鄭才林，艾 昊，徐 文，陳厚偉，陳 尚，廖邦友

(1. 安康市市政園林處 陜西安康 725000；2. 陜西省安康市中福工程有限公司 陜西安康 725000)

2020年，我國(guó)的城鎮(zhèn)化率已達(dá)到63.89%[1]。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，大量廢舊建筑物被拆除，產(chǎn)生了大量的固體廢棄物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑固體廢棄物在2017年的總量已經(jīng)達(dá)到了3.26億t，其中廢黏土磚約占建筑固體廢棄物總量的50%[2-3]，其利用率卻不足5%，大量的建筑垃圾不經(jīng)處置簡(jiǎn)單填埋，占用了土地，破壞了土壤，污染了大氣和水源，帶來了嚴(yán)重的環(huán)境負(fù)荷。建筑垃圾資源化利用是解決高能耗、高污染、高排放、低效益的重要措施，是節(jié)約土地資源的重要途經(jīng)，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)環(huán)境友好型和資源節(jié)約型社會(huì)的重要舉措，是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)環(huán)境的必然要求。因此，對(duì)于占建筑垃圾比重約50%的廢棄黏土磚進(jìn)行再生利用研究，不但可有效支撐建筑垃圾資源化處理，而且具有非常重要的環(huán)保意義和可持續(xù)發(fā)展意 義[4]。尤其是安康處于秦巴山區(qū)，土地資源非常稀缺，同時(shí)作為南水北調(diào)重要水源涵養(yǎng)地，環(huán)境保護(hù)尤為重要，因此，研究建筑垃圾再利用對(duì)于安康意義 重大。

國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者研究了黏土磚粉取代水泥對(duì)混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響[5-8]，但對(duì)于生產(chǎn)應(yīng)用具體配合比的研究較少。本文以正常的C30商品混凝土配比為參考，研究廢黏土磚粉取代礦粉對(duì)混凝土性能的影響，從而作為商品混凝土生產(chǎn)商生產(chǎn)C30混凝土的配比參考，以適當(dāng)降低混凝土成本。

1 試驗(yàn)原材料復(fù)試情況

水泥為安康堯柏江華水泥有限公司生產(chǎn)的P.042.5普通硅酸鹽水泥，各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果符合GB 175—2007規(guī)范要求，水泥合格，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1；漢中漢鋼新型建材有限公司生產(chǎn)的礦渣微粉，各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果符合GB/T 18046—2017規(guī)范要求，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2；安康高新鑫達(dá)升工貿(mào)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的粉煤灰，各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果符合GB/T 1596—2017規(guī)范要求，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3；外加劑為安康市仨人行新型建材有限公司生產(chǎn)的SR—03型泵送劑，勻質(zhì)性檢測(cè)符合GB 807—2008規(guī)范要求，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4；拌合用水為自來水。

表1 水泥復(fù)試結(jié)果表 Tab.1 Cement retest result table

表2 礦渣微粉檢驗(yàn)結(jié)果表 Tab.2 Slag powder test result table

表3 粉煤灰檢驗(yàn)結(jié)果表 Tab.3 Fly ash test result table

表4 混凝土外加劑勻質(zhì)性檢測(cè)結(jié)果表 Tab.4 Concrete admixture homogeneity test result table

為了深入分析商品混凝土的質(zhì)量受原材料、配合比等方面的影響，利用上述原材料，設(shè)計(jì)試驗(yàn)強(qiáng)度為C30，塌落度(180±20)mm。按照周航[9]研究給出的混凝土原材料參考建議用量，調(diào)整了各種原材料的用量，進(jìn)行了7組配合比試驗(yàn)，每種配合比制作2組試件，經(jīng)標(biāo)養(yǎng)(20±2)℃至7 d和28 d各實(shí)壓1組，最終得出C30商品混凝土最優(yōu)配合比及強(qiáng)度，見表5。本文主要研究廢黏土磚粉替代礦粉，因此，配合比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不再贅述。

表5 C30商品混凝土常規(guī)配合比及強(qiáng)度 Tab.5 Conventional mix ratio and strength of C30 commercial concrete

2 利用廢黏土磚粉替代礦粉

有研究表明利用廢棄黏土磚制備的磚粉具有良好的火山灰活性[10-11]；鄭麗[12]研究了磚粉細(xì)度對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，細(xì)度增大，混凝土強(qiáng)度降低。因此，利用廢棄黏土磚制備的磚粉替代礦粉作為輔助膠凝材料是可行的，但需控制磚粉細(xì)度。本次試驗(yàn)用球磨機(jī)進(jìn)行制備，細(xì)度為0.045 mm，篩余量14.1%。

李紅云[13]研究了影響再生黏土磚粉混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)鍵因素是水膠比，且顯著性影響順序?yàn)樗z比＞砂率＞磚粉細(xì)度＞磚粉取代率。本次實(shí)驗(yàn)固定水泥、粉煤灰、碎石、機(jī)制砂，通過調(diào)整磚粉摻量、水、外加劑等試驗(yàn)出機(jī)狀態(tài)和強(qiáng)度情況。用A、B、C 3種不同摻量取代礦粉再生混凝土，試驗(yàn)配合比及強(qiáng)度見表6。

表6 不同摻量磚粉C30商品混凝土配合比及強(qiáng)度 Tab.6 Mix ratio and strength of C30 commercial concrete with different amounts of brick powder

由表6與表5對(duì)比可知，在磚粉和礦粉等量替換的情況下，磚粉再生混凝土強(qiáng)度略低于普通混凝土，但差值不大；隨著摻量增加，混凝土強(qiáng)度降低；當(dāng)磚粉摻量為60 kg、將外加劑增加至11.8 kg時(shí)，混凝土出機(jī)狀態(tài)較好，對(duì)混凝土的流動(dòng)性影響不顯著；當(dāng)磚粉摻量為80 kg時(shí)，出機(jī)狀態(tài)為稍微泌水，30 min狀態(tài)較好；當(dāng)磚粉摻量為100 kg時(shí)，出機(jī)狀態(tài)差，損失大，30 min后基本沒有流動(dòng)性；再生黏土磚粉混凝土7～28 d之間抗壓強(qiáng)度比普通混凝土提升較高。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 生產(chǎn)成本核算

每立方米C30再生混凝土的生產(chǎn)成本約為382.11元，具體組成見表7。

表7 C30再生混凝土生產(chǎn)成本 Tab.7 Cost of C30 recycled concrete production

3.2 稅前利潤(rùn)核算

按照年產(chǎn)量4×105m3·d-1，售價(jià)480元/m3，則銷售收入19 200萬元，實(shí)現(xiàn)稅前利潤(rùn)3 915.68萬元。

4 結(jié) 論

①黏土磚粉替代礦粉對(duì)混凝土的流動(dòng)性產(chǎn)生一定影響，當(dāng)磚粉取代率為15%時(shí)，對(duì)混凝土流動(dòng)性影響不大；②黏土磚粉對(duì)混凝土早期強(qiáng)度影響不顯著，對(duì)28 d強(qiáng)度有影響；③在其他材料不變的情況下，黏土磚粉替代礦粉作為輔助性膠凝材料適用，摻量為15%時(shí)對(duì)混凝土性能影響較小，商品混凝土生產(chǎn)廠家可以以此作為參考，以降低混凝土生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)建筑垃圾資源化利用；④年產(chǎn)量4×105m3·d-1的商品混凝土廠可增加稅前利潤(rùn)1 300余萬元。