陶瓷廢料粗骨料混凝土的研究

李澤峰

(山西呂梁路橋有限公司，山西呂梁 033000)

隨著社會(huì)的發(fā)展，混凝土用量超乎人們的想象。由于碎石粗骨料是混凝土制備中不可或缺的重要原料，因此傳統(tǒng)的碎石總儲(chǔ)量的消耗速度非常快。目前，使用無(wú)機(jī)化工剩余產(chǎn)品制造混凝土將破壞可持續(xù)性發(fā)展和損壞環(huán)境。從環(huán)境和經(jīng)濟(jì)兩方面考慮，尋求制造混凝土的非傳統(tǒng)骨料替代品是迫切需求的［1-3］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在日常的陶瓷生產(chǎn)行業(yè)中，約30%陶瓷廢料被浪費(fèi)掉。隨著陶瓷廢料長(zhǎng)久的堆積，必然會(huì)給環(huán)境、生態(tài)造成一定的壓力。這些廢料目前是不可回收的。然而，陶瓷廢料堅(jiān)硬，具有很高的耐生物，化學(xué)和物理降解性能。陶瓷廢料完全可以被回收用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)粗骨料制作混凝土。況且，在早期研究中，工業(yè)廢料不僅能夠增加混凝土性能還會(huì)降低成本。例如，可循環(huán)利用的橡膠纖維可以避免裂縫的發(fā)生和增加吸收能。輕結(jié)構(gòu)混凝土已經(jīng)由油椰子皮和拆遷的磚瓦廢料作為骨料研制出來(lái)了［4-6］。因此，本文專門(mén)針對(duì)摻雜了部分陶瓷廢料粗骨料的混凝土性能進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究。

1 試樣制備及實(shí)驗(yàn)方法

采用破碎機(jī)將工業(yè)陶瓷廢料破碎成粒徑20 mm～25 mm左右作為骨料，與傳統(tǒng)的碎石骨料粒徑一致。為了測(cè)試其樣品的抗壓強(qiáng)度、抗裂強(qiáng)度、抗彎曲強(qiáng)度和彈性模量，其試樣分別被澆鑄成100 mm×100 mm×100 mm正方體、直徑為100 mm，高80 mm的圓柱體、100 mm×100 mm×500 mm長(zhǎng)方體、直徑為150 mm，高300 mm的圓柱體。試樣24 h后脫模，并在28℃水中精心養(yǎng)護(hù)至28 d，最后進(jìn)行性能測(cè)試。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 陶瓷骨料的性能

表1為陶瓷骨料與傳統(tǒng)骨料的性能對(duì)比。從表1中可知，陶瓷骨料的表面性能要優(yōu)于傳統(tǒng)碎石骨料，在安定性測(cè)試中，經(jīng)過(guò)30次循環(huán)，陶瓷骨料的失重率明顯小于傳統(tǒng)骨料。這主要是因?yàn)樘沾杀砻婢哂泻芎玫目够瘜W(xué)侵蝕性能。總體上，陶瓷骨料與傳統(tǒng)骨料性能相近。

表1 骨料性能

2.2 陶瓷骨料混凝土的性能

表2為陶瓷骨料混凝土的總體性能。從表2中可以看出，與傳統(tǒng)骨料的混凝土相比，陶瓷骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度沒(méi)有明顯的變化，在41 MPa～53 MPa范圍內(nèi)。而粘結(jié)性能和和易性更高，其良好的性能與吸水率低且表面性能良好的陶瓷骨料有重要的關(guān)系［7，8］。

表2 不同骨料混凝土的性能

圖1 抗壓與應(yīng)變關(guān)系曲線圖

但是，陶瓷骨料混凝土的抗張強(qiáng)度要低于傳統(tǒng)混凝土，抗張與抗壓強(qiáng)度之比也低于傳統(tǒng)混凝土。陶瓷混凝土與傳統(tǒng)混凝土的抗彎強(qiáng)度在5.1 MPa～6.4 MPa范圍內(nèi)，變化幅度小。

圖1為抗壓與應(yīng)變關(guān)系曲線圖。由圖1可見(jiàn)，隨著水灰比的增加，陶瓷混凝土的彈性模量降低。在不同的水灰比條件下，陶瓷混凝土的彈性模量在18.0 GPa～21.2 GPa范圍內(nèi)變化，分別低于傳統(tǒng)混凝土。

3 結(jié)語(yǔ)

陶瓷廢料可以被回收利用為混凝土粗骨料。與傳統(tǒng)混凝土相比，陶瓷廢料粗骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗張以及抗彎性能分別低于其2.0%，17.7%和3.5%。但是陶瓷廢物粗骨料混凝土擁有更低的抗張抗壓強(qiáng)度比。陶瓷廢物粗骨料混凝土的總體性能與常規(guī)混凝土相近，為未來(lái)綠色混凝土的研制奠定了良好的基礎(chǔ)。

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