孫 姝，任聞波

(1.寧夏建設職業(yè)技術學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏中測計量測試檢驗院(有限公司)，寧夏 銀川 750021)

0 前 言

建筑物和基礎設施建設都離不開混凝土，隨著我國城鎮(zhèn)建設的發(fā)展，混凝土的需求量十分巨大。據計算每生產1 m3的混凝土大約需要700～900 kg的細骨料，因而作為混凝土細骨料的砂需求量也十分巨大。目前混凝土所用的細骨料主要為天然砂，隨著對天然砂多年的開采，天然砂的資源總量和產量也在逐年減少。建筑垃圾中，除去渣土，廢舊混凝土、廢砂漿和廢磚瓦含量占60%左右，現(xiàn)有的大量研究表明，將建筑垃圾中的廢舊混凝土、廢砂漿和磚瓦碎塊等分揀出來，再進行破碎、篩分、除雜等工序，加工成一定粒徑的再生細骨料，用來部分取代天然砂，制備再生細骨料混凝土，可以節(jié)約大量的天然砂資源，實現(xiàn)建筑垃圾的資源化再利用，在節(jié)約資源的同時，減輕對生態(tài)環(huán)境的壓力。國內外研究學者在再生骨料方面做了許多研究，取得了一些可喜的成果。秦善勇等[1]研究了再生細骨料和水灰比兩種因素對混凝土抗壓強度的影響。李進軍[2]對建筑垃圾再生微粉的基本性能進行了研究，并對其物理性能和化學性能研究后提出了應用建議。

本項目采集房屋拆遷過程中產生的建筑垃圾，經過破碎和篩分處理，得到再生細骨料，分析細骨料的性能指標，探討再生細骨料應用于混凝土的處理方法。

1 實驗材料的選擇及預處理

常見建筑垃圾的主要成分如下：廢舊混凝土、廢舊砂漿、廢舊墻材(燒結類：燒結普通磚、燒結空心磚等；非燒結類：混凝土空心砌塊、蒸壓加砌塊、混凝土磚等)、少量木材、保溫材料、廢舊玻璃、廢舊鋼材、渣土等。

實驗選用本地周邊建設工地產生的建筑垃圾，主要以廢混凝土、廢墻材、廢砂漿等為主。

為了對再生細骨料的性能進行分析，選用吳忠關馬湖水洗砂作為對比，細度模數2.8～3.0，含泥量≤3.0%，泥塊含量≤1.0%。

2 再生細骨料制備工藝

1)破碎：對建筑垃圾進行初期兩級破碎處理至最大粒徑≤100 mm。工藝如下：采用顎式破碎機，第一級粒徑≥1000 mm，處理后粒徑400 mm至600 mm；第二級粒徑≥300 mm，處理后粒徑40 mm至100 mm。

2)篩分：在第二級破碎機后加篩分設備，100 mm粒徑以上物料重新返回上一級破碎。

3)除塵：由于建筑垃圾中本身含有大量粉塵，同時破碎、篩分過程中也會產生粉塵，如不處理一方面造成環(huán)境污染，另一方面導致骨料中含泥量增加，影響骨料質量。

經過處理后的建筑垃圾粒徑為40～100 mm，經PEX150顎式破碎機破碎后，出料口物料最大粒徑≤5 mm，并用方孔篩篩除160μm以下顆粒，最終粒徑范圍為160μm～5 mm，與天然砂粒徑范圍相同。

3 再生細骨料性能分析

經過破碎處理后，對照《混凝土和砂漿用再生細骨料》(GB/T 25176—2010)，對得到的再生細骨料進行了性能分析，建筑垃圾的性能如下。

1)顆粒級配。對再生細骨料進行篩分試驗，測得各個粒徑的累計篩余，并與再生細骨料標準中規(guī)定的級配區(qū)間進行對比，對比結果見表1。從表1中可看出，再生細骨料不符合任一分區(qū)的累計篩余規(guī)定，主要體現(xiàn)為大顆粒偏多，0.6 mm以上篩孔的篩余量均不達標，說明顎式破碎機破碎后得到的再生細骨料整體顆粒偏粗。為了達到合適的粒徑分布，建議在第三級破碎時采用錘式破碎機，預期能達到較好的級配。

表1 破碎后級配與標準對比(累計篩余)

由于試驗條件限制，無小型錘式破碎機，用顎式破碎機破碎后，顆粒級配不能滿足再生細骨料的級配要求，因而對建筑垃圾再生細骨料進行了重新篩分與配比，各粒徑級別的篩孔累計篩余量控制在Ⅱ區(qū)砂的范圍內。

2)微粉含量。再生細骨料中粒徑在75 μm以下顆粒屬于微粉，其含量宜控制在5.0%以內。本試驗中雖然經過了篩分處理，篩除了建筑垃圾中的粉塵，但其微粉含量仍然較大，經檢測其微粉含量≥5.0%。表明雖然經過了篩分處理，微粉含量仍然較高，這種微粉粒徑極小，會對混凝土性能產生不利影響。一方面，在混凝土中微粉會附著在骨料表面，削弱水泥石與骨料的粘結力，導致混凝土強度下降；另一方面，在拌和過程中，微粉會吸收大量拌和水，降低混凝土拌和物的流動性，導致混凝土需水量上升，硬化后水分蒸發(fā)，在混凝土內部留下微孔，導致混凝土孔隙率增大，強度和耐久性有所降低?？紤]微粉的不良影響，實驗過程中需將再生細骨料與含泥量較小的天然砂混合后，降低含泥量，減少對混凝土性能的不良影響。

3)泥塊含量。再生細骨料中粒徑>1.18 mm,經水洗、手捏后小于600 μm的顆粒屬于泥塊，其含量宜控制在1.0%以內。經檢測，制得的再生細骨料泥塊含量較少，能控制在≤0.5%范圍。

4)堅固性。經硫酸鈉溶液測定法測定，經過5次循環(huán)后，其質量損失10%～15%，堅固性偏低。堅固性反映了細骨料在氣候、環(huán)境變化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力，若再生細骨料的堅固性不足，可能會導致混凝土的耐久性和強度不足。

4 再生細骨料與天然砂配合后的級配分析

對再生細骨料進行性能檢測后發(fā)現(xiàn)，其性能指標與天然砂仍然存在一定的差距，于是考慮采用再生細骨料與天然砂混合使用的方法來制備混凝土，再生細骨料對天然砂的替代比分別為0%、20%、40%、60%、80%。對于不同替代比的混合細骨料，主要研究其顆粒級配，分析對混凝土性能可能產生的影響。

考慮破碎后再生細骨料的級配不符合標準要求，通過篩分對其進行了級配調整，確保其滿足Ⅱ區(qū)再生細骨料的累計篩余，重新配比后的累計篩余見表2，已符合Ⅱ區(qū)再生細骨料的級配要求。

表2 天然砂與再生細骨料配比調整后的級配

將重新篩分配比后的再生細骨料的累計篩余與天然砂對比發(fā)現(xiàn)，再生細骨料整體顆粒仍然較粗，在較粗顆粒范圍的累計篩余均高于天然砂。從細度模數來看，天然砂為2.5，位于中砂中的較小值，而再生細骨料為3.0，屬于中砂細度模數的上限值，非常接近粗砂。若是將再生細骨料直接應用于混凝土，會導致混凝土拌和物和易性降低、易離析、泌水性增加，需要與天然砂配合使用。

按照不同替代比將天然砂替代后，對得到的混合砂也進行了篩分試驗。隨再生細骨料替代比的增加，混合砂的細度模數逐漸增加，當替代比達到80%時，混合砂的細度模數為2.9，已非常接近粗砂。同時，對四種替代比的混合細骨料繪制了級配曲線，見圖1～4。從圖1～4中可以看出，隨著替代比的增加，混合砂的級配曲線逐漸向Ⅱ區(qū)上限趨近，80%替代比時，已非常接近Ⅱ區(qū)上限。

圖1 I-1級配曲線(20%替代比)

圖2 I-2級配曲線(40%替代比)

圖3 I-3級配曲線(60%替代比)

圖4 I-4級配曲線(80%替代比)

從級配分析可以看出，再生細骨料對天然砂的替代應該有一定的限值，隨替代比的增加，混合砂的細度模數增加，級配曲線向Ⅱ區(qū)上限移動。從級配對混凝土性能的影響考慮，再生細骨料替代比增加會導致混凝土拌和物和易性降低，強度也有所下降。

5 結 論

1)經過破碎和篩分得到的再生細骨料整體粒徑偏粗，級配均不落入三個級配區(qū)，級配不合格，需要經過重新調整才能應用于混凝土。為了達到合適的粒徑分布，建議在第三級破碎時采用錘式破碎機，預期能達到較好的級配。

2)再生細骨料的微粉含量偏高，泥塊含量符合要求，堅固性偏低，不能單獨用于混凝土中，需要與天然砂配合使用。

3) 通過篩分對再生細骨料進行級配調整后，其粒徑仍然偏粗，級配接近Ⅱ區(qū)上限。與天然砂配合使用時，隨替代比的增加，混合砂的細度模數增加，級配曲線向Ⅱ區(qū)上限移動。

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