碎砖类骨料再生混凝土砌墙砖的制备及力学性能

郑志全，宗兰，朱秀，赵敬士

（1.南京工程学院，江苏 南京 211100；2.安徽建筑大学土木工程学院，安徽 合肥 230601）

0 引言

在我国城镇建设中，建筑拆余物的数量较多。在既有建筑拆余物中主要由废弃混凝土、废土、废砖三部分组成，其中废弃砖高达60%，其中废弃烧结黏土砖数量较多，目前大多采用掩埋的方式，没有得到再生利用。 既占用大量土地，又造成环境污染[1]。 若将废弃的烧结黏土砖加工成再生骨料，用于配制再生混凝土，并制成砌墙砖，对于废弃烧结黏土砖的高效回收利用以及节约自然资源具有重要意义。

本试验研究主要研究碎砖骨料再生混凝土砌墙砖的制备方法和力学性能。 利用废弃烧结黏土砖制备成再生骨料， 代替部分天然碎石作为粗骨料，通过添加减水剂，以C20 再生混凝土为目标设计普通混凝土的配合比， 改变碎砖骨料取代普通碎石骨料的百分率，试配碎砖再生骨料混凝土，试验研究其力学性能从而得到最佳取代率。 按此配比制备尺寸为240 mm×120 mm×60 mm 的再生混凝土砌墙砖试件，试验研究其基本抗压强度。

1 试件的制备

1.1 试件原材料及基本性能

（1） 水泥：选用42.5 级普通硅酸盐水泥，密度为3.0 g/cm3。

（2） 细骨料： 本试验所用细骨料为天然河砂，经筛分析试验得到其级配区间属中砂。表观密度为2.65×103kg/m3，堆积密度为1.43×103kg/m3，含水率为3%。 各项技术指标均符合 《建筑用砂》（GB/T 14684-2011）与《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）。

（3） 碎砖再生骨料： 本试验再生碎砖粗骨料选自某砖混建筑拆除的建筑垃圾。 对该碎砖分拣、破碎、清洗、筛分等工艺处理，然后用鄂氏破碎机破碎，破碎后的碎砖颗粒经筛分机筛分， 筛除＜4.75 mm和＞10 mm 的颗粒得到粒径范围为5～10 mm 的再生粗骨料。 天然粗骨料为碎石， 表观密度为2.86×103kg/m3， 堆积密度为1.58×103kg/m3， 含水率为1%，试验方法参照标准《建筑用卵石、碎石》（GB/T 14685-2011）。

（4） 减水剂：本试验外加剂为聚羧酸系高效减水剂。

（5） 水：选用南京市江宁区自来水公司供水。

1.2 试件的制作

试件采用240 mm×120 mm×60 mm 尺寸的砖模，以合理的配合比、再生碎砖粗骨料掺量按普通混凝土的制作方法进行计量、搅拌、装模、振捣、拆模养护。 试件制作所用砖模如图1 所示，试件如图2 所示。

图1 砌墙砖模具

图2 再生骨料混凝土砖试件

2 试验结果与讨论

2.1 试验方案

试验以C20 再生混凝土为目标设计普通混凝土的配合比， 碎砖骨料再生混凝土配合比计算按照相关规范执行， 再生骨料取代率分别取30%至100%，试配碎砖再生骨料混凝土，立方体试块如图3 所示。压力机选用型号为YAW-4206 的微机控制电液伺服压力试验机，抗压试验如图4 所示。 根据试验结果得到合理的碎砖取代石子的百分率， 按此配比制备再生混凝土砌墙砖试件， 按照《砌墙砖试验方法》（GB/T 2542-2012）进行试件的抗压强度试验。

2.2 试验结果分析

图3 再生混凝土立方体试块

图4 再生混凝土抗压试验

2.2.1 碎砖类骨料再生混凝土立方体抗压强度

碎砖骨料再生混凝土28 d 抗压强度试验结果数据如图5 所示。

由图5 可得， 当再生碎砖骨料取代率＜60%时，强度下降并不明显， 强度可以保持在25 MPa 以上。而再生碎砖骨料取代率从60%到完全替代的过程中，再生碎砖骨料混凝土抗压强度不断下降，且在取代率＞80%时明显加快下降，最终稳定在15 MPa左右。为了能更好的利用碎砖骨料再生骨料混凝土制品，保证其强度符合要求的同时，选择较高的再生骨料取代率， 因此选择50%的取代率进行碎砖类骨料再生混凝土砌墙砖制备以及抗压试验。

2.2.2 碎砖类骨料再生混凝土砌墙砖的抗压强度

采用50%碎砖骨料掺量，制备成再生混凝土砌墙砖，所得抗压试验结果如图6 所示（纵轴为28 d砌墙砖抗压强度标准值，横轴为试件编号）。

由图6 试验数据可得，10 个试件的平均抗压强度为19.46 MPa， 最大强度22.63 MPa， 最小强度15.10 MPa。 基本满足15 MPa 的95%强度保证率的要求。

图5 不同再生骨料取代率立方体试块标准抗压强度

图6 50%再生骨料混凝土砌墙砖抗压强度分布

2.3 碎砖骨料额外用水量确定

由于碎砖类再生骨料的孔隙率大， 吸水能力强，本试验采用附加用水量方法。 考虑再生碎砖骨料吸水率相比较而言更大，因此将附加用水量定在10%~20%之间。 但据大量实验研究显示，随着再生骨料取代率的增加， 额外用水量使用同一个比率，坍落度的变化将发生显著变化，因此本试验拟定根据再生骨料取代率不同采用不同的额外用水量[2-3]，具体取值见表1。

3 结论

表1 不同再生骨料取代率下额外用水率

（1） 本试验在碎砖骨料再生混凝土配合比设计过程中，鉴于碎砖骨料较高的吸水率采用附加用水量方法，由此，在拌和时再生混凝土的和易性较好。

（2） 通过再生混凝土的抗压强度试验可得到，再生混凝土在再生骨料取代率小于60%时， 抗压强度随之变化并不明显， 强度可以保持在25 MPa以上。 而再生骨料取代率从60%到完全替代的过程中，再生混凝土抗压强度随之逐渐下降。

（3） 在50%再生骨料取代率的情况下配置的再生混凝土从而制备的砌墙砖，可以得到满足15 MPa的95%强度保证率要求的砌墙砖（即为强度MU15的砌墙砖）。 为今后进一步利用再生混凝土砌墙砖进行砌筑等工艺的实现，提供了保证。

[1]宗兰，朱秀，曹巍，等.碎砖类骨料再生混凝土砌墙砖的研究综述[J].江苏建材，2015，（4）：25-27.

[2]宗兰，余倩，张士萍.碎砖类骨料再生混凝土的配合比设计研究[J].混凝土,2012,(12):113-115.

[3]余倩.碎砖类骨料再生混凝土的制备方法及其性能研究[D].南京：南京林业大学,2013.