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）

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題和天然骨料資源枯竭的重要途徑。本文通過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)計分析，分析測試再生骨料混凝土力學(xué)性能和耐久性能，并最終運用于工程實體，驗證再生骨料推廣運用的可行性。

廢棄混凝土；再生骨料；綜合利用；工程運用

0 引言

由廢棄混凝土制備的骨料稱為再生混凝土骨料（簡稱再生骨料）。近 10 年來，隨我國城市建設(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。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，而且耗費巨大的建設(shè)經(jīng)費，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，解決日益增長的垃圾處理危機(jī)，社會、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，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，其基本工作性能會受到嚴(yán)重影響。本課題通過對再生骨料的性能指標(biāo)研究，進(jìn)行試驗優(yōu)化再生混凝土配合比設(shè)計方案，并進(jìn)行再生混凝土的力學(xué)性能及耐久性能的分析，探討在實際應(yīng)用的可行性。希望通過對再生骨料和再生混凝土的研究，提出對廢棄混凝土處理的一個途徑，減少廢棄混凝土對環(huán)境的污染和資源的浪費。

1 原材料及試驗方法

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 級分選粉煤灰。

礦渣粉：三鋼集團(tuán)（龍海）礦渣粉有限公司 S95 級。

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)級配花崗巖碎石，含泥量小于 1%。

細(xì)集料：漳州河砂，II 級中砂，含泥量 0.3%。

再生骨料：本項目自制，由廢棄混凝土試塊通過砂石生產(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》對再生骨料進(jìn)行相關(guān)性能指標(biāo)檢測。

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

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

運用再生混凝土進(jìn)行工程實體澆筑，對構(gòu)件裂縫和回彈進(jìn)行后期跟蹤。

2 再生骨料來源及性能指標(biāo)

試驗所使用的廢棄混凝土原料均為試驗室強度檢測樣品，所帶入的泥塊、雜物相對較少，成分相對單一，通過簡易的集中破碎、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 試驗結(jié)果及分析

3.1 配合比確定

混凝土配合比設(shè)計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)計及其性能測試見表 3。

表3 C25 及 C30 混凝土配合比及性能測試結(jié)果 kg/m3

由表 3 試驗結(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)試驗結(jié)果及考慮到實際應(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，主要存在的問題是坍落度損失稍大，可通過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混凝土強度影響并不顯著，反而還有少許增強作用，分析原因可能是由于再生骨料的表面粗燥、微粉適量，無形中增加了水泥漿附著面，改變了混凝土實際的水膠比。

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。在保證混凝土密實度，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 建議的等級標(biāo)準(zhǔn)對混凝土 6h 電通量進(jìn)行評價，C25 等級抗氯離子滲透性評價為中，C30 等級抗氯離子滲透性評價為低，再生骨料的高孔隙率影響權(quán)重小于膠凝材料密實度，設(shè)計的再生骨料混凝土滿足普通工程運用。

表5 再生骨料混凝土性能檢測結(jié)果

4 再生骨料的工程運用

經(jīng)過前期的材料準(zhǔn)備及試驗試配驗證后，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體構(gòu)件中。澆筑構(gòu)件強度等級 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測坍落度 190mm，約 30min 到達(dá)工地后，實測坍落度 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。通過現(xiàn)場調(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 強度達(dá)到 35.9MPa，回彈強度平均值為 37MPa，碳化深度基本在 1.5mm，滿足實體構(gòu)件強度要求。

圖3 澆筑后期檢測跟蹤

5 結(jié)論

（1）通過試配驗證并綜合考慮實際生產(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）通過再生混凝土的實際生產(chǎn)澆注，發(fā)現(xiàn)再生混凝土運用實際生產(chǎn)是可行性的，建議根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對再生骨料質(zhì)量進(jìn)行分級。

（3）在我國，由于對再生混凝土的認(rèn)識剛剛起步，還沒有進(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室（361016）

李瑛，男，工程師。