孙明

摘要：根据国家政策导向，结合再生混凝土的国内外研究现状，以降低建筑使用过程中的能耗，并实现资源的再循环利用为宗旨，提出以废弃混凝土制作的再生骨料和聚苯乙烯发泡颗粒为基础，并掺加钢纤维和聚丙烯纤维，制作保温砌块并对其性能进行技术经济分析，解决普通再生骨料混凝土制品强度低、耐久性差的问题，扩展再生混凝土的应用领域，为相关研究提供参考。

Abstract： According to the political direction of the country， combining of recycled concrete research status， to reduce building energy consumption in the process of use and realize the recycling resources for the purpose， this paper proposes the insulation block which is based on the recycled aggregate from wasted concrete with polystyrene foam particles， and adds fiber and polypropylene fiber， then analyzes the technical and economical of its performance， solving the problem about low strength and poor durability of recycled aggregate concrete product， expanding the application areas of recycled concrete， providing a reference for related research.

关键词：再生混凝土砌块;保温;纤维

Key words： recycled concrete block;insulation;synthetic fabric

中图分类号：TU528.58                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）08-0093-02

0  引言

随着我国基础建设的快速发展，旧建筑物改建、拆除产生的建筑垃圾总量已超过13亿吨并逐年增加。同时砖瓦作为关乎建筑物质量品质、寿命安全的基础建筑材料，在当前巨大的节能减排压力下，如何适应建筑工业化和城乡建筑及基础设施发展的新需求，节约保护自然资源，使用绿色无毒、节能环保、轻质高强的新型建筑材料成为建设领域的重要趋势。

1  研究背景

我国混凝土产量超20亿m3，混凝土中的沙石含量占混凝土70%左右，每年需要开采超过35亿吨的沙石用于配制混凝土[1]，消耗大量资源，严重破坏生态环境。所以学习国外先进经验，对废弃混凝土进行回收再利用，成为建设节约型社会的重要举措。

2017年，国家发展改革委办公厅、工业和信息化部办公厅关于印发《新型墙材推广应用行动方案》的通知（发改办环资[2017]212号）提出，到2020年，全国县级（含）以上城市禁止使用实心粘土砖，地级城市及其规划区（不含县城）限制使用粘土制品，副省级（含）以上城市及其规划区禁止生产和使用粘土制品;新型墙材产量在墙材总量中占比达80%，新建建筑中新型墙材应用比例达90%。

再生混凝土制品符合国家财政部关于新型墙体材料增值税政策的通知（财税[2015]73号）附件中《享受增值税即征即退政策的新型墙体材料目录》对新型墙体材料的认定，能够让生产厂家拥有增值税即征即退50%的优惠政策，具有很强的市场竞争力。

工业和信息化部、环境保护部、国家安全监管总局关于加快烧结砖瓦行业转型发展的若干意见（工信部联原[2017]279号提出发展绿色建筑、装配式建筑和海绵城市等建设所需新产品，重点发展结构功能一体化的自保温砌块、清透水路面砖等产品。具备自保温性能的再生混凝土砌块成为近年来研究的一个焦点。

2  国内外研究现状

Dylewski[2]使用陶粒、回收利用的废弃混凝土为粗骨料，制作轻质保温砌块，具有造价较低、耐久性较高、耐火性较好、保温隔热性能好等优点。Butler等[3]研究了不同骨料强度对再生混凝土性能的影响，指出骨料原生强度是影响再生混凝土断裂能和弹性模量的重要方面。Andreu Gonzalez等[4]指出原生强度高的再生骨料制备的混凝土物理指标与普通混凝土性能相似。肖建庄等[5]指出再生细骨料的级配曲线不满足現行规范的要求;经适当人工级配调整后的再生细骨料级配曲线良好，满足现行规范要求。

国内外相关研究都有力地促进了行业发展，制约再生混凝土材料应用的瓶颈主要是强度和耐久性。尤其废弃混凝土破碎后得到的再生混凝土骨料一般存在棱角过多、针状物所占比例过大等问题，吸水率高、压碎指标大、空隙率大、表观密度低，导致使用再生骨料的混凝土强度低、耐久性差的问题特别突出。利用纤维的强化作用解决再生保温混凝土砌块应用中存在的问题，为再生混凝土制品的推广拓展空间。

3  砌块设计思路

根据砌块的构成、再生骨料与聚苯颗粒的工程性能及附加纤维的作用机理，首先调整聚苯颗粒用量和再生骨料配比，制作保温性能合格的聚苯颗粒混凝土，然后试验不同类型纤维，如钢纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维对混凝土性能的影响，选择最适合掺入聚苯颗粒砌块的纤维种类和掺量，制作混合纤维再生混凝土保温砌块。随后对砌块进行力学性能和热工性能实验，并使用节能软件模拟砌块应用于实际工程中的情况，进行技术经济分析，最终获得具有工程应用前景的混合纤维再生混凝土保温砌块产品。

在聚苯乙烯保温混凝土中掺入钢纤维不能明显提升混凝土抗压强度[6]，但能显著提高劈裂抗拉强度，并降低干燥收缩率。但钢纤维的密度较大，会使混凝土出现分层现象。所以可以适当减少钢纤维的用量，加入低弹性模量的聚乙烯纤维，由于单位质量下这种纤维的数量多，纤维单丝分布在成品混凝土内部，形成了乱向撑托体系，可以在一定程度上阻止微细裂纹的产生，填充成品混凝土中孔洞，有效减少成品混凝土的塑性收缩。这两种不同尺度与不同性能的纤维在砌块不同的受荷阶段和不同的结构层次发挥增强、增韧作用，达到逐级阻裂和性能互补的作用，可获得具有优异综合力学性能的混杂纤维增强的混凝土保温砌块。

砌块中加入的发泡聚苯颗粒颗粒孔洞结构较好，导热系数低，保温隔热性能好，有稳定的热工性能与力学性能，能大幅提升砌块的保温性能，但是由于聚苯乙烯为憎水性非极性高分子，和水泥之间不能很好结合，普通聚苯乙烯混凝土制品往往强度不高。由于再生粗骨料相对于天然粗骨料表面多包裹一层水泥混凝土，其针状颗粒以及表面扁平颗粒量大于天然骨料，表观密度、堆积密度低于天然骨料，与聚苯颗粒之间的密度差异相对较小，形成合理级配，填充了聚苯乙烯颗粒和水泥之间的空隙，提升成品混凝土砌块的密实度和强度。

回收拆除的房屋得到废弃混凝土，清除其中的渣土和钢筋，然后用颚式破碎机进行初次破碎，筛分粒径0.1mm-5mm的部分作为细骨料，粒径5mm-20mm的部分作为粗骨料，剩余碎块放入反击式破碎机进行再次破碎，然后再进入筛分机，获取再生细骨料和粗骨料。通过实验最终确定砌块的组成材料为水泥、再生粗骨料、再生细骨料 、树脂胶粉、钢纤维、聚丙烯纤维、保水剂、聚苯乙烯泡沫和水，导热系数为0.165w/m·K。

4  技术经济分析

使用建筑节能分析软件模拟该砌块应用于湖南省永州市1栋7层住宅楼的情况，该住宅建筑建筑面积为758.8m2，高度23.1m，体形系数为0.46，计算其热工参数并进行节能分析。通过计算机仿真计算，首先获得混合纤维再生混凝土保温砌块应用于该建筑时墙体的构造热工参数，再对建筑整体进行外墙节能分析，最后计算得出外墙平均传热系数为0.85w/m2·K，既满足我国住建部颁布的《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2010）中“体形系数>0.40，外墙平均热惰性指标>2.5时，外墙平均传热系数应≤1.0”的规定，也满足更严格的《湖南省居住建筑节能设计标准》（DBJ43/001-2017）中“体形系数>0.40，外墙平均热惰性指标>2.5时，外墙平均传热系数应≤0.90”的要求。

将混合纤维再生混凝土保温砌块应用的价格和性能指标与市场上常用产品进行如表1所示对比，分析这些常用材料应用于同一建筑时的性能与成本价格，可以看到同样单位面积下，陶粒保温混凝土砌块构成的墙体价格更贵且传热系数大，不符合国家节能规范要求，而发泡水泥无机保温板性能好但是价格昂贵，混合纤维再生混凝土保温砌块价格便宜，保温性能好。

5  结语

房地产业是我国重要的支柱性产业之一，一直保持着良好的发展势头，以湖南省为例，2018年建筑业增加值2549.8亿元，房屋建筑施工面积59253.3万m2，比上一年增长8.5%。湖南省经济和信息化委员会2017年在关于印发《湖南省墙体材料革新“十三五”规划》的通知（湘经信原材料[2017]171号）中提出，到2020年，全省满足建筑节能要求的自保温墙材比率提高至新型墙体材料的20%;新型墙体材料工业废弃物年利用量达到1800万吨。这为利用废旧混凝土制作混合纤维再生保温混凝土砌块提供了广阔的市场和有力的政策支持，值得进行更为深入的应用研究。

参考文献：

[1]黄鹭红，周波，龙恩深.汶川地震灾区建筑垃圾的资源化方式与管理策略[J].四川建筑科学研究，2010，36（04）：195-197.

[2]R. Dylewski， J. Adamczyk. Enhancement in early strengths of slag-cement mortars by adjusting basicity of the slag prepared from fly-ash of MSWI[J]. Cement and Concrete Research， 2014， 39（8）：651-658.

[3]Butler L， West J S， Tighe S L. Effect of recycled concrete coarse aggregate from multiple sources on the hardened properties of concrete with equivalent compressive strength[J]. Construction & Building Materials， 2013， 47（47）：1292-1301.

[4]Andreu G， Miren E. Experimental analysis of properties of high performance  recycled aggregate concrete[J]. Construction & Building Materials， 2014， 52（2）：227-235.

[5]肖建莊，林壮斌，朱军.再生骨料级配对混凝土抗压强度的影响[J].四川大学学报（工程科学版），2014，04：154-160.

[6]张文华，吕毓静，刘鹏宇.EPS混凝土研究进展综述[J].材料导报，2019，33（13）：2214-2228.