利用建筑固廢再生骨料制備混凝土透水磚及其性能研究

段炎紅

摘 要：資源化是我國處置建筑固廢最重要的思路之一。建筑固廢資源化利用對綠色發(fā)展具有重要意義。本文利用建筑固廢再生骨料制備了一種混凝土透水磚，研究其水灰比、骨灰比和骨料粒徑對抗壓強度和透水率的影響，最終確定最佳配合比，并分析了不同配合比所制備透水磚的外觀尺寸、抗凍性能和耐磨性能。

關鍵詞：建筑固廢;再生骨料;配合比;透水磚

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）18-0116-04

Abstract： Recycling is one of the most important ideas for the disposal of building solid waste in China. The recycling of building solid waste is great significance to green development. In this paper， a concrete permeable brick was prepared with recycled aggregate from building solid waste， and the effects of water cement ratio， bone cement ratio and aggregate particle size on compressive strength and permeability were studied. Finally， the best mix proportion was determined， and the appearance size， frost resistance and wear resistance of permeable brick prepared with different mix proportion were analyzed.

Keywords： building solid waste;recycled aggregate;mix ratio;permeable brick

建筑垃圾一般指舊建筑物拆除垃圾和建筑施工垃圾。隨著我國城鎮(zhèn)化的快速推進，產(chǎn)生大量建筑垃圾，我國每年產(chǎn)生17億～18億t建筑垃圾。但是，大部分城市對建筑垃圾治理工作不夠重視，導致建筑垃圾亂倒、侵占良田、擠占道路等問題層出不窮，嚴重影響城鄉(xiāng)人居安全性和生活環(huán)境。目前，建筑垃圾處置能力不足、管理水平不高、資源化利用水平低，已成為影響城市高質量發(fā)展的短板[1]。開展建筑垃圾治理工作是污染防治攻堅戰(zhàn)的重要任務，是解決市場發(fā)展不平衡不充分問題的必然要求。

從資源化利用角度來看，我國建筑固體廢棄物資源化率不足10%，遠低于歐美國家的90%和日韓的95%，處理方式仍處于粗放填埋和堆放階段。目前，我國建筑固廢處理行業(yè)尚處發(fā)展初期，產(chǎn)業(yè)化程度和市場集中度仍然較低。近年來，在政策驅動下，產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入高速增長的拐點[2]。

在城市市政建設中，不透水的地面材料無法使雨水滲入地下，導致地下水位下降，而且遇到強降雨又容易使城市出現(xiàn)內(nèi)澇;同時，不透氣的地面很難與空氣進行水分、熱量的循環(huán)交換，從而改變城市水生生態(tài)系統(tǒng)，造成生物多樣性減少，對空氣的溫度、濕度的調(diào)節(jié)能力差;且由于硬化地面的高反射率，使它在大量吸收、儲存了太陽輻射熱之后，又將熱量反射釋放出來，使城區(qū)的溫度比郊區(qū)和鄉(xiāng)村高2～3 ℃，產(chǎn)生“熱島現(xiàn)象”。因此，在海綿城市建設中需要大量具有透水功能的道路步磚?，F(xiàn)有技術中的普通透水步磚存在透水性能差、強度低的缺點，很難滿足海綿城市建設的需求。因此，利用我國大量堆存的道路廢棄物，開發(fā)滿足海綿城市建設所需的透水磚已成為目前迫切要解決的問題[3]。本文利用建筑固廢再生骨料制備了一種混凝土透水路面磚，并研究了不同配合比所制備的透水磚的外觀尺寸、抗凍性能和耐磨性能，最終確定了最佳配合比。

1 試驗

1.1 原材料

本文所用的原材料有水泥、再生骨料、河沙、外加劑、水，詳細信息如表1所示。其中，水泥采用天瑞牌普通硅酸鹽水泥PO42.5，其性能指標如表2所示;骨料來自拆遷工地，由建筑廢棄混凝土剔除鋼筋、破碎、篩分后所得。試驗中僅使用了粒徑介于1.18～9.5 mm的部分骨料，4.5～9.5 mm為粗骨料，1.18～4.5 mm為細骨料，骨料性能如表3所示。

1.2 配合比設計

透水磚的主要性能指標包括強度、透水性和保水性。當原料確定以后，影響透水磚各項指標的主要因素包括骨料級配、骨灰比、砂率、水灰比和養(yǎng)護制度等，并且影響因素之間存在交互作用。為探討這些因素對透水磚性能指標的影響，本試驗采用正交試驗法，設計再生混凝土透水磚配比及性能的試驗方案，以分析再生混凝土透水磚配比與強度、透水系數(shù)的關系，找到滿足要求的最佳配比方案。

影響再生混凝土透水磚性能的因素主要有3個。①水灰比。再生混凝土的水灰比對其強度及透水性均有較大影響，水泥漿過干或過稀，均不利于強度的提高[4]。②骨灰比。骨灰比的大小影響骨料表面包裹的水泥漿厚度及孔隙率，當水泥用量一定時，骨灰比增大，骨料顆粒表面水泥漿厚度減少，混凝土孔隙率增加，致使透水性增強，但混凝土強度卻有一定程度的降低;反之，透水性降低，強度提高[5]。為保持水泥漿體的合理厚度，小粒徑骨料的骨灰比應適當減小。③骨料粒徑。為了保證再生混凝土透水磚強度及透水性能，粗骨料通常采用單粒徑骨料。

以水灰比、骨灰比和再生骨料粒徑三個因素進行正交試驗設計，選取9組配比制備試樣，考察其對再生透水磚抗壓強度和透水性能的影響，配合比設計如表4所示。

1.3 試樣制作

1.3.1 制備工藝。試驗采用天瑞牌PO42.5普通硅酸鹽水泥;再生混凝土骨料采用不同粒徑骨料。透水磚原料的攪拌采用的是水泥漿包裹法，采用此方法制成的制品比普通攪拌方法的強度要高。其攪拌工序為：先加再生骨料，再加8%～10%的水攪拌20 s，然后加水泥攪拌90 s，最后加剩下的水攪拌90 s。

1.3.2 試件的制備。將一定量的混合料攪拌均勻后裝入100 mm×100 mm×100 mm試模中，經(jīng)過特殊工藝成型，24 h后脫模，并進行7 d濕保養(yǎng)，自然養(yǎng)護至28 d齡期測試。

1.4 試驗方法

參照標準《無機地面材料耐磨性能試驗方法》（GB/T 12988—2009）、《混凝土路面磚》（GB 28635—2012）、《透水路面磚和透水路面板》（GB/T 25993—2010），檢測所制備透水磚試件的外觀質量、抗壓強度、耐磨性、抗凍性、透水系數(shù)等性能指標。

外觀質量、尺寸偏差、抗凍性能、透水系數(shù)試驗按照《透水路面磚和透水路面板》（GB/T 25993—2010）進行?？箟簭姸仍囼灠凑铡痘炷谅访娲u》（GB 28635—2012）進行。抗壓強度試驗加載速率為0.4～0.6 MPa/s，每組配合比取9塊試件的平均值，精確到0.1 MPa。耐磨性試驗按照《無機地面材料耐磨性能試驗方法》（GB/T 12988—2009）進行。

2 結果與討論

2.1 尺寸偏差

測得的尺寸偏差結果如表5所示。從表5可知，采用不同配合比所制備的透水磚試件的尺寸偏差均符合標準要求。

2.2 抗壓強度與透水系數(shù)

采用不同配合比制備的透水磚的抗壓強度和透水系數(shù)如表6所示。

從透水系數(shù)隨抗壓強度的變化趨勢來看：在適當?shù)呐浜媳葪l件下，透水系數(shù)略有調(diào)整，但仍能滿足其透水功能的要求。透水磚的強度和透水系數(shù)是一對相互制約、相互存在的矛盾體，在合理的再生骨料配合比情況下，仍可以研制出滿足性能要求的再生骨料透水磚試體。

從表6可知：當水灰比為0.26、骨灰比為3.3、骨料粒徑為2.50～5.00 mm時，其28 d抗壓強度最大為36.96 MPa，滿足透水混凝土路面磚強度，透水系數(shù)為0.024 cm/s。綜合分析，再生骨料混凝土透水磚配合比是可取的，產(chǎn)品完全滿足設計要求。最終確定的生產(chǎn)配合比如表7所示。

2.3 抗凍性能

采用不同配合比制備的透水磚抗凍性能如表8所示。從表8可知，試驗所制備不同配合比的透水磚試件抗凍性能均滿足標準要求;在水灰比相同的情況下，隨著骨灰比不斷增大，抗凍性能略有提高;在骨灰比一定時，隨著水灰比不斷增大，抗凍性能有所提高。所優(yōu)選的最佳配合比其抗凍性能也相對較好。

2.4 耐磨性能

采用不同配合比制備的透水磚的耐磨性能如表9所示。從表9可知，試驗所制備不同配合比的透水磚試件耐磨性能均滿足標準要求;在水灰比相同的情況下，骨灰比越大，耐磨性越強;若骨灰比一定，隨著水灰比的增大，耐磨性能有所降低。所優(yōu)選的最佳配合比其耐磨性能相對較高。

3 結論

利用建筑固廢再生骨料制備透水磚，其水灰比、骨灰比及骨料粒徑的選擇會影響透水磚的抗壓強度和透水系數(shù)。本文通過正交試驗研究了不同配合比透水磚的各項性能。透水磚的抗壓強度和透水系數(shù)相互制約，當水灰比為0.26、骨灰比為0.33、骨料粒徑為2.50～5.00 mm時，所制備透水磚的28 d抗壓強度為36.96 MPa，透水系數(shù)為0.024 cm/s，其組合性能相對最優(yōu)，抗凍性能和耐磨性能也滿足標準要求。

參考文獻：

[1]張紅.點擊建筑垃圾（固廢）資源化政策法規(guī)中的關鍵詞[J].江西建材，2018（6）：26-28.

[2]王翌.從市場角度思考建筑固廢資源化利用[N].中國建材報，2018-05-30（4）.

…[3]劉軍生.再生混凝土透水磚[J/OL].基層建設，2017（3）：

[4]薛俊.以再生建筑混凝土為骨料制備透水磚[J].武漢工程大學學報，2012（5）：51-55.

[5]肖力光.再生骨料透水混凝土的研究進展[J].混凝土與水泥制品，2021（7）：26-29.