【摘要】文章對(duì)BOPP材料外敷于磚骨料表面以提升吸水率并優(yōu)化其應(yīng)用進(jìn)行了深入研究，報(bào)告了再生骨料在服役期間可能遭遇如火災(zāi)等高溫環(huán)境的現(xiàn)狀。研究特別關(guān)注了溫度升高對(duì)外敷BOPP再生磚骨料及再生混凝土強(qiáng)度的影響，通過(guò)試驗(yàn)分析了再生磚骨料作為新型建筑材料的可行性，并調(diào)查了溫度差異和再生磚骨料占比變化對(duì)再生混凝土抗壓性能的影響。研究結(jié)果表明，外敷BOPP材料顯著提高了吸水率；在未模擬高溫的情況下，抗壓強(qiáng)度隨置換率的增加而下降；在相同置換率下，抗壓強(qiáng)度隨模擬火災(zāi)溫度的升高而降低。

【關(guān)鍵詞】高溫；外敷BOPP；再生磚骨料；抗壓強(qiáng)度

【中圖分類號(hào)】TU541 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）01-0119-03

0 引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，20世紀(jì)磚混砌體結(jié)構(gòu)的民用建筑在改造和拆遷中產(chǎn)生了大量磚混類建筑垃圾[1]。目前，我國(guó)建筑行業(yè)已進(jìn)入平緩發(fā)展期，結(jié)合國(guó)內(nèi)外建筑業(yè)發(fā)展的對(duì)比，如何實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)成為進(jìn)一步思考的重點(diǎn)[2]。骨料再利用不僅減少了對(duì)天然骨料的使用，還能有效處理建筑垃圾。與天然骨料相比，磚混再生骨料的空隙率更大、壓碎指標(biāo)更高[3]，這為磚混廢料再利用帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)。

再生磚骨料的應(yīng)用不僅要考慮常溫情況，還要考慮在服役期間可能遭遇的火災(zāi)等極端狀況。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年全國(guó)住宅類建筑火災(zāi)高達(dá)24.4萬(wàn)起，因此，新型建筑材料必須充分考慮高溫對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。本文通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)高溫下外敷BOPP的磚混再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)研究

1.1 原材料

本次試驗(yàn)所用的建筑材料主要包括：P .O 42.5普通硅酸鹽水泥；5～25 mm連續(xù)級(jí)配天然碎石；細(xì)骨料采用機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)為3.3。再生磚骨料來(lái)源于沈陽(yáng)地區(qū)某生態(tài)環(huán)保公司處理的機(jī)制再生黏土紅磚骨料，骨料粒徑為10～20 mm，顆粒級(jí)配良好。拌合再生混凝土摻入減水率為27%的聚羥酸系高性能減水劑，外敷的BOPP材料采用單面黏性BOPP條帶，方便外敷。

1.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

將磚骨料進(jìn)行篩分、清洗和烘干，以除去磚骨料的磚粉層，然后將BOPP材料緊湊外敷在磚骨料上，如圖1所示。將部分已附著BOPP的骨料放入烤箱，將已處理的骨料打成混凝土試塊。A組塊為普通混凝土試塊；B組為已經(jīng)外敷BOPP的再生磚骨料，分別是再生磚骨料置換率為30%、40%、50%的再生混凝土試塊；C組為130、150、170 ℃熱處理過(guò)的磚骨料，以40%再生磚骨料置換率打成的再生混凝土試塊。

1.3 試驗(yàn)流程

針對(duì)混凝土極限承載力的測(cè)試，選用尺寸為100 mm×100 mm×100 mm的標(biāo)準(zhǔn)立體試樣。測(cè)試流程遵循《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定。試驗(yàn)設(shè)計(jì)包括3組試塊，采用不同再生磚骨料置換率進(jìn)行溫度加熱火災(zāi)模擬和相同再生磚骨料置換率進(jìn)行火災(zāi)模擬，對(duì)不同溫度熱處理的磚骨料，按照A、B、C的標(biāo)記進(jìn)行分類，每組包含3件試件，試件的詳細(xì)信息見表1。本次試驗(yàn)所采用的設(shè)備為YAW-200B型號(hào)的壓力試驗(yàn)機(jī)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 試件破壞形態(tài)

經(jīng)過(guò)極限承載力試驗(yàn)后將試塊切開，內(nèi)部磚骨料分布如圖2所示。再生磚骨料與天然骨料相比分布均勻。BOPP材料使骨料與混凝土的咬合力下降，但試件仍保持較高的強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)熱處理后的再生磚骨料，咬合力有所提升，但再生骨料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了破壞，試件中的磚骨料出現(xiàn)裂紋，試塊承載力受到影響。因此，相較于傳統(tǒng)混凝土試塊，再生磚骨料混凝土承載力有所衰減[4]。

2.2 再生磚骨料置換率與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系

通過(guò)軸心抗壓試驗(yàn)，得到極限承載力見表2。原始配比的混凝土試塊極限承載力達(dá)到50 MPa，逐級(jí)增加再生磚骨料置換率后試塊強(qiáng)度仍較高。因此，適當(dāng)添加再生磚骨料，對(duì)于再生混凝土強(qiáng)度要求是可行的[5]。

再生磚骨料置換率從0%～30%，再生混凝土抗壓強(qiáng)度下降，混凝土強(qiáng)度折減率為10%。由于天然骨料與再生磚骨料材料不同，且再生磚骨料表面存在BOPP，骨料與混凝土的咬合力減小，這也是混凝土試塊強(qiáng)度下降的原因[6]。置換率為40%時(shí)，對(duì)于30%置換率時(shí)混凝土強(qiáng)度折減率僅僅為2%；置換率為30%～50%時(shí)，折減率影響在可控范圍內(nèi)。依據(jù)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，構(gòu)建了再生磚骨料替代比例與混凝土強(qiáng)度降低比例之間的關(guān)系，如式（1）所示。

Rm =（0.41γ-0.01）β" " " " " （1）

式中：Rm為混凝土立方體軸心抗壓強(qiáng)度的降低比率；γ為再生磚骨料的替代比例；β為修正因子，其取值范圍0.8～1.2。

再生混凝土的最大承載能力與再生磚骨料取代比例的試驗(yàn)值，如圖3（a）所示。文獻(xiàn)[7]數(shù)據(jù)代入到式（1），對(duì)于X1（25%的置換率）對(duì)應(yīng)折減率為0.06，X2（54%的置換率）對(duì)應(yīng)的折減率為0.20，如圖3（b）所示[7]。計(jì)算結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)，證明此計(jì)算成立。

2.3 不同溫度熱處理的再生磚骨料與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系

當(dāng)置換率為40%時(shí)，軸心抗壓試驗(yàn)得到各組試塊的極限承載力，見表2。比較B、C組經(jīng)過(guò)不同溫度熱處理再生混凝土試塊的極限承載力及折減率的變化趨勢(shì)。未經(jīng)熱處理的原始骨料與加熱到130 ℃的再生磚混凝土試塊，極限承載力有所下降，折減率接近15%。磚骨料表層的熱裂縫增加或裂縫寬度增加，這也是極限承載力下降的原因[8]。當(dāng)溫度從130 ℃升高至150 ℃ ，130 ℃的試塊抗壓承載力折減率僅為2%；從150 ℃升高至170 ℃ ，試塊極限承載力折減率僅為1%。初次加熱對(duì)混凝土試塊抗壓強(qiáng)度的影響比較大，達(dá)到一定溫度后影響減少。

利用數(shù)值擬合，模擬高溫火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)再生磚骨料熱處理溫度與混凝土強(qiáng)度折減率的關(guān)系，如式（2）所示。

" " " " " Rm =0.00075T+0.077 （2）

式中：Rm為混凝土立方體軸心抗壓強(qiáng)度折減率；T為再生磚骨料熱處理溫度，再生磚骨料熱處理溫度與混凝土強(qiáng)度的試驗(yàn)值見圖4。根據(jù)文獻(xiàn)[9]數(shù)據(jù)Y1（溫度190 ℃ ，折減率0.219）和Y2（溫度210 ℃ ，折減率0.235）代入公式，誤差在允許范圍內(nèi)，符合再生磚骨料熱處理溫度與混凝土強(qiáng)度折減率的關(guān)系式[9]。

3 結(jié)語(yǔ)

1）外敷BOPP材料可以修復(fù)再生磚骨料的固有形狀缺陷，并對(duì)填充骨料表面的孔隙具有一定作用。外敷BOPP的再生磚骨料吸水率高于非外敷BOPP的普通再生磚骨料，因此可應(yīng)用于透水鋪裝材料等領(lǐng)域。

2）再生磚骨料摻量對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度影響明顯。置換率為30%時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度折減率達(dá)到10.3%；置換率為50%時(shí)，再生混凝土抗壓強(qiáng)度折減率可達(dá)17.6%。再生混凝土抗壓強(qiáng)度隨再生磚骨料置換率增大而降低，置換率在30%以內(nèi)時(shí)，對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的影響較小。

3）經(jīng)過(guò)高溫處理的外敷BOPP再生混凝土，強(qiáng)度出現(xiàn)不同程度的折減，且再生混凝土表面裂縫較普通磚再生混凝土更多。在加熱后的外敷BOPP再生混凝土試塊中，發(fā)現(xiàn)較多貫穿性裂縫分布在磚骨料表面，再生混凝土抗壓強(qiáng)度隨溫度升高線性下降。

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[作者簡(jiǎn)介]孫媛媛（2001—），女，遼寧大連人，碩士研究生，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。

[通信作者]侯東序（1983—），男，沈陽(yáng)人，博士，副教授，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。