黏土砖再生骨料混凝土性能的试验研究与分析

摘要：本文配制了四组不同水泥用量的黏土砖再生骨料混凝土，通过试验测试和分析了四组混凝土物理、力学和变形方面基本性能的变化规律。试验结果表明，在骨料用量和水灰比不变的情况下，水泥用量的增加可以在一定程度上提高黏土砖再生骨料混凝土强度、弹性模量和导热系数，降低其干表观密度、吸水率、干燥收缩率和泊松比。适当选择骨料和设计配合比，黏土砖再生骨料混凝土可以用于保温轻骨料混凝土和结构保温轻骨料混凝土制品。
关键词：黏土砖；再生骨料；混凝土；物理性能；力学性能；变形性能
1前言
长期以来，我国建筑物中大量使用黏土砖作为承重或围护结构材料，随着城市建设和城市改造的加快，拆除旧建筑物将产生大量的废黏土砖，据不完全统计，碎砖（砌）块约占建筑垃圾总量的30%～50%[1]。城市建筑垃圾资源化处理是20世纪90年代以来发达国家环境保护和可持续发展的战略目标之一。利用废黏土砖加工再生骨料用于生产水泥混凝土制品是其资源化利用的主要途径之一，在建筑垃圾排放费用很高且天然骨料资源较紧缺的国家（地区），利用附加值会更高。
国外在这方面做了一些研究工作，但研究结果存在较大差异，如有研究结果认为将拆除建筑物形成的废砖用于混凝土中的效果很差[2]；但将砖厂中废砖用作粗骨料时混凝土有较好的性能，某些性能甚至超过了用天然骨料配制的混凝土[3]。国内学者也对再生黏土砖骨料及其所配制混凝土或砂浆的性能进行了试验和分析[4-7]，认为黏土砖再生骨料性能接近于轻质骨料，主要对新拌混凝土和易性产生不利影响，骨料性质及其配合比参数（砂率、水灰比等）对混凝土强度有影响，经适当配合比设计其混凝土强度可达（40～50）MPa[4]，可能具有良好热工性能和耐久性。胡金鸿等[8]专门测试了水灰比变化对碎砖再生混凝土性能的影响。国内学者还进行了利用黏土砖再生骨料制备墙体材料的试验研究[9-10]，秦皇岛开发区开元有限公司则研制成功了利用黏土砖再生骨料生产承重或非承重砌块的技术。
本文主要通过试验研究了在配合比参数不变情况下，水泥用量对黏土砖再生骨料混凝土强度、静弹性模量、泊松比、干缩变形率、导热系数等的影响程度和规律。
2试验原材料和试验方法
2.1试验原材料
水泥采用福建惠安“三德”牌P.O32.5R水泥，3d抗折强度为3.4MPa，3d抗压强度为20.4MPa，28d抗折强度为7.0MPa，28d抗压强度41.4MPa。黏土砖再生骨料：图1所示废弃黏土砖采用实验室鄂式破碎机破碎后（图2所示），按JGJ53－92《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》和JGJ52－92《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》筛分成（5～25）mm粗骨料和（0.15～5）mm细骨料，分别如图3和图4所示。经测试，黏土砖粗骨料的堆积密度832kg/m3，吸水率14.6%；黏土砖细骨料的堆积密度1040kg/m3，吸水率34.1%（筛去〈0.15mm的砖粉）。

2.2试验方法
2.2.1混凝土配合比
从黏土砖粗、细骨料堆积密度可以看出，该再生骨料属于轻质骨料，其混凝土配合比设计可以参照JGJ51-2002《轻骨料混凝土技术规程》进行，试验所用的混凝土配合比如表1所示。
表1黏土砖再生骨料混凝土配合比组成，kg/m3

2.2.2试件成型和性能测试方法
按表1配合比成型150mm×150mm×150mm试件，每个配比6块，室温养护1d后拆模，水养至7d和28d测其抗压强度；150mm×150mm×300mm试件，每个配比7块，室温养护1d后拆模再水养，其中3块试件测其28d轴心抗压强度（为静弹性模量测试提供基础数据），3块测弹性模量和泊松比，1块作为测试时的补偿试件。立方体抗压强度、轴心抗压强度、静力受压弹性模量的测试方法和结果计算按GB50081－2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行，静力受压弹性模量和泊松比采用DH3816静态应变测试系统测试。成型100mm×100mm×515mm试件，每个配比3块，试件两端预埋标准铜质测头，室温养护1d后拆模，置于混凝土标准养护室中养护3d后取出分别测试各试件初始长度值，在标准干缩试验条件下养护，测试试件1d，2d，3d，4d，5d，6d，7d，14d，21d，28d的长度值，按GBJ82－85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》计算试件的干缩值。成型300mm×300mm×50mm试件，每个配比3块，室温养护1d后拆模，拆摸后水养14d，80℃烘48h，测其重量，用游标卡尺沿试件四边测量8个点，取平均值为平均厚度，采用DRP-4A型导热系数测定仪测其导热系数。