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近年來世界地震頻發，我國最近就出現了罕見的汶川地震和玉樹地震。在這些自然災害中，倒塌房屋及拆除危房產生的建筑垃圾十分驚人，需要及時有效的處理[1－2]。同時我國又處在大規模的城市改造建設階段，由此產生的建筑垃圾也需要處理。
傳統填埋處理不僅占用大量的土地，而且污染環境，把建筑垃圾資源化利用是一種有效的處理方式[3－4]。通過利用廢舊混凝土及廢棄磚渣分別生產不同的再生骨料，即再生碎混凝土骨料和再生磚渣骨料，同時利用本課題組設計的三排孔承重再生混凝土砌塊，生產再生碎混凝土骨料的再生混凝土砌塊（A類）和再生磚渣骨料的再生混凝土砌塊（B類）。經過試驗A類再生混凝土砌塊強度等級達到MU10.0，B類再生混凝土砌塊強度等級達到MU5.0，都滿足承重砌塊強度等級要求。通過研究對比這兩種砌塊砌體的抗壓強度、應力－應變規律、彈性模量和泊松比表明，再生混凝土砌體具有很好的抗壓強度和變形能力，可作為承重墻體材料使用。
1試驗方案及抗壓試驗
1.1再生混凝土砌塊
再生混凝土砌塊為本課題組自己設計的三排孔再生混凝土砌塊，具體尺寸見圖1。
圖1再生混凝土砌塊
用于生產再生混凝土砌塊的兩種再生骨料，第一種再生碎混凝土骨料是廢舊混凝土粉碎而成的，廢舊混凝土經顎式破碎機粉碎后進行篩分，分別得到粒徑范圍大于10mm，5～10mm，小于5mm三種粒徑的再生骨料。本試驗生產再生混凝土砌塊所用的骨料為粒徑小于5mm的再生細骨料和粒徑5～10mm的再生粗骨料。第二種再生磚渣骨料是由廢舊磚渣生產，經錘式破碎機一次粉碎得到小于10mm的再生磚渣粗、細骨料的混合料。通過調整不同配合比試驗，由廢舊混凝土粉碎的再生骨料生產的再生混凝土砌塊平均抗壓強度為10.5MPa，達到MU10.0砌塊強度等級。由廢磚渣生產的再生混凝土砌塊平均抗壓強度達到5.31MPa，強度等級達到MU5.0要求。
1.2試件設計
再生混凝土砌塊分別用A類再生混凝土砌塊和B類再生混凝土砌塊，砂漿分別用M2.5，M5.0，M7.5，M10.0五種強度等級的水泥砂漿。抗壓再生混凝土砌體按GBJ129—90《砌體基本力學性能試驗方法標準》[5]砌筑，砌體的厚度為砌塊寬度，砌體的寬度為主規格砌塊長度，高度為三皮砌塊高度加二層灰縫厚度，中間一皮砌塊有一條豎向灰縫，如圖2所示。再生混凝土砌塊砌體抗壓試驗共分6組，在本課題組前期研究中，A類砌塊質量較穩定，每組設計3個試件，B類砌塊由于用再生磚渣生產，抗壓強度的變異系數較大，每組設計5個試件，共計24個試件，具體方案見表1。
表1再生混凝土砌塊砌體抗壓試驗方案
圖2再生混凝土砌體
砌體試件同等級砂漿由一名中等技術水平的瓦工，采用分層流水作業法砌筑，并應使每盤砂漿均勻地用于各個試件。砌體試件的砌筑過程中，應隨時檢查砂漿的飽滿度。砌體試件和砂漿試件在室內自然條件下養護28d后，同時進行試驗。試件頂部用厚度為10mm的1∶3水泥砂漿找平，并應采用水平尺檢查其平整度。
1.3再生混凝土砌體抗壓試驗
試驗在YE－200A壓力試驗機上進行，最大壓力2000kN。在試件兩個寬側面的豎向中線上，通過粘附與試件表面的表座，安裝千分表測量試件的軸向變形。測點間的距離，為一個砌塊厚度加一條灰縫厚度倍數。在寬側面的水平中線上安裝儀表，測點和試件邊緣的距離不應小于50mm，測量試件的橫向變形，加載及測試方案
對于試件施加預估破壞荷載的5%時，檢查儀表的靈敏性和安裝的牢靠性。在預估破壞荷載的5%至20%區間內，應反復預壓3～5次。兩個寬側面的軸向變形值的相對誤差，不應超過10%。當超過時，應重新調整試件的位置或墊平試件。預壓后，應卸荷并將千分表指針挑撥至0點，每級的荷載，應為預估破壞荷載值的10%，并應在1～1.5min內均勻加完；恒載1～2min后施加下一級荷載。施加荷載時，不得沖擊試件，并應同時測記變形值。當加荷至預估荷載值的80%時，應拆除儀表，然后將試件連續加荷至破壞。
從試件破壞特征上看，在破壞前沒有顯著征兆。一般在窄側面先出現細微的豎線裂紋，一旦裂紋出現，承載力就增加緩慢。隨著繼續加載，裂縫在寬側面也出現豎向或斜向裂縫，窄側面的豎向裂縫逐漸擴大，并連成豎向通縫而向外鼓出，最后整個試件破壞（圖4）。
圖4再生混凝土砌體破壞特征
從試件斷裂面看，在三排孔再生混凝土砌塊頂面兩肋連接處容易出現豎向裂縫，并與相鄰的混凝土砌塊形成通縫而導致整個構件破壞。從試驗過程來看，砌體的初裂荷載出現較晚，有些試件初裂荷載與極限荷載相差不大，在實際應用中應引起重視。再生混凝土砌塊砌體的試驗結果見表2，在表中列出了試驗構件的砌塊強度、砂漿強度、初裂荷載、極限荷載等。
表2再生混凝土砌塊砌體試驗結果
2試驗結果分析
2.1抗壓強度分析
GB50003—2001《砌體結構設計規范》[6]中采用的砌體軸心抗壓強度平均值公式是
，利用公式計算6組的抗壓強度及試驗實測值見表3。通過表3比較，無論是A類砌體還是B類砌體再生混凝土砌體抗壓強度的計算值均小于實測值，說明我國現行砌體規范軸心抗壓強度平均值計算公式可以應用于再生混凝土砌體，再生混凝土砌體與普通混凝土砌體破壞機理是相似的。
A類砌塊生產用的再生骨料是由廢舊混凝土破碎而成，有些性能接近天然骨料，用于生產再生混凝土砌塊已達到MU10.0強度等級。B類砌塊是由再生磚渣骨料生產而成，由于廢磚渣中含有大量的廢舊砂漿，粉碎后不但壓碎指標大得多，而且含有大量的粉塵及細微泥土顆粒，生產出的再生混凝土砌塊只有MU5.0強度等級。由于以上原因，A類砌塊的各方面性能均優于B類砌塊，雖然B類砌體經過試驗計算值也小于實測值，但建議實際應用計算時還應慎重對待，B類砌塊不應用于有抗震要求的砌體結構中。
由于試驗數據較少，再生混凝土砌塊砌體抗壓強度計算公式還需要大量的試驗數據進行驗證，應用于工程實際還需要進一步研究。
表3再生混凝土砌體試驗實測值與計算值
2.2應力－應變曲線
根據試驗結果，畫出6組試驗砌體應力－應變曲線，每組應力及應變取對應的平均值。A類砌體如圖5，B類砌體如圖6所示。圖5、圖6中所示應力－應變曲線的相關特性是在普通壓力試驗機上的試驗結果。當應力達到砌體極限強度時，由于試驗機剛度不足，砌體內的應力減小，積蓄在試驗機內的應變能迅速釋放，砌體急劇破壞，因此很難測出應力－應變下降段曲線，所以本文也只討論應力應變曲線的上升段部分。
1）對于同一類再生混凝土砌體，無論是A類，還是B類，砂漿是影響砌體性能的主要因素，隨著砂漿強度的提高，砌體的抗壓強度也升高，但對于同一類砌塊砌體其變形減少。
2）比較A類與B類砌體，由于A1、B3用的砂漿強度相同，從圖中可以看出，砂漿相同時，砌塊性能又影響再生混凝土砌體應力－應變曲線。A類砌塊整體性能優于B類砌塊，A1的強度和變形值均大于B3試件，說明再生碎混凝土砌塊砌體性能優于再生磚渣砌體的性能，即強度高、延性好。
3）應力－應變曲線的斜率表示砌體的彈性模量，從圖中可以看出，對于同一類砌體，隨著砂漿強度的提高，其斜率越大，即彈性模量越大。比較圖5、圖6可知，當砂漿強度相同時，A類砌體的應力－應變曲線的斜率越較B類的斜率大，即彈性模量較大。說明砌塊性能越好，再生混凝土砌塊的彈性模量越大，砌體的抗壓剛度也越大。
2.3彈性模量
根據應力－應變曲線可計算出再生混凝土砌塊砌體的彈性模量。由于砌體是一種彈塑性材料，曲線上各點應力與應變之間的關系在不斷變化。通常用下列3種方式表達砌體的彈性模量：1）砌體的切線模量，即砌體應力應變曲線上任一點切線與橫坐標夾角的正切值。2）初始彈性模量，即應力－應變曲線在原點切線的斜率。3）砌體的割線模量，即應力－應變曲線上某點與原點所連割線的斜率。按照我國相關規范規定取σ=0.43fm時的割線模量E。
按照砌體規范彈性模量E的計算方法，對于混凝土砌塊砌體，采用M5.0砂漿時，E=1500f；M7.5砂漿時，E=1600f；采用大于M10砂漿時，E=1700f。f為砌體抗壓強度設計值，根據GB50003—2001取值，對于B1，B3組合沒有給出其設計值，故本文暫未列出其對應的彈性模量計算值。彈性模量的實測值及規范計算值結果見表3。
從表3及圖5、圖6中可以得出，再生混凝土砌塊砌體，對于同一類砌體（A類或B類）砂漿是影響其彈性模量的主要因素，隨著砂漿強度的提高，彈性模量增大。對比A1、B3可知，若砂漿強度相同，由于A類砌塊的性能優于B類砌塊，故在砂漿強度相同時，A類砌體的彈性模量大于B類砌體。
對于再生混凝土砌塊砌體，彈性模量的計算值均小于實測值，說明再生混凝土砌體具有很好的抗壓剛度，具有較高的抵抗變形能力。
2.4泊松比
根據試驗結果畫出A類再生混凝土砌體及B類再生混凝土砌體應力－泊松比曲線，如圖7、圖8所示。從圖中可以看出，泊松比在0.1之前不是很規律，有小幅波動，這是由于剛開始加載時砌體和儀表之間有個協調過程，在0.1～0.2之間泊松比隨應力近九十度角直線上升趨勢，泊松比較穩定，泊松比超過0.2時，由于此時對應的荷載使砌體出現豎向裂縫，橫向應變急劇增加，從圖中可以看出，在應力增加很小的情況下泊松比大幅度增長，幾乎呈水平直線，直到砌體完全破壞。
按GBJ129—90《砌體基本力學性能試驗方法標準》取應力等于0.4fc,m時的泊松比為該試件的泊松比，實測計算值見表3。根據計算結果A類再生混凝土砌體和B類再生混凝土砌體的泊松比相差不大，都在0.1～0.2之間，由于數據較少，再生混凝土砌體泊松比取值還需要近一步研究。
3結語
1）試驗結果表明，再生混凝土砌塊砌體無論是A類再生碎混凝土砌塊砌體，還是B類再生磚渣混凝土砌塊砌體，其實測值均大于規范計算值，故可用現行國家砌體結構設計規范計算再生混凝土砌體。對于A類砌體可用于抗震要求的結構中，B類砌體不建議使用在有抗震要求的結構。
2）再生混凝土砌塊砌體的彈性模量均大于規范計算值，再生混凝土砌體具有很好的抗壓剛度，抵抗變形能力較好。
3）再生混凝土砌塊砌體的泊松比在0.1～0.2之間，由于數據較少，其具體確定時仍需根據再生混凝土砌體具體情況選用。
4）砌塊性能和砂漿強度都影響再生混凝土砌塊砌體的性能，隨著砌塊及砂漿強度提高，砌體的強度和彈性模量也相應增加，在砌塊相同時，砂漿強度提高，砌體的變形能力下降。
參考文獻
[1]孫躍東，周德源.我國再生混凝土的研究現狀和需要解決的問題[J].混凝土，2006（4）：25－28.
[2]權宗剛.地震后建筑垃圾資源化技術及其在重建中的應用探討[J].磚瓦，2008（9）：92－95.
[3]王武祥.建筑垃圾的循環利用[J].建材發展導向，2005（1）：67－71.
[4]劉婷婷，張濤.再生混凝土研究現狀和存在的問題[J].山東建材，2005（4）：58－60.
[5]GBJ129—90砌體基本力學性能試驗方法標準[S].
[6]GB50003—2001砌體結構設計規范[S]
