范曉玲 羅 健
(成都建工預筑科技有限公司,四川 成都 610000)
建筑垃圾即舊建筑物維修、拆除或新建筑物建設過程中產生的系列固體廢棄物。雖然不同構造的建筑物會導致不同建筑垃圾,但其基本組成相同,主要有渣土、砂漿、破碎磚石和混凝土碎塊,以及鋼筋混凝土樁頭、金屬和其它廢棄物等。隨著我國經濟快速發展,施工建設和拆遷改造每年產生數量巨大的建筑垃圾。目前,我國建筑垃圾數量已占城市垃圾總量的30%~40%,影響環境,浪費資源。但許多建筑垃圾經分類或粉碎可作為再生資源重新利用。目前,回收再利用的主要是建筑垃圾中廢棄混凝土和碎磚頭,以廢棄混凝土再利用為主,應用前景十分廣闊。廢棄混凝土再利用主要集中在制備再生混凝土、再生膠凝材料和磚瓦。
本文將建筑垃圾中的紅磚用破碎機破碎后,篩取粒徑小于4.75mm的紅磚砂作為再生細骨料,用于再生骨料陶?;炷?,替代部分普通砂。利用陶粒、陶砂作為輕質骨料配制輕質隔墻板基材混凝土,研究不同替代比例的再生砂對陶?;炷列阅艿挠绊?。
本試驗所采用的原材料有:
(1)水泥:P·O42.5R普通硅酸鹽水泥,四川峨勝水泥有限公司生產,其主要物理性能指標如表1所示。
(2)粉煤灰:Ⅱ級粉煤灰,成都本地產,其物理性能指標如表2所示。
(3)砂:天然細砂、紅磚砂、陶砂的顆粒級配如表3所示,物理性能指標如表4所示。
(4)陶粒:陶粒的顆粒級配如表5所示,物理性能指標如表6所示。
(5)外加劑為自制專用外加劑。
表1 水泥的主要物理性能
表2 粉煤灰的主要物理性能
表3 砂的顆粒級配
表4 砂的物理性能
表5 陶粒的顆粒級配
表6 陶粒的物理性能
混凝土配合比按標準JGJ 51-2002《輕骨料混凝土技術規程》中絕對體積法設計,輕骨料混凝土的配合比設計須滿足強度、表觀密度及施工性的要求,混凝土的試配強度須滿足:
公式1中, fcu,o為輕骨料混凝土的試配抗壓強度(MPa);fcu,k為輕骨料混凝土強度標準值 (MPa);為輕骨料混凝土強度標準差(MPa)。
混凝土干表觀密度為:
公式2中ρcd為混凝土干表觀密度(kg/m3);mc為每立方米混凝土水泥用量(kg/m3);ma為每立方米混凝土粗集料用量(kg/m3);ms為每立方米混凝土細集料的用量(kg/m3)。
此外,由于陶粒具有吸水性,若不預濕處理,配制的混凝土坍落度損失較大。因此,試驗前通常先將陶?;蛱丈芭菟A濕1h后撈出,濾去明水測試其含水率wa/ws,再根據陶?;蛱丈?h吸水率wax/wsx,試驗凈用水量計算方法為:
公式3中mwt為每立方米混凝土總用水量(kg/m3);mwn為每立方米混凝土凈用水量(kg/m3);wa為陶粒含水率(%);ws為陶砂含水率(%);wax為陶粒1h吸水率(%);wsx為陶砂1h吸水率(%)。
采用陶粒和陶砂作為輕質粗骨料和輕質細骨料,再生砂取代普通砂配制再生骨料陶?;炷?,體積砂率48%,外加劑摻量為膠材用量的1.6%~1.8%,混凝土擴展度控制范圍為500±20mm,其試驗配比和結果如表7所示。
表7 輕質隔墻板混凝土試驗配比及性能測試
從表7的配比及性能指標可見,采用固定水灰比、膠材配比、砂率、陶砂比例,再生砂摻量會影響再生骨料陶?;炷翉姸群捅碛^密度。再生陶?;炷林性偕氨壤酱?,混凝土28d抗壓強度越低,主要由于再生砂密度較普通砂小、材料吸水性強??紤]吸附水量的情況下,摻加再生砂的混凝土實際用水量較高,從而降低混凝土強度;另一方面,再生砂自身強度比普通砂強度低,一定程度降低了混凝土的抗壓強度。
此外,從表7中Q6組數據可見,采用100%的再生砂取代普通砂時,陶?;炷恋目箟簭姸葹?5.4MPa。為進一步提高陶?;炷量箟簭姸?,采用提高膠凝材料用量、降低水灰比、添加高活性礦物摻合料硅灰的方案開展試驗,試驗配比和混凝土性能指標如表8所示。
從表8可見,利用陶粒作為粗骨料,陶砂和再生骨料取代細骨料可制備出表觀密度1400級、28d抗壓強度大于20MPa的輕骨料混凝土;當水泥用量300kg/m3、粉煤灰用量60kg/m3、硅灰用量40kg/m3、水灰比0.55、陶砂取代率15%、砂率48%時,再生骨料陶?;炷?8d抗壓強度最高,為最佳配比。此外,從編號Q7~Q10數據可見,增加膠凝材料用量,降低水灰比,降低陶砂摻量有利于提高再生骨料陶?;炷恋膹姸?。從編號Q10~Q12數據可見,摻加硅灰可提高再生骨料陶?;炷恋膹姸?,由于硅灰主要成分為活性二氧化硅,且細度較細,在水化過程中可與水泥水化產生的氫氧化鈣發生水化反應,生成水化硅酸鈣,填充在混凝土孔隙中,可提高混凝土的密實度,從而提高混凝土的抗壓強度。
(1)利用陶粒作為粗骨料,陶砂和再生骨料取代細骨料可制備出表觀密度1400級、28d抗壓強度大于20MPa的輕骨料混凝土。
(2)再生骨料100%取代普通砂配制1400級再生骨料陶?;炷恋淖罴雅浔葹椋核嘤昧?00kg/m3、粉煤灰用量60kg/m3、硅灰用量40kg/m3、水灰比0.55、陶砂取代率15%、砂率48%。
(3)再生砂摻量對再生骨料陶?;炷翉姸群捅碛^密度有一定的影響;增加膠凝材料用量、降低水灰比、降低陶砂摻量、摻加硅灰均有利于提高再生骨料陶?;炷恋膹姸?。
表8 輕骨料混凝土試驗配比及性能測試