摘要:本課題主要針對磨細廢磚粉與礦渣粉、粉煤灰或石灰石粉以不同比例進行三組分復合，制備新型復合礦物摻和料。研究凈漿、膠砂與混凝土的工作性能、強度，在此基礎(chǔ)上提出建筑垃圾磚粉復合礦物摻和料的適宜組分配比。試驗研究表明:磚粉可作為混凝土的礦物摻和料使用，與礦渣粉、粉煤灰或石灰石粉復合使用，技術(shù)措施得當，能夠保證混凝土拌合物和易性和強度要求。

前言

目前我國建筑垃圾圍城及破壞環(huán)境、生態(tài)的現(xiàn)象普遍存在，再生利用率比較低。據(jù)住建部報導，到2020年中國還將新建住宅300億平方米，由此產(chǎn)生的建筑垃圾將超過50億噸。建筑垃圾如果不處理會嚴重污染環(huán)境，而且占用大量土地?？梢娊ㄖ馁Y源化利用仍有巨大的發(fā)展空間，建筑垃圾具有資源化屬性，建筑垃圾資源化處置，95%以上可成為工程建設(shè)的原材料并能應用到建設(shè)工程中去。建筑垃圾經(jīng)過合理處理實現(xiàn)其資源化利用是建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展必須解決的重大課題，也是建筑材料行業(yè)同仁的責任和使命。

國內(nèi)外關(guān)于建筑垃圾資源化利用的研究主要集中于再生磚、砌塊用骨料以及再生粗細骨料應用于混凝土的研究，對建筑垃圾微粉用于摻和料的研究相對較少。隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，礦粉、粉煤灰等礦物摻和料已經(jīng)從利用工業(yè)廢渣節(jié)約成本變成了改善混凝土性能不可或缺的一種組分[3]。由于減水劑技術(shù)不斷進步，混凝土水膠比不斷降低，各類低活性乃至非活性摻和料開始在現(xiàn)代混凝土得到越來越多的利用。

本文研究建筑垃圾廢磚磨成細粉，與“礦渣粉、粉煤灰”以及“礦渣粉、石灰石”粉進行三摻復合;研究和分析其對凈漿、膠砂和混凝土工作性與強度的影響。通過研究建筑垃圾磚粉復合礦物摻和料合適的組分配比和驗證細度與需水量比指標，為生產(chǎn)中合理控制磚粉復合礦物摻和料質(zhì)量提供參考。

1 原材料和試驗方法

1.1 試驗原材料

(1)水泥:北京金隅水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5水泥，比表面積390m2/kg，標準稠度用水量29.3%，實測28d抗壓抗折強度分別為52.2MPa、9.7MPa。

(2)粉煤灰:密度2.2g/cm3比表面積410m2/kg，需水量比98%。

(3)礦渣粉:采用S95級礦渣粉，密度2.89g/cm3，比表面積460m2/kg，流動度比96%。

(4)石灰石粉:密度2.76g/cm3，比表面積440m2/kg，流動度比103%。

(5)建筑垃圾磚粉:所用磚粉由廢磚破碎后磨制，細度45μm篩余為9.9%，需水量比為100%。

(6)細骨料:混凝土用砂為60%機制砂+40%河砂，細度模數(shù)2.9。

(7)粗骨料:本實驗用石為碎石，最大公稱粒徑20mm。

(8)外加劑:本實驗使用外加劑為西卡聚羧酸高效減水劑，固含量45%，反應時間3min左右。

1.2 試驗方法

細度試驗參照GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》進行粉煤灰、磚粉、礦渣粉的細度實驗;參照GB/T1345—2005《水泥細度檢驗方法》篩析法進行石灰石粉細度試驗。參考GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》。混凝土坍落度和強度試驗分別參照《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》(GB/T50080-2011)、《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081-2002)

2 建筑垃圾磚粉復合摻和料對凈漿與膠砂性能的影響

2.1 建筑垃圾磚粉三組分摻和料對凈漿流動度的影響

建筑垃圾磚粉三組分復合摻和料凈漿試驗，A組是摻加粉煤灰，B組是摻加石灰石粉。

表1、2結(jié)果表明，磚粉、礦渣粉、粉煤灰以及磚粉、礦渣粉、石灰石粉三組分復合摻和料中，磚粉的加入并不會降低凈漿流動度。

總體上看，相同復合比例時，礦渣粉、磚粉、石灰石粉復合摻和料+水泥凈漿流動度比礦渣粉、磚粉、粉煤灰復合摻和料+水泥大，石灰石粉的加入有助于提高凈漿流動度。B組礦渣粉、磚粉、石灰石粉百分比例為30∶35∶35時凈漿流動度最大，達到277mm，流動性優(yōu)異。A組同樣比例摻加粉煤灰的凈漿流動為243mm，流動性能良好。

2.2 建筑垃圾磚粉三組分復合摻和料膠砂配合比與強度

考慮到混凝土生產(chǎn)實際，本實驗有所改變，采用低水膠比進行膠砂強度試驗，水膠比0.35，試驗中加入西卡聚羧酸減水劑調(diào)整流動性，將攪拌時間改為:水和膠凝材料入鍋后，開機慢攪30s，在第二個30s開始時加入標準砂，然后高速攪拌3min，成型養(yǎng)護方法不變。

實驗分析(分析表4、5):

同比例摻加時，摻粉煤灰復合摻和料膠砂比摻石灰石粉的膠砂抗壓強度明顯高。礦渣粉摻量相同時，磚粉摻量適度增加對膠砂28d抗壓強度影響不大，強度都高于50MPa。就強度而言，A組礦渣粉、磚粉、粉煤灰復合百分比例為40%:30%:30%最好，28d膠砂抗壓強度達75.8MPa，其膠砂的流動度符合要求，無離析泌水現(xiàn)象，相比而言B組同比例礦渣粉、磚粉、石灰石粉組膠砂強度為58.1MPa，膠砂強度的降低幅度很大，但膠砂流動性更好。

綜上所述，經(jīng)多次試驗可以確定礦渣粉、磚粉、粉煤灰/石灰石粉以40%:30%:30%復合時為最佳復合比例。按此比例進行混凝土試驗。

3 建筑垃圾磚粉三組分摻和料對混凝土工作性和強度的影響

3.1 建筑垃圾磚粉三組分復合摻和料混凝土配合比

3.2 建筑垃圾磚粉三組分復合摻和料混凝土工作性和強度

試驗分析:B組以40%:30%:30%比例復合摻和料應用于C30、C40混凝土時，實測抗壓強度低于同比例A組復合摻和料，但坍落度則是B組更好些。石灰石粉的加入能一定程度上提高了混凝土的流動性。借此也可以說明磚粉的加入對混凝土的坍落度無不良影響，符合泵送要求。

4 結(jié)論

(1)實驗用磚粉由廢磚經(jīng)破碎、磨細后(球磨機磨細30min)制得，45μm方孔篩篩余10%以下，需水量比不大于100%，可作摻和料應用于混凝土。

(2)磚粉、礦渣粉、粉煤灰按照4∶3∶3復合制備的摻合料摻加能滿足C40中等強度混凝土強度要求，同時保證拌合物較好的和易性。

(3)如果使用石灰石粉與礦渣粉、磚粉復合制備摻和料，其需水行為更好，但建議礦渣比例不低于50%。