膨胀珍珠岩的取代率对废砖再生混凝土的力学性能的影响

时国松　李琪

摘 要：用以膨胀珍珠岩替代不同比例的砂子作为再生废砖混凝土的细骨料的方法研究膨胀珍珠岩替代砂的比例对废砖再生混凝土的基本力学性能的影响。实验结果表明随着膨胀珍珠岩替代砂的比例的逐渐加多，废砖再生混凝土抗压性能逐渐减小;抗折性能明显降低;劈裂抗拉在膨胀珍珠岩含量大于40%后大幅度减小。

关键词：膨胀珍珠岩;再生混凝土;强度

1、膨胀珍珠岩作为我国重要的矿产资源，储存量非常充足，价格经济实惠，储存量非常充足，在保温绿化等领域具有重要价值.将膨胀珍珠岩作为保温材料的研究，国内外已有大量学者研究报道。随着城市化的快步推进，大量砖混结构房屋需要推翻重建。城中村拆迁，老旧小区重建使得建筑垃圾大量出现，其中有很大一部分废砖，因此对于废砖再生混凝土的研发可以使大量建筑垃圾无处放置的问题得到较好的解决，国内外大量报道已经验证了以破碎废弃砖为粗骨料的再生混凝土应用的可行性。目前并未发现有学者对以膨胀珍珠岩代替部分砂的废砖再生混凝土进行研究。本文对膨胀珍珠岩代替一定比例砂作为细骨料的废砖再生混凝土的力学性能进行了深入研究。

2、通过对膨胀珍珠岩代替一定比例砂作为细骨料的废砖再生混凝土的抗压性能、抗折性能与劈裂抗拉的研究对膨胀珍珠岩替代砂的比例对再生废砖混凝土的基本力学性能的影响做了一定的深入探讨。

3、众所周知，膨胀珍珠岩的吸水率大，为了保证本试验研究科学合理，后期能够顺利进行。课题组通过改变附加水量，废砖粒径，废砖及膨胀珍珠岩是否提前润湿展开了大量实验。在保证水灰比不变的情况下，通过改变废砖和膨胀珍珠岩附加水的含量，结合理论和实验情况来确定最佳配合比。

2.1实验流程：

1、按照配比称取相应质量的水泥，砂，水，膨胀珍珠岩及附加水。

2、将废砖块和附加水加入搅拌机搅拌两分钟，使砖块均匀吸水。

3、依次加入水泥，砂，膨胀珍珠岩，干搅两分钟使材料充分混合。

4、加入水，搅拌两分钟，取出，测量坍落度，装模，振捣30秒，放入75度恒温养护箱养护72小时。

2.2砖的吸水率实验

为保证水灰比不变，使实验数据更加准确。应考虑砖的吸水，为此课题组进行了砖的吸水率实验。

实验步骤：取粒径20-35之间的废砖，依次称量放入多个容器中，加入水分别静置1min，2min，10min，30min，1h，4h。

实验结果：通过对实验数据的分析得出，0-2分钟时，废砖的吸水率有着较为明显的上升。两分钟后，砖的吸水质量趋于平缓几乎不变，故实验组测出两分钟时砖的吸水质量作为附加水，实验开始先将废砖与附加水放入搅拌机搅拌两分钟，使废砖吸水趋于饱和，以保证水灰比不变，使实验数据更加准确。

2.3胀珍珠岩废砖再生混凝土配合比

对比废砖再生混凝土配合比，通过实验微调，最终确定混凝土水胶比为0.5。由于废砖及膨胀珍珠岩吸水，实验附加一定比例附加水，确保混凝土和易性。按照《普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2016》制备废砖再生混凝土试块并进行试验研究。

2.4岩替代率对再生废砖混凝土抗压性能的影响

根据膨胀珍珠岩替代一定比例砂制备的废砖再生混凝土100*100*100试件抗压强度实验数据绘制出废砖再生混凝土的抗压强度与膨胀珍珠岩替代率的关系曲线如图2.4.1

废砖再生混凝土抗压强度与膨胀珍珠岩替代率的关系

通过图2.4.1可以得出一些规律

膨胀珍珠岩代替部分砂作为废砖再生混凝土的细骨料，混凝土的抗压强度随着膨胀珍珠岩替代砂的比例增多而明显降低。实验结果显示，膨胀珍珠岩替代砂作为废砖再生混凝土细骨料，抗压强度均不超过普通废砖再生混凝土的相应强度。抗压强度随膨胀珍珠岩替代砂的比例增加而降低，当取代率为0%、30%、50%、70%时，抗压强度分别为25.4、20、16.15、9.5。原因可能因为是膨胀珍珠岩代替一定比例的砂，使得混凝土中砂的含量降低，而砂的强度比膨胀珍珠岩高，由于膨胀珍珠岩重量减轻，制备时容易上浮，导致混凝土试块不均匀，因此使得混凝土强度大幅度降低。从试件的破坏界面看，废砖的破坏导致混凝土试件的破坏，说明已经达到废砖的破坏强度。

2.5珠岩替代率对再生废砖混凝土抗折性能的影响

根据膨胀珍珠岩替代一定比例砂制备的废砖再生混凝土100*100*100试件抗折强度实验结果绘制出废砖再生混凝土的抗折强度与膨胀珍珠岩替代率的关系曲线如图2.5.1

废砖再生混凝土抗折强度与膨胀珍珠岩替代率的关系

通过图2.5.1以得出以下规律

实验表明，膨胀珍珠岩替代一定比例的砂作为废砖再生混凝土细骨料，抗折强度均不超过普通废砖再生混凝土的相应强度。抗压强度随替代率增加而大幅度下降，当取代率为0%、30%、50%、70%时，抗折强度分别为14.7、12.48、11.22、8.6。膨胀珍珠岩替代一定量的砂作为混凝土细骨料对混凝土抗折性能影响较大。分析原因，膨胀珍珠岩保水性与砂相比较差，且膨胀珍珠岩的表面圆滑程度不如砂，混凝土试件制作时，由于膨胀珍珠岩较轻，搅拌不充分，容易上浮，导致骨料与胶凝材料之间粘接不充分，从而使得混凝土抗折强度大幅度下降。

2.6珠岩替代率对再生废砖混凝土劈裂抗拉的影响

根据膨胀珍珠岩替代一定比例的砂作为细骨料制备的废砖再生混凝土100*100*100试件劈裂抗拉强度实验结果绘制出废砖再生混凝土的劈裂抗拉强度与膨胀珍珠岩替代率的关系曲线如图2.6.1

废砖再生混凝土劈裂抗拉强度与膨胀珍珠岩替代率的关系

分析图2.6.1以得出以下规律

随着膨胀珍珠岩替代砂的比例的不断增加，废砖再生混凝土的劈裂抗拉强度逐渐降低。当膨胀珍珠岩含量较小时，降低速率比較缓慢。劈裂抗拉强度下降比率不超过5%。当膨胀珍珠岩代替砂子比例的超过40%时，混凝土劈裂抗拉强度降低，降低幅度明显，这时膨胀珍珠岩代替一定量砂作为废砖再生混凝土细骨料对废砖再生混凝土劈裂抗拉强度影响较大。

3、结论及展望

1.膨胀珍珠岩废砖再生混凝土抗压强度试验中，膨胀珍珠岩废砖再生混凝土试件破坏形式与普通废砖再生混凝土试件的破坏形态基本一致，基本呈现倒锥形。随着膨胀珍珠岩替代砂的比例逐渐增加。膨胀珍珠岩废砖再生混凝土抗压强度不断下降。

2.膨胀珍珠岩废砖再生混凝土抗折强度实验中，膨胀珍珠岩废砖再生混凝土试件破坏形式与普通废砖再生混凝土试块破坏形式基本一致。膨胀珍珠岩废砖再生混凝土随着膨胀珍珠岩替代砂的比例的不断增加，其抗折强度大幅度减小。

3.膨胀珍珠岩废砖再生混凝土劈裂抗拉实验中。膨胀珍珠岩废砖，再生混凝土。是在破坏形式，以混凝土试件破坏形式形态基本一致，随着膨胀珍珠岩的增加，废砖再生混凝土的劈裂抗拉强度逐渐减少，当膨胀珍珠岩含量较少时，降低比例较小。

本文仅针对珍珠盐与单一粒径废砖之间的结合进行了基本力学性能试验研究。膨胀珍珠岩与其他粒径废砖的结合的基本力学性能研究，对膨胀珍珠岩再生废砖混凝土有重大意义。

膨胀珍珠岩具有良好的保温性能，因此还需进一步研究混凝土的保温隔热效果。

参考文献

[1]时国松，王轶霞，齐彦萌.废砖再生混凝土应用现状研究和前景展望[J].居业，2019（10）：1+4.

[2]章亮斌.铁尾矿—膨胀珍珠岩混凝土的制备与基本性能研究[D].安徽工业大学，2018.

[3]吕强.膨胀珍珠岩混凝土基本力学性能的试验研究[D].信阳师范学院，2017.

基金项目：北京交通大学海滨学院创新训练项目（201914202032）