陶瓷废料粗骨料混凝土的研究

李泽峰

(山西吕梁路桥有限公司，山西吕梁 033000)

随着社会的发展，混凝土用量超乎人们的想象。由于碎石粗骨料是混凝土制备中不可或缺的重要原料，因此传统的碎石总储量的消耗速度非常快。目前，使用无机化工剩余产品制造混凝土将破坏可持续性发展和损坏环境。从环境和经济两方面考虑，寻求制造混凝土的非传统骨料替代品是迫切需求的［1-3］。据统计，在日常的陶瓷生产行业中，约30%陶瓷废料被浪费掉。随着陶瓷废料长久的堆积，必然会给环境、生态造成一定的压力。这些废料目前是不可回收的。然而，陶瓷废料坚硬，具有很高的耐生物，化学和物理降解性能。陶瓷废料完全可以被回收用来代替传统粗骨料制作混凝土。况且，在早期研究中，工业废料不仅能够增加混凝土性能还会降低成本。例如，可循环利用的橡胶纤维可以避免裂缝的发生和增加吸收能。轻结构混凝土已经由油椰子皮和拆迁的砖瓦废料作为骨料研制出来了［4-6］。因此，本文专门针对掺杂了部分陶瓷废料粗骨料的混凝土性能进行全面系统的研究。

1 试样制备及实验方法

采用破碎机将工业陶瓷废料破碎成粒径20 mm～25 mm左右作为骨料，与传统的碎石骨料粒径一致。为了测试其样品的抗压强度、抗裂强度、抗弯曲强度和弹性模量，其试样分别被浇铸成100 mm×100 mm×100 mm正方体、直径为100 mm，高80 mm的圆柱体、100 mm×100 mm×500 mm长方体、直径为150 mm，高300 mm的圆柱体。试样24 h后脱模，并在28℃水中精心养护至28 d，最后进行性能测试。

2 试验结果与分析

2.1 陶瓷骨料的性能

表1为陶瓷骨料与传统骨料的性能对比。从表1中可知，陶瓷骨料的表面性能要优于传统碎石骨料，在安定性测试中，经过30次循环，陶瓷骨料的失重率明显小于传统骨料。这主要是因为陶瓷表面具有很好的抗化学侵蚀性能。总体上，陶瓷骨料与传统骨料性能相近。

表1 骨料性能

2.2 陶瓷骨料混凝土的性能

表2为陶瓷骨料混凝土的总体性能。从表2中可以看出，与传统骨料的混凝土相比，陶瓷骨料混凝土的抗压强度没有明显的变化，在41 MPa～53 MPa范围内。而粘结性能和和易性更高，其良好的性能与吸水率低且表面性能良好的陶瓷骨料有重要的关系［7，8］。

表2 不同骨料混凝土的性能

图1 抗压与应变关系曲线图

但是，陶瓷骨料混凝土的抗张强度要低于传统混凝土，抗张与抗压强度之比也低于传统混凝土。陶瓷混凝土与传统混凝土的抗弯强度在5.1 MPa～6.4 MPa范围内，变化幅度小。

图1为抗压与应变关系曲线图。由图1可见，随着水灰比的增加，陶瓷混凝土的弹性模量降低。在不同的水灰比条件下，陶瓷混凝土的弹性模量在18.0 GPa～21.2 GPa范围内变化，分别低于传统混凝土。

3 结语

陶瓷废料可以被回收利用为混凝土粗骨料。与传统混凝土相比，陶瓷废料粗骨料混凝土的抗压强度、抗张以及抗弯性能分别低于其2.0%，17.7%和3.5%。但是陶瓷废物粗骨料混凝土拥有更低的抗张抗压强度比。陶瓷废物粗骨料混凝土的总体性能与常规混凝土相近，为未来绿色混凝土的研制奠定了良好的基础。

［1］程云虹，黄 菲，李亚洲.废弃陶瓷骨料混凝土抗冻性试验研究［J］.混凝土，2012(9):83-85.

［2］毋雪梅，李 愿，管宗甫.废弃陶瓷再生混凝土及界面研究［J］.郑州大学学报，2010，31(2):35-38.

［3］毋雪梅，李 勇，杨久俊.废弃陶瓷再生砂配制砂浆、混凝土的研究［J］.混凝土，2008(9):50-52.

［4］潘文浩，于保阳.废弃陶瓷在混凝土类材料中应用的探讨［J］.科技信息，2010(23):570.

［5］李丽霞.陶瓷废料微粉在混凝土中的应用试验研究［J］.陶瓷学报，2010，31(2):270-274.

［6］唐 明，潘文浩.陶瓷废弃物代砂制备混凝土的强度特征［J］.混凝土，2007(12):1-3.

［7］万 超，曾志兴.陶瓷废弃物再生利用可行性分析［J］.郑州轻工业学院学报，2008，23(5):44-48.

［8］DE BRITO.Mechanical behavior of non-structural concrete made with recycled ceramic aggregates［J］.J Cement and Concrete Composites，2005(27):429-433.