再生混凝土粗集料及再生混凝土應(yīng)用初探

張麗莎，梁同信

（滄州市政華通混凝土有限公司，河北　滄州　061000）

再生混凝土粗集料及再生混凝土應(yīng)用初探

張麗莎，梁同信

（滄州市政華通混凝土有限公司，河北滄州061000）

保護(hù)環(huán)境，綠色發(fā)展已成為當(dāng)今發(fā)展的主題。建筑垃圾中的廢棄混凝土再生研究與應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始，探討如何再利用，更好地利用再生集料生產(chǎn)混凝土就顯得非常重要，本文從再生混凝土粗集料的制備與再生粗集料混凝土性能及應(yīng)用進(jìn)行了初步探討。

再生；再生混凝土集骨料；再生混凝土

再生混凝土粗集料是指由建筑垃圾中的混凝土經(jīng)加工而成，粒徑大于 4.75mm 的顆粒。

再生混凝土是指將廢棄的混凝土塊經(jīng)過(guò)破碎（或經(jīng)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、水等配制而成的新混凝土。再生混凝土按集料的組合形式可以有以下幾種情況：集料全部為再生集料；粗集料為再生集料、細(xì)集料為天然砂；粗集料為天然碎石或卵石、細(xì)集料為再生集料；再生集料替代部分粗集料或細(xì)集料。

1　再生集料技術(shù)特性

再生集料由廢棄混凝土加工而成，與天然集料在性能指標(biāo)上存在一定的差異，主要包括：形狀與表面特征、表觀密度與堆積密度、吸水率等方面。

1.1形狀和表面特征

集料的形狀和表面特征對(duì)混凝土性能有很大影響，當(dāng)集料形狀為立方體或球狀顆粒且表面光滑時(shí)，有利于新拌混凝土的流動(dòng)性，但與水泥石的黏結(jié)較差。與天然集料相比，大部分再生集料表面都包裹著砂漿，因此表面很粗糙、比表面積大，這對(duì)提高與水泥石的黏結(jié)有利，但對(duì)于新拌混凝土的流動(dòng)性不利。有時(shí)，要使其達(dá)到天然石料的同樣效果，還需要增加水泥、粉煤灰等膠凝材料用量。

1.2表觀密度和堆積密度

再生集料成分中不僅有少量脫離砂漿的石子、部分包裹砂漿的石子，還有少量獨(dú)立成塊的水泥砂漿。因?yàn)樗嗌皾{的表面粗糙、棱角多并且在混凝土構(gòu)建破壞和集料生產(chǎn)過(guò)程中集料內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)大量微細(xì)裂縫，從而導(dǎo)致再生集料孔隙率大，進(jìn)而使得其表觀密度和堆積密度較天然集料低。

1.3吸水率

由于廢舊混凝土在破碎過(guò)程中受到較大外力作用，在集料內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)大量微細(xì)裂縫，使得再生集料的吸水率和吸水速率都遠(yuǎn)高于天然集料。在再生混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮再生集料的高吸水率問(wèn)題。再生粗集料的高吸水率和低表觀密度的特征均是由于集料表面附著的廢舊砂漿所致。

2　再生混凝土粗集料技術(shù)指標(biāo)

2.1再生集料技術(shù)指標(biāo)

再生混凝土粗集料來(lái)源于滄州市政的再生資源利用有限公司，對(duì)表觀密度、堆積密度、吸水率、壓碎值、篩分幾項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表 1。

表1　粗集料技術(shù)指標(biāo)

因?yàn)樵偕系脑膩?lái)源存在較大差距，不同部位、不用地域的廢棄混凝土破碎后得到的再生集料會(huì)存在較大差異。由表 1 再生集料與天然集料的對(duì)比數(shù)據(jù)可以得出：

（1）再生粗集料的表觀密度與堆積密度均小于天然骨料。再生粗集料低表觀密度的特征均是由于集料表面附著的廢舊砂漿所致，降低程度取決于再生骨料的原材料性能與破碎形式；

（2）再生骨料的吸水率大于天然骨料，再生粗集料的高吸水率是由于集料表面附著的廢舊砂漿所致；

（3）壓碎值試驗(yàn)數(shù)據(jù)，再生集料壓碎值高于天然集料，也是集料表面附著的廢舊砂漿一般強(qiáng)度低于天然骨料的強(qiáng)度所致；

（4）再生集料的篩分，再生集料篩分結(jié)果如表 2 所示。

表2　再生集料篩分結(jié)果

此再生集料為破碎后過(guò) 31.5mm 與 5mm 方孔篩所得的中間部分，為連續(xù)級(jí)配的再生粗集料，石粉等粉狀物已篩除。由篩分結(jié)果可以看出：

（1）因?yàn)榛炷疗扑楹?，較大顆粒由 31.5mm 篩孔的方孔篩篩出，重新進(jìn)行破碎、篩分，較大篩孔上有 2.3% 的篩余，此部分再生料粒徑較大，不適用于泵送混凝土；

（2）9.5mm 篩孔的累計(jì)篩余量小于規(guī)范要求值，說(shuō)明此類粉碎料 9.5mm 篩孔以下的集料偏多，集料偏細(xì)，生產(chǎn)時(shí)需注意調(diào)整配合比；

（3）2.36mm 篩孔以下部分為 0.4%，此部分產(chǎn)生于附著在破碎集料表面的石粉及砂漿粉，此部分集料會(huì)使再生混凝土的用水量與外加劑用量有所增加。

3　其它材料技術(shù)指標(biāo)

3.1水泥

所用水泥為滄州臨港“金隅”P(pán)?O 42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，其性能指標(biāo)見(jiàn)表 3。

3.2粒化高爐礦渣粉

礦渣粉為渤海新區(qū)產(chǎn)“富晶”牌 S95 級(jí)礦渣粉，比表面積為 420m2/kg，7d 活性指數(shù)為 79%，28d 活性指數(shù)為 100%，需水量為 95%，含水率為 0.1%。

3.3粉煤灰

粉煤灰為華能德州電廠產(chǎn) I 級(jí)粉煤灰，其性能指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4　粉煤灰試驗(yàn)結(jié)果

3.4河砂

石家莊正定河砂，為 II 區(qū)中砂，性能指標(biāo)見(jiàn)表 5。

表5　砂子試驗(yàn)結(jié)果

3.5減水劑

減水劑為獻(xiàn)縣混凝土外加劑廠生產(chǎn)的 XG-3 聚羧酸系減水劑，主要性能指標(biāo)見(jiàn)表 6。

表6　減水劑試驗(yàn)結(jié)果

4　混凝土生產(chǎn)應(yīng)用

工程概況：滄州市政千萬(wàn)間房地產(chǎn)公司開(kāi)發(fā)的弘仁里商住區(qū)的物業(yè)樓，此建筑 3 層，建筑面積 1400m2，為框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)用強(qiáng)度 C15、C20、C25。

4.1再生集料在應(yīng)用過(guò)程中需注意以下問(wèn)題

（1）混凝土生產(chǎn)前宜進(jìn)行勻化處理。因?yàn)閺U棄混凝土的來(lái)源不同，質(zhì)量存在較大差異，為保證再生混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定，需要對(duì)再生集料進(jìn)行勻質(zhì)化處理。處理方法主要有：挖掘機(jī)翻拌，二次篩分勻化等；

（2）由于再生集料有較大的吸水率，生產(chǎn)時(shí)需考慮集料的吸水率對(duì)混凝土拌合物性能的影響。處理方法主要有兩種：一預(yù)濕法，就是把集料預(yù)先飽水，生產(chǎn)后不再需要增加用水量；二增加用水量法，就是在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中把再生集料吸水所需水量添加到混凝土用水量中。

預(yù)濕法在生產(chǎn)應(yīng)用中相對(duì)復(fù)雜，集料上下層水分含量不易把握，因此拌合物性能不易控制；而增加水量法相對(duì)簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)過(guò)程中需適當(dāng)增加攪拌時(shí)間，待集料吸水過(guò)程基本完成，拌合物性能相對(duì)穩(wěn)定后混凝土才能出廠。

4.2物理性能對(duì)比

進(jìn)行了 C15、C20、C25 及 C40、C50 五個(gè)強(qiáng)度等級(jí)混凝土的生產(chǎn)應(yīng)用（粗集料全部采用再生粗集料、粗集料生產(chǎn)前進(jìn)行了預(yù)先飽水處理），其配合比、拌合物性能、強(qiáng)度指標(biāo)與天然集料對(duì)比如下表 7。

表7　再生粗骨料混凝土與天然粗骨料混凝土每方用量對(duì)比表

坍落度、擴(kuò)展度、7d、28d 強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)比折線圖如下：圖 1～4。

圖1　坍落度對(duì)比

圖2　擴(kuò)展度對(duì)比

圖3　7d強(qiáng)度對(duì)比

圖4　28d強(qiáng)度對(duì)比

分析試驗(yàn)及檢測(cè)數(shù)據(jù)得出：

（1）相同配比前提下，再生粗集料混凝土的坍落度小于天然粗集料混凝土的坍落度；

（2）相同配比前提下，再生粗骨料混凝土的擴(kuò)展度均小于天然骨料混凝土的擴(kuò)展度，施工中再生粗骨料混凝土的可操作性比天然骨料混凝土的可操作性差，特別是低強(qiáng)高水膠比的混凝土；

（3）再生粗骨料混凝土與天然粗骨料混凝土比較，再生粗骨料混凝土的低強(qiáng)度等級(jí)（C15、C20、C25）的 7d 高于天然粗骨料混凝土的 7d 強(qiáng)度，高強(qiáng)度等級(jí)（C40、50）的則相反，但差別不大；28d 強(qiáng)度，低強(qiáng)度等級(jí)相差較小，而高強(qiáng)度等級(jí)的差別較大，且天然粗骨料混凝土的強(qiáng)度較高。

5　再生混凝土工程應(yīng)用展望

目前國(guó)內(nèi)再生混凝土的應(yīng)用正由試驗(yàn)階段向使用、推廣階段發(fā)展，并取得了階段性成果。2009 年在四川都江堰市成功設(shè)計(jì)并建造了3棟建筑的示范性工程。相關(guān)的再生骨料、再生混凝土技術(shù)規(guī)程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已頒布并實(shí)施；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 25177《混凝土用再生粗骨料》和 GB/T 25176《混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料》已于 2011 年 8 月開(kāi)始實(shí)施；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ/T 240《再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》 已在 2011 年 12 月實(shí)施；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 50743《工程施工廢棄物再生利用技術(shù)規(guī)范》已在 2012 年 12 月實(shí)施。這些都說(shuō)明了國(guó)家對(duì)再生骨料與再生混凝土行業(yè)發(fā)展的重視，不遠(yuǎn)的將來(lái)，再生混凝土工程就會(huì)走進(jìn)尋常百姓家。

6　結(jié)論

(1）由于再生粗骨料的不規(guī)則性與粘結(jié)砂漿的存在，相同條件下，再生粗骨料混凝土的和易性指標(biāo)劣于天然粗骨料混凝土的和易性，可操作性略差，特別是低強(qiáng)高水膠比的混凝土。

（2）再生粗骨料混凝土與天然粗骨料混凝土比較，再生粗骨料混凝土的低強(qiáng)度等級(jí)（C15、C20、C25）的7天抗壓強(qiáng)度略高于天然粗骨料混凝土的 7d 強(qiáng)度，高強(qiáng)度等級(jí)（C40、50）的則相反，但差別不大；28d 強(qiáng)度，低強(qiáng)度等級(jí)的抗壓強(qiáng)度相差較小；而高強(qiáng)度等級(jí)的抗壓強(qiáng)度差別較大，天然粗骨料混凝土的強(qiáng)度較高。

（3）制備不同強(qiáng)度等級(jí)的粗骨料再生混凝土?xí)r，低強(qiáng)度等級(jí)混凝土可以全部或部分采用再生粗骨料；而高強(qiáng)度等級(jí)混凝土則不宜全部采用再生粗骨料。

[1] JGJ/T 240-2011．再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[2] GB/T 25177-2010．混凝土用再生粗骨料[S]．

［通訊地址］河北省滄州市新華區(qū)長(zhǎng)蘆北大道 75 號(hào)（061000）

張麗莎（1974－），女，本科、助理工程師，從事商砼企業(yè)管理與混凝土技術(shù)工作。