姚源，羅作球，張凱峰，秦志勇，孟剛，劉江非，王佳敏，歐陽平，楊寶帥

（中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西 西安 701116）

0 前言

隨著我國的城市化建設(shè)不斷加快，在建筑過程中，不可避免的產(chǎn)生了大量的建筑垃圾[1]，不但對資源產(chǎn)生了浪費，也給環(huán)境造成了污染。據(jù)調(diào)查，預(yù)計到 2020 年國內(nèi)建筑垃圾總量將超過 50 億噸（其中粘土磚、混凝土等成分占建筑垃圾總量的五分之四左右），我國目前每年拆除舊建筑物產(chǎn)生的建筑垃圾超過 4000 萬噸。本文結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)建筑垃圾再利用形勢，突破建筑垃圾再生輕骨料混凝土應(yīng)用技術(shù)，科學(xué)設(shè)計，制備了性能良好的磚渣輕骨料混凝土，并成功泵送施工，對緩解資源壓力有重要意義。

1 試驗原材料及試驗方法

1.1 原材料性能

（1）水泥：富平生態(tài) P·O42.5 水泥，初凝時間 180min，終凝時間 285min，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 29%，安定性合格。

（2）粉煤灰：銅川華能Ⅱ級粉煤灰，細(xì)度 15.6%，需水量 96%，燒失量 4.2%，含水率 0.2%。

（3）砂：渭河產(chǎn)水砂，中砂，細(xì)度模數(shù) 2.3，級配 Ⅱ 區(qū)，含泥量 1.3%，泥塊含量 0.4%，堆積密度 1550kg/m3。

（4）輕骨料：根據(jù) GB/T 17431.1—2010《輕集料及其試驗方法 第 1 部分：輕集料》的有關(guān)規(guī)定，優(yōu)選出龍鳳實業(yè)磚渣進(jìn)行應(yīng)用探索，其基本檢測指標(biāo)如表 1 所示。

表1 磚渣輕骨料基本性能檢測

（5）外加劑：自有外加劑廠生產(chǎn)的磚渣輕骨料專用外加劑，減水率 27%，含氣量 2.8%。

1.2 試驗方法

（1）水泥、粉煤灰、外加劑、砂石骨料等原材料的檢測參照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。磚渣輕骨料按照 GB／T 17431.1—2010 的有關(guān)規(guī)定。

（2）混凝土配合比參照 JGJ 12—2019《輕骨料混凝土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。混凝土工作性能試驗方法參照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。混凝土力學(xué)性能試驗參照 GB/T 50081—2019《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》。

2 配合比設(shè)計

2.1 理論分析

根據(jù)流體力學(xué)的基本原理，磚渣輕骨料在混凝土中的運動狀態(tài)可以用公式 (1) 表示：

式中：

ρ——輕骨料的顆粒密度，g/cm3；

ρc——水泥漿體的密度，g/cm3；

r——顆粒半徑，cm；

η——混凝土的粘性系數(shù)，P, dyn·s/cm2；

ν——顆粒的運動速度，cm/s。

由式 (1) 分析可以得出：輕骨料的顆粒粒徑、漿體粘度，輕骨料與漿體之間的密度差是影響混凝土工作性能的關(guān)鍵性因素[2]。

為了保持新拌輕骨料混凝土的工作性能可以從以下幾方面進(jìn)行探索：

（1）盡量減小骨料粒徑，所以本試驗選用 5～ 10mm 的再生磚渣作為粗骨料。

（2）滿足施工要求的情況下盡量提高混凝土漿體黏度。

（3）為了降低密度差，選用粉煤灰作為摻合料，并盡量提高其摻量。[3]

（4）運用磚渣輕骨料專用外加劑，調(diào)節(jié)專用外加劑的保坍組分，提高輕骨料混凝土工作性能及工作性能保持能力。

（5）通過控制輕骨料預(yù)濕程度及輕骨料混凝土入泵工作性能指標(biāo)，并結(jié)合專用外加劑，提高輕骨料混凝土泵送保持能力。[4]

根據(jù)以上原則，對磚渣輕骨料泵送混凝土的原材料進(jìn)行優(yōu)選，對涉及到磚渣輕骨料泵送指標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行重點攻關(guān)。

2.2 混凝土配制

遵照 JGJ 12—2019《輕骨料混凝土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，本試驗采用體積法對輕骨料混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計，混凝土配合比和性能如表 2 所示。

由表 2 可知，混凝土試配狀態(tài)良好，但是 A1 和 A3 的 1h 坍落度損失較大。最終綜合考慮強度、工作性能和經(jīng)濟性，選用 A4 作為生產(chǎn)基準(zhǔn)配合比。

表2 磚渣混凝土配合比試配和性能

3 工程應(yīng)用

根據(jù)前期的試配試驗結(jié)果，經(jīng)過多次中試后將磚渣輕骨料混凝土應(yīng)用于西安某項目宿舍樓頂板屋面，施工中采用車泵泵送一次性澆注完成，泵送高度 30m。磚渣輕骨料混凝土生產(chǎn)配合比和性能如表 3 所示。

表3 磚渣混凝土生產(chǎn)配合比及性能

磚渣輕骨料混凝土運送至現(xiàn)場后，經(jīng)檢測，工作性能良好，泵后損失小，為保障澆筑效果，混凝土泵送過程中盡量保持連續(xù)供應(yīng)不斷料。

磚渣輕骨料混凝土工作性能良好，擴展度達(dá)到了 680mm，泵送損失小，只有 30mm，泵后依舊保持了較高的流動性，達(dá)到了自密實狀態(tài)，減少了施工時間，為后續(xù)的施工過程提供了時間保障。

項目泵送完成后，對項目進(jìn)行實體取樣，對混凝土強度增長規(guī)律進(jìn)行檢測，結(jié)果如圖 1 所示。

圖1 項目應(yīng)用磚渣輕骨料混凝土早期強度

從圖 1 中可以看出，混凝土強度發(fā)展良好，尤其是早期強度發(fā)展得較快，為后續(xù)的工程提供了時間保障。

4 成本核算

利用再生磚渣替代陶粒生產(chǎn)輕骨料混凝土，通過對細(xì)骨料搭配調(diào)整以及粉料體系優(yōu)化調(diào)整，滿足現(xiàn)場施工性能以及強度要求情況下，大幅度降低了輕骨料的應(yīng)用成本，陶粒輕骨料混凝土和再生磚渣輕骨料混凝土成本核算對比結(jié)果如表 4 所示。

表4 成本核算對比 元

5 結(jié)論

（1）通過對流體力學(xué)原理的分析，輕骨料混凝土若要工作性能良好，盡量滿足以下條件：盡量減小骨料粒徑；提高混凝土漿體黏度；選用輕質(zhì)摻合料，并盡量提高其摻量；優(yōu)選外加劑。

（2）通過調(diào)整磚渣混凝土配合比，制備出了施工性能良好、強度有保障的輕骨料混凝土配合比，擴展度最高達(dá)到 680mm，倒坍時間 2.9s，強度最高達(dá)到 40.4MPa。經(jīng)過多次中試后將磚渣輕骨料混凝土應(yīng)用于西安某項目宿舍樓頂板屋面，容重達(dá) 1820kg/m3，施工過程順利，后期強度發(fā)展良好，泵后擴展度 650mm，倒坍時間 3.0s，28d 強度 32.4MPa。

（3）利用再生磚渣替代陶粒生產(chǎn)輕骨料混凝土，通過對細(xì)骨料搭配調(diào)整以及粉料體系優(yōu)化調(diào)整，滿足現(xiàn)場施工性能以及強度要求情況下，大幅度降低了輕骨料的應(yīng)用成本，具有巨大的推廣意義。