建筑废弃物再生多孔砖性能试验研究

赵云，袁静，于献青，赵羽习，沈林昌，孙平平

（1.浙江大学建筑工程学院，浙江杭州 310058；2.浙江省建筑设计研究院，浙江杭州 310006；

3.浙江省发展新型墙体材料办公室，浙江杭州 310000；4.桐乡同德墙体建材有限公司，浙江桐乡 314512；5.浙江水利水电学院，浙江杭州 310012）

建筑废弃物再生多孔砖性能试验研究

赵云1，袁静2，于献青3，赵羽习1，沈林昌4，孙平平5

（1.浙江大学建筑工程学院，浙江杭州 310058；2.浙江省建筑设计研究院，浙江杭州 310006；

3.浙江省发展新型墙体材料办公室，浙江杭州 310000；4.桐乡同德墙体建材有限公司，浙江桐乡 314512；5.浙江水利水电学院，浙江杭州 310012）

对不同配合比、不同成型工艺的再生混凝土多孔砖进行抗压强度、含水率、吸水率和干燥收缩试验。通过对比分析烧结黏土砖细骨料取代率和成型工艺对建筑废弃物再生多孔砖性能的影响。结果表明：本试验建筑废弃物再生多孔砖不适用于承重墙的砌筑；原料中掺入30%～50%烧结黏土砖细骨料碎片颗粒有利于提高建筑废弃物再生多孔砖的性能；成型工艺中，增加耙动和振动时间对试样的强度没有显著影响，但能减小试样吸水率和干燥收缩率。

建筑废弃物再生多孔砖；烧结黏土砖细骨料取代率；抗压强度；含水率；吸水率；干燥收缩

0　概述

我国现有的墙体材料工业是消耗资源、能源的一大产业，与资源、环境有着不可分割的联系和作用，合理处理建筑与生态环境的协调关系对社会发展有着极其重大的影响。因此，在建筑业中大力发展节土利废、节约能源、保温隔热的新型墙体材料显得尤为重要。

以前学者对建筑废弃物中混凝土块再生形成的粗、细骨料进行材料性能检测与分析，很明显地，利用建筑废弃物中混凝土块生产得到的再生骨料具有级配差、吸水率大、材料性能变异大等缺点。由再生骨料进一步生产得到的再生骨料混凝土，相比天然骨料混凝土，其强度低、干燥收缩大、各项指标的离散性也偏大。与此同时，建筑废弃物既包括混凝土，也往往含有大量砖块和砂浆块体，由此类低等级混凝土块或砖碎片制备而成再生混凝土骨料性能难以达到要求。因此，对于砖块、砂浆含量较多，或者混凝土本身强度较低的建筑废弃物，再生制成非承重墙材，是一种较为合理的再利用。

建筑废弃物再生多孔砖是建筑废弃物中级再生利用的延伸产品，国内亦有不少学者对其研究[1-14]，其优势在于对建筑废弃物有很高的利用率，且其生产工艺简单便于推广。作为墙体填充材料，建筑废弃物再生多孔砖本身强度要求不高，无论是低强度混凝土还是烧结黏土砖都能满足产品原料的基本要求。生产方式上，建筑废弃物再生多孔砖采用振动挤压成型的方式，相比烧结多孔砖，工序缩短，无需窖炉、无需烧煤、节省能源。由于影响建筑废弃物再生多孔砖性能的因素多而复杂，本试验对不同烧结黏土砖细骨料取代率和成型工艺的建筑废弃物再生多孔砖进行抗压强度、含水率、吸水率、干燥收缩性能测试，得到建筑废弃物再生多孔砖的最优配合比和合理振动、耙动时间，为将来的工程实践提供重要参考。

1　配合比试验

1.1原材料

废混凝土块颗粒：由建筑废弃物中混凝土块经破碎、筛分、除尘等工艺处理制成，细度模数为2.87，表观密度为2260 kg/m3，压碎指标为22.3%，含泥量为4.2%。烧结黏土砖细骨料颗粒：由建筑废弃物中烧结黏土砖经破碎、筛分、除尘等工艺处理制成，细度模数为2.67，表观密度为1670 kg/m3，压碎指标为21.6%、含泥量为10.4%。二者颗粒级配曲线见图1。

图1　烧结黏土砖细骨料颗粒和废混凝土块颗粒级配曲线

由图1可知，2种骨料小粒径成分含量较高，烧结黏土砖细骨料颗粒级配曲线整体位于废混凝土块颗粒级配曲线下方，说明烧结黏土砖细骨料颗粒粒径总体小于废混凝土块颗粒粒径。废混凝土块颗粒中粒径在2～8 mm的颗粒多于烧结黏土砖细骨料颗粒，粒径在0.6～2 mm的颗粒少于烧结黏土砖细骨料颗粒。

粉煤灰：采用燃煤电厂排出的Ⅲ级粉煤灰。

余浆：管桩离心后排出的废浆液，主要成分为水泥、磨细砂、砂粉和水，相当于60%P·C32.5水泥和40%水的混合液。

1.2配合比试验设计

试验所采用的建筑废弃物再生多孔砖长240 mm、宽115 mm、厚90 mm，外形见图2。建筑废弃物再生多孔砖的配合比及成型工艺参数如表1所示。再生多孔砖试块在自然条件下养护28d后按照GB/T4111—2013《混凝土砌块和砖试验方法》对抗压强度、含水率、吸水率和干燥收缩率进行测试。

图2　建筑废弃物再生多孔砖

表1　建筑废弃物再生多孔砖配合比及成型工艺参数

1.3试验结果与分析

不同配合比建筑废弃物再生多孔砖的性能见表2。

表2　不同配合比建筑废弃物再生多孔砖的性能

（1）抗压强度

由表2可知，建筑废弃物再生多孔砖抗压强度在8.7～11.7 MPa，随烧结黏土砖细骨料颗粒取代率的增加呈先提高后降低的趋势，当烧结黏土砖细骨料颗粒与废混凝土块颗粒含量相近时，试样抗压强度较大。当烧结黏土砖细骨料颗粒取代率达到60%时，建筑废弃物再生多孔砖抗压强度达到最大值。从图1可知，烧结黏土砖细骨料颗粒中粒径总体小于废混凝土块颗粒，小粒径烧结黏土砖细骨料颗粒能有效填充废混凝土块颗粒之间的空隙，进而提高原料的密实度。当烧结黏土砖细骨料颗粒取代率大于60%时，增大烧结黏土砖细骨料颗粒用量会显著降低建筑废弃物再生多孔砖抗压强度。原因是烧结黏土砖细骨料颗粒的表观密度远远低于废混凝土块颗粒，增大烧结黏土砖细骨料颗粒用量会减小多孔砖密度；而此时前述烧结黏土砖细骨料颗粒的空隙填充效应已饱和，其对多孔砖密实度提升效应增加有限。

（2）含水率、吸水率

由表2可知，建筑废弃物再生多孔砖的含水率为9.0%～10.5%，吸水率在14.6%～16.6%。建筑废弃物再生多孔砖含水率、吸水率随烧结黏土砖细骨料颗粒取代率的增加呈先下降后上升的趋势，当烧结黏土砖细骨料颗粒与废混凝土块颗粒含量相近时，试样的含水率、吸水率较小。原因是，此时烧结黏土砖细骨料的小粒径颗粒可填充废混凝土块大颗粒间隙，原材料的密实度较大。

（3）干燥收缩率

由表2可知，建筑废弃物再生多孔砖试样干燥收缩率在0.062%～0.071%，随着烧结黏土砖细骨料颗粒取代率的增加，建筑废弃物再生多孔砖干燥收缩变化不大；在烧结黏土砖细骨料颗粒取代率大于50%时，干燥收缩率呈逐渐上升趋势。原因一方面是随着烧结黏土砖细骨料颗粒含量的增加，废混凝土块大颗粒间隙逐渐被填满，多孔砖原材料密实度有所增大，对干燥收缩率有降低效果；另一方面是烧结黏土砖细骨料颗粒本身具有吸水率大，表观密度小等特点，随着烧结黏土砖细骨料颗粒用量的增加，多孔砖原材料吸水率有所增加，进而对干燥收缩率有增大效果。当烧结黏土砖细骨料颗粒取代率较低时，2种效应基本相当，因此多孔砖干燥收缩影响不显著；而当烧结黏土砖细骨料颗粒取代率相对较高时（大于50%），烧结黏土砖细骨料颗粒比例增加，多孔砖原材料吸水率增加，但此时烧结黏土砖细骨料颗粒的填充效应已饱和，密实度增大有限，因而呈现干缩增大情况。

2　成型工艺试验

2.1试验方法

根据配合比试验结果可知，当烧结黏土砖细骨料颗粒取代率在30%～50%时，建筑废弃物再生多孔砖综合性能较优，为进一步考虑生产成型工艺的影响，本节挑选合理配合比的建筑废弃物再生多孔砖进行工艺调整试验，具体配合比及成型工艺参数如表3所示。

表3　建筑废弃物再生多孔砖配合比及成型工艺

2.2试验结果与分析

成型工艺试验建筑废弃物再生多孔砖的性能见表4。

表4　成型工艺试验建筑废弃物再生多孔砖的性能

为考虑生产制备工艺的影响，对不同工艺建筑废弃物再生多孔砖性能进行对比。由表2和表4可知，在试样制备过程中耙动、振动时间对试样强度的影响不显著，但增加耙动、振动时间能减小试样的吸水率和干燥收缩率，原因是原料振动越充分，其密实度越大。因此，建议建筑废弃物再生多孔砖实际生产过程中耙动时间和振动时间分别调整至1.2 s和0.5 s。

3　建筑废弃物再生多孔砖规范适用性

为综合建筑废弃物再生多孔砖各项性能指标，探究再生原料合理的配合比和成型工艺，给技术人员和工程师提供生产建议，对建筑废弃物再生多孔砖规范适用性进行研究，结合表2和表4可得：

（1）GB/T 24492—2009《非承重混凝土空心砖》要求抗压强度≥5 MPa，各编号建筑废弃物再生多孔砖均符合非承重混凝土空心砖强度要求。GB/T 25779—2010《承重混凝土多孔砖》要求抗压强度≥15 MPa，各编号建筑废弃物再生多孔砖均不符合承重混凝土多孔砖最低强度要求。说明该类建筑废弃物再生多孔砖仅适用于非承重墙的砌筑。

（2）GB/T 24492—2009和GB/T 25779—2010都要求相对含水率≤40%，各编号建筑废弃物再生多孔砖相对含水率均远高于规范要求。原因是该批试样处于自然养护条件，取样前期正好遇到多雨季节，使得试样含水率过高。

（3）GB/T 25779—2010要求吸水率≤12%，各编号建筑废弃物再生多孔砖的吸水率均符合承重混凝土多孔砖的要求。原因有2方面：①原料中混凝土颗粒表面附着有一定量的水泥砂浆，空隙率、吸水率大，这与文献[15]研究结果相一致，且随着骨料粒径的减小，吸水率将显著提高。②原料中烧结黏土砖细骨料碎片颗粒的吸水率远远高于废混凝土块颗粒，这与以往研究相一致。说明该类建筑废弃物再生多孔砖不适合用于承重墙的砌筑。

（4）GB/T24492—2009要求干燥收缩率≤0.065%，RB-00、RB-01、RB-02、RB-03、RB-03S、RB-04、RB-04S、RB-05、RB-05S、RB-06试样符合非承重混凝土空心砖干燥收缩要求。GB/T 25779—2010要求干燥收缩率≤0.045%，各编号建筑废弃物再生多孔砖的干燥收缩率均大于承重混凝土多孔砖规定要求，不适用于承重墙砌筑。

4　结论

（1）本试验制备的建筑废弃物再生多孔砖抗压强度、吸水率、干燥收缩率性能均难以符合GB/T25779—2010标准要求，不适合用于承重墙的砌筑。

（2）本试验制备的建筑废弃物再生多孔砖的抗压强度符合GB/T 24492—2009规范要求，配合比良好的试样干燥收缩率也达到相应标准要求，但所有试样相对含水率远高于标准限值。在非承重墙实际砌筑中，要充分干燥建筑废弃物再生多孔砖，避免阴雨季节施工，如无法避免，应做好防潮工作。

（3）原料中掺入适量的烧结黏土砖细骨料颗粒有利于提高建筑废弃物再生多孔砖的性能，建议掺量为30%～50%。

（4）制备过程中增加耙动和振动时间对建筑废弃物再生多孔砖的强度没有显著影响，但能减小其吸水率和干燥收缩率。

[1]张一敏，陈铁军，陈永亮，等.多孔砖及其制备方法：中国，CN101713233A[P].2010-05-26.

[2]何劲波.混凝土多孔砖的生产及应用[J].砖瓦，2004（8）：35-37.

[3]刘立新，田高燕，赵文兰，等.混凝土多孔砖干燥收缩性能研究[J].新型建筑材料，2008，35（9）：23-26.

[4]郝彤，刘立新，赵文兰.建筑垃圾、工业废渣再生骨料混凝土多孔砖的配合比及物理力学性能试验研究[C]//中国土木工程学会.首届全国再生混凝土研究与应用学术交流会.上海，2008：375-382.

[5]郑广辉.原材料及其生产工艺对混凝土多孔砖抗压强度的影响[J].砖瓦，2011（3）：30-33.

[6]郝彤，刘立新，杨广宁.再生骨料混凝土多孔砖的配合比和基本性能试验研究[J].砖瓦，2007（6）：8-10.

[7]胡利，梁建国，杨伟军，等.再生骨料级配对再生混凝土多孔砖干燥收缩的影响[J].新型建筑材料，2011，38（4）：24-27.

[8]郝彤，刘立新，李春跃.再生混凝土多孔砖（碎混凝土）的配合比优化设计[J].河南科学，2006（3）：393-395.

[9]郝彤，刘立新，于秋波，等.再生混凝土多孔砖（碎砖）配合比实验及其成型工艺研究[J].建筑科学，2006，22（5）：55-57.

[10]杨薇薇.再生混凝土多孔砖的配合比及其物理力学性能的研究[D].郑州：郑州大学，2007.

[11]刘园园，李慧.再生混凝土多孔砖的试验研究[J].建筑工程技术与设计，2015（3）：671.

[12]刘立新，谢丽丽，郝彤.再生混凝土多孔砖配合比和基本性能的试验研究[J].建筑砌块与砌块建筑，2006（2）：50-52.

[13]陈建龙，郭樟根，程志伟，等.再生混凝土多孔砖收缩和抗冻融性能的试验研究[J].墙材革新与建筑节能，2012（4）：23-26.

[14]李鹏飞.再生混凝土多孔砖用骨料及配合比试验研究[D].长沙：长沙理工大学，2011.

[15]王智威.不同来源再生骨料的基本性能及其对混凝土抗压强度的影响[J].新型建筑材料，2007，34（7）：57-60.

Experimental study on the performance of construction waste recycled porous brick

ZHAO Yun5，YUAN Jing2，YU Xianqing3，ZHAO Yuxi1，SHEN Linchang4，SUN Pingping5
（1.College of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China；2.Zhejiang Province Institute of Architectural Design and Research，Hangzhou 310006，China；3.New Wall Materials Development Office，Hangzhou 310000，China；4.Tongde Wall Building Materials Company，Tongxiang 314512，China；5.Zhejiang University of Water Resources and Electric Power，Hangzhou 310012，China）

Waste recycled porous brick with different mixture ratio and production technology are investigated to study compressive strength，moisture content，water absorption and drying shrinkage performance.By contrast，analyzing the different performance of waste recycled porous brick made of different replacement rate of sintered clay brick particles，and considering the influence of the molding process.The results show that，construction waste recycled porous brick is not suitable for load bearing wall. Adding 30%～50%brick particles is good for the performance of construction waste recycled porous brick.Increasing the rake and vibration time has no significant influence on the strength of the sample，but it can reduce the sample water absorption and drying shrinkageinmolding techniques.

construction waste recycled porous brick，replacement rate of brick particles，compressive strength，moisture content，water absorption，drying shrinkage

TU522.1

A

1001-702X（2016）10-0025-04

浙江省2013年自然科学基金资助项目（LY13E080018）；浙江省住房和城乡建设厅建设科研项目（浙财建[2012]358号）

2016-01-23；

2016-03-06

赵云，男，1990年生，浙江杭州人，硕士研究生。