建筑廢棄物再生多孔磚性能試驗研究

趙云，袁靜，于獻(xiàn)青，趙羽習(xí)，沈林昌，孫平平

（1.浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江杭州 310058；2.浙江省建筑設(shè)計研究院，浙江杭州 310006；

3.浙江省發(fā)展新型墻體材料辦公室，浙江杭州 310000；4.桐鄉(xiāng)同德墻體建材有限公司，浙江桐鄉(xiāng) 314512；5.浙江水利水電學(xué)院，浙江杭州 310012）

建筑廢棄物再生多孔磚性能試驗研究

趙云1，袁靜2，于獻(xiàn)青3，趙羽習(xí)1，沈林昌4，孫平平5

（1.浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江杭州 310058；2.浙江省建筑設(shè)計研究院，浙江杭州 310006；

3.浙江省發(fā)展新型墻體材料辦公室，浙江杭州 310000；4.桐鄉(xiāng)同德墻體建材有限公司，浙江桐鄉(xiāng) 314512；5.浙江水利水電學(xué)院，浙江杭州 310012）

對不同配合比、不同成型工藝的再生混凝土多孔磚進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、含水率、吸水率和干燥收縮試驗。通過對比分析燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料取代率和成型工藝對建筑廢棄物再生多孔磚性能的影響。結(jié)果表明：本試驗建筑廢棄物再生多孔磚不適用于承重墻的砌筑；原料中摻入30%～50%燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料碎片顆粒有利于提高建筑廢棄物再生多孔磚的性能；成型工藝中，增加耙動和振動時間對試樣的強(qiáng)度沒有顯著影響，但能減小試樣吸水率和干燥收縮率。

建筑廢棄物再生多孔磚；燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料取代率；抗壓強(qiáng)度；含水率；吸水率；干燥收縮

0　概述

我國現(xiàn)有的墻體材料工業(yè)是消耗資源、能源的一大產(chǎn)業(yè)，與資源、環(huán)境有著不可分割的聯(lián)系和作用，合理處理建筑與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系對社會發(fā)展有著極其重大的影響。因此，在建筑業(yè)中大力發(fā)展節(jié)土利廢、節(jié)約能源、保溫隔熱的新型墻體材料顯得尤為重要。

以前學(xué)者對建筑廢棄物中混凝土塊再生形成的粗、細(xì)骨料進(jìn)行材料性能檢測與分析，很明顯地，利用建筑廢棄物中混凝土塊生產(chǎn)得到的再生骨料具有級配差、吸水率大、材料性能變異大等缺點。由再生骨料進(jìn)一步生產(chǎn)得到的再生骨料混凝土，相比天然骨料混凝土，其強(qiáng)度低、干燥收縮大、各項指標(biāo)的離散性也偏大。與此同時，建筑廢棄物既包括混凝土，也往往含有大量磚塊和砂漿塊體，由此類低等級混凝土塊或磚碎片制備而成再生混凝土骨料性能難以達(dá)到要求。因此，對于磚塊、砂漿含量較多，或者混凝土本身強(qiáng)度較低的建筑廢棄物，再生制成非承重墻材，是一種較為合理的再利用。

建筑廢棄物再生多孔磚是建筑廢棄物中級再生利用的延伸產(chǎn)品，國內(nèi)亦有不少學(xué)者對其研究[1-14]，其優(yōu)勢在于對建筑廢棄物有很高的利用率，且其生產(chǎn)工藝簡單便于推廣。作為墻體填充材料，建筑廢棄物再生多孔磚本身強(qiáng)度要求不高，無論是低強(qiáng)度混凝土還是燒結(jié)黏土磚都能滿足產(chǎn)品原料的基本要求。生產(chǎn)方式上，建筑廢棄物再生多孔磚采用振動擠壓成型的方式，相比燒結(jié)多孔磚，工序縮短，無需窖爐、無需燒煤、節(jié)省能源。由于影響建筑廢棄物再生多孔磚性能的因素多而復(fù)雜，本試驗對不同燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料取代率和成型工藝的建筑廢棄物再生多孔磚進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、含水率、吸水率、干燥收縮性能測試，得到建筑廢棄物再生多孔磚的最優(yōu)配合比和合理振動、耙動時間，為將來的工程實踐提供重要參考。

1　配合比試驗

1.1原材料

廢混凝土塊顆粒：由建筑廢棄物中混凝土塊經(jīng)破碎、篩分、除塵等工藝處理制成，細(xì)度模數(shù)為2.87，表觀密度為2260 kg/m3，壓碎指標(biāo)為22.3%，含泥量為4.2%。燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒：由建筑廢棄物中燒結(jié)黏土磚經(jīng)破碎、篩分、除塵等工藝處理制成，細(xì)度模數(shù)為2.67，表觀密度為1670 kg/m3，壓碎指標(biāo)為21.6%、含泥量為10.4%。二者顆粒級配曲線見圖1。

圖1　燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒和廢混凝土塊顆粒級配曲線

由圖1可知，2種骨料小粒徑成分含量較高，燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒級配曲線整體位于廢混凝土塊顆粒級配曲線下方，說明燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒粒徑總體小于廢混凝土塊顆粒粒徑。廢混凝土塊顆粒中粒徑在2～8 mm的顆粒多于燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒，粒徑在0.6～2 mm的顆粒少于燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒。

粉煤灰：采用燃煤電廠排出的Ⅲ級粉煤灰。

余漿：管樁離心后排出的廢漿液，主要成分為水泥、磨細(xì)砂、砂粉和水，相當(dāng)于60%P·C32.5水泥和40%水的混合液。

1.2配合比試驗設(shè)計

試驗所采用的建筑廢棄物再生多孔磚長240 mm、寬115 mm、厚90 mm，外形見圖2。建筑廢棄物再生多孔磚的配合比及成型工藝參數(shù)如表1所示。再生多孔磚試塊在自然條件下養(yǎng)護(hù)28d后按照GB/T4111—2013《混凝土砌塊和磚試驗方法》對抗壓強(qiáng)度、含水率、吸水率和干燥收縮率進(jìn)行測試。

圖2　建筑廢棄物再生多孔磚

表1　建筑廢棄物再生多孔磚配合比及成型工藝參數(shù)

1.3試驗結(jié)果與分析

不同配合比建筑廢棄物再生多孔磚的性能見表2。

表2　不同配合比建筑廢棄物再生多孔磚的性能

（1）抗壓強(qiáng)度

由表2可知，建筑廢棄物再生多孔磚抗壓強(qiáng)度在8.7～11.7 MPa，隨燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒取代率的增加呈先提高后降低的趨勢，當(dāng)燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒與廢混凝土塊顆粒含量相近時，試樣抗壓強(qiáng)度較大。當(dāng)燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒取代率達(dá)到60%時，建筑廢棄物再生多孔磚抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值。從圖1可知，燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒中粒徑總體小于廢混凝土塊顆粒，小粒徑燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒能有效填充廢混凝土塊顆粒之間的空隙，進(jìn)而提高原料的密實度。當(dāng)燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒取代率大于60%時，增大燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒用量會顯著降低建筑廢棄物再生多孔磚抗壓強(qiáng)度。原因是燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒的表觀密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于廢混凝土塊顆粒，增大燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒用量會減小多孔磚密度；而此時前述燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒的空隙填充效應(yīng)已飽和，其對多孔磚密實度提升效應(yīng)增加有限。

（2）含水率、吸水率

由表2可知，建筑廢棄物再生多孔磚的含水率為9.0%～10.5%，吸水率在14.6%～16.6%。建筑廢棄物再生多孔磚含水率、吸水率隨燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒取代率的增加呈先下降后上升的趨勢，當(dāng)燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒與廢混凝土塊顆粒含量相近時，試樣的含水率、吸水率較小。原因是，此時燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料的小粒徑顆粒可填充廢混凝土塊大顆粒間隙，原材料的密實度較大。

（3）干燥收縮率

由表2可知，建筑廢棄物再生多孔磚試樣干燥收縮率在0.062%～0.071%，隨著燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒取代率的增加，建筑廢棄物再生多孔磚干燥收縮變化不大；在燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒取代率大于50%時，干燥收縮率呈逐漸上升趨勢。原因一方面是隨著燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒含量的增加，廢混凝土塊大顆粒間隙逐漸被填滿，多孔磚原材料密實度有所增大，對干燥收縮率有降低效果；另一方面是燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒本身具有吸水率大，表觀密度小等特點，隨著燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒用量的增加，多孔磚原材料吸水率有所增加，進(jìn)而對干燥收縮率有增大效果。當(dāng)燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒取代率較低時，2種效應(yīng)基本相當(dāng)，因此多孔磚干燥收縮影響不顯著；而當(dāng)燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒取代率相對較高時（大于50%），燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒比例增加，多孔磚原材料吸水率增加，但此時燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒的填充效應(yīng)已飽和，密實度增大有限，因而呈現(xiàn)干縮增大情況。

2　成型工藝試驗

2.1試驗方法

根據(jù)配合比試驗結(jié)果可知，當(dāng)燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒取代率在30%～50%時，建筑廢棄物再生多孔磚綜合性能較優(yōu)，為進(jìn)一步考慮生產(chǎn)成型工藝的影響，本節(jié)挑選合理配合比的建筑廢棄物再生多孔磚進(jìn)行工藝調(diào)整試驗，具體配合比及成型工藝參數(shù)如表3所示。

表3　建筑廢棄物再生多孔磚配合比及成型工藝

2.2試驗結(jié)果與分析

成型工藝試驗建筑廢棄物再生多孔磚的性能見表4。

表4　成型工藝試驗建筑廢棄物再生多孔磚的性能

為考慮生產(chǎn)制備工藝的影響，對不同工藝建筑廢棄物再生多孔磚性能進(jìn)行對比。由表2和表4可知，在試樣制備過程中耙動、振動時間對試樣強(qiáng)度的影響不顯著，但增加耙動、振動時間能減小試樣的吸水率和干燥收縮率，原因是原料振動越充分，其密實度越大。因此，建議建筑廢棄物再生多孔磚實際生產(chǎn)過程中耙動時間和振動時間分別調(diào)整至1.2 s和0.5 s。

3　建筑廢棄物再生多孔磚規(guī)范適用性

為綜合建筑廢棄物再生多孔磚各項性能指標(biāo)，探究再生原料合理的配合比和成型工藝，給技術(shù)人員和工程師提供生產(chǎn)建議，對建筑廢棄物再生多孔磚規(guī)范適用性進(jìn)行研究，結(jié)合表2和表4可得：

（1）GB/T 24492—2009《非承重混凝土空心磚》要求抗壓強(qiáng)度≥5 MPa，各編號建筑廢棄物再生多孔磚均符合非承重混凝土空心磚強(qiáng)度要求。GB/T 25779—2010《承重混凝土多孔磚》要求抗壓強(qiáng)度≥15 MPa，各編號建筑廢棄物再生多孔磚均不符合承重混凝土多孔磚最低強(qiáng)度要求。說明該類建筑廢棄物再生多孔磚僅適用于非承重墻的砌筑。

（2）GB/T 24492—2009和GB/T 25779—2010都要求相對含水率≤40%，各編號建筑廢棄物再生多孔磚相對含水率均遠(yuǎn)高于規(guī)范要求。原因是該批試樣處于自然養(yǎng)護(hù)條件，取樣前期正好遇到多雨季節(jié)，使得試樣含水率過高。

（3）GB/T 25779—2010要求吸水率≤12%，各編號建筑廢棄物再生多孔磚的吸水率均符合承重混凝土多孔磚的要求。原因有2方面：①原料中混凝土顆粒表面附著有一定量的水泥砂漿，空隙率、吸水率大，這與文獻(xiàn)[15]研究結(jié)果相一致，且隨著骨料粒徑的減小，吸水率將顯著提高。②原料中燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料碎片顆粒的吸水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于廢混凝土塊顆粒，這與以往研究相一致。說明該類建筑廢棄物再生多孔磚不適合用于承重墻的砌筑。

（4）GB/T24492—2009要求干燥收縮率≤0.065%，RB-00、RB-01、RB-02、RB-03、RB-03S、RB-04、RB-04S、RB-05、RB-05S、RB-06試樣符合非承重混凝土空心磚干燥收縮要求。GB/T 25779—2010要求干燥收縮率≤0.045%，各編號建筑廢棄物再生多孔磚的干燥收縮率均大于承重混凝土多孔磚規(guī)定要求，不適用于承重墻砌筑。

4　結(jié)論

（1）本試驗制備的建筑廢棄物再生多孔磚抗壓強(qiáng)度、吸水率、干燥收縮率性能均難以符合GB/T25779—2010標(biāo)準(zhǔn)要求，不適合用于承重墻的砌筑。

（2）本試驗制備的建筑廢棄物再生多孔磚的抗壓強(qiáng)度符合GB/T 24492—2009規(guī)范要求，配合比良好的試樣干燥收縮率也達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，但所有試樣相對含水率遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)限值。在非承重墻實際砌筑中，要充分干燥建筑廢棄物再生多孔磚，避免陰雨季節(jié)施工，如無法避免，應(yīng)做好防潮工作。

（3）原料中摻入適量的燒結(jié)黏土磚細(xì)骨料顆粒有利于提高建筑廢棄物再生多孔磚的性能，建議摻量為30%～50%。

（4）制備過程中增加耙動和振動時間對建筑廢棄物再生多孔磚的強(qiáng)度沒有顯著影響，但能減小其吸水率和干燥收縮率。

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Experimental study on the performance of construction waste recycled porous brick

ZHAO Yun5，YUAN Jing2，YU Xianqing3，ZHAO Yuxi1，SHEN Linchang4，SUN Pingping5
（1.College of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China；2.Zhejiang Province Institute of Architectural Design and Research，Hangzhou 310006，China；3.New Wall Materials Development Office，Hangzhou 310000，China；4.Tongde Wall Building Materials Company，Tongxiang 314512，China；5.Zhejiang University of Water Resources and Electric Power，Hangzhou 310012，China）

Waste recycled porous brick with different mixture ratio and production technology are investigated to study compressive strength，moisture content，water absorption and drying shrinkage performance.By contrast，analyzing the different performance of waste recycled porous brick made of different replacement rate of sintered clay brick particles，and considering the influence of the molding process.The results show that，construction waste recycled porous brick is not suitable for load bearing wall. Adding 30%～50%brick particles is good for the performance of construction waste recycled porous brick.Increasing the rake and vibration time has no significant influence on the strength of the sample，but it can reduce the sample water absorption and drying shrinkageinmolding techniques.

construction waste recycled porous brick，replacement rate of brick particles，compressive strength，moisture content，water absorption，drying shrinkage

TU522.1

A

1001-702X（2016）10-0025-04

浙江省2013年自然科學(xué)基金資助項目（LY13E080018）；浙江省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳建設(shè)科研項目（浙財建[2012]358號）

2016-01-23；

2016-03-06

趙云，男，1990年生，浙江杭州人，碩士研究生。