建筑垃圾再生骨料在水利工程的應(yīng)用

莫開生 陳建國 陳宗平 樊日宏

1.廣西建工集團(tuán)海河水利建設(shè)有限責(zé)任公司；2.廣西壯族自治區(qū)水利科學(xué)研究院

3.廣西大學(xué)；4.南寧市德鋼聯(lián)重工機(jī)械有限公司

1 前言

目前，我國建筑垃圾年產(chǎn)量達(dá)20億噸，約占城市垃圾總量的40%～50%，水利工程的舊混凝土建筑物拆除，也造成大量的建筑垃圾，這些建筑垃圾亂堆亂放占用了大量的土地，污染了水源，同時也污染了環(huán)境，特別是一些有害的垃圾，對人體的健康造成很大的危害。因此，水利工程發(fā)展建筑垃圾再生骨料，大力發(fā)展建筑垃圾在水利工程上的應(yīng)用，以解決廢棄舊混凝土的處理，便于節(jié)約天然骨料資源，減少廢棄混凝土的清運和處理費用。

2 建筑垃圾再生骨料混凝土簡介

建筑垃圾再生骨料混凝土是指將廢棄的混凝土塊（建筑垃圾）經(jīng)過破碎、清洗、篩分按級配分級后，生成的混凝土骨料。再將這些骨料按一定比例與級配混合，部分或全部代替天然砂石等材料，再加入水泥、外加劑、摻合劑、水等配而成的新混凝土。再生混凝土按骨料的組合形式可以有以下幾種情況：骨料全部為再生骨料；粗骨料為再生骨料、細(xì)骨料為天然砂；粗骨料為天然碎石或卵石、細(xì)骨料為再生骨料；再生骨料替代部分粗骨料或細(xì)骨料。

研究表明[1]，再生粗骨料的循環(huán)利用次數(shù)、顆粒粒徑、替代率及水灰比等會影響再生粗骨料混凝土的拌和物性能，新拌混凝土中摻入再生粗骨料會影響和易性和含氣量，再生粗骨料的體積密度和容重隨再生粗骨料循環(huán)利用次數(shù)的增多而下降，再生混凝土坍落度值下降越大，坍落度經(jīng)時間損失值越大，再生混凝土坍落度隨再生粗骨料最大粒徑的增大而增大，再生粗骨料取代率在0%～100%范圍內(nèi)，隨著再生粗骨料替代率的增加，再生混凝土坍落度值下降，水灰比在0.4～0.6 范圍內(nèi)，隨著水灰比的增大而增大。

因此，合適級配的再生骨料，直接影響再生骨料混凝土的質(zhì)量。

3 再生骨料的生產(chǎn)

由建筑垃圾生產(chǎn)綠色水工程材料技術(shù)與裝備研究科研小組研制的滾碾式再生細(xì)骨料制砂機(jī)，制備出級配合理、粒形良好、針片狀含量少、石粉含量可控、級配連續(xù)、粒徑較好的高品質(zhì)再生細(xì)骨料，該科研小組針對傳統(tǒng)建筑垃圾制砂機(jī)存在可控性差、易造成骨料內(nèi)傷等缺點，再生粗骨料改性方面存在的缺陷以及再生混凝土應(yīng)用領(lǐng)域較窄等問題，滾碾式再生細(xì)骨料制砂機(jī)以及再生粗骨料品質(zhì)提升工藝，實現(xiàn)再生粗、細(xì)骨料高品質(zhì)提升；以再生粗、細(xì)骨料為基礎(chǔ)配制大骨料低熱再生混凝土、再生細(xì)骨料面層混凝土、再生透水混凝土等系列再生工程骨料，不僅可以實現(xiàn)系列綠色再生材料在水工程中的廣泛應(yīng)用，也可以改變相關(guān)規(guī)范缺乏的現(xiàn)狀。

針對目前再生粗骨料物理及化學(xué)強(qiáng)化方面存在缺陷，通過改變再生粗骨料混凝土中膠凝材料體系及外加劑技術(shù)，提高再生粗骨料與砂漿界面過度區(qū)強(qiáng)度，實現(xiàn)再生粗骨料高品質(zhì)提升。

高品質(zhì)再生細(xì)骨料生產(chǎn)裝備及系統(tǒng)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，節(jié)省投資30%～50%。

該設(shè)備解決了傳統(tǒng)固液分離裝置存在的只能對部分粒徑大小的顆粒物進(jìn)行處理的局限性。

4 再生骨料混凝土組成

本次試驗的再生混凝土由增強(qiáng)劑、水泥、骨料等組成，各組分材料的選擇要求如下：

增強(qiáng)劑：選擇混凝土快速增強(qiáng)劑。

水泥：采用32.5普通硅酸鹽酸鹽水泥。

骨料：選用建筑垃圾制造的小石5mm～20mm、中石20mm～40mm、大石40mm～80mm，以及細(xì)度模數(shù)在2.2～3.0的天然砂。

水：凡符合GB5749的飲用水，均可用于拌和，不得使用

5 再生骨料混凝土配制參數(shù)

再生骨料混凝土技術(shù)指標(biāo)要求初步擬定：按工程要求強(qiáng)度在20MPa，最適宜的水灰比為0.5。具體配合比參數(shù)如表1所示。

表1 再生骨料C20混凝土配合比（每方混凝土）

6 再生骨料在水利工程的應(yīng)用實例

6.1 項目概況

廣西桂林市江河湖庫水系連通體系臨桂新區(qū)機(jī)場路以北片區(qū)湖塘水系連通工程中試項目，位于桂林市臨桂新區(qū)，為Ⅱ等工程，護(hù)岸等主要建筑物按2級建筑物設(shè)計。

本工程的建設(shè)，將實現(xiàn)青獅潭水庫灌區(qū)西干渠與沙塘河連通，秧塘支渠與蘭塘河、蔡塘河連通，沙塘河與蔡塘河連通，大大改善了本片區(qū)及下游中心區(qū)水系的水生態(tài)環(huán)境，使水系水質(zhì)達(dá)到III 類控制目標(biāo)，臨桂新區(qū)機(jī)場路以北片區(qū)將達(dá)到100 年一遇的防洪能力，并與下游基本建成的中心區(qū)湖塘水系融為一體，構(gòu)建了整個臨桂新區(qū)湖塘水系新格局。是結(jié)合城市規(guī)劃、水生態(tài)景觀及防洪排澇要求，通過溝通現(xiàn)狀魚塘、水塘、低洼地形成河道水域，營造臨桂新區(qū)機(jī)場路以北片區(qū)景觀水域，改善水生態(tài)環(huán)境的工程。

6.2 方案設(shè)計

本項目采用C20 再生混凝土澆筑水域兩側(cè)擋土墻，墻背砂卵石回填，迎水面采用M7.5 水泥砂漿砌大卵石，堤頂澆筑10cm厚C20 再生骨料混凝土，鑲嵌小卵石形成親水步道。具體實施情況見圖。

圖1 再生骨料混凝土擋土墻

7 施工流程及注意事項

7.1 基礎(chǔ)開挖清理

按照圖紙測量放樣，開挖土方。清除擋土墻用地范圍內(nèi)的雜草、垃圾等所有障礙物。

7.2 再生骨料混凝土的配料、拌和及運輸

（1）基礎(chǔ)混凝土澆筑采用C20再生骨料攪拌機(jī)拌制混凝土，嚴(yán)格按照配合比入料。

（2）攪拌機(jī)在擋土墻旁邊直接拌制，采用溜槽直接灌入倉內(nèi)。 若現(xiàn)場溫度在25℃以上時，需25min～30min內(nèi)完成。

（3混凝土澆筑、模板安拆嚴(yán)格按照SL 677—2014《水工混凝土施工規(guī)范》施工。

（4）再生混凝土拆模后，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天。

8 結(jié)語

經(jīng)過嚴(yán)格的施工管理，上述再生骨料混凝土強(qiáng)度達(dá)到了22.1MPa。通過對再生骨料的優(yōu)化，可以減輕建筑垃圾的堆放，變廢為保，在現(xiàn)有自然資源缺乏的情況下，開發(fā)再生骨料在水利 工程的應(yīng)用，利國利民，有很好的前景。