全再生細(xì)骨料的制備及其對混凝土性能影響的試驗研究*

楊醫(yī)博，鄭子麟，郭文瑛，雷灝軒

(華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院，亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室， 廣州 510640)

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全再生細(xì)骨料的制備及其對混凝土性能影響的試驗研究*

楊醫(yī)博，鄭子麟，郭文瑛，雷灝軒

(華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院，亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室， 廣州 510640)

傳統(tǒng)再生細(xì)骨料的需水量大、強(qiáng)度低，較難利用。將廢棄混凝土全部破碎成細(xì)骨料的全再生細(xì)骨料技術(shù)能夠有效提高再生細(xì)骨料的性能。在前期研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了全再生細(xì)骨料的制備及其對混凝土性能影響的研究。研究結(jié)果表明，全再生細(xì)骨料的制備應(yīng)包括破碎、篩分和整形工藝；全再生細(xì)骨料中小于0.075 和0.15 mm的細(xì)粉對其強(qiáng)度性能有利，不宜去除；考慮到其細(xì)粉組成包括石粉，其微粉含量限值可較現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)有所提高。全再生細(xì)骨料相對于傳統(tǒng)再生細(xì)骨料在性能上有很大改善，膠砂需水量小且強(qiáng)度高，以其配制的C30和C50混凝土性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)再生細(xì)骨料。全再生細(xì)骨料的膠砂需水量等性能仍不如機(jī)制砂和河砂，但其膠砂強(qiáng)度卻高于機(jī)制砂和河砂；以其配制的混凝土抗壓強(qiáng)度(特別是高水膠比時)明顯高于河砂和機(jī)制砂混凝土，但工作性能略低。綜合來看，全再生細(xì)骨料能夠全取代河砂和機(jī)制砂用于制備C30和C50混凝土。

全再生細(xì)骨料；再生細(xì)骨料；制備方法；混凝土；性能

0 引 言

我國每年混凝土和砂漿中砂石骨料用量超過100億噸，此外建筑垃圾數(shù)量占城市垃圾總量的30%～40%[1]，每年我國建筑垃圾產(chǎn)生量約20億噸，大多以填埋或堆存處置為主，建筑垃圾資源化率目前不足5%[2]。

我國各地的建筑垃圾組分不同，但主要是建筑余泥以及廢棄的混凝土、砂漿、磚瓦等。以廣州市為例，廣州市每年建筑垃圾總量約4 000萬噸，其中廢混凝土、砂漿和磚瓦等約占25%[3]，將其制備成再生骨料能夠有效緩解砂石短缺的問題，并能有效減少建筑垃圾的排放，是未來發(fā)展的必由之路。

目前，廢棄混凝土制備再生骨料的方式是同時制備再生粗骨料和再生細(xì)骨料[1,4-5]。由于再生骨料中存在大量硬化水泥砂漿，簡單破碎的再生粗骨料和再生細(xì)骨料粒形差、密度小、吸水率高，以其制備的再生混凝土和再生砂漿的性能不良[4-6]，難以實(shí)際應(yīng)用。

為改善再生骨料的性能，李秋義[7]對再生骨料進(jìn)行整形處理，以改善骨料粒形并除去再生骨料表面所附著的硬化水泥砂漿，從而提高骨料的性能。為了得到優(yōu)質(zhì)的再生粗骨料，還需要對再生粗骨料進(jìn)行循環(huán)顆粒整形[8]。但在得到優(yōu)質(zhì)再生粗骨料的同時，也會得到更多的再生細(xì)骨料；按每方混凝土中粗骨料用量1 000 kg計算，再生細(xì)骨料的產(chǎn)量將超過50%，高于再生粗骨料產(chǎn)量。

由于再生細(xì)骨料主要是原有混凝土中砂漿的破碎產(chǎn)物，其性能較差，可用性很低。目前我國實(shí)際應(yīng)用中，制備混凝土?xí)r，多以再生粗骨料部分或全部取代天然粗骨料，而細(xì)骨料采用天然砂[1,9]；制備砂漿時，多以再生細(xì)骨料取代部分天然砂。大量的再生細(xì)骨料只能作為填方使用，售價只有10元/噸。

為了進(jìn)一步提高再生骨料的性能，提高廢棄混凝土的利用率和附加值。華南理工大學(xué)楊醫(yī)博等[10]提出了將廢棄混凝土全部制備為再生細(xì)骨料的技術(shù)，稱為“全再生細(xì)骨料”技術(shù)，已獲國家發(fā)明專利授權(quán)。

傳統(tǒng)再生細(xì)骨料中水泥石含量高，導(dǎo)致吸水率高等問題。全再生細(xì)骨料中包含40%左右的廢棄混凝土中石子的破碎產(chǎn)物。石子破碎后相當(dāng)于機(jī)制砂，其孔隙率小，且占全再生細(xì)骨料的比例高，從而有效降低再生細(xì)骨料的吸水率，并顯著提高其表觀密度。這就使得全再生細(xì)骨料的可用性大大提高，有可能全取代河砂和機(jī)制砂制備砂漿和混凝土。

由于天然砂資源日漸枯竭，目前我國大量采用機(jī)制砂作為細(xì)骨料。機(jī)制砂可采用石子生產(chǎn)過程的石屑進(jìn)行制備，但石屑產(chǎn)量只有碎石產(chǎn)量的20%～30%，往往還需要將部分碎石破碎為機(jī)制砂。

全再生細(xì)骨料技術(shù)能夠增加細(xì)骨料的供給，從而避免用碎石制備機(jī)制砂；這就相當(dāng)于用廢棄混凝土代替碎石制備細(xì)骨料，總體上能耗不會增加。

采用這一工藝，還能夠簡化建筑垃圾處理企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(僅生產(chǎn)全再生細(xì)骨料)，降低經(jīng)營成本，具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

為促進(jìn)全再生細(xì)骨料技術(shù)的發(fā)展，在前期研究基礎(chǔ)上，對全再生細(xì)骨料的制備工藝和性能，以及其對砂漿和混凝土性能影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究[11]。本文介紹了全再生細(xì)骨料的制備和性能及其對混凝土性能影響的研究成果。

1 原材料與實(shí)驗方法

1.1 原材料

廢棄混凝土均為實(shí)驗室廢棄的普通混凝土試塊，其強(qiáng)度等級約為C30，齡期約為1年。將廢棄混凝土采用不同工藝制備的15種全再生細(xì)骨料，分為A、B、C、D、E五個系列。此外，采用傳統(tǒng)方法制備傳統(tǒng)再生細(xì)骨料T、并將制備傳統(tǒng)再生細(xì)骨料剩余的再生粗骨料，全部破碎得到的再生細(xì)骨料N。廣東省樂昌峽水利樞紐用石灰?guī)r機(jī)制砂，市購河砂。5～10和10～20 mm花崗巖碎石按4∶6搭配使用。

廣州珠江水泥有限公司生產(chǎn)“粵秀”牌P.II 42.5R硅酸鹽水泥。廣東韶鋼嘉羊新型材料有限公司生產(chǎn)S95級礦渣微粉。珠海市發(fā)電廠生產(chǎn)II級粉煤灰。

廣東省江門強(qiáng)力建材科技有限公司產(chǎn)QL-PC2減水劑，水劑。配制C30混凝土?xí)r采用10%固含量，配制C50混凝土?xí)r采用20%固含量。

1.2 實(shí)驗方法

1.2.1 再生細(xì)骨料的制備設(shè)備

再生細(xì)骨料制備設(shè)備為30噸萬能試驗機(jī)、紹興偉邦礦機(jī)制造有限公司所生產(chǎn)的XPC-100×100顎式破碎機(jī)和XPF-?175T圓盤破碎機(jī)、以及2.36和4.75 mm的方孔篩。

其中鄂式破碎機(jī)按出料口大小分為1、2、3、4、5 5檔；1檔最粗，5檔最細(xì)。采用同一批廢棄混凝土，制備得到的各檔再生骨料級配見表1。

表1 各檔再生骨料級配

Table 1 Grain composition of recycled aggregate with different cursher aperture span

破碎機(jī)檔位再生骨料累計篩余/%0.15mm0.30mm0.60mm1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm16.0mm197949086817044229894898478633313959287827558100494888072623810586786453411300

由表1可見，檔位越高，則再生骨料越細(xì)。5檔破碎得到的再生細(xì)骨料級配接近級配區(qū)1區(qū)。

圓盤破碎機(jī)按使用時的磨盤間距分為2.0和2.5 mm兩檔。磨盤間距越大，則細(xì)骨料越粗。圓盤破碎機(jī)用于骨料整形。

1.2.2 全再生細(xì)骨料的制備方法

先用萬能試驗機(jī)將廢棄混凝土試件壓成4塊。再利用顎式破碎機(jī)、圓盤破碎機(jī)、方孔篩等設(shè)備，制備全再生細(xì)骨料，具體制備工藝如下。

(1) A系列全再生細(xì)骨料

分別用鄂式破碎機(jī)的1、2、3檔進(jìn)行初破；再全部用5檔進(jìn)行二次破碎，所得細(xì)骨料編號分別為A1、A2、A3。全再生細(xì)骨料中含有不超過10%的大于4.75 mm顆粒，使用時不篩除。

(2) B系列全再生細(xì)骨料

分別用鄂式破碎機(jī)的1、2、3檔進(jìn)行初破；篩分后，將粒徑大于4.75 mm的骨料用5檔進(jìn)行二次破碎；再次篩分后，將粒徑大于4.75 mm的骨料用5檔進(jìn)行3次破碎；最后將全部骨料混合，所得細(xì)骨料編號分別為B1、B2、B3。全再生細(xì)骨料中含有不超過10%的大于4.75 mm顆粒，使用時不篩除。

(3) C系列全再生細(xì)骨料

分別用鄂式破碎機(jī)的1、2、3檔進(jìn)行初破；篩分后，將粒徑大于4.75 mm的骨料用5檔進(jìn)行二次破碎，將第二次破碎后生產(chǎn)的2.36 mm以上細(xì)骨料放圓盤間距調(diào)成2.0 mm的圓盤破碎機(jī)整形；最后將全部骨料混合，所得細(xì)骨料編號分別為C1、C2、C3。全再生細(xì)骨料中不含大于4.75 mm顆粒。

(4) D、E系列全再生細(xì)骨料

分別用鄂式破碎機(jī)的1、2、3檔進(jìn)行初破；篩分后，將粒徑大于4.75 mm的骨料用5檔進(jìn)行二次破碎；將兩次破碎產(chǎn)生的2.36 mm以上的細(xì)骨料全部放圓盤破碎機(jī)整形；最后將全部骨料混合。圓盤間距為2.0 mm的骨料編號分別為D1、D2、D3，圓盤間距為2.5 mm的骨料編號分別為 E1、E2、E3。全再生細(xì)骨料中不含大于4.75 mm顆粒。

1.2.3 其它再生細(xì)骨料的制備方法

先用萬能試驗機(jī)將廢棄混凝土試件壓成4塊。然后用鄂式破碎機(jī)的2檔進(jìn)行初破；用孔徑為4.75 mm的篩分離粗、細(xì)骨料，之后將細(xì)骨料用孔徑為2.36 mm的篩進(jìn)行篩分，將粒徑2.36 mm以上的骨料用圓盤間距為2.0 mm的圓盤破碎機(jī)整形；最后將全部細(xì)骨料混合，得到實(shí)驗室制傳統(tǒng)再生細(xì)骨料，編號為T。

對于制備傳統(tǒng)再生細(xì)骨料剩下的再生粗骨料，用顎式破碎機(jī)5檔進(jìn)行二次破碎；將粒徑2.36 mm以上的骨料用圓盤間距為2.0 mm的圓盤破碎機(jī)整形；最后將全部骨料混合，得到傳統(tǒng)再生粗骨料制再生細(xì)骨料，編號為N。

1.2.4 細(xì)骨料性能實(shí)驗方法

按國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料》(GB/T 25176-2010)[12]測定和評價細(xì)骨料性能。

1.2.5 混凝土性能實(shí)驗方法

按國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50080-2002)[13]測定混凝土工作性能。

按國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081-2002)[14]測定混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。采用100 mm立方體試件，加載速度為0.8 MPa/s。

按廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《抗海水腐蝕混凝土應(yīng)用技術(shù)導(dǎo)則》(DB44/T 566-2008)[15]的電量綜合法測定混凝土6 h電量值。

2 全再生細(xì)骨料制備方法優(yōu)選研究

15種全再生細(xì)骨料的性能見表2。由表2中級配區(qū)和細(xì)度模數(shù)數(shù)據(jù)分析可見，僅采用顎式破碎機(jī)的A和B系列全再生細(xì)骨料級配較差，A1、A3和B2不在級配區(qū)；而采用顎式破碎機(jī)和圓盤破碎機(jī)的C、D、E系列全再生細(xì)骨料級配較好，均為2級配區(qū)，中砂。這也表明，對細(xì)骨料較粗部分進(jìn)行整形是得到良好級配全再生細(xì)骨料的必要步驟。

表2 全再生細(xì)骨料性能

由表2中微粉含量數(shù)據(jù)分析可見，除A系列和D1、E1、E3微粉含量超標(biāo)外，其它均能滿足Ⅲ類再生細(xì)骨料微粉含量小于10.0%的要求。

A系列因全部骨料都進(jìn)行了兩次破碎，微粉含量最大，均在10%以上；B系列因有篩選的步驟，所以微粉含量較少；C系列較B系列少了一次顎式破碎，但部分骨料經(jīng)過圓盤破碎機(jī)整形，其微粉含量與B系列相近；D與E系列較C系列通過圓盤破碎機(jī)的骨料數(shù)量多一些，因此其微粉含量較C系列要大，但較A系列的要小。

這也表明，對骨料進(jìn)行篩分是降低微粉含量的有效手段，整形會略微增加微粉含量。

由表2中表觀密度數(shù)據(jù)分析可見，15種全再生細(xì)骨料均能滿足Ⅰ類再生細(xì)骨料表觀密度大于2 450 kg/m3的要求，采用全再生細(xì)骨料生產(chǎn)工藝能有效提高再生細(xì)骨料的表觀密度。

由表2中松散堆積密度和空隙率數(shù)據(jù)分析可見，除B1外，其余14種全再生細(xì)骨料均能滿足Ⅲ類再生細(xì)骨料松散堆積密度大于1 200 kg/m3和空隙率小于52%的要求，其中A2和A3能滿足Ⅰ類再生細(xì)骨料松散堆積密度大于1 350 kg/m3和空隙率小于46%的要求。

對比分析表2中松散堆積密度及其空隙率、緊密堆積密度及其空隙率數(shù)據(jù)可見，緊密堆積與松散堆積時的規(guī)律性基本一致，采用松散堆積密度及其空隙率作為質(zhì)量控制指標(biāo)是可行的。較高松散堆積密度通常意味著較高緊密堆積密度，二者差值在220 kg/m3左右；較低松散堆積空隙率通常意味著較低緊密堆積空隙率，二者差值在9%左右。

綜合上述分析可見，得到良好綜合性能(級配良好、微粉含量和松散堆積密度及其空隙率合格)的全再生細(xì)骨料的制備工藝，應(yīng)包括破碎、篩分和整形工藝，即C、D、E系列，其中C1、C2、C3、D2、D3、E2均能滿足要求。

考慮到級配曲線與級配區(qū)中線越接近，則越能形成緊密堆積，故取2區(qū)中線與細(xì)骨料的各累計篩余差值的平方和作為優(yōu)選指標(biāo)。計算結(jié)果表明，C1、D3與E2的級配曲線都較好，而E2的級配曲線與2區(qū)中線最為接近?？紤]到三者中E2的松散堆積空隙率最小，且E2圓盤整形時所使用的盤距較大，生產(chǎn)效率較高，故選擇E2作為優(yōu)選的全再生細(xì)骨料制備工藝。

此外，在15種全再生細(xì)骨料中，A3的松散堆積密度最大，且空隙率最小。雖然A3的顆粒級配較差，微粉含量較大，考慮到其只經(jīng)過兩次簡單破碎，成本較低，所以選擇A3與E2進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗。

3 細(xì)粉對全再生細(xì)骨料性能影響的研究

采用篩分的方法，分別去除A3、E2全再生細(xì)骨料中小于0.075 mm或小于0.15 mm的細(xì)粉，得到去除微粉的全再生細(xì)骨料，分別標(biāo)記為A3-0.075、A3-0.15、E2-0.075、E2-0.15，研究去除細(xì)粉對細(xì)骨料性能的影響。實(shí)驗結(jié)果見表3。

表3 細(xì)粉對全再生細(xì)骨料性能的影響

由表3中數(shù)據(jù)分析可知，去除全再生細(xì)骨料中小于0.075 mm或小于0.15 mm的細(xì)粉，對全再生細(xì)骨料的性能有如下影響。

(1) 對級配區(qū)劃分沒有影響，但會使細(xì)度模數(shù)增大。細(xì)粉去除越多，則細(xì)度模數(shù)越大。

(2) 對表觀密度影響很小。這也表明，細(xì)粉的成分與粗顆粒是基本一致的，細(xì)粉中不僅僅包含水泥石粉，也包含石粉。這與傳統(tǒng)再生細(xì)骨料的細(xì)粉多為水泥石粉有明顯區(qū)別。

(3) 松散堆積密度和緊密堆積密度均降低，松散堆積空隙率和緊密堆積空隙率均上升。

(4)飽和面干吸水率下降。細(xì)粉去除越多，則飽和面干吸水率越小。

(5) 再生膠砂需水量比變化較小，但再生膠砂強(qiáng)度比降低13%～18%。

綜上所述，去除全再生細(xì)骨料的細(xì)粉雖然可以降低吸水率，但同時使得空隙率增加，最終對膠砂需水量影響不大，但對膠砂強(qiáng)度有較大不利影響，故不宜去除全再生細(xì)骨料中的細(xì)粉。

對比不同工藝制備的全再生細(xì)骨料A3和E2可見，A3的級配不好，微粉含量高(見表2)，但空隙率低、再生膠砂需水量較小、強(qiáng)度較高。這也表明，適當(dāng)?shù)奈⒎酆坑兄谔岣呷偕?xì)骨料的性能，特別是對于級配不良的全再生細(xì)骨料。

考慮到全再生細(xì)骨料細(xì)粉組成包括石粉，其微粉含量限值可較現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)有所提高；可參考國標(biāo)《建設(shè)用砂》(GB/T 14684-2011)[16]中對機(jī)制砂的規(guī)定，以微粉含量不大于10.0%時為合格，不分等級。

4 不同種類細(xì)骨料性能對比研究

各種細(xì)骨料性能實(shí)驗結(jié)果見表4。

從表4中數(shù)據(jù)分析可知：

(1) 對比3種再生細(xì)骨料E2、T、N可見，全再生細(xì)骨料E2的微粉含量、表觀密度、松散堆積密度及空隙率、緊密堆積密度及空隙率、飽和面干吸水率、需水量比等指標(biāo)均處于傳統(tǒng)再生細(xì)骨料T和再生粗骨料制細(xì)骨料N之間，但強(qiáng)度比遠(yuǎn)高于T，且略優(yōu)于N。

從生產(chǎn)工藝看，全再生細(xì)骨料E2大概相當(dāng)于T和N的混合物，其性能也充分體現(xiàn)了這一點(diǎn)。但其再生膠砂性能卻遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)再生細(xì)骨料T，與再生粗骨料制細(xì)骨料N基本相當(dāng)。

文獻(xiàn)[17]給出了細(xì)度模數(shù)為2.6和2.9的簡單破碎再生細(xì)骨料的再生膠砂需水量比分別為1.55和1.49，顆粒整形再生細(xì)骨料的再生膠砂需水量比分別為1.34和1.31，均明顯高于本研究的全再生細(xì)骨料。

表4 各種細(xì)骨料的性能實(shí)驗結(jié)果

文獻(xiàn)[18]給出了細(xì)度模數(shù)為2.6的簡單破碎再生細(xì)骨料和顆粒整形再生細(xì)骨料的再生膠砂強(qiáng)度比分別為0.83和0.92，均明顯低于本研究的全再生細(xì)骨料。

這也表明，采用全再生細(xì)骨料技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)再生細(xì)骨料需水量大、強(qiáng)度低的問題。

(2) 對比全再生細(xì)骨料E2和機(jī)制砂、河砂可見，E2的表觀密度、松散堆積密度和緊密堆積密度較低，松散堆積空隙率和飽和面干吸水率均較高，其膠砂需水量較機(jī)制砂和河砂高，但膠砂強(qiáng)度卻高于機(jī)制砂和河砂。全再生細(xì)骨料吸水率高且其中含有部分未水化膠凝材料是導(dǎo)致再生膠砂強(qiáng)度比高的主要原因。

綜上所述，全再生細(xì)骨料技術(shù)能夠有效改善再生細(xì)骨料的性能，特別是再生膠砂性能；雖然其表觀密度、松散堆積密度及空隙率、飽和面干吸水率、再生膠砂需水量比等性能仍不如機(jī)制砂和河砂，但其再生膠砂強(qiáng)度比卻高于機(jī)制砂和河砂，有可能全取代機(jī)制砂和河砂在砂漿和混凝土等方面得到大量應(yīng)用，解決其應(yīng)用難的問題。

5 細(xì)骨料種類對混凝土性能影響對比研究

采用C30和C50兩個河砂混凝土配合比，以全再生細(xì)骨料E2、傳統(tǒng)再生細(xì)骨料T、機(jī)制砂等3種細(xì)骨料等質(zhì)量全部取代河砂進(jìn)行了混凝土工作性能、抗壓強(qiáng)度和電通量性能測定，以對比全再生細(xì)骨料與其它細(xì)骨料對混凝土性能的影響。

混凝土配合比見表5，各種細(xì)骨料混凝土性能實(shí)驗結(jié)果見表6。

表5 混凝土配合比

表6 各種細(xì)骨料混凝土性能實(shí)驗結(jié)果

從表6中數(shù)據(jù)分析可知：

(1) 在同樣配合比的情況下，不同細(xì)骨料配制的混凝土坍落度存在差異，采用河砂和機(jī)制砂配制的混凝土坍落度較高，采用傳統(tǒng)再生細(xì)骨料的C50混凝土坍落度較低。

(2) 在C30和C50混凝土中，均是全再生細(xì)骨料混凝土強(qiáng)度最高，28 d抗壓強(qiáng)度分別超過河砂混凝土16.1和7.3 MPa，機(jī)制砂和河砂混凝土強(qiáng)度相近。在C30混凝土中，傳統(tǒng)再生細(xì)骨料混凝土強(qiáng)度介于全再生細(xì)骨料混凝土和河砂混凝土之間；在C50混凝土中，傳統(tǒng)再生細(xì)骨料混凝土強(qiáng)度最低，這一規(guī)律在1年齡期內(nèi)保持不變。

(3)在C30混凝土中，各種細(xì)骨料混凝土28和56 d電量值從高到低排序為：機(jī)制砂>傳統(tǒng)再生細(xì)骨料>河砂>全再生細(xì)骨料。

(4)在C50混凝土中，傳統(tǒng)再生細(xì)骨料混凝土的電量值明顯高于其它細(xì)骨料混凝土。各種細(xì)骨料混凝土28和56 d電量值從高到低排序為：傳統(tǒng)再生細(xì)骨料>全再生細(xì)骨料>河砂>機(jī)制砂。

綜上所述，采用級配良好的全再生細(xì)骨料E2配制的混凝土的性能較傳統(tǒng)再生細(xì)骨料有明顯提高(強(qiáng)度更高，且電量值更低)；其抗壓強(qiáng)度優(yōu)于河砂和機(jī)制砂混凝土，但工作性能略低，其電量值與河砂混凝土相近；全再生細(xì)骨料能夠全取代河砂和機(jī)制砂用于制備C30和C50混凝土。

6 機(jī)理分析

綜上所述，全再生細(xì)骨料、傳統(tǒng)再生細(xì)骨料、機(jī)制砂和河砂的性能以及其配制的混凝土性能均有較大區(qū)別，這主要是與細(xì)骨料的組成和形貌有關(guān)。

4種細(xì)骨料中1.18 mm以上粒徑顆粒的光學(xué)顯微照片分別見圖1-4。

圖1 全再生細(xì)骨料

圖2 傳統(tǒng)再生細(xì)骨料

圖3 機(jī)制砂

圖4 河砂

由圖1-4可見，全再生細(xì)骨料中存在碎石顆粒、砂漿顆粒，以及碎石和砂漿的混合顆粒，顆粒表面孔隙較少，棱角較多。傳統(tǒng)再生細(xì)骨料中存在大量的砂漿顆粒，碎石顆粒很少，其顆粒表面孔隙較多，棱角較多。機(jī)制砂顆粒表面不光滑，表面有較多粉塵，棱角較多。河砂顆粒表面光滑，棱角較少。

結(jié)合圖1-4各種細(xì)骨料形貌、表4中細(xì)骨料性能數(shù)據(jù)以及表6中混凝土性能數(shù)據(jù)分析可知：

與傳統(tǒng)再生細(xì)骨料相比，全再生細(xì)骨料中砂漿含量低，顆?？紫堵实?，堆積空隙率低，因此其飽和面干吸水率低、再生膠砂需水量比低、再生膠砂強(qiáng)度比高。在C30混凝土中，混凝土水膠比較高，傳統(tǒng)再生細(xì)骨料需水量高的特點(diǎn)不易體現(xiàn)；但在C50混凝土中，由于混凝土水膠比低，傳統(tǒng)再生細(xì)骨料需水量高的特點(diǎn)得到明顯體現(xiàn)，其工作性能明顯低于全再生細(xì)骨料。由于傳統(tǒng)再生細(xì)骨料本身強(qiáng)度低、膠砂強(qiáng)度比低，其混凝土強(qiáng)度也明顯低于全再生細(xì)骨料混凝土，28 d抗壓強(qiáng)度低10 MPa以上。由于傳統(tǒng)再生細(xì)骨料孔隙率高，氯離子傳輸更加容易，因此其電量值高于全再生細(xì)骨料。綜合來看，全再生細(xì)骨料用于混凝土?xí)r，其性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)再生細(xì)骨料。

與機(jī)制砂相比，全再生細(xì)骨料顆粒表觀密度低、孔隙率高，堆積空隙率高，因此其飽和面干吸水率高、需水量比高，相應(yīng)混凝土坍落度較低；由于全再生細(xì)骨料能夠吸收一部分水分，且其中含有部分未水化膠凝材料，從而降低水膠比，因此其強(qiáng)度高于機(jī)制砂混凝土?；炷岭娏恐凳苓^渡區(qū)結(jié)構(gòu)和細(xì)骨料致密性的雙重影響；在C30混凝土中，由于機(jī)制砂中存在大量微粉，且有部分微粉吸附在大顆粒表面，影響了骨料和水泥石的界面，從而使得機(jī)制砂混凝土的電量值高于全再生細(xì)骨料混凝土；而在C50混凝土中，由于混凝土較粘，可能在攪拌過程中使得機(jī)制砂大顆粒表面的微粉脫附，從而降低其電量值。綜合來看，全再生細(xì)骨料用于混凝土?xí)r，其性能與機(jī)制砂相近，可全取代機(jī)制砂用于制備混凝土。

與河砂相比，全再生細(xì)骨料顆粒表觀密度低、孔隙率高，微粉含量高，因此其飽和面干吸水率高、需水量比高，相應(yīng)混凝土坍落度較低。由于全再生細(xì)骨料能夠吸收一部分水分，且其中含有部分未水化膠凝材料，從而降低水膠比；而河砂表面光滑，其與水泥石的粘結(jié)較差，兩方面的共同作用使得全再生細(xì)骨料混凝土強(qiáng)度較高。混凝土電量值受過渡區(qū)結(jié)構(gòu)和細(xì)骨料致密性的雙重影響；在C30混凝土中，水膠比較高，河砂表面過渡區(qū)對電量值影響較大，因此河砂混凝土電量值高于全再生細(xì)骨料混凝土；在C50混凝土中，水膠比較低，細(xì)骨料致密性對電量值影響較大，因此河砂混凝土電量值低于全再生細(xì)骨料混凝土。綜合來看，全再生細(xì)骨料用于混凝土?xí)r，其綜合性能與河砂相近，可全取代河砂用于制備混凝土。

7 結(jié) 論

通過上述研究，可以得到如下結(jié)論。

(1) 得到良好綜合性能(級配良好、微粉含量和松散堆積密度及其空隙率合格)的全再生細(xì)骨料的制備工藝，應(yīng)包括破碎、篩分和整形工藝。

(2) 去除全再生細(xì)骨料的細(xì)粉雖然可以降低吸水率，但同時使得空隙率增加，最終對膠砂需水量影響不大，但對膠砂強(qiáng)度有較大不利影響，故不宜去除全再生細(xì)骨料中的細(xì)粉?？紤]到其細(xì)粉組成包括石粉，其微粉含量限值可較現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)有所提高。

(3) 將廢棄混凝土全部破碎為再生細(xì)骨料的全再生細(xì)骨料技術(shù)是一種較好的制備再生細(xì)骨料的方法，能夠有效降低再生細(xì)骨料的膠砂需水量，并提高膠砂強(qiáng)度，以其配制的C30和C50混凝土性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)再生細(xì)骨料，28 d強(qiáng)度提高10 MPa以上，且電量值較低。

(4) 全再生細(xì)骨料的表觀密度、松散堆積密度及空隙率、飽和面干吸水率、膠砂需水量比等性能仍不如機(jī)制砂和河砂，但其膠砂強(qiáng)度比高于機(jī)制砂和河砂;以其配制的混凝土抗壓強(qiáng)度(特別是高水膠比時)明顯高于河砂和機(jī)制砂混凝土，但工作性能略低。綜合來看，全再生細(xì)骨料能夠全取代河砂和機(jī)制砂用于制備C30和C50混凝土。

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Research on production of recycled total-fine aggregate and its influence on concrete performance

YANG Yibo, ZHENG Zilin,GUO Wenying, LEI Haoxuan

(South China University of Technology, School of Civil Engineering and Transportation,The State Key Laboratory of Subtropical Architecture Science, Guangzhou 510440,China)

Traditional recycled fine aggregate is hard to use because its water demand is higher and strength is lower. Recycled total-fine aggregate means crushed the total concrete to fine aggregate, it is effective to improve the performance of recycled fine aggregate. Based on the prior period research, the system research on production of recycled total-fine aggregate and its influence on concrete performance were processed. The results showed that the production of recycled total-fine aggregate should include crush, screen separation and reshaping; the fine powder less than 0.15 and 0.075 mm is useful for strength, so it is inadvisable removed; consider the fine powder include the stone powder, the content limitation of fine powder can increase than the standard value. The performance of recycled total-fine aggregate has a prodigious improvement than traditional recycled fine aggregate, its water demand of mortar is lower and strength of mortar is higher, and the performance of C30 and C50 concrete of its is better. The partial performance of recycled total-fine aggregate, such as water demand of mortar, is still lower than manufactured sand and river sand; but compressive strength of mortar is higher than manufactured sand and river sand. The compressive strength of C30 and C50 concrete of its is obvious higher than manufactured sand and river sand concrete, special in higher water binder ratio, but the concrete workability of its is lower. Taking one with another, recycled total-fine aggregate can replace all manufactured sand and river sand as fine aggregate in C30 and C50concrete.

recycled total-fine aggregate; recycled fine aggregate; production; concrete; performance

1001-9731(2016)04-04157-07

廣東省公益研究與能力建設(shè)資助項目(2014B020216001)

2015-01-10

2015-03-30 通訊作者：楊醫(yī)博，E-mail: yangyibo@scut.edu.cn

楊醫(yī)博 (1977-)，男，河北巨鹿縣人，副教授，博士，從事固體廢棄物綜合利用、高性能混凝土等研究。

TU528

A

10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.032