建筑垃圾在水泥混凝土中的应用研究

张义林+张玉春

【摘 要】近年来随着我国城市化和工业化的快速发展产生的建筑垃圾越来越多，本文就如何把建筑垃圾作为再生粗骨料在水泥混凝土中应用进行试验研究。试验主要是把墙体材料中的粘土砖作为再生粗骨料进行利用，配制成C30的标准试块，并严格控制粗骨料替代率这一变量，分别测其坍落度和7天抗压强度，同时与标准C30混凝土试块的性能进行对比分析，最后得出再生骨料掺入量的最佳范围。

【关键词】建筑垃圾（粘土砖）；再生混凝土；物理力学性能；掺入量

0 引言

近年来随着我国城市化和工业化的快速发展，对建筑资源的需求也在快速的增长，与此同时伴随产生的建筑垃圾也越来越多。目前我国的建筑垃圾产量已经达到8亿右，人均0.6吨，并对我国未来的建筑垃圾产生量进行了预测，得出我国未来10年内建筑垃圾产量将达到10亿吨。根据调查统计了解到，我国城市建设产生的建筑垃圾数量已经占到城市垃圾总量的30%-40%，在处理建筑垃圾时绝大一部分都是被直运输到野外堆放或填埋，这将会占用大量的土地，甚至是占用农田和耕地。如果长期这样处理，那么等到一定时间后，建筑垃圾将无处安放。同时建筑垃圾在运输的过程中会产生粉尘、灰砂飞扬等问题给环境带来了很大的污染，给人们的生活带来不便，在运输的过程中也会产生一笔不小的费用。有人说过这些垃圾只是放错地方的资源，在国外已经有很多研究机构在进行研究，并且已经取得了较大的成就。而在国内对建筑垃圾的利用还不是很普遍，因此我们可以充分借鉴国外先进的技术和处理方法再结合我国实际情况，对我国的建筑垃圾进行利用。综上分析可知，建筑垃圾循环利用成为迫在眉睫的问题。

本文主要将工地上的废弃建筑垃圾主要是粘土砖作为再生骨料，用来代替混凝土中的部分粗骨料。通过将再生骨料破碎，测试其技术指标，并以配制C30混凝土的粗细骨料中值设计配合比，采取固定水胶比法，分别向混凝土中掺入0%，20%，25%，30%，35%，100%，配制成标准试块来测其抗压强度，以取得再生骨料掺入量的最佳取值范围。

1 原材料的技术指标

（1）天然粗骨料（石子）的堆积密度：

（5）胶凝材料（水泥）

试验所用水泥为42.5普通硅酸盐水泥。

（6）外加剂（减水剂）

本试验使用的减水剂为萘系减水剂，通过试验测得其减水率为20%。

（7）建筑垃圾（粘土砖以下称为再生骨料）

试验采用的再生骨料是建筑物拆除墙体材料，主要是粘土砖，我们把收集到的粘土砖用颚式破碎机进行破碎，然后再用标准砂进行筛分，按照《GB14685-2001：建筑用卵石、碎石修改版》进行级配调整。骨料的技术指标如表1所示：

表1 骨料的技术指标

2 配合比设计及标准试件制作

试验采用试配C30混凝土进行配合比设计，水泥：328.89kg，砂：673.09kg，石子：1250.02kg，水：148kg，减水剂：3.29kg。本试验以兰州某拆迁工地废弃的墙体粘土砖为再生粗骨料来制备水泥混凝土试块，试验过程中严格控制粗骨料替代率这一变量，每组分别以再生粗骨料取代率为0%，20%，25%，30%，35%，100%，分别配制6组试验。试验制成制成150mm×150mm×150mm的标准试块，分别测其坍落度和7天抗压强度。

试块的制作养护和试验方法均严格按照《普通混凝土拌和物性能试验方法》（GB/T50080-2002）进行拌合，试件浇筑后在实验室静置24h后拆模，在标准养护条件下养护至7d后进行试块试验。由于再生骨料粘土砖的吸水性很大，给试验带来了很大的麻烦，通过试验分析，选择在进行骨料拌合前先把再生骨料浸泡，让骨料充分吸收水分，然后再把骨料表面风干后再进行试验，解决这一难题。

3 实验数据分析

各组试验所采用的配合比如表2所示。

表2 单位体积材料用量（kg/m3）

粗骨料替代率：再生骨料体积=天然骨料体积，经试验可知天然粗骨料与再生粗骨料的堆积密度不相同，为了使试验数据更为可靠，在试验时采取等体积代换。

在试验时测得混凝土坍的落度和试块在万能试验机上进行抗压试验得到的数据如表3所示：

表3 混凝土各指标值

结合所得到的实验数据，绘制再生骨料掺入量对混凝土试块强度的影响图如下图1所示：

图1 再生骨料掺入量对混凝土试块强度的影响（7d）

图1表数据分析可知，在其他因素不变的条件下，随着再生骨料掺入量的增加，试块的抗压强度总体呈先升高后降低的一种趋势，在再生骨料掺入量达到25%时，试块的抗压强度达到最大值。而且从图表中可以明显看出，当再生骨料的掺入量在20%～35%时，混凝土的强度有很大的提高。

总之，掺入再生骨料试块的抗压强度比用天然骨料制成试块的强度要高，分析原因主要有两点：其一，再生骨料的比表面积相比天然骨料的比表面积大，接触面积增大，使得骨料之间的握裹力增强；其二，由于再生骨料表面的空隙较天然骨料多，使得水泥浆可以充分发挥其作用，并且有效填充到再生骨料的的内部孔隙当中，提高了再生骨料的密实度，使得试块整体的强度得到提高。

4 结论

在整个试验过程中严格控制再生骨料掺入量这一变量，通过对测得试块7天抗压强度的数据进行分析可知，试块的强度随着再生骨料的掺入量总体呈先增加后降低的趋势。最终可以得出再生骨料的掺入量在20%～35%这一范围时能够使混凝土强度有很大的提高。这在一定程度上说明将建筑垃圾充分用在水泥混凝土中，不仅可以节约资源，还可以保护环境，将带来很大的社会效益。

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[责任编辑：杨玉洁]