李瑛

（廈門路橋翔通股份有限公司五通分公司，福建 廈門 361016）

再生骨料循環(huán)利用綜合研究

李瑛

（廈門路橋翔通股份有限公司五通分公司，福建 廈門 361016）

利用再生骨料是解決目前建筑垃圾問(wèn)題和天然骨料資源枯竭的重要途徑。本文通過(guò)分析再生骨料基本性能指標(biāo)，利用再生骨料替代天然骨料進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)分析，分析測(cè)試再生骨料混凝土力學(xué)性能和耐久性能，并最終運(yùn)用于工程實(shí)體，驗(yàn)證再生骨料推廣運(yùn)用的可行性。

廢棄混凝土；再生骨料；綜合利用；工程運(yùn)用

0 引言

由廢棄混凝土制備的骨料稱為再生混凝土骨料（簡(jiǎn)稱再生骨料）。近 10 年來(lái)，隨我國(guó)城市建設(shè)速度的加快，許多老建筑物已達(dá)到使用壽命，加之城區(qū)改造等工程，每年拆除的廢混凝土、廢磚量非常巨大，并呈現(xiàn)逐年增多的趨勢(shì)。傳統(tǒng)的建筑垃圾處理方法是掩埋，不僅占用大量的土地資源，而且耗費(fèi)巨大的建設(shè)經(jīng)費(fèi)，若將大量的建筑垃圾經(jīng)處理作為建筑原材料重新用于建設(shè)中去，有利于節(jié)約天然資源，解決日益增長(zhǎng)的垃圾處理危機(jī)，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益顯著。

再生骨料混凝土由于其自身特點(diǎn)，如表面較天然骨料更粗糙、棱角較多、孔隙率大、吸水率高，若按天然骨料混凝土的思路配制再生骨料混凝土，其基本工作性能會(huì)受到嚴(yán)重影響。本課題通過(guò)對(duì)再生骨料的性能指標(biāo)研究，進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行再生混凝土的力學(xué)性能及耐久性能的分析，探討在實(shí)際應(yīng)用的可行性。希望通過(guò)對(duì)再生骨料和再生混凝土的研究，提出對(duì)廢棄混凝土處理的一個(gè)途徑，減少?gòu)U棄混凝土對(duì)環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

水泥：福建永安建福水泥有限公司“建福牌”P·O42.5R水泥。

粉煤灰：漳州后石電廠生產(chǎn)的 II 級(jí)分選粉煤灰。

礦渣粉：三鋼集團(tuán)（龍海）礦渣粉有限公司 S95 級(jí)。

減水劑：采用廈門路橋翔通建材科技有限公司 LQ 系列高效減水劑，減水率達(dá) 25%。

粗集料：廈門楊峰建材公司生產(chǎn) 5～25mm 連續(xù)級(jí)配花崗巖碎石，含泥量小于 1%。

細(xì)集料：漳州河砂，II 級(jí)中砂，含泥量 0.3%。

再生骨料：本項(xiàng)目自制，由廢棄混凝土試塊通過(guò)砂石生產(chǎn)線加工，進(jìn)行統(tǒng)一的破碎、分選、清洗，制備出粗、細(xì)骨料。

1.2 試驗(yàn)方法

依據(jù) GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》、GB/T 25176—2010《混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料》及 JGJ/T 240-2011《再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》對(duì)再生骨料進(jìn)行相關(guān)性能指標(biāo)檢測(cè)。

依據(jù) JGJ 55—2011《混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》配制 C25和 C30 再生混凝土，采用不同地?fù)脚浔壤M(jìn)行試配驗(yàn)證。

依據(jù) GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和 GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行再生混凝土工作性、抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性能、抗氯離子滲透性檢測(cè)，對(duì)再生混凝土力學(xué)性能及耐久性能進(jìn)行綜合研究。

運(yùn)用再生混凝土進(jìn)行工程實(shí)體澆筑，對(duì)構(gòu)件裂縫和回彈進(jìn)行后期跟蹤。

2 再生骨料來(lái)源及性能指標(biāo)

試驗(yàn)所使用的廢棄混凝土原料均為試驗(yàn)室強(qiáng)度檢測(cè)樣品，所帶入的泥塊、雜物相對(duì)較少，成分相對(duì)單一，通過(guò)簡(jiǎn)易的集中破碎、清洗、篩分，就可獲得性能較為穩(wěn)定的再生粗骨料和再生細(xì)骨料（見圖 1，2）。

圖1

圖2

再生骨料表面附著的硬化水泥砂漿密度低，顆粒棱角較多、表面粗糙，空隙率大，在破碎過(guò)程中內(nèi)部產(chǎn)生大量微裂紋，這是與天然骨料最大的區(qū)別。性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見表 1～2，可知再生骨料的表觀密度、堆積密度、緊密密度等低于天然骨料，吸水率、吸水速率、壓碎指標(biāo)等高于天然骨料。

表1 再生細(xì)骨料性能指標(biāo)

表2 再生粗骨料性能指標(biāo)

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 配合比確定

混凝土配合比設(shè)計(jì)以盡量多的再生骨料替代天然骨料為原則，分別使用 0%、25%、50%、100% 的再生細(xì)骨料替代河砂和 0%、25%、50% 的再生粗骨料替代碎石，混凝土的配合比設(shè)計(jì)及其性能測(cè)試見表 3。

表3 C25 及 C30 混凝土配合比及性能測(cè)試結(jié)果 kg/m3

由表 3 試驗(yàn)結(jié)果可知，在配合比相同的情況下，隨著再生骨料摻配比例的提高，混凝土的坍落度變小，1h 坍落度經(jīng)時(shí)損失變大。再生骨料表面附著砂漿使其表面粗糙，再加上在破碎過(guò)程中，部分石子因受力沿紋理開裂，增加了新的粗糙面和棱角效應(yīng)，再生骨料多棱角，因而有較高的面積—體積比。吸水率高以及骨料粗糙的粒形效應(yīng)、棱角效應(yīng)造成了再生骨料這些特性。適量的再生骨料可以改善混凝土包裹性不好、易泌漿的缺陷，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及考慮到實(shí)際應(yīng)用的可行性，最終選定再生細(xì)骨料摻配比例為 50%，再生粗骨料的摻配比例為 50%，確定 C25 及 C30 再生混凝土的設(shè)計(jì)方案（見表 4）。

表4 確定混凝土配合比 kg/m3

3.2 再生骨料混凝土性能

再生骨料混凝土性能指標(biāo)如表 5，合理配制的再生骨料混凝土具有良好的工作性，坍落度可達(dá)到 180mm，粘聚較好，主要存在的問(wèn)題是坍落度損失稍大，可通過(guò)使用高性能減水劑及后摻法進(jìn)行改善。

適當(dāng)比例再生骨料的摻入對(duì)混凝土強(qiáng)度影響并不顯著，反而還有少許增強(qiáng)作用，分析原因可能是由于再生骨料的表面粗燥、微粉適量，無(wú)形中增加了水泥漿附著面，改變了混凝土實(shí)際的水膠比。

再生混凝土的抗?jié)B性變化并不明顯。理論上分析：再生混凝土的抗?jié)B性應(yīng)比普通混凝土差，但與普通混凝土一樣，水膠比依然是影響再生混凝土滲透性的主要因素，隨著水膠比減小，再生混凝土的抗?jié)B性能有逐漸升高的趨勢(shì)。在保證混凝土密實(shí)度，合理選定配合比，防止裂縫及采取其他措施條件下，仍然可以保證一般環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B要求。

按照 ASTM C1202/AASHTO T259 建議的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混凝土 6h 電通量進(jìn)行評(píng)價(jià)，C25 等級(jí)抗氯離子滲透性評(píng)價(jià)為中，C30 等級(jí)抗氯離子滲透性評(píng)價(jià)為低，再生骨料的高孔隙率影響權(quán)重小于膠凝材料密實(shí)度，設(shè)計(jì)的再生骨料混凝土滿足普通工程運(yùn)用。

表5 再生骨料混凝土性能檢測(cè)結(jié)果

4 再生骨料的工程運(yùn)用

經(jīng)過(guò)前期的材料準(zhǔn)備及試驗(yàn)試配驗(yàn)證后，在某工程的板面上澆注再生骨料混凝土，將再生骨料混凝土用于實(shí)體構(gòu)件中。澆筑構(gòu)件強(qiáng)度等級(jí) C25，選用建福 P·O42.5 水泥，坍落度控制 (150±30)mm，采用汽車泵泵送澆注方式，澆筑方量為118 m3。

再生骨料混凝土出廠實(shí)測(cè)坍落度 190mm，約 30min 到達(dá)工地后，實(shí)測(cè)坍落度 160mm，混凝土和易性較好，可泵送。混凝土泵送到板面后，坍落度稍小，但仍具施工性。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整完成澆注，并進(jìn)行后期跟蹤（見圖 3）。澆筑后進(jìn)行合理的抹面和養(yǎng)護(hù)，板面未出現(xiàn)有害裂縫。工地留置混凝土試塊 28d 強(qiáng)度達(dá)到 35.9MPa，回彈強(qiáng)度平均值為 37MPa，碳化深度基本在 1.5mm，滿足實(shí)體構(gòu)件強(qiáng)度要求。

圖3 澆筑后期檢測(cè)跟蹤

5 結(jié)論

（1）通過(guò)試配驗(yàn)證并綜合考慮實(shí)際生產(chǎn)可行性，選擇再生骨料與天然骨料相摻配的方式，再生骨料總摻量可達(dá)骨料用量的 50%。

（2）通過(guò)再生混凝土的實(shí)際生產(chǎn)澆注，發(fā)現(xiàn)再生混凝土運(yùn)用實(shí)際生產(chǎn)是可行性的，建議根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)再生骨料質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)。

（3）在我國(guó)，由于對(duì)再生混凝土的認(rèn)識(shí)剛剛起步，還沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的研究，很難產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)，其經(jīng)濟(jì)效益也就難以體現(xiàn)。但在節(jié)能減排的大環(huán)境下，相信再生混凝土必定有發(fā)展的空間。

[1] 任慶旺，邱茂智，薛梅，等． 再生混凝土的研究現(xiàn)狀及其基本性能[J]．建筑技術(shù)開發(fā)，2005(2)：44-46．

[2] 唐兵，何深榮．再生骨料混凝土應(yīng)用試驗(yàn)研究[J]．廣東建材，2014(11)：53-56．

［通訊地址］福建省廈門市湖里區(qū)金山街五通村浦口社廈門路橋翔通股份有限公司五通分公司試驗(yàn)室（361016）

李瑛，男，工程師。