郭鯤鵬, 李 群, 劉劍鋒

(金鵬裝配式建筑有限公司，安徽 滁州 239000)

0 引 言

混凝土是全球范圍內(nèi)用量最大的建筑材料，也是裝配式建筑使用最多的一種建筑材料。混凝土的制備需要消耗大量的砂、石、水泥、水等自然資源及能源，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)這些資源的使用以及對(duì)廢棄混凝土的不合理清理，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。

二十多年前國(guó)內(nèi)便提出了再生混凝土概念，將廢棄混凝士經(jīng)清洗破碎、分級(jí)并按一定比例相互配合后可得到“再生骨料”，部分或者全部利用“再生骨料”制備的混凝土稱為“再生混凝土”。充分合理的利用再生混凝土能有效節(jié)約天然骨料資源，對(duì)保護(hù)環(huán)境和自然資源具有十分重要的作用和意義[1]。

1 再生混凝土技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容

1.1 再生混凝土骨料的制作方法

再生混凝土是指將廢棄的混凝土塊經(jīng)過(guò)破碎、清洗、分級(jí)后，按一定比例與級(jí)配混合，部分或全部代替砂石等天然集料(主要是粗集料)，再加入水泥、水等配而成的新混凝土[2]。

1.2 再生混凝土試驗(yàn)配合比研究

再生混凝土配合比可以采用裝配式工廠混凝土攪拌站長(zhǎng)期使用的成熟配合比為基礎(chǔ)而進(jìn)行改進(jìn)，所用原材料除骨料以外與攪拌站長(zhǎng)期使用的完全一致。

再生骨料的材性、砂率、水膠比、膠凝材料用量、礦物摻合料的種類和摻量等都對(duì)混凝土的性能有明顯影響。但由于我們的試配是建立在攪拌站原有配合比和原材料的基礎(chǔ)上的,因此,主要針對(duì)建筑垃圾再生骨料的特性進(jìn)行了需水量和砂率影響的試驗(yàn)研究。

1.3 再生混凝土性能研究

1.3.1 再生混凝土的力學(xué)性能

力學(xué)性能是混凝土的重要性能，由于再生骨料棱角多、表面粗糙以及孔隙率大等原因，再生混凝土的力學(xué)性能較普通混凝土發(fā)生了許多變化。采用相同配合比制備的再生混凝士強(qiáng)度較天然骨料混凝士降低約10%，但其差距會(huì)隨齡期的增長(zhǎng)而縮小[3]。所以，在裝配式構(gòu)件產(chǎn)品生產(chǎn)中，再生混凝土一般用于填充墻、保溫墻板等非承重預(yù)制構(gòu)件中。

1.3.2 再生混凝土的工作性能

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)混凝土的施工來(lái)說(shuō),最重要的是流動(dòng)性及良好的黏聚性、保坍性。由于部分裝配式異型構(gòu)件作業(yè)面狹窄、鋼筋密度大，現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑只能用小泵進(jìn)行，這樣不僅對(duì)混凝土的流動(dòng)性有很高的要求，同時(shí)對(duì)混凝土的保坍性也有很高的要求。再生混凝土可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整骨料大小和合適的配合比，在摻加相應(yīng)的外加劑，不僅能滿足混凝土的和易性要求，也能使構(gòu)件成型后外觀質(zhì)量更加標(biāo)準(zhǔn)。一般認(rèn)為與普通混凝土相比,再生混凝土的坍落度減小，流動(dòng)性變差。但由于集料表面粗糙，增大了再生混凝土拌合物的摩擦阻力，使得再生混凝土保水性與黏性增強(qiáng)。要獲得與普通混凝土相當(dāng)?shù)墓ぷ餍阅埽偕炷列枰嗉铀?%～15%，基于此一些研究人員建議采用預(yù)飽和水法讓再生集料在使用前先吸水飽和[4]。

1.3.3 再生混凝土的耐久性能

抗碳化性能和抗凍融性能是混凝土耐久性能的重要指標(biāo)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得出：①隨著時(shí)間的推移，混凝土試塊的碳化深度在逐漸變大，再生混凝土的抗碳化性比普通混凝土稍微差一點(diǎn)，主要原因可能是再生混凝土的骨料存有一定的裂縫，使得在碳化過(guò)程中更容易讓二氧化碳通過(guò)，其抗碳化的能力略差;②在相同的凍融循環(huán)次數(shù)下，再生混凝土凍融前后的質(zhì)量損失大于普通混凝土，這是因?yàn)樵偕炷林泄橇系奈蔬h(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通混凝土中骨料的吸水率。伴隨著溫度降低，混凝土孔隙中的水分將會(huì)開(kāi)始結(jié)冰，在此過(guò)程中水的膨脹會(huì)受限制于較大孔隙中凍結(jié)水分產(chǎn)生制約。而再生混凝土因骨料自身存在著較多的裂縫空隙，所以其會(huì)發(fā)生凍脹而正好缺少緩解膨脹壓力的自由孔隙，當(dāng)靜水的壓力作用在孔隙壁上時(shí)就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)大的抗拉強(qiáng)度，達(dá)到混凝土的極限抗拉強(qiáng)度的機(jī)會(huì)就會(huì)更加的大，所以這樣再生混凝土的表面脫落就越多，即混凝土試塊的破壞就更加的嚴(yán)重[5]。

1.3.4 再生混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量

再生混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量主要是指表面平整度，裂紋、蜂窩、麻面現(xiàn)象。而外觀質(zhì)量主要受水泥、粗細(xì)集料等因素影響，再生骨料通過(guò)清洗、分級(jí)后已接近于天然骨料，對(duì)外觀質(zhì)量影響不大。所以，提升外觀質(zhì)量更好的的辦法是從生產(chǎn)工藝和養(yǎng)護(hù)方式上入手。

2 再生混凝土技術(shù)的應(yīng)用

2.1 再生混凝土骨料破碎加工

目前再生骨料的加工方法大同小異,即將不同的切制破碎設(shè)備、傳送機(jī)械、篩分設(shè)備和清除雜質(zhì)的設(shè)備有機(jī)地組合在一起共同完成破碎、篩分和除去雜質(zhì)等工序最后得到符合質(zhì)量要求的再生細(xì)骨料和再生粗骨料。

生產(chǎn)過(guò)程包括三個(gè)階段:

(1) 預(yù)處理階段：除去廢棄混凝土中的其他雜質(zhì),用破碎機(jī)將混凝土塊破碎顆粒狀；在裝配式構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)因?yàn)楦鞣N原因造成構(gòu)件的損壞而報(bào)廢或每天的混凝土殘?jiān)鼡p耗等，而這些廢棄混凝土非常占用存放空間，那么首要任務(wù)就是將這些廢棄物破碎處理，分類存放，并且破碎拆除出來(lái)的鋼筋也可以回收再利用。

(2) 碾磨階段：混凝土塊在偏心轉(zhuǎn)筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)使其相互碰撞、摩擦、碾磨除去附看于管料表面的水泥漿和砂漿。碾磨后的混凝土塊大小不一，形成一種多級(jí)的連續(xù)級(jí)配。將這些多級(jí)骨料拌和水泥、外加劑形成再生混凝土。但因性能影響，僅可用于透水磚，路牙石等非承重、安全因素較小的構(gòu)件中。

(3) 篩分階段：最終的材料經(jīng)過(guò)過(guò)篩除去水泥和砂漿等細(xì)小顆粒最后得到的即為高性能再生骨料。進(jìn)過(guò)篩分清理后的再生骨料，性能較好，與天然骨料性能接近，采用合適的配合比，即可形成性能較好的再生混凝土，可用于裝配式房屋建筑的非承重構(gòu)件生產(chǎn)中。比如填充墻、室外裝飾掛板等。

2.2 再生混凝土構(gòu)件性能試驗(yàn)

結(jié)合我公司的生產(chǎn)情況，可以將廢棄混凝土破碎后生產(chǎn)混凝土填充墻、混凝土保溫墻板等裝配式構(gòu)件,也可以制作混凝土路牙石、排水溝等非承重構(gòu)件。對(duì)再生混凝土構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)性能和物理性能的研究，通過(guò)試驗(yàn)研究再生骨料的含量、外加劑摻入量和構(gòu)件類型設(shè)計(jì)對(duì)混凝土構(gòu)件物理力學(xué)性能的影響，并與天然混凝土進(jìn)行對(duì)比，尋找能作為墻體材料的合理配合比，進(jìn)而進(jìn)行再生混凝土構(gòu)件的抗壓試驗(yàn)，對(duì)比分析設(shè)計(jì)規(guī)范中的抗壓計(jì)算公式，對(duì)再生混凝土構(gòu)件的抗壓適用性，為進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)再生混凝土構(gòu)件提供試驗(yàn)依據(jù)。

3 再生混凝土技術(shù)主要技術(shù)難點(diǎn)和解決方法

3.1 技術(shù)難點(diǎn)

再生混凝土主要技術(shù)難點(diǎn)在于如何提高再生混凝土強(qiáng)度，由于再生骨料的來(lái)源是原本廢棄的混凝土，因此，其本身會(huì)出現(xiàn)一定的裂縫現(xiàn)象，骨料的強(qiáng)度也會(huì)受到嚴(yán)重的影響。由于混凝土碎塊的成分比較復(fù)雜，所以混凝土的強(qiáng)度也就不同。往往混凝土表面會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的碳化現(xiàn)象?；炷凉橇显诮?jīng)過(guò)腐蝕侵蝕之后，內(nèi)部會(huì)變得酥軟，強(qiáng)度明顯下降。一般情況下，混凝土骨料的強(qiáng)度相對(duì)較低，應(yīng)用情況相對(duì)比較復(fù)雜。現(xiàn)階段，我國(guó)的再生骨料混凝土主要是用來(lái)對(duì)中檔或者是低擋的混凝土來(lái)進(jìn)行配制。

3.2 解決方法

一是提高混凝土強(qiáng)度。要想提升混凝土的強(qiáng)度，就應(yīng)該不斷增強(qiáng)骨料的強(qiáng)化作用。在此過(guò)程中，不可避免地要進(jìn)行機(jī)械和溶液的處理。在機(jī)械處理的過(guò)程中，其主要的目的就是要去除混凝土骨料表面的水泥砂漿等成分。如果再生混凝土骨料經(jīng)過(guò)球磨機(jī)活化之后，必然會(huì)提升自身的質(zhì)量。而且，再生骨料的壓碎指標(biāo)明顯降低，可以在鋼筋混凝土構(gòu)件中得以高效的應(yīng)用。溶液處理的復(fù)雜程度相對(duì)較高，需要經(jīng)過(guò)酸液和其他的化學(xué)漿液的清理之后，再對(duì)骨料進(jìn)行浸泡，待其完全干燥之后就可以進(jìn)行高效地處理。另外，還應(yīng)該對(duì)可再生骨料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提升其密集程度,提升骨料的穩(wěn)定性和堅(jiān)實(shí)程度[6]。

二是合理地利用再生混凝土。裝配式建筑構(gòu)件對(duì)混凝土強(qiáng)度要求較高，安全性能要求較嚴(yán)，這極大的限制了再生混凝土的發(fā)展。但合理的利用再生混凝土同樣能夠發(fā)揮再生混凝土的用途。裝配式建筑構(gòu)件中，部分構(gòu)件采用非承重結(jié)構(gòu)，比如填充墻、裝飾掛板、彩色混凝土等，也可用于市政項(xiàng)目，比如透水磚、路牙石、排水溝等，其再生骨料原本的缺點(diǎn)反而成為新型預(yù)制構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)，合理利用，貼近天然。

4 再生混凝土技術(shù)研究的意義和目標(biāo)價(jià)值

由于再生骨料與天然骨料的性質(zhì)不同,故再生骨料混凝土與天然骨料混凝土的性能亦不相同。再生混凝土與天然骨料混凝土相比,其抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和坍落度都比較低,但是如果采用合適的配合比和加入適當(dāng)?shù)耐饧觿?則與天然混凝土的性能相近,甚至超出。所以,利用廢棄混凝土作為再生骨料制作混凝土構(gòu)件,甚至可以替代天然混凝土構(gòu)件,起到建筑資源循環(huán)利用的作用,具有很好節(jié)能與環(huán)保的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益,并具有廣泛的應(yīng)用前景在裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中，混凝土每天都會(huì)產(chǎn)生一定的損耗，這些損耗的混凝土如果能充分再利用，制作成不同性能的混凝土，用于不同的構(gòu)件生產(chǎn)，能夠形成非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。