張云開 李詠琪

1 影響再生粗骨料性能的主要因素

1.1 骨料表面硬化水泥砂漿的數量

原始再生骨料表面粗糙，并含有硬化水泥砂漿，硬化水泥砂漿粘接界面是再生骨料的脆弱處，所以再生粗骨料表面含有硬化水泥砂漿的數量直接影響再生粗骨料品質，并且在破碎過程中對骨料產生大量創(chuàng)傷而導致微裂紋，從而影響再生粗骨料的性能。在拌制過程中再生骨料薄弱處的砂漿會出現脫落現象，影響混凝土的孔結構，使再生混凝土性能不穩(wěn)定，從而嚴重影響再生粗骨料的性能。因此，去除骨料表面的硬化水泥漿技術是決定再生粗骨料品質的關鍵[1]。

1.2 再生粗骨料的吸水率

未經過技術處理的再生粗骨料表面含有大量水泥漿石。水泥漿石內部有多處細小的裂縫，會影響吸水率和吸水速度。處理骨料存在一定操作難度，因為孔隙率高，并且粘接界面困難，在攪拌再生混凝土過程中因為內部裂縫無法完全被水化產物所填充，導致未整形再生骨料吸水率增加。因此，硬化水泥漿石在再生骨料表面大量存在，會增加骨料吸水率，影響骨料的孔結構和孔隙率，這是影響未整形再生粗骨料性能的重要原因之一[2]。

1.3 再生粗骨料的壓碎指標

再生粗骨料表面存在大量低強度的硬化水泥漿，在拆除過程中再生骨料相互碰撞導致內部產生很多裂縫，從而增加了再生骨料的壓碎指標[3]。壓碎指標與混凝土強度、破碎方法有關。原混凝土強度與再生粗骨料壓碎指標呈反比，再生粗骨料表面水泥砂漿附著率與壓碎指標呈正比。再生粗骨料壓碎指標越高，在拌和過程中越容易被破壞，從而影響再生粗骨料的性能。因此，壓碎指標是影響再生粗骨料品質的重要因素。

1.4 再生粗骨料的表現密度和堆積密度

未整形再生粗骨料表面附著的硬化水泥砂漿分布不均勻，并且含有很多棱角，且強度低，從而增加了再生粗骨料的孔隙率，導致再生粗骨料的表現密度與堆積密度低于天然骨料，所以再生混凝土要通過增加水泥漿體來增加再生粗骨料的強度。從當前研究進程來看，再生粗骨料的粒徑離散程度較大，與原混凝土用材、制備方式、性能等因素有一定聯系[4]。

2 利用循環(huán)顆粒整形技術制備高品質的再生骨料

顆粒整形就是運用高速運動的顆粒之間相互摩擦沖擊，磨掉棱角顆粒表面水泥石的技術。循環(huán)顆粒整形技術是在整形強化技術基礎上，對未整形的粗骨料進行多次循環(huán)強化處理，使再生骨料表面更加光滑，通過去除表面的水泥砂漿從而改善再生粗骨料的性能，獲得高品質再生粗骨料。循環(huán)顆粒整形方法具體如下。

第一，將廢棄混凝土塊放入破碎機進行處理。

第二，將碎后的混凝土放至機器中將大于31.5mm 的顆粒進行篩選后重新進行破碎。

第三，將小于31.5mm 的顆粒放入整形機進行強化處理。

第四，分離整形后的顆粒，細分為粗骨料和細骨料。

第五，細骨料除塵后堆放場地，粗骨料進行再次處理，將表面光滑化。

第六，篩選不合格的再生粗骨料進行再次整形，經過多次循環(huán)整形后減少表面水泥漿數量，然后放置場地[5]。

3 高品質再生粗骨料對混凝土工作性的影響

未整形再生粗骨料表面棱角粗糙，并且附著水泥漿石，在破碎過程中骨料內部有很多裂縫，導致再生骨料性能差，從而影響再生混凝土的性能。凝膠材料穩(wěn)定的條件下，隨著高品質再生粗骨料和再生粗骨料取代率增加，混凝土用水量隨著增加。再生混凝土用水量取決于凝膠材料和未整形再生粗骨料取代率，當凝膠材料每平方用量為300kg，未整形再生粗骨料取代率為100%時，再生混凝土用水量同比天然骨料混凝土用水量增加11.5%；當凝膠材料每平方用量為500kg，未整形再生粗骨料取代率為100%時，再生混凝土用水量同比天然骨料混凝土用水量增加9.5%。高品質再生粗骨料決定了混凝土的性能，當取代率為20%時，高品質再生粗骨料用水量與天然骨料接近；當全部使用高品質再生粗骨料時，用水量僅增加5.1%。高品質再生粗骨料制作的再生混凝土性能接近天然骨料混凝土，同時也可以證明高品質再生粗骨料制作的再生混凝土性能是可以與天然骨料相媲美的，甚至可以超過或者取代天然骨料制作的再生混凝土[6]。

4 高品質再生粗骨料對混凝土強度的影響

采用山水水泥廠生產的普通硅酸鹽水泥；采用復合細度模數的中粗天然砂，含泥量為1.6%；采用天然碎石與再生粗骨料級配相當，并且粒徑為5～10mm 的骨料，占比30%，粒徑為10～25mm 的骨料，占比70%。采用未整形再生粗骨料和循環(huán)顆粒整形再生粗骨料。采用聚羧酸系高效減水外加劑。采用自來水。

采用循環(huán)顆粒整形法對再生粗骨料進行多次整形獲得高品質再生粗骨料，與未整形再生粗骨料進行對比試驗，膠凝材料用量為300kg/m3、350kg/m3、400kg/m3、450kg/m3、500kg/m3，再生粗骨料取代率為0%、20%、40%、60%、80%、100%，砂率為40%，采用聚羧酸系高效堿水外加劑，對比兩種再生粗骨料對再生混凝土的性能影響[7]。

在力學實驗中選擇的壓力試驗機和萬能試驗機均符合要求，實驗中按照相應規(guī)定進行等級選定，然后計算強度值。根據抗壓強度計算公式計算三天、七天、十四天、二十八天的抗壓強度測試并記錄。據統(tǒng)計，不同膠凝材料的再生混凝土第二十八天抗壓強度降低。當膠凝材料為300kg/m3，與天然骨料混凝土相比，未整形再生粗骨料降低了26.3%；當膠凝材料為400kg/m3，與天然骨料混凝土相比，未整形再生粗骨料降低了20.2%；當膠凝材料為500kg/m3，與天然骨料混凝土相比，未整形再生粗骨料降低了15.6%。由此可知，未整形再生粗骨料混凝土抗壓強度明細低于天然骨料混凝土，這是因為未整形粗骨料表面附著大量硬化水泥石，并且在壓碎過程中，未整形粗骨料內部有很多裂縫，容易發(fā)生脫落導致強度降低[8]。

5 高品質再生粗骨料對混凝土耐久性的影響

采用山水水泥廠生產的普通硅酸鹽水泥；采用復合細度模數的中粗河沙，含泥量為1.6%；選用符合要求，并級配相當的天然碎石，并且粒徑為5～10mm 的骨料，占比30%，粒徑為10～25mm 的骨料，占比70%；采用未整形的再生粗骨料和循環(huán)顆粒整形處理的高品質粗骨料；采用聚羧酸系高效減水外加劑，采用自來水[9]。

采用循環(huán)顆粒整形法對再生粗骨料進行多次整形獲得高品質再生粗骨料，與未整形再生粗骨料進行對比試驗，膠凝材料用量為300kg/m3、350kg/m3、400kg/m3、450kg/m3、500kg/m3，系列號為D30、D35、D40、D45、D50，砂率為40%，采用聚羧酸系高效減水外加劑，調整用水量，再生粗骨料取代率為0%、20%、40%、60%、80%、100%，制作不同強度的再生混凝土，然后測試抗裂性能，從而得知高品質再生粗骨料混凝土對抗碳化性能和收縮性能的影響。通過對未整形骨料混凝土和高品質骨料混凝土吹風測試后，然后計算混凝土的開裂寬度和長度，從而算出開裂面積，通過試驗可知，不同膠凝材料用量和骨料取代率，對未整形再生骨料品質有直接影響，膠凝用料增加，混凝土開裂面積增加，在凝膠材料用料為500kg/m3時最大。當膠凝材料用料為300kg/m3時，未整形再生骨料混凝土開裂面積達是天然混凝土的4.4倍，高品質再生骨料混凝土開裂面積是天然混凝土的1.6 倍；當膠凝材料用料為400kg/m3時，未整形再生骨料混凝土開裂面積達天然混凝土的4.7 倍，高品質再生骨料混凝土開裂面積達天然混凝土的1.9 倍；當膠凝材料用料為500kg/m3時，未整形再生骨料混凝土開裂面積達天然混凝土的4.4 倍，高品質再生骨料混凝土開裂面積達天然混凝土的1.6 倍。不同膠凝材料的條件下，高品質再生骨料混凝土相對于未整形骨料更接近天然骨料混凝土。主要是因為高品質再生骨料表面水泥漿石通過處理后含泥量減少，使吸水率降低，收縮率和熱變形值減少，從而增加抗裂性能。

6 再生混凝土的應用實例

在工程中應用建筑垃圾進行生產的實例較多，比如，合肥高速公路就采用再生混凝土進行路面澆筑。該高速公路為合寧高速公路，全長為133.5km，隨著交通流量增大和使用年限增加，路面已經出現不同程度的損壞，每年都會維修并產生舊混凝土。在維修過程中根據高速公路的實際情況，充分利用再生骨料，并填充早強劑，從而達到快速通行的目的。在施工過程中測試再生骨料的性能。再生骨料的利用率為80%，每年維修工程量大概為10 萬m2，節(jié)約集料費用大概為120 萬元左右，節(jié)省廢料占用土地面積大概為70 萬元左右。這樣既節(jié)省了養(yǎng)護資金，還利于環(huán)境，從而獲得良好的社會及經濟效益[10]。

7 結語

再生粗骨料取代率影響再生粗骨料混凝土抗氯離子滲透性，這是由于再生粗骨料內部存在裂紋，形成氯離子擴散滲透通道。

吹風條件下，高品質骨料取代天然骨料100%時開裂面積為1.5 倍，未整形骨料取代天然骨料100%時開裂面積為4.5 倍。

相同膠凝材料用量，并在相同再生骨料取代率條件下，高品質再生骨料混凝土的抗裂性接近天然骨料混凝土，并明顯優(yōu)于未整形再生骨料混凝土的抗裂性。