磚含量對再生粗骨料性能的影響

莫輕兵

摘 要：隨著建筑垃圾資源化利用進程的加快，磚混分離技術已成為再生混凝土應用的關鍵一環。本文以再生粗骨料、磚為主要研究對象，研究了磚含量對再生粗骨料性能的影響。并在其基礎上，制定了擠壓法磚混分離技術。

關鍵詞：再生；粗骨料；性能

磚混類建筑垃圾料源中砂漿類雜質含量較少，磚類雜質含量最多且最難處理。再生粗骨料、砂漿、磚三者的物理性質具有明顯差異。本節選用簡單破碎的再生粗骨料（Recycled Coarse Aggregate，簡稱RCA）、砂漿碎塊（即再生砂漿，Reclaimed Mortar，簡稱RM）、紅磚碎塊（即再生磚骨料，Recycled Brick Aggregate，簡稱RBA）、玄武巖（即天然粗骨料，Natural Coarse Aggregate，簡稱NCA）為主要研究對象，并對四者的物理性能進行研究，其中包括各材料相互之間的物理性能差異、磚含量變化時再生粗骨料物理性能的變化情況。

1. 磚含量對再生粗骨料性能的影響

1.1壓碎指標

壓碎指標試驗主要依據《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求進行。取風干無針、片狀的9.50mm～19.0mm 顆粒，共3000g。裝入圓模后，在壓力試驗機上按1kN/s 的速度加載至200kN 并穩荷5s。結束后篩除小于2.36mm 的顆粒，計算出壓碎指標。

壓碎指標試驗中，天然粗骨料的壓碎指標最小，約為18%；磚的壓碎指標最大，約為46%。各材料的壓碎指標對比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚。磚與再生粗骨料的壓碎指標相差較大，可達20%以上。砂漿與再生粗骨料的壓碎指標相差較小，約為10%。再生粗骨料的壓碎指標略高于天然粗骨料，這主要是由于再生粗骨料中含有砂漿等雜質，這些雜質或包裹于再生粗骨料表面，或摻雜于再生粗骨料之間。

當再生粗骨料中磚塊含量變化時，壓碎指標變化較大。磚含量0%時，壓碎指標約為25%；磚含量100%時，壓碎指標約為46%。磚含量每增加20%，壓碎指標增大約4%。可以看出，磚對再生粗骨料壓碎指標的影響顯著。

1.2堅固性

堅固性試驗主要依據《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求進行。取洗凈并烘干的試樣按要求篩分為4.75mm～9.50mm 、9.50mm～19.0mm 、19.0mm～37.5mm 的顆粒。篩分后依次浸入盛有硫酸鈉溶液的容器中，并循環兩次。結束后將試樣清洗干凈（清洗試樣后的水加入少量氯化鋇溶液不再出現白色渾濁）并烘干。最后進行質量計算。

堅固性試驗中，天然粗骨料的堅固性指標最小，約為3.6%；磚的堅固性指標最大，約為9.2%。各材料的堅固性指標對比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚，與壓碎指標關系一致。磚與再生粗骨料的堅固性指標相差較大，約為3.4%；砂漿與再生粗骨料的堅固性指標相差較小，約為2%；再生粗骨料的堅固性指標略高于天然粗骨料。這主要是由于再生粗骨料中含有部分砂漿和磚，經過硫酸鈉溶液的反復浸泡烘干，砂漿因與再生粗骨料熱膨脹系數相差較大等原因而逐漸脫落，磚也由于孔隙率大，自身脆弱等原因而逐漸碎裂。

當再生粗骨料中磚含量變化時，堅固性指標的變化較大，且磚含量逐漸升高時，堅固性指標逐漸增大。磚含量0%時，堅固性指標約為5.8%；磚含量100%時，堅固性指標約為9.2%。磚含量每增加20%，堅固性指標增大約0.6%。

1.3表現密度

表觀密度試驗主要依據《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求進行，采用廣口瓶法。

表觀密度試驗中，天然粗骨料的表觀密度最大，約為2690kg/m3；磚的表觀密度最小，約為2150kg/m3。各材料的表觀密度對比依次為：天然粗骨料>再生粗骨料>砂漿>磚，與壓碎指標關系相反。磚與再生粗骨料的表觀密度相差較大，再生粗骨料的表觀密度比磚的表觀密度大340kg/m3；砂漿與再生粗骨料的表觀密度相差較小，再生粗骨料的表觀密度比砂漿的表觀密度大210kg/m3；再生粗骨料的表觀密度略小于天然粗骨料的表觀密度。這主要是由于再生粗骨料中含有部分砂漿和磚，這降低了再生粗骨料的表觀密度。

當再生粗骨料中磚含量變化時，表觀密度的變化較大，當磚含量逐漸升高時，表觀密度逐漸減小。磚含量0%時，表觀密度約為2490kg/m3；磚含量100%時，表觀密度約為2150kg/m3。磚含量每增加20%，表觀密度減小約70kg/m3。

1.4吸水率

吸水率試驗主要依據《混凝土用再生粗骨料》（GBT25177-2010）的要求進行。取所需試樣在水中浸泡24h，從水中取出后用濕布擦干表面水分，并稱出飽和面干試樣的質量。隨后將飽和面干試樣置于溫度控制為（105±5）℃的烘干箱中烘干，并稱出質量。最后按公式計算吸水率。

吸水率試驗中，天然粗骨料的吸水率最小，約為1.3%；磚的吸水率最大，約為16.8%。各材料的吸水率對比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚，與壓碎指標關系一致。磚與再生粗骨料的吸水率相差較大，再生粗骨料的吸水率比磚的吸水率小13%；砂漿與再生粗骨料的吸水率相差較小，再生粗骨料的吸水率比砂漿的吸水率小9.7%；再生粗骨料的吸水率略小于天然粗骨料的吸水率。這主要是由于再生粗骨料中的砂漿、磚的孔隙較多，結構較為松散，可以吸附大量的水。

當再生粗骨料中磚含量變化時，吸水率的變化較大，當磚含量逐漸升高時，吸水率逐漸增大。磚含量0%時，吸水率約為3.8%；磚含量100%時，吸水率約為16.8%。磚含量每增加20%，吸水率增加2.6%。

2. 磚混分離方法設計

前期研究表明，再生粗骨料、磚、天然粗骨料、砂漿四種材料之間性能差異顯著。在壓碎指標和堅固性兩種表征材料硬度的指標上，磚均為再生粗骨料的兩倍。在磚含量變化時，再生粗骨料的性能變化較為明顯。

為了系統研究磚混分離技術，本文結合磚含量對再生粗骨料性能的影響，制定了擠壓法磚混分離技術。試驗中，用混合骨料模擬磚混類建筑垃圾，并作為原材料進行磚混分離試驗，測試磚混分離效果。

2.1 擠壓法磚混分離技術簡介

擠壓法下的磚混分離試驗，主要是通過施加壓力，使模具內的原材料相互擠壓。由于磚的壓碎指標大，質地較脆，再生粗骨料的壓碎指標小，質地堅硬。相互擠壓時磚相較于再生粗骨料破碎更早。只要合理設定壓力，找到由磚大量破碎轉為再生粗骨料大量破碎的臨界點，最終通過篩分則可順利實現磚混分離。

2.2擠壓法磚混分離試驗過程

擠壓法試驗采用壓碎指標試驗儀器為主要試驗用具。試驗時，將原材料分兩層裝入壓碎指標測試儀內，每裝完一層混合料，就需在底盤下墊放一直徑為10mm 的圓鋼，將模具按住，左右交替顛擊25 下，兩層顛實后，平整原材料表面，蓋上壓頭。原材料裝填完畢，則將模具放置于壓力試驗機上，按照試驗設定的指標進行加壓。待加壓結束后用方孔篩進行篩分，測量所需的各項試驗數據。

3.小結

所得的主要結論為：

（1）磚、再生粗骨料、砂漿、天然粗骨料之間物理性能差異較大。在壓碎指標上，磚壓碎指標為46%，約為再生粗骨料的2 倍。再生粗骨料壓碎指標與砂漿相近。各材料的壓碎指標對比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚；在堅固性上，磚的堅固性指標為9.2%，約為再生粗骨料的1.6 倍。各材料的堅固性指標對比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚，與壓碎指標關系一致；在表觀密度上，磚的表觀密度最小，為2150kg/m3，再生粗骨料的表觀密度比磚的表觀密度大340kg/m3，兩者相差較大。各材料的表觀密度對比依次為：天然粗骨料>再生粗骨料>砂漿>磚；在吸水率上，磚的吸水率為16.8%，磚與再生粗骨料的吸水率相差較大，再生粗骨料的吸水率比磚的吸水率小13%。各材料的吸水率對比依次為：天然粗骨料<再生粗骨料<砂漿<磚，與壓碎指標關系一致。

（2）磚含量變化時，再生粗骨料的性能變化較為明顯。隨磚含量的增大，再生粗骨料各項物理性能均有所下降。且磚含量超過40%時，再生粗骨料壓碎指標便小于Ⅲ類再生粗骨料的最低要求；磚含量增大時，再生粗骨料堅固性由接近Ⅰ類再生粗骨料逐步降低到接近Ⅱ類再生粗骨料；磚含量超過60%時，再生粗骨料表觀密度便小于Ⅲ類再生粗骨料的最低要求；磚含量超過40%時，再生粗骨料吸水率便小于Ⅲ類再生粗骨料的最低要求。

參考文獻：

[1] 毛高峰. 再生粗骨料混凝土試驗研究[D]. 青島理工大學. 2008.

[2] 王曉飛. 再生粗骨料品質和取代率對再生混凝土力學性能的影響[D]. 青島理工大學.2015.