砖含量对再生粗骨料性能的影响

莫轻兵

摘 要：随着建筑垃圾资源化利用进程的加快，砖混分离技术已成为再生混凝土应用的关键一环。本文以再生粗骨料、砖为主要研究对象，研究了砖含量对再生粗骨料性能的影响。并在其基础上，制定了挤压法砖混分离技术。

关键词：再生；粗骨料；性能

砖混类建筑垃圾料源中砂浆类杂质含量较少，砖类杂质含量最多且最难处理。再生粗骨料、砂浆、砖三者的物理性质具有明显差异。本节选用简单破碎的再生粗骨料（Recycled Coarse Aggregate，简称RCA）、砂浆碎块（即再生砂浆，Reclaimed Mortar，简称RM）、红砖碎块（即再生砖骨料，Recycled Brick Aggregate，简称RBA）、玄武岩（即天然粗骨料，Natural Coarse Aggregate，简称NCA）为主要研究对象，并对四者的物理性能进行研究，其中包括各材料相互之间的物理性能差异、砖含量变化时再生粗骨料物理性能的变化情况。

1. 砖含量对再生粗骨料性能的影响

1.1压碎指标

压碎指标试验主要依据《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求进行。取风干无针、片状的9.50mm～19.0mm 颗粒，共3000g。装入圆模后，在压力试验机上按1kN/s 的速度加载至200kN 并稳荷5s。结束后筛除小于2.36mm 的颗粒，计算出压碎指标。

压碎指标试验中，天然粗骨料的压碎指标最小，约为18%；砖的压碎指标最大，约为46%。各材料的压碎指标对比依次为：天然粗骨料<再生粗骨料<砂浆<砖。砖与再生粗骨料的压碎指标相差较大，可达20%以上。砂浆与再生粗骨料的压碎指标相差较小，约为10%。再生粗骨料的压碎指标略高于天然粗骨料，这主要是由于再生粗骨料中含有砂浆等杂质，这些杂质或包裹于再生粗骨料表面，或掺杂于再生粗骨料之间。

当再生粗骨料中砖块含量变化时，压碎指标变化较大。砖含量0%时，压碎指标约为25%；砖含量100%时，压碎指标约为46%。砖含量每增加20%，压碎指标增大约4%。可以看出，砖对再生粗骨料压碎指标的影响显著。

1.2坚固性

坚固性试验主要依据《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求进行。取洗净并烘干的试样按要求筛分为4.75mm～9.50mm 、9.50mm～19.0mm 、19.0mm～37.5mm 的颗粒。筛分后依次浸入盛有硫酸钠溶液的容器中，并循环两次。结束后将试样清洗干净（清洗试样后的水加入少量氯化钡溶液不再出现白色浑浊）并烘干。最后进行质量计算。

坚固性试验中，天然粗骨料的坚固性指标最小，约为3.6%；砖的坚固性指标最大，约为9.2%。各材料的坚固性指标对比依次为：天然粗骨料<再生粗骨料<砂浆<砖，与压碎指标关系一致。砖与再生粗骨料的坚固性指标相差较大，约为3.4%；砂浆与再生粗骨料的坚固性指标相差较小，约为2%；再生粗骨料的坚固性指标略高于天然粗骨料。这主要是由于再生粗骨料中含有部分砂浆和砖，经过硫酸钠溶液的反复浸泡烘干，砂浆因与再生粗骨料热膨胀系数相差较大等原因而逐渐脱落，砖也由于孔隙率大，自身脆弱等原因而逐渐碎裂。

当再生粗骨料中砖含量变化时，坚固性指標的变化较大，且砖含量逐渐升高时，坚固性指标逐渐增大。砖含量0%时，坚固性指标约为5.8%；砖含量100%时，坚固性指标约为9.2%。砖含量每增加20%，坚固性指标增大约0.6%。

1.3表现密度

表观密度试验主要依据《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求进行，采用广口瓶法。

表观密度试验中，天然粗骨料的表观密度最大，约为2690kg/m3；砖的表观密度最小，约为2150kg/m3。各材料的表观密度对比依次为：天然粗骨料>再生粗骨料>砂浆>砖，与压碎指标关系相反。砖与再生粗骨料的表观密度相差较大，再生粗骨料的表观密度比砖的表观密度大340kg/m3；砂浆与再生粗骨料的表观密度相差较小，再生粗骨料的表观密度比砂浆的表观密度大210kg/m3；再生粗骨料的表观密度略小于天然粗骨料的表观密度。这主要是由于再生粗骨料中含有部分砂浆和砖，这降低了再生粗骨料的表观密度。

当再生粗骨料中砖含量变化时，表观密度的变化较大，当砖含量逐渐升高时，表观密度逐渐减小。砖含量0%时，表观密度约为2490kg/m3；砖含量100%时，表观密度约为2150kg/m3。砖含量每增加20%，表观密度减小约70kg/m3。

1.4吸水率

吸水率试验主要依据《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求进行。取所需试样在水中浸泡24h，从水中取出后用湿布擦干表面水分，并称出饱和面干试样的质量。随后将饱和面干试样置于温度控制为（105±5）℃的烘干箱中烘干，并称出质量。最后按公式计算吸水率。

吸水率试验中，天然粗骨料的吸水率最小，约为1.3%；砖的吸水率最大，约为16.8%。各材料的吸水率对比依次为：天然粗骨料<再生粗骨料<砂浆<砖，与压碎指标关系一致。砖与再生粗骨料的吸水率相差较大，再生粗骨料的吸水率比砖的吸水率小13%；砂浆与再生粗骨料的吸水率相差较小，再生粗骨料的吸水率比砂浆的吸水率小9.7%；再生粗骨料的吸水率略小于天然粗骨料的吸水率。这主要是由于再生粗骨料中的砂浆、砖的孔隙较多，结构较为松散，可以吸附大量的水。

当再生粗骨料中砖含量变化时，吸水率的变化较大，当砖含量逐渐升高时，吸水率逐渐增大。砖含量0%时，吸水率约为3.8%；砖含量100%时，吸水率约为16.8%。砖含量每增加20%，吸水率增加2.6%。

2. 砖混分离方法设计

前期研究表明，再生粗骨料、砖、天然粗骨料、砂浆四种材料之间性能差异显著。在压碎指标和坚固性两种表征材料硬度的指标上，砖均为再生粗骨料的两倍。在砖含量变化时，再生粗骨料的性能变化较为明显。

为了系统研究砖混分离技术，本文结合砖含量对再生粗骨料性能的影响，制定了挤压法砖混分离技术。试验中，用混合骨料模拟砖混类建筑垃圾，并作为原材料进行砖混分离试验，测试砖混分离效果。

2.1 挤压法砖混分离技术简介

挤压法下的砖混分离试验，主要是通过施加压力，使模具内的原材料相互挤压。由于砖的压碎指标大，质地较脆，再生粗骨料的压碎指标小，质地坚硬。相互挤压时砖相较于再生粗骨料破碎更早。只要合理设定压力，找到由砖大量破碎转为再生粗骨料大量破碎的临界点，最终通过筛分则可顺利实现砖混分离。

2.2挤压法砖混分离试验过程

挤压法试验采用压碎指标试验仪器为主要试验用具。试验时，将原材料分两层装入压碎指标测试仪内，每装完一层混合料，就需在底盘下垫放一直径为10mm 的圆钢，将模具按住，左右交替颠击25 下，两层颠实后，平整原材料表面，盖上压头。原材料装填完毕，则将模具放置于压力试验机上，按照试验设定的指标进行加压。待加压结束后用方孔筛进行筛分，测量所需的各项试验数据。

3.小结

所得的主要结论为：

（1）砖、再生粗骨料、砂浆、天然粗骨料之间物理性能差异较大。在压碎指标上，砖压碎指标为46%，约为再生粗骨料的2 倍。再生粗骨料压碎指标与砂浆相近。各材料的压碎指标对比依次为：天然粗骨料<再生粗骨料<砂浆<砖；在坚固性上，砖的坚固性指标为9.2%，约为再生粗骨料的1.6 倍。各材料的坚固性指标对比依次为：天然粗骨料<再生粗骨料<砂浆<砖，与压碎指标关系一致；在表观密度上，砖的表观密度最小，为2150kg/m3，再生粗骨料的表观密度比砖的表观密度大340kg/m3，两者相差较大。各材料的表观密度对比依次为：天然粗骨料>再生粗骨料>砂浆>砖；在吸水率上，砖的吸水率为16.8%，砖与再生粗骨料的吸水率相差较大，再生粗骨料的吸水率比砖的吸水率小13%。各材料的吸水率对比依次为：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<砖，与压碎指标关系一致。

（2）砖含量变化时，再生粗骨料的性能变化较为明显。随砖含量的增大，再生粗骨料各项物理性能均有所下降。且砖含量超过40%时，再生粗骨料压碎指标便小于Ⅲ类再生粗骨料的最低要求；砖含量增大时，再生粗骨料坚固性由接近Ⅰ类再生粗骨料逐步降低到接近Ⅱ类再生粗骨料；砖含量超过60%时，再生粗骨料表观密度便小于Ⅲ类再生粗骨料的最低要求；砖含量超过40%时，再生粗骨料吸水率便小于Ⅲ类再生粗骨料的最低要求。

参考文献：

[1] 毛高峰. 再生粗骨料混凝土试验研究[D]. 青岛理工大学. 2008.

[2] 王晓飞. 再生粗骨料品质和取代率对再生混凝土力学性能的影响[D]. 青岛理工大学.2015.