废旧烧结砖再生混凝土性能试验研究.pdf

2 0 1 1 年 第 3 期 (总 第 2 5 7 期 ) Nu mb e r 3 i n 2 0 1 1 ( To t a l No 2 5 7) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CL E d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 3 0 2 3 废 旧烧结砖再生混凝土性能试验研究 刘子振 1 2 ，肖斌 ，李晓龙 。赵先锋 ( 1 台州学院 建筑工程学 院，浙汀 台州 3 1 8 0 0 0 ；2 兰州大学 土木工程 与力学学院 ，甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0 ) 摘要： 利用 了废 旧烧结砖作为再生混凝 土的骨料 ， 通过试验得到 了再生混凝土的力学性能。 通过 多次试 验 ， 发现砖骨料的吸水率 、 粒 径级配 、 用水量是试验成功 的关键 。 试验结果表明 ， 将砖骨料代替碎石 ， 采用等体积代换法 比等质量 代换 效果要好 ， 砖骨料 的最佳粒径范 围为 9 5 1 9mm。 当水灰 比发生变化时 ， 再生混凝土抗压强度有较大 的变化。 关键 词： 废旧砖 ；再生混凝土 ；抗压强度 ；影响分析 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 0 7 2 0 3 St udy on pe r f or ma nc e of r e c y cled c on c r e t e f r om wa s t e s i n t e r e d br i c k LI UZi - z h e n XI AO Bin ， LI Xi a o l o n g。 ， Z HA0 Xi a n f e n g ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d Ar c h i t e c t u r e ， T a i z h o u U n iv e r s i ty， T a i z h o u 3 1 8 0 0 0 ， C h i n a ； 2 S c h o o l of Ci v i l En g i n e e r i n g a n dMe c h a n i c s ， La n z ho uUn i v e r s i t y， L a n z h o u 7 3 0 0 0 0， Ch i n a) Abs t r a c t ： Ob t a i n e d t h e me c h a n i c s p e r f o r ma n c e o fr e c y c l e d c o n c r e t e b y t o t s o f t h e e x pe r i me n t s t h r o u g h us i n g t h e wa s t e s i n t e r e d b r i c k a s s k e l e t a l ma t e ria 1 Th e k e y o f t h e s u c c e s s f u l e x p e r i me n t s wi th s o me i n d e x e s wh i c h c o n t a i n s t h e b i b u l o u s r a t e o f br ic k a g g r e g a t e， p a r t i c l e g r a d a t i o n a n d t h e wa t e r c o ns u mp t i o n by lot s o f t h e e x p e r i me n t s Th e r e s u l t s o fe x p e r i m e n t s s h o w t h a t t h e s u b s t i tut i o n me t h o d wi th a n e q u a l v ol u me i s b e t t e r t h a n wi th t h e q u a l i t y fro m e x pe rime n t e f f e c t ， whe n u s i n g t h e b r i c k a g g r e g a t e i n s t e a d o fr u b b l e Th e r e s u l t s o f t h e e x pe rime n t s p e r f o r m a n c e t h a t t h e b e s t s i z e o f t h e b r i c k a g gre g a t e r a n g e s fro m 95 m m t o 1 9 mm An d t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o fr e c y c l e d c o n c r e t e wi l l b e c h a n g e d t r e m e n d o us l y wh e n c h a n g i n g t h e wa t e r c e me n t r a t i o Ke y wor ds ： wa s t e b ric k； r e c y c l e d c o n c r e t e ； c o mp r e s s i v e s t r e n gth； i mp a c t a n a l y s i s 0 引言 当今， 工程建设已经成为经济发展的支柱产业之一。 建筑物 在新建、 装修、 维护和拆除过程中产生大量的建筑垃圾【 1- 3 。 尤其是 近年来， 新老城镇的拆迁和建设中， 城市发展较快， 很多砖砌建筑 物被拆除， 产生了大量 的建筑废旧砖 ， 废砖被四处堆放和倾倒 ， 形 成了大量的废烧结砖， 我国的环境造成了很大的影响。 因此如何合 理的处理和利用废 旧砖成为一个极待解决的问题。 烧结砖是一种 高耗能、 高污染的建筑材料， 我国每年因生产黏土砖损毁大量的土 地， 排放很多有毒气体危害人的生命， 比如二氧化硫气体。 虽然生产烧结砖对社会发展影响较大， 但对废旧烧结砖进 行循环再利用 ， 可以充分利用它 的经久耐 用 ， 还 有防火 、 隔热 、 隔声 、 吸潮等优 点。 通过提炼建筑垃圾 中的废 旧砖 ， 作为新建筑 材料的骨料进行试验分析研究 ， 通过循环再生废旧砖 ， 不但可 实现建筑垃圾的资源化 、 无害化 ， 解决建筑垃圾的处治和环境 问题 ， 而且可缓解我 国基础设施建设原料供应 紧张的矛盾 。 因此， 建筑废旧烧结砖的再生材料性能试验研究及应用 ， 是一项紧迫而艰巨的任务 ， 也是今后制砖业和建筑材料开发的 一 个发展方向。 对于废烧结砖可以通过 回收加工成为再生材料 ， 作为低强度等级混凝土及制品的主要原料。 本研究通过试验探 讨废烧结砖再生原料再生混凝土的物理力学性能 。 图 1 废旧砖现状图 1 试验方案 1 1 试验要 求 无论是预制砌体还是地基浇筑或者制作成砌块 ， 其主要成 分还是混凝土。 因此用废砖代替碎石作为粗骨料， 主要研究方向 为在利用废砖做成的混凝土试件能否达到所需要的强度。 通过 多次试验后 ， 提出再生原料要求 ： 废 旧砖 再生原料 ： 取 自T地拆 除的废 旧烧结砖 ， 用 刀把 表 面清理干净 ， 用铁锤敲成大小不一的碎砖再生材料 ， 如图2 ， 废 旧砖骨料的粒径范围为 4 7 5 3 0 mm。 水泥： 等级强度为P O 3 2 5 级水泥， 2 8 d 抗压强度为 3 7 0 MP a 。 碎石 ： 粒径范围为 5 2 0 m m。 收稿 日期 ：2 0 1 0 1 0 - 0 9 基金项目：台州市2 0 1 0 年高校教育科学规划研究项 目； 2 0 0 9 年浙江省大学生科技创新计划 ( 新苗人才计划 ) 项 目 7 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 2 废 旧烧结砖再生原料 水： 由于废旧砖的孔隙较大， 吸水能力较强， 试验用水量应 严格控制 。 由于废旧砖的易脆特性， 在破碎成骨料过程中应特别注意 提高其利用率， 否则造成极大浪费； 由于废旧砖的孔隙率较高， 具有很强的吸水性。 因此， 在试验前应将砖骨料放入水中， 有利 于充分发挥试验配合比中水的功效， 试件标准养护 2 8 d 。 1 2试件制 作 试件尺寸为 1 5 0 mmx l 5 0 mm l 5 0 mm， 采用人工搅拌、 脱模、 标准养护。 将按设定比例量的水泥、 废旧烧结砖骨料、 砂和水进 行搅拌。 首先对再生骨料进行强化， 如干拌再生骨料， 然后搅拌 1 8 0 s 后试模成型， 在振动 台上振动 1 2 0 s ， 注意防止产生离析现 象。 试件养护条件及要求： 温度为( 2 0 + 2 ) ， 相对湿度为 9 5 以上 ， 洒水养护试件不少于 7 d ， 养护时间为 2 8 d 。 1 3再 生混凝 土性 能测试 标准再生混凝土试块养护2 8 d 后， 将试件从养护地点取出 后 ， 先将试件安表面擦净， 然后测量尺寸， 并根据此尺寸计算试 件的受压面积， 如实测尺寸与公称尺寸之差不超过 1 I T L ff l ， 可按 公称尺寸计算 ， 并检查外观 。 将试件放在试验机的下压板上 ， 测出试件的抗压强度。 加载 速度为 0 5 1 5 k N s ， 当试件 接近 破坏而开始迅 速变形时 ， 停止 调整试验机油 门， 直至试件破坏 ， 然后 记录破坏荷载。 1 4 试验设计计算 按照 J GJ 5 5 2 0 0 0 ( J 6 4 -2 0 0 0 ) 普通混凝土配合比设计 规程 要求进行试验设计。 按 C 2 5混凝土配合比作对比试验， 将 废 旧砖代替 碎石骨料 ， 采用等体积换算 ， 调整各种材 料的用量。 试验前把砖骨料放入水 中浸泡 1 d 。 初步计算 C 2 5 混凝土水泥、 水、 砂、 碎石配合比为 1 ： 0 4 7 ： 1 5 9 ： 3 3 9 。 普通 黏土砖 的密度是 1 7 g e m ， 碎石 的密度 为 2 7 g c m 。 首先确定水灰比为 l ：O 4 7 ， 调整砂和砖骨料用量来增加再生混凝 土强度。 本试验通过 3种方式分别作试块： 改变砖骨料粒径； 改变砖骨料含量； 改变用水量。 2 试验结果及分析 2 1 不同条件 下的试验结果 再生原料砂的含水率为 5 ， 废旧砖的含水率 2 9 ， 浸水 后砖骨料的含水率 8 1 。 经过多次失败后， 再生混凝土试块配置 的配合 比及性能测试结果见表 1 5 。 ( 1 ) 改变砖骨料粒径。 通过改变砖骨料粒径， 得到再生混凝 土试块的抗压强度( 表 1 、 2 ) 。 ( 2 ) 改变砖骨料含量。 通过改变砖骨料含量， 得到再生混凝 土试块的抗压强度 ( 表 3 、 4 ) 。 ( 3 ) 改变再生原料中水的用量。 由于砖骨料的吸水性很强， 试验前必需将砖骨料浸水， 达到一定的含水量。 本组试验由于砖 骨料浸水量不够， 试块抗压强度偏低( 表 5 ) 。 表 1 砖骨料不同粒径含量所 占百分比 试验组别 破坏力 k N 平均抗压强度 MP a 组别 砖骨料含量 4 7 5 9 5 mm 9 5 1 6 mm 1 6 1 9 mm 1 9 2 6 5 mm 各组试块废旧砖再生原料再生混凝土破坏结果如图 3 ， 废 旧砖 再生原料再生混凝 土断裂模式基本是废 旧砖 再生骨料 的 破坏和基材破坏 。 2 2 砖骨料有关参量的影响分析 ( 1 ) 砖骨料粒径的影响分析。 通过试验 ， 可得到砖骨料粒径 的影响分析， 如图 4 。 从图4中， 发现不同的砖骨料粒径组合对再生混凝土强度 有一定的影响， 通过试验找到了再生原料在某一配合比下的最 佳的砖骨料粒径组合， 本次试验得到的最佳粒径组合为第 2组 试验 ， 如表 6 。 砖骨料粒径主要集 中在 9 5 1 9 mm 范 围内最为 有利 。 ( 2 ) 砖骨料用量影响分析。 通过试验 ， 可得 到砖骨料用量 的 影响分析 ， 如图 5 。 7 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 5 不 同用水量的抗压强度 日 兰 骥 图 3 废旧砖再生混凝 土抗压破坏情 况 实验组 别 图 4 不 同粒径组合的抗压强度 表 6 不 同粒径 的含量 砖 骨 料 含 量 图 5 不同砖骨料含量抗压强度 从图 5发现 ， 砖骨料含量相 对碎石含量越来越 大 ， 则再 生 混凝土抗压强度会更加低。 用废旧砖骨料代替碎石， 试块抗压强 度要低 。 ( 3 ) 用水量的影响分析。 通过试验， 可得到试块的用水量的 影响分析 ， 如 图 6 。 从图 6可以发现 ， 当用水量减少， 再生混凝土抗压强度下 降较快 ， 因此， 用水量对再生骨料的影响较大。 在确定砖骨料最 佳粒径和用量后 ， 可以凋整用水量 ， 得 到最佳的用水量 。 7 4 实验 组别( 灰水 比) 图 6 不 同用水量的抗压 强度 2 3废 旧砖 再 生混凝 土应 用 废旧砖可以分为两类 ： 一是还是完整的砖块 ， 二是已经破 坏的砖块。 本试验主要针对破碎的废旧砖块， 可以作为再生原料 生成新混凝土砖砌块。 按照试验强度结果 ， 再生混凝土砖砌块可 运用以下方面： 将其与保温隔热材料做成预制墙体砌体， 用于 保温隔热和隔音； 将其作为粗骨料搅拌成混凝土用于地基处 理、 屋面处理和制作砌块 ； 用于路基路面工程的填料或路面 装饰铺面板 ； 用于小区内道路路面的铺装层 。 3结 论 ( 1 ) 再生混凝土砖骨料颗粒棱角多、 表面粗糙、 孔隙率大 、 吸水率大等。 因此， 需要进行再生骨料强化。 通过试验发现用水 量是关键， 而且在试验前必需将砖骨料吸足水 ， 这是试验成功 的关键 。 ( 2 ) 参照混凝土试验 ， 将砖骨料代替碎石， 采用等体积代换 法比等质量代换效果要好。 ( 3 ) 在配合比相同的前提下 ， 得了最佳的砖骨料粒径范围 9 5 1 9 r n l n ， 通过调整用水量 ， 得到最佳的再生混凝土强度。 参考文献 ： 1 】 梁倚， 邓志恒 ， 黄廷剑， 等 以废砖粉和废砂浆为细骨料的再生混凝 土受力性能试验研究l J 1 混凝土， 2 o o 9 ( 3 ) ： 1 7 2 O I 2 】2 王武祥粉煤灰改性再生废砖骨料混凝土性能的研究【 J 】 建筑砌块与 砌块建筑 ， 2 o o 7 ( ) ： 1 2 1 4 f 3 13 程海丽废砖粉在建筑砂浆中的匝甩研究建筑垃圾资源化技术 研究之二 J J _ 北方工业大学学报， 2 o o 5 ( 1 ) f4 J 孔德玉， 刘维先， 方诚 ， 等再生骨料高强高性能混凝土配制研究【 c y ， H P C 2 0 0 2 第四届全国高性能混凝土学术研讨会论文集， 2 0 0 2 5 李坤再生骨料及再生混凝土基本性能研究 D 】 _ 大连 ： 大连理工大 学， 2 0 0 6 6 】张学兵再生混凝土配合比及拉压强度的试验研究【 D 】 j 胡 南： 湘潭大 学 ， 2 0 0 5 【 7 J 王武祥 废混凝土和废烧结砖再生原料用量对再生混凝土性能影响 的研究 J 1 l建筑砌块与砌块建筑。 2 0 0 9 ( 2 ) ： 3 4 3 7 8 】 柯国军土木工程材料 E 京 ： 北京大学出版社 ， 2 0 0 6 作者简介 ： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 刘子振( 1 9 7 9 ) ， 男， 博士生， 讲师， 从事土木工程材料及边 坡工程方面的研究工作。 浙江省台州市台州学院建筑工程学院( 3 1 8 0 0 0 ) l 3 61 9 3 3 4 71 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m