膨脹珍珠巖的取代率對廢磚再生混凝土的力學性能的影響

時國松　李琪

摘 要：用以膨脹珍珠巖替代不同比例的砂子作為再生廢磚混凝土的細骨料的方法研究膨脹珍珠巖替代砂的比例對廢磚再生混凝土的基本力學性能的影響。實驗結果表明隨著膨脹珍珠巖替代砂的比例的逐漸加多，廢磚再生混凝土抗壓性能逐漸減小;抗折性能明顯降低;劈裂抗拉在膨脹珍珠巖含量大于40%后大幅度減小。

關鍵詞：膨脹珍珠巖;再生混凝土;強度

1、膨脹珍珠巖作為我國重要的礦產資源，儲存量非常充足，價格經濟實惠，儲存量非常充足，在保溫綠化等領域具有重要價值.將膨脹珍珠巖作為保溫材料的研究，國內外已有大量學者研究報道。隨著城市化的快步推進，大量磚混結構房屋需要推翻重建。城中村拆遷，老舊小區重建使得建筑垃圾大量出現，其中有很大一部分廢磚，因此對于廢磚再生混凝土的研發可以使大量建筑垃圾無處放置的問題得到較好的解決，國內外大量報道已經驗證了以破碎廢棄磚為粗骨料的再生混凝土應用的可行性。目前并未發現有學者對以膨脹珍珠巖代替部分砂的廢磚再生混凝土進行研究。本文對膨脹珍珠巖代替一定比例砂作為細骨料的廢磚再生混凝土的力學性能進行了深入研究。

2、通過對膨脹珍珠巖代替一定比例砂作為細骨料的廢磚再生混凝土的抗壓性能、抗折性能與劈裂抗拉的研究對膨脹珍珠巖替代砂的比例對再生廢磚混凝土的基本力學性能的影響做了一定的深入探討。

3、眾所周知，膨脹珍珠巖的吸水率大，為了保證本試驗研究科學合理，后期能夠順利進行。課題組通過改變附加水量，廢磚粒徑，廢磚及膨脹珍珠巖是否提前潤濕展開了大量實驗。在保證水灰比不變的情況下，通過改變廢磚和膨脹珍珠巖附加水的含量，結合理論和實驗情況來確定最佳配合比。

2.1實驗流程：

1、按照配比稱取相應質量的水泥，砂，水，膨脹珍珠巖及附加水。

2、將廢磚塊和附加水加入攪拌機攪拌兩分鐘，使磚塊均勻吸水。

3、依次加入水泥，砂，膨脹珍珠巖，干攪兩分鐘使材料充分混合。

4、加入水，攪拌兩分鐘，取出，測量坍落度，裝模，振搗30秒，放入75度恒溫養護箱養護72小時。

2.2磚的吸水率實驗

為保證水灰比不變，使實驗數據更加準確。應考慮磚的吸水，為此課題組進行了磚的吸水率實驗。

實驗步驟：取粒徑20-35之間的廢磚，依次稱量放入多個容器中，加入水分別靜置1min，2min，10min，30min，1h，4h。

實驗結果：通過對實驗數據的分析得出，0-2分鐘時，廢磚的吸水率有著較為明顯的上升。兩分鐘后，磚的吸水質量趨于平緩幾乎不變，故實驗組測出兩分鐘時磚的吸水質量作為附加水，實驗開始先將廢磚與附加水放入攪拌機攪拌兩分鐘，使廢磚吸水趨于飽和，以保證水灰比不變，使實驗數據更加準確。

2.3脹珍珠巖廢磚再生混凝土配合比

對比廢磚再生混凝土配合比，通過實驗微調，最終確定混凝土水膠比為0.5。由于廢磚及膨脹珍珠巖吸水，實驗附加一定比例附加水，確保混凝土和易性。按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準GB/T50081-2016》制備廢磚再生混凝土試塊并進行試驗研究。

2.4巖替代率對再生廢磚混凝土抗壓性能的影響

根據膨脹珍珠巖替代一定比例砂制備的廢磚再生混凝土100*100*100試件抗壓強度實驗數據繪制出廢磚再生混凝土的抗壓強度與膨脹珍珠巖替代率的關系曲線如圖2.4.1

廢磚再生混凝土抗壓強度與膨脹珍珠巖替代率的關系

通過圖2.4.1可以得出一些規律

膨脹珍珠巖代替部分砂作為廢磚再生混凝土的細骨料，混凝土的抗壓強度隨著膨脹珍珠巖替代砂的比例增多而明顯降低。實驗結果顯示，膨脹珍珠巖替代砂作為廢磚再生混凝土細骨料，抗壓強度均不超過普通廢磚再生混凝土的相應強度。抗壓強度隨膨脹珍珠巖替代砂的比例增加而降低，當取代率為0%、30%、50%、70%時，抗壓強度分別為25.4、20、16.15、9.5。原因可能因為是膨脹珍珠巖代替一定比例的砂，使得混凝土中砂的含量降低，而砂的強度比膨脹珍珠巖高，由于膨脹珍珠巖重量減輕，制備時容易上浮，導致混凝土試塊不均勻，因此使得混凝土強度大幅度降低。從試件的破壞界面看，廢磚的破壞導致混凝土試件的破壞，說明已經達到廢磚的破壞強度。

2.5珠巖替代率對再生廢磚混凝土抗折性能的影響

根據膨脹珍珠巖替代一定比例砂制備的廢磚再生混凝土100*100*100試件抗折強度實驗結果繪制出廢磚再生混凝土的抗折強度與膨脹珍珠巖替代率的關系曲線如圖2.5.1

廢磚再生混凝土抗折強度與膨脹珍珠巖替代率的關系

通過圖2.5.1以得出以下規律

實驗表明，膨脹珍珠巖替代一定比例的砂作為廢磚再生混凝土細骨料，抗折強度均不超過普通廢磚再生混凝土的相應強度。抗壓強度隨替代率增加而大幅度下降，當取代率為0%、30%、50%、70%時，抗折強度分別為14.7、12.48、11.22、8.6。膨脹珍珠巖替代一定量的砂作為混凝土細骨料對混凝土抗折性能影響較大。分析原因，膨脹珍珠巖保水性與砂相比較差，且膨脹珍珠巖的表面圓滑程度不如砂，混凝土試件制作時，由于膨脹珍珠巖較輕，攪拌不充分，容易上浮，導致骨料與膠凝材料之間粘接不充分，從而使得混凝土抗折強度大幅度下降。

2.6珠巖替代率對再生廢磚混凝土劈裂抗拉的影響

根據膨脹珍珠巖替代一定比例的砂作為細骨料制備的廢磚再生混凝土100*100*100試件劈裂抗拉強度實驗結果繪制出廢磚再生混凝土的劈裂抗拉強度與膨脹珍珠巖替代率的關系曲線如圖2.6.1

廢磚再生混凝土劈裂抗拉強度與膨脹珍珠巖替代率的關系

分析圖2.6.1以得出以下規律

隨著膨脹珍珠巖替代砂的比例的不斷增加，廢磚再生混凝土的劈裂抗拉強度逐漸降低。當膨脹珍珠巖含量較小時，降低速率比較緩慢。劈裂抗拉強度下降比率不超過5%。當膨脹珍珠巖代替砂子比例的超過40%時，混凝土劈裂抗拉強度降低，降低幅度明顯，這時膨脹珍珠巖代替一定量砂作為廢磚再生混凝土細骨料對廢磚再生混凝土劈裂抗拉強度影響較大。

3、結論及展望

1.膨脹珍珠巖廢磚再生混凝土抗壓強度試驗中，膨脹珍珠巖廢磚再生混凝土試件破壞形式與普通廢磚再生混凝土試件的破壞形態基本一致，基本呈現倒錐形。隨著膨脹珍珠巖替代砂的比例逐漸增加。膨脹珍珠巖廢磚再生混凝土抗壓強度不斷下降。

2.膨脹珍珠巖廢磚再生混凝土抗折強度實驗中，膨脹珍珠巖廢磚再生混凝土試件破壞形式與普通廢磚再生混凝土試塊破壞形式基本一致。膨脹珍珠巖廢磚再生混凝土隨著膨脹珍珠巖替代砂的比例的不斷增加，其抗折強度大幅度減小。

3.膨脹珍珠巖廢磚再生混凝土劈裂抗拉實驗中。膨脹珍珠巖廢磚，再生混凝土。是在破壞形式，以混凝土試件破壞形式形態基本一致，隨著膨脹珍珠巖的增加，廢磚再生混凝土的劈裂抗拉強度逐漸減少，當膨脹珍珠巖含量較少時，降低比例較小。

本文僅針對珍珠鹽與單一粒徑廢磚之間的結合進行了基本力學性能試驗研究。膨脹珍珠巖與其他粒徑廢磚的結合的基本力學性能研究，對膨脹珍珠巖再生廢磚混凝土有重大意義。

膨脹珍珠巖具有良好的保溫性能，因此還需進一步研究混凝土的保溫隔熱效果。

參考文獻

[1]時國松，王軼霞，齊彥萌.廢磚再生混凝土應用現狀研究和前景展望[J].居業，2019（10）：1+4.

[2]章亮斌.鐵尾礦—膨脹珍珠巖混凝土的制備與基本性能研究[D].安徽工業大學，2018.

[3]呂強.膨脹珍珠巖混凝土基本力學性能的試驗研究[D].信陽師范學院，2017.

基金項目：北京交通大學海濱學院創新訓練項目（201914202032）