建筑垃圾对再生混凝土砖性能的影响.pdf

文章 编 号 ：1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 4 ) 0 4 - 0 0 2 7 - 0 3 匿度剃：用 建筑垃圾对再生混凝土砖性能的影响 E f f e c t o f C o n s t r u c t i o n Wa s t e s o n t h e P e r f o r m a n c e s o f R e c y c l e d C o n c r e t e B r i c k 朱祥 ，薛凯旋 ，杨国良，杨翔，王斌云，陆小军 ( 镇江建科建设科技有限公司，江苏镇江2 1 2 0 0 3 ) 摘 要： 利用建筑垃圾制备再生集料，主要研究再生集料的性能及其对再生混凝土砖性能的影响。结果表明 ：再生 混凝土粗 、细集料颗粒级配集配基本合理，符合连续级配要求；废弃混凝土再生集料的各项性能均优 于废 弃砖 ；再生混凝土制品的抗压强度随再生集料 中碎砖含量的增加而减小；细集料含量增大，再生混凝土砖 强度提 高 ；再 生混 凝土砖 抗压 强度 随再 生集料 吸水 率增 大而减 小 。 关键词 ：建筑垃圾 ；再 生骨料 ；混凝土砖 中图分类号 ：X7 9 9 1 文献标 志码 ：A 0 前 言 建筑垃圾研究开发应用的范围很广，目前建筑垃圾的 开发利用己成为发达国家共同研究的课题D - 4 1 。建筑垃圾是 指建造、修缮和拆除建筑物时所产生的废弃物，通常以建 筑拆除和施工过程产生的建筑垃圾为最多。建筑垃圾的主 要组成成分是一致的， 有废弃混凝土、 砖瓦、 渣土等， 其中 废弃混凝土和碎砖块占绝大部分【5 j 。本文主要研究建筑垃 圾中含量较多的废弃混凝土和废弃砖制备再生集料，并 研究再生集料的性能及其对再生混凝土砖性能的影响。 1 试验原材料 水泥：江苏鹤林水泥有限公司生产的P C 3 2 5 。 矿物掺合料：粉煤灰为 I I 级灰。 建筑垃圾再生集料：建筑垃圾再生集料由镇江新区兴 润新型环保建材有限公司提供，主要含有废弃混凝土和废 弃砖瓦等，经过破碎筛分处理后其粒径为 0 5 m m细集料 和 5 1 0m m细集料。 外加剂：镇江建科建设科技有限公司生产的J N S 一 6 高 效减水剂 拌合水：当地自来水，符合混凝土用水标准要求。 2 成型工艺 再生混凝土砖试验制备流程如图 I 所示。 图 1 成型工艺 成型压力机每模可成型试块2 4 0 m m1 1 5 m m 5 3 m m 实心砖 3 6块、2 4 0 m m1 1 5 m m 9 0 m m空心砖 l 4块、 3 9 0 m m 1 9 0 m m1 9 0 m m砌块 6块，试验时主要研究成 型实心砖性能。 3 性能检测 性能测试参照：G B T 2 5 1 7 6 -2 0 1 0 混凝土和砂浆用 再生细骨料；G B T 2 5 1 7 7 -2 0 1 0 混凝土用再生粗骨料； G B T 2 1 1 4 4 -2 0 0 7 混凝土实心砖；G B 8 2 3 9 -1 9 9 7 混 4 2 0 1 4 粉煤灰 2 7 凝土小型空心砌块；G B T 4 1 1 1 1 9 8 3 混凝土小型空心 砌块检验方法等相关标准。 注：混凝土实心砖抗压强度测试方法成型砖厚度5 3 m m 9 0 m m，一组试验数量为 1 0块。 4 建筑垃圾再生集料的制备和性能研究 4 1 建筑垃圾原料 由于当前大多数建筑物采用混凝土浇注方式，因此废 弃混凝土在拆除垃圾中占有很大比例，占到 3 0 4 0 ， 而在建筑施工垃圾中则占到4 0 5 0 。废弃混凝土中有大 量石子、沙子、已完全水化的水泥及未完全水化的水泥、 钢筋等。废弃砖块属于墙体材料，较为常见的包括烧结实 心砖、 烧结多孔砖、烧结空心砖等，其中烧结实心砖的表 观密度为 1 8 0 0 1 9 0 0 k g m 3 ，孔隙率为 3 0 3 5 ，吸水率 为 8 1 6 ；烧结多孔砖的表观密度为 1 4 0 0 k g m ，孔洞 率在 1 5 以上；烧结空心砖孑 L 洞率一般在 3 5 以上，表 观密度为 8 0 0 1 1 0 0 k g m 。 4 2 建筑垃圾再生集料的制备 试验材料是从建筑垃圾中，人工捡取干净的碎混凝土 块和碎砖块，分别用粗牙和细牙鄂式破碎机破碎，经过筛 分得到粒径为 0 1 0 m m的碎混凝土再生集料和粒径为 0 1 0 m m的碎砖再生集料。将两种集料在试验室中用 5 ra m 方孔筛人工筛分，分别得到： 粒径5 1 0 m m的碎混凝土再 生粗集料，粒径 0 5 m m的碎混凝土再生细集料，粒径 5 1 0 m m的碎砖再生粗集料，粒径 0 5 m m的碎砖再生细 集料。再生粗集料压碎值试验所需集料的粒径为 1 0 2 0 m m，实验时用与再生集料同源的大块碎混凝土和碎砖 在试验室中人工粉碎，筛分得到。 4 3 建筑垃圾再生集料性能研究 用 5 1 0 m m的再生粗集料代替天然石子，0 - 5 m m的 再生细集料代替砂子拌置再生混凝土。再生粗集料含有3 0 左右的硬化水泥砂浆，与天然集料相比其吸水性 、表观密 度等物理性能都有一定差别。经试验测得普通石子含水率 为0 1 5 ，吸水率 2 1 3 ，普通砂子含水率为 0 1 ，吸水 率 1 1 ，再生集料的特征参数见表 1 、表2 。 由表 1 和表 2 可知，废弃混凝土再生集料的各项性能 均优于废弃砖。废弃混凝土再生集料各项性能基本满足要 求，废砖再生集料部分性能超过标准指标，但是实际建筑 垃圾中主要是废弃混凝土和废弃砖等垃圾的混合物，其性 能存在较大的波动。 2 8 COAL ASH 4 20 1 4 表 1 建筑垃圾再生粗集料性能对比 表 2 建筑垃圾再生细集料性能对比 4 4 建筑垃圾再生集料颗粒级配 再生粗集料的级配见表 3 ，再生细集料的级配见表 4 和图 2 。 表 3 建筑再生粗集料颗粒级配 由表 3 可知，5 1 0 m m再生混凝土粗集料颗粒级配集 配基本合理， 符合连续级配要求。 表 4 建筑再生细集料颗粒级配 l 0 0 8 0 述6 0 壕 4 o 2 0 0 图 2 建筑再生细集料颗粒级配 从表4和图2 分析可知，再生集料的细度模数满足中 砂要求，级配基本满足我国规范级 G B T 2 5 1 7 6 -2 0 1 0 混凝 土和砂浆用再生细集料配 2区的要求。 5 建筑垃圾再生集料对再生砖性能的影响 再生混凝土制品的抗压强度是再生制品最重要的性能 指标之一。一般情况抗压强度与再生制品的其他性能，如： 抗折强度，抗冻性，干燥收缩等性能有直接关系。抗压强 度越大，再生制品越密实，耐久性就越好。试验通过研究 各项参数对再生混凝土制品的抗压强度的影响，优化再生 混凝土制品的配合比。基础配合比见表5 。 表 5 基础配合比 灰骨比 粉煤灰掺量 成型压 , k N 养护方式 水固比， 外加剂掺量 1 ： 7 5 6 0 标准养护 1 2 1 5 1 不同建筑垃圾对再生混凝土制品性能的影响 细集料掺量为8 5 ，研究碎砖掺量对再生混凝土制品 性能的影响，结果见图3 。 图 3 碎砖掺量对再生混凝土制品性能的影响 由图3 可知，再生混凝土制品的抗压强度随再生集料 中碎砖含量的增加而减小，但是当碎砖含量增大到一定程 度时，强度降低缓慢，且有少许增加。由于碎砖集料含量 越大，压碎指标越大，砖的抗压强度越低。随着碎砖含量 增大，再生集料的吸水率增大，由于用水量和水泥用量固 定，实际水灰比减小，使得集料压碎指标增大，造成强度 降低的趋势减缓。 5 2 颗粒级配对再生砖性能的影响 集料的级配直接影响混凝土制品的密实度。提高密实 度不仅可以提高强度，而且能够改善再生混凝土砖的耐久 性，是生产性能优越的再生混凝土制品的一个基本因素。 细集料的掺量直接影响集料的颗粒级配。 本文研究的再生混凝土制品粗、细集料全部采用再生 骨料：一方面考虑以后生产多孔砖肋多且薄粗集料含量 较多会引起多孔砖的肋挤压不密实；另一方面由于再生集 料吸水率较大，棱角较多，使得再生混凝土的和易性很差。 虽然多孔砖的生产采用的是振动挤压成型工艺，若粗集料 含量较高仍然会导致密实度较差。 另外用破碎机生产的再生集料0 5 m m为 9 0 左右。 所以细集料掺量选择8 0 以上。考虑实际回收的建筑垃圾 中不可能是 1 0 0 混凝土和 1 0 0 砖，所以碎砖含量选择 5 0 ，研究细集料掺量对再生混凝土制品性能的影响，结 果见图 4 。 图 4 细集料掺量对再生混凝土制品性能的影响 由图4可以推断，随着细集料含量的增加，再生混凝 土砖强度提高，因为细集料含量越大，混凝土越密实再 生混凝土多孑 L 砖的抗压强度越大。 5 3 集料吸水率的影响 再生集料的吸水率指再生集料在饱和面干状态下的吸 水量。再生集料的吸水率直接反映了集料的孔隙率，吸水 4 2 0 1 4 粉煤灰 2 9 率越大说明集料表面孔隙越大。再生集料的吸水率见图5 。 由图5可知，随着碎砖含量的增加，再生粗细集料的吸水 率都有较大的增大，再生集料的吸水率不同对再生混凝土 砖的性能必定有较大的影响。 述 j lL 宦S 碎砖含量 图 5 再生集料吸水率 细集料含量选择 9 0 ， 研究集料不同吸水率对强度 的影响，结果见 图 6 。从 图 6可 以看出，再生混凝土砖 抗压强度随再生集料吸水率增大强度降低因为砖的吸水 率较大，碎砖含量越大，而碎砖集料的压碎指标较小，故 砖的抗压强度越低，但当集料吸水率达到一定程度时，由 于集料将吸收混凝土内多余水分，对砖的强度有利。 l 0 1 2 l 4 1 6 1 8如2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 吸水率 图 6 吸水率的影响 6 结 论 从建筑垃圾中，通过捡取、破碎、筛分可以分别制得： 粒径 5 1 0 m m 和粒径 0 5 m m的碎混凝土再生粗、细集料， 粒径 5 1 0 m m和粒径 0 5 m m的碎砖再生粗、细集料。 再生混凝土粗、细骨料颗粒级配集配基本合理，废弃 混凝土再生集料的各项性能均优于废弃砖，且废弃混凝土 再生集料各项性能基本满足要求，废砖再生集料部分性能 超过标准指标。 再生混凝土制品的抗压强度随再生集料 中碎砖含量的 增加而减小，但是当碎砖含量增加到一定程度时，强度有 少许增加；随着细集料含量的增加，再生混凝土砖强度提 高；随着再生集料吸水率增大强度降低，但当集料吸水率 达到一定程度时，由于集料将吸收混凝土内多余水分，对 砖的强度有利。 参考文献 ( 1 】黄宗益， 李兴华 日本对建设工程副产物和建筑垃圾的处理【 J 建设 机械技术与管理，2 0 0 2 ，1 5 ( 4 ) ：2 3 2 6 ( 2 】黄颂昌， 彭明文， 徐剑 国内外沥青路面再生技术应用 J 】 公路交通 科技： 应用技术版， 2 0 0 6 ( 1 1 ) ：5 - 8 【 3 】 刘永民 对建筑废弃物再生利 用的思考【 J 】 中国建材科技 ，2 0 0 8， 1 7 ( 3 ) ： 2 1 - 2 7 ( 4 】张志红 建筑废弃物再生利用的调查与研究【 D 】 济南： 山东科技大学， 2 0 0 6 【 5 】郭远臣， 孙可伟， 林志伟 建筑垃圾再生骨料物理特性研究【 c 】 首届 全国混凝土研究与应用学术交流会论文集， 上海：2 0 0 8 【 6 】张义利 利用建筑垃圾免烧免蒸制备标准砖的研究【 D 】 南京： 南京工 业大学 ，2 0 0 6 作者简介：朱祥，男， ( 1 9 8 4 一) ，硕士， 主要从事建筑材料的研究 单位 地址：镇江市丹徒区高资镇香山大道l 号建科科技园，E ma i l ：z h u x i a n g j d l 6 3 c o m 收稿日期： 2 0 1 3年 1 2月 1 6日 ( 上 接 第2 3 页) ( 4 )水泥、可再分散乳胶粉和硬脂酸乳液之间存在复 合防水协同作用，各防水途径相互补充，形成一个整体的 防水体系。各种组分的协同作用防水，有效提高试样防水 性能。 参考文献 1 J刘琦华 外墙保温技术与节能材料研究 D 】 济南： 山 东科技大学， 2 0 0 7 2 】 张淑霞 节能保温墙体的研究与应用 D 】 天津： 河北工业大学， 2 0 0 7 3 】陈 燕 岳文海，董若兰石膏建筑材料 _j E 京： 中国 建材工 业出 版社, 2 0 0 3 ： 6 0 4 3 coAL AsH 4 2 01 4 【 4 】 郑金脆 ，孙振平 ，庞敏 脱硫石 膏在建筑材料 中的应用现状及展 望 J 上海建材，2 0 1 0 ( 3 ) ： 5 4 5 8 5 张杰， 石宗利， 吴刊选 提高石膏膨胀珍珠岩复合墙体材料防水性能的 研究 新型建筑材料， 2 0 0 6 ( 1 0 ) ： 1 9 - 2 1 6 】张向华 防水硬石膏制品的研究 D 武汉： 武汉理工大学， 2 0 0 7 【 7 】 李建权， 李国忠， 张国辉 石膏复合防水剂对石膏晶体形成的影响 建筑材料学报， 2 0 0 7 ， l O ( 2 ) ： 1 3 7 1 4 1 作者简介：李淋淋。 济南大学材料科学与工程学院， 通讯地址： 2 5 0 0 2 2 ， 山东省济南市南辛庄西路3 3 6 号 李国忠，教授， 主要从事新型墙体材料 和纤维增强复合材料方向研究 E - m a i l ： m s el i g z u j n e d u c n 收稿 日期： 2 0 1 3年 1 2月 2 7日 体 H m 嚼