全废砖再生轻骨料混凝土试验研究

王硕智，程海丽，周锟，孙大伟，王磊，魏国志

（北方工业大学建筑工程学院土木系，北京100144）

全废砖再生轻骨料混凝土试验研究

王硕智，程海丽，周锟，孙大伟，王磊，魏国志

（北方工业大学建筑工程学院土木系，北京100144）

将废粘土砖加工成粗细骨料，用于配制全废砖再生轻骨料混凝土。检测结果表明：所用废砖粗细骨料属轻骨料范畴，但其吸水率较大，且细骨料级配不良。试验表明：本试验配合比体系中，净水灰比为0.42，体积砂率为50%时最佳；以全废砖配制的再生砖轻骨料混凝土的强度发展规律与普通轻骨料混凝土类似，均有随水泥用量提高而强度提高的趋势，但随着所配制的混凝土强度等级的提高，再生轻骨料混凝土的强度提高趋势下降。以全废砖为骨料适合配制强度等级LC30及以下的再生轻骨料混凝土。

废砖；再生利用；轻骨料混凝土

来自于砖混结构的建筑垃圾主要为带有砂浆的废弃粘土砖，是目前大量排放的建筑垃圾之一，北京地区近几年排放量尤甚，给环境保护造成很大的压力。另一方面，它们又是可再生利用的资源，直接排放是一种资源的浪费。

轻骨料混凝土是以天然多孔轻骨料或人造陶粒作粗骨料，天然砂或轻砂作细骨料，用硅酸盐水泥、水和外加剂（或不掺外加剂）按配合比要求配制而成的干表观密度不大于1 950 kg/m3的混凝土。轻骨料混凝土具有轻质、高强、保温和耐火等特点，并且变形性能良好，弹性模量较低，在一般情况下收缩和徐变也较大。轻骨料混凝土应用于工业与民用建筑及其他工程，可减轻结构自重，节约材料用量，提高构件运输和吊装效率，减少地基荷载及改善建筑物功能等。

轻骨料混凝土中有些常用的骨料（如陶粒）生产需要在窑炉中烧制，因而要消耗大量能源，同时会对周围环境造成污染。因此，本项目以普通水泥为胶凝材料，废砖经破碎筛分后制作成粗、细骨料，全部替代现行轻骨料混凝土中的骨料，参照现行轻骨料混凝土的相关标准配制全废砖再生轻骨料混凝土。意在对废粘土砖资源进行再生利用的同时，减少现行天然轻骨料的消耗及由于生产人造轻骨料而带来的能源消耗及环境问题，一举数得。

1 主要原材料及其性能

1.1 水泥

本试验所用水泥为：42.5普通硅酸盐水泥，其性能见表1所示。

表1 水泥强度MPa

1.2 废粘土砖

来自旧建筑拆下来的废砖，经破碎、筛分后分为粗骨料及细骨料备用。

1.2.1 废砖集料加工制作

废粘土砖取自废弃建筑物，对其进行破碎、筛分流程如图1所示。

图1 废砖粗细骨料加工制作流程

1.2.2 废砖集料的性能

参照GBT17431.1-2010《轻集料及其试验方法》第1部分[1]，GBT17431.2-2010《轻集料及其试验方法》第2部分[2]，GB/T14684-2001《建筑用砂》[3]对废砖再生粗细骨料的部分性能进行检测。

1.2.2.1 废砖再生细集料的细度模数及颗粒级配

参照标准GB/T 14684-2001《建筑用砂》进行废砖细骨料细度模数及颗粒级配的检测。表2为通过筛分析试验获得的废砖细骨料筛分析数据。

表2 废砖再生细集料筛分析试验数据

图2 为其筛分析曲线，由图2可以看出，本试验所用废砖细骨料的级配不良。

图2 废砖细骨料的级配

经计算，废砖细骨料的细度模数为3.3。

1.2.2.2 废砖再生集料的其他物理性能

参照相关标准对废砖再生粗细骨料的部分物理性能进行测试，其结果见表3。参照GB/T17431.1-2010《轻集料及其试验方法》，堆积密度不大于1 200 kg/m3的即可称之为轻集料，可见，本试验所用再生砖粗细骨料均属于轻集料的范畴，且粗骨料密度等级属于900，细骨料密度等级属于1 000，但同时也可看出，粗、细骨料的吸水率均较高。

表3 废砖集料的物理性质

2 试验过程及数据分析

2.1 净水灰比试验

参照JGJ 51-2002《轻集料混凝土技术规程》[4]（以下简称《规程》）及再生骨料的吸水率，以LC30为例，计算其试配强度为38.2 MPa，查相关水泥和用水量表，选取水泥用量为380 kg/m3，净用水量160 kg/m3（即净水灰比为0.42）；体积砂率取50%，再依据表3中所测得的再生粗、细骨料的堆积密度，计算得细骨料用量为738 kg/m3，粗骨料用量为648 kg/m3（即质量为砂率53.2%）；依粗细骨料的吸水率，计算得附加吸水量为806 kg/m3，即总用水量为966 kg/m3。

考虑到按《规程》选取的水泥用量和用水量均是在一个规定的范围内任意取值，加之本试验所用骨料也与普通的轻骨料不同，因此本试验在选取的净水灰比0.42的基础上，选择3个净水灰比进行试验，以确定合理的净水灰比。表4为所选的3个净水灰比及其对应的混凝土的强度值。

表4 净水灰比变化对再生轻骨料混凝土强度的影响

由表4可以看出，在以上的配比中，净水灰比为0.42时，再生砖轻骨料的强度值最大，故确定净水灰比为0.42。

2.2 体积砂率试验

考虑到本试验所用再生骨料的性能与普通轻骨料混凝土中所用骨料的性能差异，加之废砖细骨料的级配不良，因此在按《规程》选取的体积砂率为50%的基础上，以净水灰比为0.42，选择4个不同的体积砂率进行试验，以确定合理的体积砂率。表5为所选4个体积砂率及其对应的混凝土的强度。

表5 体积砂率变化对再生轻骨料混凝土强度的影响

由表5可以看出，在以上配比的体系中，体积砂率为50%时，再生砖轻骨料混凝土的强度值最大，故确定体积砂率为50%。

2.3 全废砖再生轻骨料混凝土配合比及其性能

固定净水灰比0.42，体积砂率为50%，参照《规程》及再生骨料的吸水率，按以上LC30配合比设计的方法，同理得出了拟配制强度等级为LC35，LC40和LC45的混凝土的配合比，依次为表6中序号2，3，4（序号1为目标强度等级为LC30的配合比）。由于是在固定水灰比及体积砂率的条件下，所以表6中4个配比的区别，实际为浆骨比的改变，目的在于考察由全废砖配制的轻骨料混凝土的强度发展规律与普通的轻骨料混凝土的区别。

依据表6的配合比制作混凝土立方体试件，经7 d和28 d养护后，测其抗压强度，结果如表7和图3所示。

表6 全废砖再生轻骨料混凝土的配合比

表7 全废砖再生轻骨料混凝土的性质

图3 全废砖再生轻骨料混凝土强度发展规律

由表7和图3可以看出，随拟配制的混凝土强度等级的提高，即浆骨比的提高（水灰比及砂率一定时，浆骨比提高即是水泥实际用量的提高），所配制的混凝土强度随之提高，但随着拟配制的混凝土强度等级的提高，这种提高的趋势下降。在所配制的4个强度等级中，序号2（水泥用量430 kg/m3）与LC30的强度值相近，将水泥用量提高到530 kg/m3也只能配制出LC30的混凝土，亦即，采用全废砖骨料的本试验的配比体系可配制LC30或以下等级的混凝土，但要配制更高强度等级的混凝土时，如不采取其他措施（如添加外加剂或掺合料）是有难度的，这些内容有待后续进一步试验研究。这也与文献［5］所述的全级配再生粘土砖集料混凝土强度等级适用于LC15～LC25的结果类似。

由表7还可以看出，随着混凝土强度的不断提高，再生轻骨料混凝土的干表观密度也随之增大，干表观密度在1 672～1867 kg/m3变化，参照JGJ-51-2002《轻骨料混凝土技术规程》可以看出，所配制的废砖再生轻骨料混凝土的表观密度符合《规程》中规定的1 400～1 900 kg/m3的要求。

3 结论与讨论

3.1 结论

（1）本试验所用废砖粗细骨料均可视为轻骨料。其吸水率较大，且细骨料级配不良。

（2）本试验配合比体系中，净水灰比为0.42，体积砂率为50%时，再生砖轻骨料混凝土的强度值最大。

（3）在所试验的强度等级范围内，再生砖轻骨料混凝土的强度发展规律与普通轻骨料混凝土类似，均有随水泥用量提高而强度提高的趋势，但随着所配制的混凝土强度等级的提高，再生轻骨料混凝土强度的提高趋势下降。不加任何外加剂和掺合料的情况下，以全废砖骨料适合配制强度等级LC30及以下的再生砖轻骨料混凝土。再生砖轻骨料混凝土的表观密度符合相关规程要求。

3.2 讨论

（1）仅检测了配合比设计中涉及的废砖再生骨料的部分性能，但其他性能对混凝土的性能也是会产生影响的，特别是级配不良是可以人工调整的。

（2）净水灰比和体积砂率仅适合于本配合比体系。

（3）仅试验配制和研究了4个强度等级的混凝土，因此得出的结论仅限于所研究的范围。

（4）结论仅限于未加任何外加剂和掺合料的情况，因此，外加剂和掺合料的品种和用量，对全废砖再生轻骨料混凝土性能的研究值得后续继续研究。

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.中国国家标准化管理委员会GBT17431.1-2010轻集料及其试验方法第1部分[S].北京：中国标准出版社，2010.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.中国国家标准化管理委员会GBT17431.2-2010轻集料及其试验方法第2部分[S].北京：中国标准出版社，2010.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T14684-2001建筑用砂[S].北京：中国标准出版社，2001.

[4]中华人民共和国建设部.JGJ 51-2002轻集料混凝土技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[5]郭瑞亮.全级配再生粘土砖集料在混凝土和砂浆中的应用研究[D].天津：天津大学建筑工程学院，2009.

废纸行业标准2014年12月1日开始实施

根据商务部公告2014年第23号，由中国再生资源回收利用协会负责起草的《废纸分类等级规范》(SB/T 11058-2013)已经商务部审核予以公布，并于2014年12月1日开始实施。这是国内首个对废纸分类和等级进行详细划分的行业标准。

《废纸分类等级规范》根据废纸的来源和用途，将废纸划分为八类25个品级：废纸箱、废报纸、废书刊杂志、废牛皮纸、废卡纸、废铜版纸、废页子纸、特种废纸，并按照废纸质量、不合格废纸含量、禁物含量、水分含量的不同，对每一类废纸进行2～4个等级的划分，依据目前市场实际交易习惯为基础制定，同时高于交易标准，可操作性强。标号制符合国际通用准则，利于电子交易。

我国造纸行业的废纸原料需求由国内国外两个市场共同支撑，而美国废纸、欧洲废纸、日本废纸都有明确的分类和质量标准，相比之下国内废纸分类不一，叫法各异，定价混乱，质检标准千差万别，不仅为交易双方带来过高的交易成本，同时也严重阻碍了废纸在全国市场内的流通，造成废纸价格南北差异大，东西差异大，不能有效调节市场需求。同时由于废纸分类定价体系没有标准，造纸企业更愿选择进口废纸作为原料，使国内产生的大量废纸没有得到充分回收利用，影响了我国废纸资源的回收利用效率和行业的健康发展。

新公布的《废纸分类等级规范》将使废纸加工和交易有标准可依，能有效解决目前行业存在的突出问题，适用于废纸回收、分拣、加工、销售、质检、循环利用各个环节，可用于指导回收、交易、质检、再利用，是提高废纸回收利用效率、提升废纸质量、促进行业规范发展的必要条件，也为下一步建立废纸分拣打包行业准入制度提供了产品规范。

《废纸分类等级规范》由中国再生资源回收利用协会起草，山东世纪阳光纸业集团有限公司、玖龙纸业有限公司、中国再生资源开发有限公司、天津物产化轻旭阳国际贸易有限公司、常熟百纳再生资源有限公司、广东新供销天保再生资源发展有限公司等废纸回收利用企业参与了起草工作。

Experimental research on lightweight aggregate concrete with all recycled waste brick aggregate

WANG Shuozhi，CHENG Haili，ZHOU Kun，SUN Dawei，WANG Lei，WEI Guozhi
（Department of Civil Engineering,Architecture Collage,North China University of Technology,Beijing 100144,China）

The recycled waste brick was processed into coarse and fine aggregate to make lightweight aggregate concrete.The test results showed that the waste brick aggregate belongs to the category of lightweight aggregate,but its water absorption was large,and fine aggregate gradation was not good.The results showed that the optimal water cement ratio and volume sand percentage were 0.42 and 50%,respectively.The strength development rule of waste brick lightweight aggregate concrete was similar to ordinary lightweight aggregate concrete,the strength was all increased with the cement content increase,but with the increase of strength grade of goal concrete,the increasing trend of recycled lightweight aggregate concrete was lower than norrmal lightweight aggregate concrete.It was suitable to make recycled lightweight aggregate concrete of less than or equal to LC30,when all the coarse aggregate and fine aggregate were recycled waste brick.

waste brick;recycle;lightweight aggregate concrete

X799.1；TU522.09

A

1674-0912（2014）11-0028-04

2014-09-02）

北京市大学生科学研究与创业行动计划基金项目（PXM2014_014212_000067）

王硕智（1993-），男，北京人，大学本科，专业方向：土木工程。