王亞東 韋性全 李紅紅 龍世和
摘 要:以建筑垃圾再生骨料作為粗骨料代替碎石制備砂基透水磚。研究分析了建筑垃圾再生骨料的粒徑與級(jí)配、膠凝材料的摻量及成型工藝對(duì)砂基透水磚強(qiáng)度及透水系數(shù)的影響,得出了以建筑垃圾再生骨料代替碎石制備砂基透水磚的最佳配合比及成型工藝參數(shù)范圍:當(dāng)水泥摻量為14%-16%,粒徑2.36-4.75mm集料在2.36-4.75mm與4.75-9.5mm混合料中的質(zhì)量百分比為20-100%,成型壓力20MPa,振動(dòng)時(shí)間0.2-0.3s時(shí),7d抗壓強(qiáng)度大于30MPa,透水系數(shù)滿足JC/T 945-2005 《透水磚》標(biāo)準(zhǔn)要求。建筑垃圾再生骨料代替碎石制備砂基透水磚實(shí)現(xiàn)了建筑垃圾的再利用,提高了砂基透水磚的透水性。
關(guān)鍵詞:砂基透水磚;建筑垃圾再生骨料;抗壓強(qiáng)度;透水系數(shù)
近年來(lái),海綿城市理念作為新的城市建設(shè)方向被提出來(lái)[1],砂基透水磚相較于普通透水磚具有更高的透水性和更長(zhǎng)服役時(shí)間,因此鋪設(shè)砂基透水磚已成為主要發(fā)展方向,經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),使用砂基透水磚可以明顯改善雨水的地面下滲,減輕城市內(nèi)澇、熱島效應(yīng)等一系列問題,維持城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡。因此砂基透水磚的需求將日益增加。
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化步伐的推進(jìn),建筑業(yè)高速發(fā)展,隨之帶來(lái)建筑垃圾數(shù)量的持續(xù)增長(zhǎng),大量堆放的建筑垃圾占用大量土地,污染水土資源和大氣環(huán)境,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力[2][3]。采用建筑垃圾再生骨料生產(chǎn)砂基透水磚將大大減少建筑垃圾的堆積,減輕建筑垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的壓力,還可節(jié)約大量礦產(chǎn)資源;建筑垃圾再生骨料具有較大的比表面積和孔隙率[4],用于制備砂基透水磚,具有更好的力學(xué)性能和透水性,為建筑垃圾的處理提供了新方向。
一、試驗(yàn)方案
(一)原材料
水泥:白銀壽鹿山P.O42.5級(jí)水泥,其物理性能見表1。
建筑垃圾再生骨料:蘭州新區(qū)市政建材有限公司廢棄混凝土路面磚經(jīng)干燥、破碎、篩分加工制成的2.36-4.75mm、4.75-9.5mm級(jí)配骨料,物理性能指標(biāo)見表2。
風(fēng)積砂:取自甘肅省永登縣武勝驛鎮(zhèn)地區(qū)風(fēng)積砂,物理性能指標(biāo)見表3。
環(huán)氧樹脂:采用深圳明德化工有限公司產(chǎn)E44(6101).650非溶劑型水性環(huán)氧樹脂膠。
固化劑:采用深圳明德化工有限公司產(chǎn)E44(6101).650環(huán)氧樹脂固化劑。
(二)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
本次實(shí)驗(yàn)砂基透水磚面層采用已有較為成熟的經(jīng)驗(yàn)配合比,取天然砂:環(huán)氧樹脂:固結(jié)劑=95:4:1,基層骨料采用建筑垃圾來(lái)制備砂基透水磚,實(shí)驗(yàn)通過設(shè)置2.36-4.75mm與4.75-9.5mm建筑垃圾再生骨料加入的不同比例、不同膠凝材料摻量以及不同成型工藝,分析其對(duì)砂基透水磚強(qiáng)度、透水系數(shù)的影響。
(三)試樣成型
本次實(shí)驗(yàn)采用RT-15A型成型機(jī)干法成型,按照設(shè)計(jì)好的試驗(yàn)配合比方案依次稱取原材料,將環(huán)氧樹脂與風(fēng)積沙、固結(jié)劑按設(shè)計(jì)比例加入面料攪拌機(jī)攪拌均勻;再將水泥與骨料加入底料攪拌機(jī)拌合2min,最后再緩慢加入水,加水過程保持一直攪拌,加水至底料濕度為38%±2%時(shí)停止加水,最后攪拌1min完成底料拌合。將拌合好的面料與底料分別由面料攪拌機(jī)和底料攪拌機(jī)通過皮帶傳送至主機(jī),分層加入模具振壓成型,成型后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)窯養(yǎng)護(hù)。
(四)性能檢測(cè)
在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)窯養(yǎng)護(hù)至7d齡期后,按照GB/T 25993-2010《透水路面磚和透水路面板》對(duì)所制備的砂基透水磚進(jìn)行力學(xué)性能和透水系數(shù)測(cè)試。
二、結(jié)果與分析
(一)水泥摻量對(duì)砂基透水磚強(qiáng)度及透水系數(shù)影響
集料級(jí)配取2.36-4.75mm:4.75-9.5mm=20%∶80%,成型壓力20MPa,振動(dòng)時(shí)間0.3s,取不同水泥摻量,分析了水泥摻量對(duì)砂基透水磚強(qiáng)度及透水系數(shù)的影響,試驗(yàn)結(jié)果見表2.1,水泥摻量與砂基透水磚強(qiáng)度及透水系數(shù)的關(guān)系見圖2.2。
由表2.1和圖2.2分析可知,水泥摻量對(duì)7d抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)有著重要影響,隨著水泥摻量的增大,水泥漿硬化后集料顆粒間的接觸點(diǎn)增多,粘結(jié)面積增加,空洞體積減少,孔隙率下降,大部分透水通道被隔斷,水分下滲通道減少,具體表現(xiàn)為砂基透水磚7d抗壓強(qiáng)度增加,透水系數(shù)降低[5]。
(二)集料粒徑與級(jí)配對(duì)砂基透水磚強(qiáng)度及透水系數(shù)影響
取水泥摻量15%,成型壓力20MPa,振動(dòng)時(shí)間0.3s,設(shè)置2.36-4.75mm與4.75-9.5mm骨料不同級(jí)配比例,分析集料粒徑與級(jí)配對(duì)砂基透水磚強(qiáng)度及透水系數(shù)影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2.3,集料粒徑與級(jí)配對(duì)砂基透水磚強(qiáng)度及透水系數(shù)影響見圖2.4 。
分析表2.3和圖2.4可知集料粒徑與級(jí)配與砂基透水磚強(qiáng)度及透水系數(shù)有著密切關(guān)系,隨著細(xì)集料摻量提高,7d抗壓強(qiáng)度逐漸降低,透水系數(shù)逐漸增大,細(xì)集料摻量越高,透水磚7d抗壓強(qiáng)度越高,透水系數(shù)越小,這是因?yàn)榧?xì)集料之間的接觸點(diǎn)和粘結(jié)面積大于粗集料,減小了透水磚內(nèi)部空洞,降低了空隙率,表現(xiàn)在孔隙率隨細(xì)集料摻量的提高而逐漸減小,從而提高了透水磚的抗壓強(qiáng)度降低了透水系數(shù)。試件JP3相比于JP2強(qiáng)度略微提高,是因?yàn)樵O(shè)置2.36-4.75mm與4.75-9.5mm集料的比例使得試件JP3細(xì)集料相比其他試件更好的填充了4.75-9.5mm的間隙,進(jìn)一步降低了空隙率,從而提高了強(qiáng)度。
(三)成型工藝對(duì)強(qiáng)度及透水系數(shù)的影響
水泥摻量取15%,集料級(jí)配取2.36-4.75mm:4.75-9.5mm=20%∶80%,設(shè)置不同成型壓力與振動(dòng)時(shí)間,分析不同成型壓力與振動(dòng)時(shí)間對(duì)強(qiáng)度及透水系數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2.5。
由表2.5分析可知,隨著成型壓力和振動(dòng)時(shí)間的提高,砂基透水磚的7d抗壓強(qiáng)度逐漸增大,透水系數(shù)逐漸減小,這是因?yàn)殡S著成型壓力和振動(dòng)時(shí)間的提高,砂基透水磚內(nèi)部的空隙被進(jìn)一步壓縮,從而提高了強(qiáng)度,降低了透水系數(shù)[6]。
三、結(jié)語(yǔ)
(一)采用建筑垃圾再生骨料作為基層制備透水路面磚,能夠滿足GB/T 25993-2010《透水路面磚和透水路面板》的要求。實(shí)現(xiàn)了建筑垃圾的資源化利用,又在一定程度上提高了透水路面磚的性能。
(二)抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)是一對(duì)相互制約的指標(biāo),為滿足不同條件下的使用要求,可合理調(diào)整配合比及生產(chǎn)工藝參數(shù)。
(三)從降低成本的角度考慮,找到了采用建筑垃圾再生骨料作為基層制備透水路面磚的最優(yōu)配合比及生產(chǎn)工藝參數(shù)范圍,水泥摻量為14%-16%,粒徑為2.36-4.75mm集料在2.36-4.75mm與4.75-9.5mm混合料中的質(zhì)量百分比為20-100%,成型壓力20MPa,振動(dòng)時(shí)間0.2-0.3s時(shí),7d抗壓強(qiáng)度大于30MPa,透水系數(shù)滿足GB/T 25993-2010《透水路面磚和透水路面板》標(biāo)準(zhǔn)要求。
參考文獻(xiàn):
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