再生粗骨料的生產(chǎn)與性能分析

趙云，于獻(xiàn)青，袁靜，趙羽習(xí)，沈林昌，陸建昶，王國祥（.浙江大學(xué) 建筑工程學(xué)院，浙江 杭州　008；.浙江省發(fā)展新型墻體材料辦公室，浙江 杭州　0000；.浙江省建筑設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州　000；.桐鄉(xiāng)同德墻體建材有限公司，浙江 桐鄉(xiāng)?。?德清陸記新型建材有限公司，浙江 德清　9；.富陽市鉅興建材有限公司，浙江 富陽　00）

再生粗骨料的生產(chǎn)與性能分析

趙云1，于獻(xiàn)青2，袁靜3，趙羽習(xí)1，沈林昌4，陸建昶5，王國祥6
（1.浙江大學(xué) 建筑工程學(xué)院，浙江 杭州310058；2.浙江省發(fā)展新型墻體材料辦公室，浙江 杭州310000；3.浙江省建筑設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州310006；4.桐鄉(xiāng)同德墻體建材有限公司，浙江 桐鄉(xiāng)314512；5.德清陸記新型建材有限公司，浙江 德清313219；6.富陽市鉅興建材有限公司，浙江 富陽311400）

選取3種由不同破碎生產(chǎn)線制備的再生骨料進(jìn)行顆粒級(jí)配、表觀密度、吸水率、壓碎指標(biāo)、含泥量性能試驗(yàn)，從骨料生產(chǎn)制備工藝線、堆積位置、與天然骨料對(duì)比等3方面分析再生粗骨料性能差異。結(jié)果表明：再生粗骨料性能符合GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》的要求；相比上部、下部，位于堆積位置中部的骨料性能更優(yōu)；附有清洗裝置的生產(chǎn)工藝更為完善，能得到性能良好的再生粗骨料。

再生粗骨料；堆積位置；顆粒級(jí)配；表觀密度；吸水率；壓碎指標(biāo)；含泥量

全球每年有將近160億t混凝土用于建筑工程，我國每年城市產(chǎn)出的建筑垃圾為24億t左右［1］。生產(chǎn)混凝土消耗了大量砂石，造成了全球優(yōu)質(zhì)砂石短缺；拆除建筑物產(chǎn)生大批廢棄混凝土。廢棄混凝土中骨料體積占80%，骨料不僅是混凝土骨架的構(gòu)成物，而且對(duì)于混凝土的強(qiáng)度、工作性能、耐久性等多項(xiàng)性能有很大影響，鑒于以上情況，國內(nèi)一些專家對(duì)再生骨料性能方面做了很多試驗(yàn)研究，取得了一定成果。徐亦東、陳瑩、朱纓等［2-5］討論了再生骨料與天然砂石骨料的差異，認(rèn)為再生骨料的表觀密度和堆積密度比天然骨料低的主要原因是再生骨料表面包裹著相當(dāng)數(shù)量的硬化水泥砂漿，并且得出再生骨料的表觀密度和堆積密度達(dá)不到天然骨料的結(jié)論。水中和、肖開濤等［6-7］認(rèn)為：再生骨料母體混凝土塊在解體、破碎過程中的損傷累積，使再生骨料表面砂漿內(nèi)部存在大量微裂紋，這層砂漿使得再生骨料表面比天然骨料表面更粗糙、棱角更多，導(dǎo)致再生骨料的吸水率遠(yuǎn)大于天然骨料。孫躍東和肖建莊［8］參考國內(nèi)外文獻(xiàn)就再生骨料的定義、分類、加工方法及再生粗骨料的性能進(jìn)行研究，認(rèn)為再生骨料經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚恚蓾M足配制中低強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土的要求。

大量研究表明［9-14］，再生骨料的表觀密度、堆積密度、堅(jiān)固性等性能指標(biāo)均低于天然骨料，吸水率、針片狀顆粒含量、壓碎指標(biāo)則高于天然骨料，但仍符合GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》標(biāo)準(zhǔn)要求，關(guān)鍵在于選用合理的破碎加工工藝。本文選取3條不同破碎工藝加工而成的再生骨料進(jìn)行性能試驗(yàn)，并考慮骨料堆積位置的影響，分析多種再生骨料性能差異，為再生骨料制備工藝提供了參考，對(duì)再生骨料的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用具有重要意義。

1　試驗(yàn)

1.1再生骨料生產(chǎn)線

試驗(yàn)再生骨料來自3條不同的破碎生產(chǎn)線，破碎生產(chǎn)線Ⅰ（Ⅱ）的工藝流程見圖1，破碎生產(chǎn)線Ⅱ工藝流程以破碎生產(chǎn)線Ⅰ為基礎(chǔ)，增加再生骨料清洗過濾裝置，破碎生產(chǎn)線Ⅲ增加除塵設(shè)備，并在分選粗骨料、細(xì)骨料、粉砂過程中，每級(jí)分選均設(shè)置清水洗料裝置，達(dá)到骨料粒徑越小，清洗環(huán)節(jié)越多的目的。破碎生產(chǎn)線Ⅲ的工藝流程見圖2。

圖1　破碎生產(chǎn)線Ⅰ（Ⅱ）的工藝流程

圖2　破碎生產(chǎn)線Ⅲ的工藝流程

1.2再生粗骨料樣品

上述3條破碎生產(chǎn)線得到的骨料，自然堆積呈錐體，一般骨料堆積高度約8 m，底面直徑約25 m。對(duì)要研究的再生骨料，在其堆料1（上）、2（中）、3（下）位置均勻、隨機(jī)抽取等量的試樣各50 kg。

本次試驗(yàn)共計(jì)12類試樣（9類再生混凝土骨料試樣，3類天然混凝土骨料試樣），進(jìn)行顆粒級(jí)配、表觀密度、吸水率、壓碎指標(biāo)、含泥量性能測(cè)試，試驗(yàn)方法參照GB/T 25177—2010 和GB/T 14685—2011《建設(shè)用卵石、碎石》。

骨料編號(hào)、對(duì)應(yīng)生產(chǎn)線和堆積位置見表1。

表1　骨料編號(hào)、對(duì)應(yīng)生產(chǎn)線和堆積位置

2　試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1顆粒級(jí)配

各類再生粗骨料不同位置顆粒級(jí)配曲線見圖3。

由圖3可知：

（1）對(duì)于骨料RCAⅠ，當(dāng)粒徑小于15 mm時(shí)，3條曲線幾乎重合；對(duì)于骨料RCAⅡ、RCAⅢ，當(dāng)粒徑小于10 mm時(shí)，3條曲線幾乎重合，說明不同堆積位置的骨料小粒徑顆粒含量相差無幾。原因是在再生粗骨料中，小粒徑顆粒含量極低，且多數(shù)附著于較大粒徑顆粒的外圍，其本身的堆積效應(yīng)并不明顯。

圖3　各類再生粗骨料不同位置顆粒級(jí)配曲線

（2）當(dāng)粒徑大于15 mm（RCAⅠ）或10 mm（RCAⅡ、RCAⅢ）時(shí)，3條曲線逐步分離，其中2位置曲線下降最快，2位置曲線終點(diǎn)也最低。這說明2位置骨料中粒徑大于26.5 mm的顆粒含量相比1、3位置較少，進(jìn)一步得到2位置骨料中粒徑顆粒含量最多，1、3位置骨料大粒徑顆粒含量較多。原因是骨料的堆積過程，實(shí)際上是機(jī)械能通過摩擦、空氣阻力轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的過程。骨料從傳送帶落到錐形堆體上時(shí)，一部分骨料由于骨料之間的相互咬合，直接停留在堆體頂部。而另一部分骨料本身具有一定的初動(dòng)能，沿著錐形堆體向下滑動(dòng)，在滑動(dòng)過程中，大顆粒所含機(jī)械能足以抵消摩擦，空氣阻力消耗的能量，從而直接滑動(dòng)至底部，中顆粒所含機(jī)械能不足以抵消滑動(dòng)過程消耗的能量，通常滑落至堆體中部。

為進(jìn)一步對(duì)比不同生產(chǎn)線得到的骨料性能差異以及再生骨料與天然骨料的性能差異，將各骨料上、中、下級(jí)配曲線取平均值繪制曲線，見圖4。

圖4　粗骨料顆粒級(jí)配曲線

2.2表觀密度

各再生粗骨料不同位置的表觀密度及各骨料上、中、下表觀密度平均值見表2。

表2　粗骨料的表觀密度

由表2可知，再生骨料的表觀密度隨著堆積高度的增加逐步降低。原因是再生骨料原材料來源不一，原料本身重度不同，制成再生骨料堆積過程中，重度大的骨料下落快，落在堆體底部，重度小的骨料下落慢，落于堆體頂部。

2.3吸水率

各再生粗骨料不同位置的吸水率及各骨料上、中、下吸水率平均值見表3。

表3　粗骨料的吸水率

不論何種生產(chǎn)工藝，再生粗骨料吸水率均遠(yuǎn)大于天然骨料。究其原因，再生骨料表面包裹的硬化水泥漿使其表面粗糙，棱角較多，并且硬化水泥漿自身孔隙率大，又存在大量微裂紋?？梢?，不同的生產(chǎn)工藝可以改善再生骨料的吸水率，但是尚無法改變?cè)偕橇衔蔬h(yuǎn)大于天然骨料的情況；降低再生骨料吸水率，需要進(jìn)一步采用其它技術(shù)和工藝來實(shí)現(xiàn)。

2.4壓碎指標(biāo)

各再生粗骨料不同位置的壓碎指標(biāo)及各骨料上、中、下壓碎指標(biāo)平均值見表4。

表4　粗骨料的壓碎指標(biāo)

由表4可知，位置對(duì)壓碎指標(biāo)影響并不顯著，各位置壓碎指標(biāo)值接近。再生骨料壓碎指標(biāo)符合GB/T25177—2010中的Ⅰ類要求（小于12%）壓碎指標(biāo)符合Ⅱ類要求（大于12%，小于20%）。

RCAⅠ、RCAⅡ的壓碎指標(biāo)高于天然骨料，RCAⅢ的壓碎指標(biāo)接近于天然骨料，說明完備的破碎生產(chǎn)工藝能得到壓碎指標(biāo)性能良好的再生骨料。

2.5含泥量

各再生粗骨料不同位置的含泥量及各骨料上、中、下含泥量平均值見表5。

項(xiàng)目　含泥量/% RCAⅠ-1RCAⅠ-2RCAⅠ-3RCAⅢ-3RCAⅠRCAⅢ項(xiàng)目　含泥量/% RCAⅢ-1RCAⅢ-2RCAⅡ-1RCAⅡ-2NCAⅠ-1NCAⅠ-2RCAⅡ-3NCAⅠ-3RCAⅡ0.8 0.8 0.7 0.8 0.6 0.5 0.7 0.6NCAⅠ0.4 0.6 0.5 0.5 0.7 0.8 0.8 0.8

3　結(jié)論與討論

（1）3條破碎生產(chǎn)線得到的再生粗骨料所測(cè)性能指標(biāo)均符合GB/T 25177—2010標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）不同破碎生產(chǎn)線得到的再生粗骨料性能略有差異，破碎生產(chǎn)線Ⅲ得到的再生粗骨料性能最優(yōu)，說明清洗流程屬于生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)，Ⅲ破碎生產(chǎn)工藝可以推廣使用。

（3）優(yōu)質(zhì)再生粗骨料的表觀密度、壓碎指標(biāo)、含泥量等性能指標(biāo)接近天然骨料甚至優(yōu)于天然骨料，但再生骨料的吸水率遠(yuǎn)大于天然骨料。在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)需考慮附加用水量，或?qū)⒃偕橇铣浞譂?rùn)濕。

（4）3條破碎生產(chǎn)線得到的再生粗骨料顆粒級(jí)配雖能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但粒徑范圍集中，在實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)最終應(yīng)用要求設(shè)置多道篩分裝置，或多種不同粒徑骨料混合使用。

（5）再生粗骨料中小粒徑含量極低，大粒徑骨料易在堆體上部或者下部堆積，而大粒徑骨料通常由天然骨料外裹厚硬化水泥砂漿構(gòu)成，這層厚水泥漿會(huì)一定程度增大再生骨料的吸水率和壓碎指標(biāo)。綜合而言，位于堆積位置中部的再生粗骨料性能更優(yōu)。

進(jìn)一步討論得知，再生骨料破碎完畢堆積過程中，不同堆積位置的各類骨料性能略有差異，相比中部，位于堆料上、下部的再生粗骨料性能稍差。一般而言，不具備清洗流程的破碎生產(chǎn)線得到的再生骨料，在骨料堆積過程中干燥的小顆粒粉塵、泥沙由于自重輕，飄浮于堆體頂部，導(dǎo)致頂部骨料綜合性能最差；清洗流程完善的破碎生產(chǎn)線得到的再生骨料，粉塵、泥沙已充分潤(rùn)濕，附著于大骨料表面，隨著骨料的下滑而堆積于底部，導(dǎo)致底部骨料綜合性能最差。在工程實(shí)踐中，為減少骨料取樣類別，方便性能測(cè)試，同時(shí)保證測(cè)試的安全可靠，可選擇綜合性能最差處的骨料進(jìn)行測(cè)試。即對(duì)于生產(chǎn)線Ⅰ得到的骨料，只需測(cè)試堆積位置上部的再生粗骨料；對(duì)于生產(chǎn)線Ⅱ、Ⅲ得到的骨料，只需測(cè)試堆積位置下部的再生粗骨料。

本研究也說明生產(chǎn)過程中清洗環(huán)節(jié)能有效提高再生粗骨料性能，屬于再生粗骨料生產(chǎn)線中的重要環(huán)節(jié)。與此同時(shí)，經(jīng)過清洗環(huán)節(jié)的再生堆料，僅需測(cè)試下部的再生粗骨料，相比測(cè)試堆料上部粗骨料，可大大減少測(cè)試人員取料工作量，保證取樣的有效率。

［1］李平.“四化”管理深圳建筑垃圾［J］.市政技術(shù)，2007（21）：34-37.

［2］徐亦冬，周士瓊，肖佳.再生混凝土骨料試驗(yàn)研究［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2004，7（4）：448-450.

［3］陳瑩，嚴(yán)捍東，林建華.再生骨料基本性質(zhì)及對(duì)混凝土性能影響的研究［J］.再生資源研究，2003（6）：34-37.

［4］朱纓.建筑廢棄混凝土再生利用的分析與研究［J］.新型建筑材料，2003（9）：57-59.

［5］王智威.不同來源再生骨料的基本性能及其對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響［J］.新型建筑材料，2007（7）：57-60.

［6］水中和，潘志生，朱文琪.再生集料混凝土的微觀結(jié)構(gòu)特征［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25（12）：99-102.

［7］肖開濤，林宗壽，萬惠文.廢棄混凝土的再生利用研究［J］.國外建材科技，2004（1）：7-8.

［8］孫躍東，肖建莊.再生混凝土骨料［J］.混凝土，2004（6）：33-36.

［9］許岳周，石建光.再生骨料及再生骨料混凝土的性能分析與評(píng)價(jià)［J］.混凝土，2006（7）：41-46.

［10］李坤.再生骨料及再生混凝土基本性能研究［D］.大連：大連理工大學(xué)，2005.

［11］劉數(shù)華，冷發(fā)光.再生混凝土技術(shù)［M］.北京：中國建材工業(yè)出版社，2007.

［12］趙軍，鄧志恒，林俊.再生混凝土粗骨料性能的試驗(yàn)研究［J］.中國建材科技，2007，16（4）：17-20.

［13］劉紀(jì)峰，張會(huì)芝.破碎方法對(duì)再生粗骨料性能的影響［J］.三明學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，32（4）：71-78.

［14］楊偉軍，李鵬飛，梁建國.再生混凝土多孔磚用再生骨料基本性能試驗(yàn)研究［J］.新型建筑材料，2011（3）：15-19.

Production and performance analysis of recycled coarse aggregate

ZHAO Yun1，YU Xianqing2，YUAN Jing3，ZHAO Yuxi1，SHEN Linchang4，LU Jianchang5，WANG Guoxiang6
（1.College of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China；2.New Wall Materials Development Office，Hangzhou 310000，China；3.Zhejiang Province Institute of Architectural Design and Research，Hangzhou 310006，China；4.Tongde Wall Building Materials Company，Tongxiang 314512，China；5.Luji New Building Materials Company，Deqing 313219，China；6.Juxing Building Materials Company，F(xiàn)uyang 311400，China）

Three recycled coarse aggregate from different crushing process are selected to test aggregate grain size distribution，apparentdensity，waterabsorption，crushindex，andclaycontentperformance.Theperformancedifferenceofrecycledcoarse aggregate is analyzed from three aspects：production line，stacked position，compared with natural coarse aggregate.The results show that，the recycled coarse aggregate performance can meet requirements from national code"Recycled Coarse Aggregate for Concrete" GB/T 25177—2010，and the aggregate located in the middle of pile position is better than the upper and the lower part.The production process with the cleaning device is more perfect，the recycled aggregate can get good performance.

recycled coarse aggregate，pile position，grain size distribution，apparent density，water absorption，crushed index，clay content

TU528.041

A

1001-702X（2016）04-0044-05

教育部2012年度“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”項(xiàng)目（NCET-12-0493）；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（20120101110025）

2015-10-21；

2015-11-12

趙云，男，1990年生，浙江杭州人，碩士研究生。E-mail：21312185@zju.edu.cn。通訊作者：趙羽習(xí)，地址：杭州市西湖區(qū)浙江大學(xué)紫金港校區(qū)安中大樓A606。