再生骨料在透水混凝土中的應(yīng)用

張力，張燕剛，張林

（1. 南京標美生態(tài)環(huán)境科技有限公司，江蘇 南京 210036；2. 中國建筑股份有限公司技術(shù)中心，北京 101300）

1 我國再生骨料的發(fā)展現(xiàn)狀

我國對再生骨料混凝土的開發(fā)研究晚于發(fā)達國家。根據(jù)相關(guān)報導，我國建筑垃圾用于再生骨料利用率不足5%，而國外一些發(fā)達國家再生骨料利用率均在 50% 以上，有些甚至高達 80%～90%。但近年政府對建筑垃圾的循環(huán)再利用高度重視，制定的中長期發(fā)展戰(zhàn)略鼓勵廢棄物的開發(fā)利用。建設(shè)部將“建筑廢渣綜合利用”列入 1997 年科技成果重點推廣項目。目前國內(nèi)數(shù)十家大學和研究機構(gòu)開展了再生混凝土的研究，取得了一定進展，并在北京、上海、南京、常州等地的建筑企業(yè)在建筑垃圾回收利用方面做了一些有益的嘗試。為了保證建筑垃圾再生骨料應(yīng)用的效果和質(zhì)量，推動建筑垃圾再生骨料在建筑工程中的應(yīng)用，我國制定了 GB/T 25177—2001《混凝土用建筑垃圾再生粗骨料》、GB/T 25176—2001《混凝土和砂漿用建筑垃圾再生細骨料》兩部國家標準，中華人民共和國建筑工程行業(yè)標準《建筑垃圾再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》已通過專家審定。

2 再生骨料的相關(guān)標準及政策

中華人民共和國國家標準 GB/T 25177—2001《混凝土用建筑垃圾再生粗骨料》中對“混凝土用建筑垃圾再生粗骨料”定義為：由建（構(gòu)）筑廢物中的混凝土、砂漿、石、磚瓦等加工而成，用于配制混凝土的粒徑大于 4.75mm 的顆粒。

中華人民共和國國家標準 GB/T 25176—2001《混凝土和砂漿用建筑垃圾再生細骨料》中對“混凝土和砂漿用建筑垃圾再生細骨料”定義為：由建（構(gòu)）筑廢物中的混凝土、砂漿、石、磚瓦等加工而成，用于配制混凝土和砂漿的粒徑不大于 4.75mm 的顆粒。

3 再生骨料的定義及應(yīng)用范圍

綜上所述，再生骨料是指將建（構(gòu)）筑物拆除、路面翻修、混凝土生產(chǎn)、工程施工或其他狀況下產(chǎn)生的廢混凝土塊，砂漿、石、磚瓦等經(jīng)過破碎、清洗和分級等一系列加工后，按一定的比例混合，所得到的粒徑在40mm 以下的骨料。其中粒徑在 5～40mm 范圍內(nèi)的為再生粗骨料，粒徑 0.5～5mm 范圍內(nèi)的為再生細骨料。

再生骨料可以廣泛應(yīng)用于新拌混凝土、透水混凝土、植生混凝土、水穩(wěn)、水泥磚、透水磚、空心磚、花磚、代替級配碎石用于路基墊層等。

與天然碎石相比，由于再生骨料具有棱角較多和表面粗糙的特點，骨料表面包裹 30% 左右的水泥砂漿殘留，并且，混凝土塊在解體、破碎的過程中，使骨料內(nèi)部產(chǎn)生大量裂紋，致使再生骨料的吸水速率和吸水率較高，對于混凝土的流動性產(chǎn)生不利影響。

4 再生骨料透水混凝土定義

再生骨料透水混凝土是指將廢棄的混凝土塊、石塊破碎后清洗分級作骨料（稱再生骨料），部分或全部代替天然骨料，配以水泥和專用膠結(jié)料按一定配合比配制成的透水混凝土或植生混凝土。用于透水混凝土面層的骨料粒徑一般 4.75～9.5mm，用于底層透水混凝土的骨料粒徑一般為 10～20mm。砂漿、磚瓦等制成的再生骨料經(jīng)檢驗后可用于碎石層。故在拌制透水混凝土時用根據(jù)面、底層的不同要求選擇符合標準的再生骨料。再生骨料用于透水混凝土要求見表1。

表1 和表2 的指標中吸水率的要求明顯比天然骨料要求寬泛，這是因為在再生骨料表面有約 30% 左右的水泥漿殘留，同時在破碎的過程中對骨料的內(nèi)部產(chǎn)生破壞，致使其內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，導致了其吸水速率和吸水率提高，故在應(yīng)用再生骨料到透水混凝土混合料中時，應(yīng)預(yù)先將再生骨料濕潤，保證水泥在水化反應(yīng)時有足夠的水分。

透水混凝土屬于干硬性混凝土，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特殊，在應(yīng)用再生骨料做骨架時，應(yīng)根據(jù)不同的工程要求骨料全部采用或部分采用。國標 CJJ/T 235—2016《再生骨料透水混凝土技術(shù)規(guī)程》中所表述的再生骨料透水混凝土是以不低于 30% 的再生骨料替代天然骨料基礎(chǔ)編寫的。不管采用哪種方式，所攪拌出的透水混凝土混合料性能指標應(yīng)符合表3 要求。

表1 透水混凝土用再生骨料技術(shù)指標

表2 天然骨料用于透水混凝土要求

表3 透水混凝土性能要求

5 再生骨料配制透水混凝土試驗

（1）用再生骨料完全替代天然骨料配制透水混凝土，再生骨料透水混凝土中水膠比對抗壓強度的變化影響，試驗結(jié)果如表4。全天然骨料透水混凝土和全再生骨料透水混凝土的水膠比與抗壓強度的關(guān)系曲線見圖1和圖2。

表4 全再生骨料混凝土配合比及強度結(jié)果

圖2 全再生骨料透水混凝土水膠比—強度關(guān)系曲線

試驗結(jié)果表明：隨著水膠比的增加，再生骨料透水混凝土的抗壓強度呈現(xiàn)從低到高再到低的變化趨勢。水膠比在 34%～38% 時抗壓強度有最大區(qū)間值。從試驗還可以看出，如果完全用再生骨料配制透水混凝土，在合適的水膠比情況下，抗壓強度可達 20MPa，是可以滿足人行道、非機動車道路技術(shù)參數(shù)設(shè)計要求的；要想滿足機動車道的 C25～C30 強度，可以考慮用再生骨料和天然骨料按一定比例混合來配制透水混凝土，以提高再生骨料透水混凝土的抗壓強度參數(shù)。

（2）用一定摻量的再生骨料代替天然碎石配制透水混凝土試驗結(jié)果見表6，再生骨料摻量與透水混凝土抗壓強度的關(guān)系曲線見圖3。

表6 部分再生骨料混凝土配合比及強度結(jié)果

圖3 再生骨料摻量對強度變化影響

結(jié)果表明，隨著再生骨料摻量的增加，透水混凝土抗壓強度呈下降趨勢。再生骨料參量在 10%～40% 時抗壓強度大于 25MPa，在 20%～40% 可以很好滿足路面技術(shù)參數(shù)的要求，同時還可以最大限度地利用再生骨料。

6 膠結(jié)料對再生骨料透水混凝土的影響

透水混凝土專用膠結(jié)料是改善、提高料漿性能的材料，在將再生骨料應(yīng)用到透水混凝土里的研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)透水混凝土專用添加劑是必不可少的一部份，同時透水混凝土專用膠結(jié)料的配方應(yīng)隨再生骨料特性有所調(diào)整。本試驗所用的膠結(jié)料就是一種透水混凝土為再生骨料專用復(fù)合添加劑，因為用再生骨料配制透水混凝土所需要的水量較大且吸水速率也大，易發(fā)生離析，所以膠結(jié)料的使用不僅可以增加再生骨料透水混凝土拌合料的粘聚性，防止離析，還能顯著體現(xiàn)其強度的增強功能。使用膠結(jié)料配制透水混凝土，要求可以顯著提高透水混凝土的抗壓強度與抗折強度，提高透水混凝土的抗凍性能以及耐久性、耐候性；膠結(jié)料還具有減水、保濕功能，減水對后期強度的增加有著積極的作用。

7 結(jié)語

再生骨料透水混凝土從去年至今，南京標美生態(tài)環(huán)境科技有限公司在南京的中央北路人行道、風臺南路人行道、北京東路人行道實際應(yīng)用四萬二千平方米；今年將實際應(yīng)用在十萬平方米以上。可見，隨著人類對天然資源的珍惜和環(huán)保意識的增強，建筑固體廢棄物的回收利用必將成為發(fā)展綠色建材一個重要方向，再生骨料透水性混凝土也將成為綠色建筑材料中的一個重要研究方向。再生骨料透水性混凝土的應(yīng)用避免了天然材料的過度開采，有利于生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，將再生透水性混凝土應(yīng)用于透水混凝土和植生混凝土中有著重要的意義。