建筑垃圾再生磚抗壓性能研究

(陜西工業職業技術學院土木工程學院，陜西 咸陽 712000)

0 引言

我國在新一輪的棚改政策刺激下，在原有城中村的基礎上進行了大量的貨幣化補償，促使建筑垃圾的城市存量迅速上升。有關部門預計的每年建筑垃圾的排放總量約為15.5億t～24億t，占總體垃圾排放量的30%～40%[1]。此數字在政策的刺激下急劇增長。

建筑垃圾不同于普通的生活垃圾，其具有以下特點。①數量大。②普遍性。③污染限定。④可利用性高等特點。

本研究的目的是將建筑垃圾進行破碎、篩選、處理成合適的顆粒級配粗骨料，之后制作成合適的建筑用磚。對蒸壓磚進行壓力測試后，根據抗壓性能進行用途選擇。

1 建筑垃圾的蒸壓磚的原材料

1.1 原材料

原材料直接采用附近的主要棚改區的建筑垃圾，根據建筑組成比例，選擇磚頭、混凝土塊、砂漿塊。經試驗室分析，其主要成分如表1所示。

表1 原料化學成分 %

1.2 試驗方案

將礦渣、粉煤灰、石膏、水泥熟料等按一定比例在粉磨機中粉磨。性能測試執行《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》GB/T 1346-2001和《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO 法)》GB/T 17671-1999。制作成膠凝材料。

將生態型水泥、水、助劑(溶于水)和建筑垃圾骨料按比例計量、混合均勻，制成成磚，自然養護至28d 齡期；性能測試按照《砌墻磚試驗方法》GB/T 2542-2003。

2 試驗方法

2.1 粗骨料顆粒的優化

建筑垃圾回收處理技術最早是在德國起步的，進入中國比較晚，但是有關建筑垃圾處理的技術其實早在設備成型之前就已經逐步在完善。所以從技術上來看，國內設備并不遜于國外產品[3]。本文中的粗骨料顆粒是蒸壓磚中的主要承重顆粒，顆粒的制作采用顎式破碎機進行顆粒級配選擇(在破碎之前需要分選出惰性材料)。

運用篩分技術，將破碎后的建筑垃圾骨料篩分成4種連續級配，4種骨料分別標為X1～X4。其粒徑取值范圍為：5 mm≤X1≤10 mm、X2≤0.6 mm、0.6≤X3≤2.36、2.36≤X4≤5，利用DPS數據處理軟件探索再生粗骨料的級配對磚強度的影響。蒸壓磚中各組分材料的配比為為水泥25%、骨料75%，抗壓強度測試結果見表2。

表2 均勻設計試驗方案和結果

通過試驗可以看出，強度范圍在8.9～21.4，其較寬的范圍表明粗骨料的級配對蒸壓磚的抗壓強度影響較大。為此，采用DSP軟件進行二次分析，通過回歸方程得到最夠強度為32.4 MPa，為此，合適的級配組分X1～X4分別為45.5%、17.4%、26.1%、11%。按照上述級配即可以生產出抗壓水平較高的蒸壓磚。

2.2 水泥含量的影響

水泥所形成的膠凝材料在建筑垃圾制成的蒸壓磚中起到非常關鍵的作用。圖1展示了不同膠凝材料在測試磚養護達到28 d時的抗壓強度。

圖1 水泥含量對抗壓強度的影響

結果顯示，膠凝材料和抗壓強度形成正比例關系，膠凝材料的含量不同，可以生產不同的標號的建筑垃圾蒸壓磚。

2.3 蒸壓磚水固比的影響

水固比指的是水和固體物料之間的比例[3]。對膠凝材料水化反應，磚頭的密實度，抗壓性都有一定的影響作用。圖2顯示了水固比和強度的影響比例。

圖2 水固比與磚抗壓強度的關系

從圖2中，可以發現，水固比增加的過程中，其抗壓強度先后升降。水固比太小導致骨料結合程度差，太大，孔隙率增大，密實度下降，抗壓能力差。對于不同抗壓等級的蒸壓磚，應根據測試結果選擇合適水固比以提高其抗壓能力。

3 結語

本研究選擇城建拆遷產生的建筑垃圾作為環保磚的生產原料，根據級配顆粒進行優化，測試了在不同水固比的條件下，其蒸壓磚的抗壓強度。為相關研究和企業人員提供了一定的思路和經驗。使建筑垃圾的回收利用有了更好的理論依據。具有一定的可靠性與借鑒價值。