徐寶軍 趙 歡 劉海園 李旭旭 李 明 孟宏睿

(陜西理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，陜西 漢中 723000)

1 概述

目前，國(guó)家提出了節(jié)能減排的方針政策，大力推動(dòng)綠色循環(huán)低碳發(fā)展、加快生態(tài)文明建設(shè)的新型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，全面建成小康社會(huì)的宏偉目標(biāo)。我國(guó)對(duì)再生混凝土的研究起步較晚，但是研究勢(shì)頭較猛，國(guó)內(nèi)數(shù)十家大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)開展了大量的研究工作，涉及范圍廣泛[1]。

為了充分利用廢棄物，以廢磚骨料替代廢混凝土骨料，全部利用廢棄物，配制大流動(dòng)性混凝土(坍落度大于160 mm的混凝土)的研究成果較少。本文利用廢棄的粘土磚和混凝土經(jīng)粉碎、篩分作為粗骨料配制大流動(dòng)性混凝土，粗骨料配比對(duì)大流動(dòng)性再生混凝土的容重、立方體抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度的影響；為廢棄混凝土與廢棄粘土磚的再利用提供理論依據(jù)和應(yīng)用參考。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 材料選取

水泥：試驗(yàn)中所采用的水泥型號(hào)均為P.O42.5 級(jí)。

細(xì)集料：采用細(xì)度模數(shù)為2.27的機(jī)制砂。

骨料：試驗(yàn)中骨料有廢棄磚骨料和廢棄混凝土骨料。

廢棄磚骨料：采用廢棄磚塊，經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎再經(jīng)篩分得到粒徑在(5～26.5)mm級(jí)配良好的連續(xù)級(jí)配碎磚骨料。

廢棄混凝土骨料：采用結(jié)構(gòu)試驗(yàn)破壞掉的擱置四五年的廢棄梁，經(jīng)人工破碎并篩分得到粒徑在(5～31.5)mm級(jí)配良好的連續(xù)級(jí)配碎混凝土骨料。再生骨料物理性能見表1。

表1 再生骨料性能

等體積取代法以0%，20%，40%，60%，80%替代率的廢棄磚骨料替代廢棄混凝土骨料見表2。

表2 再生骨料篩分試驗(yàn)

高效減水劑：試驗(yàn)采用實(shí)測(cè)減水率為14.8%的聚羧酸系高效減水劑。

拌合水：自來水。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

由于實(shí)驗(yàn)中的骨料為廢混凝土骨料和廢棄磚骨料，其的空隙都相對(duì)比較大，吸水能力相對(duì)較強(qiáng)試驗(yàn)用水量應(yīng)嚴(yán)格控制。 再生粗骨料的高吸水性會(huì)造成坍落度過低、流動(dòng)性過小、黏聚性變差,不利于實(shí)際工程的施工[2]。因此，在試驗(yàn)中采用附加用水量的方法。首先用1 h吸水量粗骨料拌和均勻，減小拌合初期粗骨料吸水過快的影響。

本次試驗(yàn)用碎磚骨料分別以0%,20%,40%,60%,80%的體積替代率替代廢棄混凝土骨料，按照J(rèn)GJ 55—2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程制備C30混凝土，水灰比為 0.53，坍落度為大于160 mm的大流動(dòng)性混凝土。

2.3 試件制作

按不同的骨料分成5組，用等體積取代法以0%,20%,40%,60%,80%替代率的廢棄磚骨料替代廢棄混凝土骨料的B0,B1,B2,B3,B4這5組試驗(yàn)，配制尺寸為100 mm×100 mm×100 mm立方體抗壓試塊和尺寸為150 mm×150 mm×150 mm抗劈裂拉伸強(qiáng)度試塊，兩種試塊每組各3個(gè)，共計(jì)30塊。

2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法

碎磚骨料破碎采用顎式破碎機(jī)；骨料篩分分別使用搖篩機(jī)；再生混凝土拌和采用HJW60型混凝土試驗(yàn)攪拌機(jī)；混凝土立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)采用TYE-200型壓力測(cè)試機(jī)，最大壓力2 000 kN。

先將兩種粗骨料分別加入附加用水量(骨料1 h吸水量)進(jìn)行預(yù)處理靜置3 min～5 min 拌和均勻，再將減水劑加入水中攪拌均勻隨之分別將粗骨料、水泥、細(xì)集料、水(加有減水劑的水)倒入混凝土試驗(yàn)攪拌機(jī)中，開啟機(jī)器拌120 s將拌和混凝土倒置鐵板，測(cè)出空試模質(zhì)量，加入試模并插搗、震蕩(掂起一角輕微震蕩)密實(shí)抹平清理完試模貼上標(biāo)簽并稱量后放置于室溫(20±5)℃環(huán)境下靜置(24±2)h后脫模，將試塊放在(20±2)℃，相對(duì)濕度95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至28 d。根據(jù)GB/T 50081—2002普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[3]的相關(guān)規(guī)定:“取3個(gè)試件強(qiáng)度的算術(shù)平均值作為每組試件的強(qiáng)度代表值，”得到其立方體抗壓強(qiáng)度與劈裂強(qiáng)度數(shù)據(jù)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

表3 大流動(dòng)性再生混凝土配合比和強(qiáng)度

由表3得知隨著替代率的增加再生骨料混凝土的表觀密度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，反映出由于碎磚骨料比例的增大，骨料的孔隙隨之增多，從而增加了混凝土自身的孔隙，致使所配置的混凝土的表觀密度下降；碎磚骨料比例的增大，骨料的孔隙增多，骨料本身的強(qiáng)度隨之也有所降低，同時(shí)從膠骨比的角度來看，隨著碎磚替代率的增加膠骨比降低，骨料的減少也會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。

不同碎磚替代率下的抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度列于表4。

表4 立方體抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度

由表4與圖1可知：碎磚骨料等體積取代廢棄混凝土骨料，最大立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度分別為36.3 MPa，3.9 MPa；由圖1的變化趨勢(shì)來看，當(dāng)碎磚骨料的替代率由0%變到40%時(shí)，立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度顯著下降；碎磚骨料的替代率由40%變到60%時(shí)，立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度略有回升；碎磚骨料的替代率60%以后立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度又呈現(xiàn)出顯著的下降趨勢(shì)；表明磚骨料的替代率在40%～60%是比較合適的且60%時(shí)最優(yōu)。再生骨料混凝土強(qiáng)度的變化主要是由兩個(gè)方面的因素影響：一方面是膠骨比的降低、骨料強(qiáng)度的降低致使再生骨料混凝土強(qiáng)度降低，另一方面是骨料吸水引起水膠比的降低導(dǎo)致再生骨料混凝土強(qiáng)度升高；由于這兩個(gè)方面的相互作用，致使再生骨料混凝土強(qiáng)度發(fā)生圖1的變化趨勢(shì)。碎磚骨料的替代率由0%變到40%時(shí)，前者影響因素占據(jù)主導(dǎo)地位導(dǎo)致強(qiáng)度顯著下降；碎磚骨料的替代率由40%變到60%時(shí)，后者因素起決定性作用致使再生骨料混凝土強(qiáng)度略有回升；碎磚骨料的替代率60%以后，隨著碎磚骨料替代的較多，骨料的強(qiáng)度的降低對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的影響遠(yuǎn)大于碎磚骨料吸水對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的影響，致使再生骨料混凝土的強(qiáng)度又迅速開始下降。在水灰比為0.4,0.45和0.5時(shí), 再生混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著再生粗骨料取代率的增加, 呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)[4]，但由于碎磚骨料的吸水作用也改變了所配再生混凝土的水膠比，進(jìn)而影響了再生混凝土的強(qiáng)度。因此骨料的吸水很大程度也影響著大流動(dòng)性再生骨料混凝土強(qiáng)度。

4 結(jié)論

1)隨著取代率的增大表觀密度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

2)隨著取代率的增大表觀密度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，立方體抗壓強(qiáng)度與劈裂強(qiáng)度大致為下降趨勢(shì)。

3)當(dāng)取代率在40%～60%時(shí)立方體抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度略有回升，廢磚骨料與再生混凝土骨料比值為6∶4時(shí)立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂較高，磚骨料體積取代率為60%時(shí)最優(yōu)。

4)再生骨料混凝土質(zhì)輕，環(huán)保，在磚、混凝土骨料為6∶4時(shí)相對(duì)高強(qiáng)，在建筑垃圾綜合利用方面占有優(yōu)勢(shì)。