1400级再生骨料陶粒混凝土的制备研究

范晓玲 罗 健

（成都建工预筑科技有限公司，四川 成都 610000）

建筑垃圾即旧建筑物维修、拆除或新建筑物建设过程中产生的系列固体废弃物。虽然不同构造的建筑物会导致不同建筑垃圾，但其基本组成相同，主要有渣土、砂浆、破碎砖石和混凝土碎块，以及钢筋混凝土桩头、金属和其它废弃物等。随着我国经济快速发展，施工建设和拆迁改造每年产生数量巨大的建筑垃圾。目前，我国建筑垃圾数量已占城市垃圾总量的30%～40%，影响环境，浪费资源。但许多建筑垃圾经分类或粉碎可作为再生资源重新利用。目前，回收再利用的主要是建筑垃圾中废弃混凝土和碎砖头，以废弃混凝土再利用为主，应用前景十分广阔。废弃混凝土再利用主要集中在制备再生混凝土、再生胶凝材料和砖瓦。

本文将建筑垃圾中的红砖用破碎机破碎后，筛取粒径小于4.75mm的红砖砂作为再生细骨料，用于再生骨料陶粒混凝土，替代部分普通砂。利用陶粒、陶砂作为轻质骨料配制轻质隔墙板基材混凝土，研究不同替代比例的再生砂对陶粒混凝土性能的影响。

1 原材料

本试验所采用的原材料有：

（1）水泥：P·O42.5R普通硅酸盐水泥，四川峨胜水泥有限公司生产，其主要物理性能指标如表1所示。

（2）粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰，成都本地产，其物理性能指标如表2所示。

（3）砂：天然细砂、红砖砂、陶砂的颗粒级配如表3所示，物理性能指标如表4所示。

（4）陶粒：陶粒的颗粒级配如表5所示，物理性能指标如表6所示。

（5）外加剂为自制专用外加剂。

表1 水泥的主要物理性能

表2 粉煤灰的主要物理性能

表3 砂的颗粒级配

表4 砂的物理性能

表5 陶粒的颗粒级配

表6 陶粒的物理性能

2 试验方法

混凝土配合比按标准JGJ 51-2002《轻骨料混凝土技术规程》中绝对体积法设计，轻骨料混凝土的配合比设计须满足强度、表观密度及施工性的要求，混凝土的试配强度须满足：

公式1中, fcu,o为轻骨料混凝土的试配抗压强度（MPa）；fcu,k为轻骨料混凝土强度标准值 （MPa）；为轻骨料混凝土强度标准差（MPa）。

混凝土干表观密度为：

公式2中ρcd为混凝土干表观密度（kg/m3）；mc为每立方米混凝土水泥用量（kg/m3）；ma为每立方米混凝土粗集料用量（kg/m3）；ms为每立方米混凝土细集料的用量（kg/m3）。

此外，由于陶粒具有吸水性，若不预湿处理，配制的混凝土坍落度损失较大。因此，试验前通常先将陶粒或陶砂泡水预湿1h后捞出，滤去明水测试其含水率wa/ws，再根据陶粒或陶砂1h吸水率wax/wsx，试验净用水量计算方法为：

公式3中mwt为每立方米混凝土总用水量（kg/m3）；mwn为每立方米混凝土净用水量（kg/m3）；wa为陶粒含水率（%）；ws为陶砂含水率（%）；wax为陶粒1h吸水率（%）；wsx为陶砂1h吸水率（%）。

3 再生骨料陶粒混凝土的配制

采用陶粒和陶砂作为轻质粗骨料和轻质细骨料，再生砂取代普通砂配制再生骨料陶粒混凝土，体积砂率48%，外加剂掺量为胶材用量的1.6%～1.8%，混凝土扩展度控制范围为500±20mm，其试验配比和结果如表7所示。

表7 轻质隔墙板混凝土试验配比及性能测试

从表7的配比及性能指标可见，采用固定水灰比、胶材配比、砂率、陶砂比例，再生砂掺量会影响再生骨料陶粒混凝土强度和表观密度。再生陶粒混凝土中再生砂比例越大，混凝土28d抗压强度越低，主要由于再生砂密度较普通砂小、材料吸水性强。考虑吸附水量的情况下，掺加再生砂的混凝土实际用水量较高，从而降低混凝土强度；另一方面，再生砂自身强度比普通砂强度低，一定程度降低了混凝土的抗压强度。

此外，从表7中Q6组数据可见，采用100%的再生砂取代普通砂时，陶粒混凝土的抗压强度为15.4MPa。为进一步提高陶粒混凝土抗压强度，采用提高胶凝材料用量、降低水灰比、添加高活性矿物掺合料硅灰的方案开展试验，试验配比和混凝土性能指标如表8所示。

从表8可见，利用陶粒作为粗骨料，陶砂和再生骨料取代细骨料可制备出表观密度1400级、28d抗压强度大于20MPa的轻骨料混凝土；当水泥用量300kg/m3、粉煤灰用量60kg/m3、硅灰用量40kg/m3、水灰比0.55、陶砂取代率15%、砂率48%时，再生骨料陶粒混凝土28d抗压强度最高，为最佳配比。此外，从编号Q7～Q10数据可见，增加胶凝材料用量，降低水灰比，降低陶砂掺量有利于提高再生骨料陶粒混凝土的强度。从编号Q10～Q12数据可见，掺加硅灰可提高再生骨料陶粒混凝土的强度，由于硅灰主要成分为活性二氧化硅，且细度较细，在水化过程中可与水泥水化产生的氢氧化钙发生水化反应，生成水化硅酸钙，填充在混凝土孔隙中，可提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的抗压强度。

4 结论

（1）利用陶粒作为粗骨料，陶砂和再生骨料取代细骨料可制备出表观密度1400级、28d抗压强度大于20MPa的轻骨料混凝土。

（2）再生骨料100%取代普通砂配制1400级再生骨料陶粒混凝土的最佳配比为：水泥用量300kg/m3、粉煤灰用量60kg/m3、硅灰用量40kg/m3、水灰比0.55、陶砂取代率15%、砂率48%。

（3）再生砂掺量对再生骨料陶粒混凝土强度和表观密度有一定的影响；增加胶凝材料用量、降低水灰比、降低陶砂掺量、掺加硅灰均有利于提高再生骨料陶粒混凝土的强度。

表8 轻骨料混凝土试验配比及性能测试