廢舊混凝土制備透水磚工藝的研究

摘要: 通過對廢舊混凝土透水磚制備工藝中原料清洗工藝、攪拌工藝、成型工藝、養(yǎng)護(hù)工藝等的研究, 得出其與透水磚強(qiáng)度、透水系數(shù)的關(guān)系, 從而確定清洗, 攪拌工藝, 得到最佳的成型壓力、保壓時(shí)間以及養(yǎng)護(hù)手段。

關(guān)鍵詞: 廢舊混凝土; 透水磚; 工藝

1 前言

建筑物拆除過程中產(chǎn)生的大量的廢混凝土, 構(gòu)成了建筑垃圾的主要組成部分。如果將它們回收利用于生產(chǎn), 既可減少建筑垃圾、減輕環(huán)境污染, 又可節(jié)省天然砂石的開采, 將產(chǎn)生顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益[1～3]。

利用廢舊的混凝土作為主要原料研制透水磚,用于城市廣場和城市道路的鋪設(shè), 不僅能防止雨水匯集, 保持交通暢通, 有效解決城市“熱島效應(yīng)”[4] ,吸塵、吸聲、降低噪音, 還可以美化環(huán)境, 變廢為寶, 節(jié)約自然資源[5] , 因此, 利用廢舊混凝土研制透水磚具有重要的意義。

2 制備工藝

利用廢舊混凝土制備透水磚的工藝為:

3 制備工藝的影響因素

用廢舊混凝土制備透水磚主要的影響因素包括: 原料清洗工藝、攪拌工藝、成型工藝, 養(yǎng)護(hù)工藝等。

3.1 原料清洗工藝

在混凝土塊的破碎過程中, 產(chǎn)生很多微細(xì)粉末, 包裹在破碎完的碎塊上。這種微細(xì)粉末組成比較復(fù)雜, 主要包括砂灰、粉塵、以及建筑垃圾拆卸現(xiàn)場粘附的土末及其他雜物, 在成型的過程中影響水泥和骨料的結(jié)合界面, 另外, 由于這些粉塵以細(xì)骨料的形式進(jìn)入透水磚, 嚴(yán)重影響透水磚透水性能。經(jīng)過清洗處理和未經(jīng)清洗處理的對比試驗(yàn)結(jié)果見圖1 所示, 圖中1、2、3 分別代表抗壓強(qiáng)度、透水系數(shù)、抗折強(qiáng)度。

3.2 攪拌工藝

為了使透水磚的外形美觀、顏色鮮艷, 達(dá)到美化環(huán)境的效果, 將建筑垃圾透水磚分為兩層制備:基層和面層。面層采用顏料制成彩色混凝土。建筑垃圾透水磚制料的攪拌關(guān)鍵在投料順序和攪拌時(shí)間。對其基層, 首先將膠結(jié)材料與集料混拌40s, 再加水及減水劑混拌; 對于面層, 先將顏料與膠結(jié)材料混合拌勻, 再與集料混拌40s, 然后加入水及減水劑辦和均勻。最后將拌和好的兩種混合料裝模, 按先基層, 再面層的順序裝填。

3.3 成型工藝

普通混凝土采用振動成型, 其目的是使混凝土盡可能密實(shí), 從而增加強(qiáng)度和提高耐久性。而透水磚因?yàn)樾枰杆@一特性導(dǎo)致其成型工藝與普通的混凝土有所不同, 經(jīng)過試驗(yàn)研究和查閱文獻(xiàn), 對透水磚采用靜壓成型工藝。

采用靜壓成型時(shí), 最主要的影響參數(shù)是成型壓力和保壓時(shí)間。成型壓力的大小對透水磚的強(qiáng)度和透水系數(shù)有著十分重要的影響。表1 是不同成型壓力研究透水磚的配合比。

從圖2 和圖3 可以看出, 隨著成型壓力的增大, 透水磚的抗壓強(qiáng)度在4 MPa 時(shí)達(dá)到最大, 然后隨著壓力的增大, 強(qiáng)度有所下降; 其抗折強(qiáng)度也是在3～4 MPa 時(shí)達(dá)到最大。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是: 在設(shè)計(jì)配合比時(shí)考慮的是有效孔隙率, 即自上而下的連通孔隙, 孔隙率和成型壓力的變化趨勢剛好相反, 在成型壓力為3～4 MPa 時(shí), 孔隙率達(dá)到設(shè)計(jì)要求, 當(dāng)小于3 MPa 時(shí), 孔隙率不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求, 透水磚內(nèi)部孔隙多, 集料接觸點(diǎn)少,強(qiáng)度偏低; 大于4 MPa 時(shí), 雖然孔隙率達(dá)到了設(shè)計(jì)要求, 但由于成型壓力過大, 內(nèi)部缺陷增多, 部分集料被壓碎, 從而導(dǎo)致其強(qiáng)度降低, 透水性能也相應(yīng)降低[6]。

透水磚保壓時(shí)間的長短對其初期強(qiáng)度有很大影響。如果保壓的時(shí)間過短, 被壓縮的空氣不能及時(shí)排出, 在透水磚內(nèi)部產(chǎn)生膨脹, 容易破壞顆粒間漿體粘結(jié)力和顆粒的機(jī)械嚙合力, 磚體易產(chǎn)生表面裂痕和掉角現(xiàn)象。圖為透水磚配合比同表1, 試件尺寸200mm×100mm×60 mm, 成型壓力為4 MPa, 采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)保壓時(shí)間對28 d 抗壓強(qiáng)度的影響。從圖4 可以看出對于相同配比, 相同壓力的透水磚, 隨著保壓時(shí)間的延長, 其強(qiáng)度增大, 但也不是一直增大, 達(dá)到90s 后, 其強(qiáng)度基本保持在一定值。

3.4 養(yǎng)護(hù)方法

養(yǎng)護(hù)的目的是為了保證透水磚凝結(jié)硬化得以正常進(jìn)行, 使透水磚獲得所需要的物理力學(xué)性質(zhì)和耐久性。

本研究采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù), 試件采用靜壓成型, 試件尺寸200mm×100mm×60 mm, 原材料配合比如表2 所列, 成型壓力為4 MPa, 保壓時(shí)間90S。表3 是兩種養(yǎng)護(hù)方法對透水磚強(qiáng)度的影響。

從表3 可知, 蒸汽養(yǎng)護(hù)的試件比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)度略高, 最佳的恒溫時(shí)間是8 h。其原因是恒溫階段是透水磚發(fā)生水化和水熱反應(yīng)的過程, 為強(qiáng)度增大的主要階段, 隨著恒溫時(shí)間的延長, 水化產(chǎn)物增多, 強(qiáng)度增大, 但達(dá)到一定時(shí)間后, 強(qiáng)度增大趨于穩(wěn)定, 因此會有一個(gè)最佳恒溫時(shí)間。

4 結(jié)論

通過對以上制備工藝的研究, 確定利用混凝乳制備透水磚的最佳工藝為: ( 1) 對原料進(jìn)行清洗;( 2) 采用靜壓成型, 成型壓力為4MPa, 保壓時(shí)間90s; ( 3) 采用蒸汽養(yǎng)護(hù)蒸養(yǎng)制度為升溫3 h, 恒溫時(shí)間為9 h, 降溫4 h, 恒溫溫度為800co。

參考文獻(xiàn):

[ 1] 陳道普.廢棄混凝土的再生利用— 再生混凝土[ J].河南建材,2003,(2): 20~22

[ 2] 李松玲, 杜惠芳.再生混凝土的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用的可行性探討[ J] .焦作工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2O01,(4): 312～313