抗剪性能與普通混凝土空心砌塊的基本相似。

3 結(jié)論與建議

綜上所述，若選用合適的配合比，所制作的再生混凝土空心砌塊在力學(xué)性能、熱工性能以及結(jié)構(gòu)性能可以與普通混凝土空心砌塊相媲美，是一種值得推廣的綠色環(huán)保的建筑材料。

就目前的研究情況分析可以發(fā)現(xiàn)，對再生混凝土空心砌塊的研究比較集中在力學(xué)性能、熱工性能以及部分的結(jié)構(gòu)性能方面，在防水抗?jié)B、干縮、耐久性等方面研究較少;理論研究和實(shí)驗(yàn)室研究較多，應(yīng)用技術(shù)及工程應(yīng)用研究較少。針對目前的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，提出以下幾個(gè)建議:

(1)研究方面多注重在實(shí)際工程應(yīng)用過程中所涉及到的問題，如防水、抗?jié)B、漲縮等問題;

(2)加強(qiáng)實(shí)用技術(shù)研究，在已有研究的基礎(chǔ)上規(guī)范再生混凝土空心砌塊配合比設(shè)計(jì)方法，制定再生混凝土空心砌塊設(shè)計(jì)與施工規(guī)程，以及再生混凝土空心砌塊生產(chǎn)工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等，使再生混凝土空心砌塊的推廣應(yīng)用有章可循;

(3)政府出臺配套的鼓勵政策推動和促進(jìn)再生混凝土在墻體材料中的應(yīng)用。

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