廢棄混凝土再生骨料性能研究

岳昌盛 馬剛平 王 榮 劉慧慧 孫麗蕊

首鋼總公司能源環保產業事業部（100041）

建筑垃圾又稱建筑廢棄物，是指建設、施工單位或個人對各類建筑物、構筑物、管網等進行建設、鋪設或拆除、修繕過程中所產生的對建筑物本身無用或不需要的廢棄混凝土、渣土、棄土、棄料及其他廢棄物。建筑垃圾亂堆亂放不僅占用大量土地，而且污染水土、大氣環境，影響市容，但是，建筑垃圾具有明顯的資源化利用屬性，合適處置后可以作為建筑原材料利用,不僅可以避免占用土地,污染環境，還可以替代砂石骨料等天然開采原料，實現建筑垃圾的資源化利用，一舉多得[1-2]。

1 廢棄混凝土再生骨料

目前，我國仍處于城市化建設階段。建筑垃圾的產量也在急速增長，城市化率與世界平均水平相比仍有很大差距。城市化建設將在我國持續相當長的時間，建筑垃圾產量也將居高不下。建筑垃圾中又以廢棄混凝土的原始強度最高，其再生利用附加值也最高，最易實現資源規模化利用。但需要進行預處理，進行破碎、篩分后制備再生骨料，作為建筑材料原材料進行利用。

再生骨料用于再生產品生產的研究較多，如用再生粗、細骨料制備自密實混凝土。研究結果表明，用河砂和破碎的再生細骨料分別制成的自密實混凝土性能只表現出細微的不同[3];30%比例的再生粗骨料替代混凝土中粗骨料,不僅28 d強度滿足要求，再生骨料與水泥石的粘結甚至要優于天然骨料[4]。采用建筑垃圾以30%的比例替代天然砂制備建筑砂漿，使用性能良好[5]。在道路基層混合料中配入60%質量比例的建筑垃圾，當水泥用量達到5%時，材料的強度性能滿足基層性能要求[6]。上述再生產品也在實際生產過程中得到應用，如北京建工學院在某框架-剪力墻現澆混凝土結構實驗樓中使用了建筑垃圾再生骨料，天津裕川建材集團以建筑垃圾再生骨料為主要原料生產大量干混砂漿，等等。再生產品利用的關鍵，在于再生骨料的性能是否能達到替代天然砂石骨料的要求。對于混凝土再生骨料，近年來相關部門、單位也出臺一系列技術和財政支持的政策、標準。2009年以來，陸續出臺了《建筑垃圾處理技術規范》CJJ 134-2009、《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010、《混凝土和砂漿用再生細骨料》GB/T 25176-2010、《再生骨料應用技術規程》JGJ/T 240-2011等標準、規范，2011年，財政部在財稅〔2011〕115號文件《關于調整資源綜合利用產品及勞務增值稅的通知》中，提出了對銷售自產的建(構)筑廢物為原料生產的建筑砂石骨料免征增值稅。上述一系列政策的出臺，為再生骨料的利用提供了支持和使用依據。但目前關于再生骨料的性能研究較少，因此，有必要開展再生骨料尤其是廢棄混凝土再生骨料的研究，從而為再生骨料的利用提供可靠參考依據。

2 試驗設計

試驗原料，采用某工業建筑現場拆遷廢棄混凝土塊。原料尺寸長、寬、高不超過0.8 m，質量較好，表面較為干凈，未見混雜有其它建材廢料，如磚瓦、渣土等。采用進口履帶式移動破碎機器 (設備型號1112-S型)進行破碎，并采用移動篩分機（設備型號1800-3D型）進行篩分，得到三種骨料，分別為細骨料(0～5 mm)，粗骨料(5～10 mm)，粗骨料(10～30 mm)。

根據 《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010、《混凝土和砂漿用再生細骨料》GB/T 25176-2010標準要求∶對于細骨料，測定其微粉含量、泥塊含量、有害物質含量、表觀密度、堆集密度、空隙率。同時測定壓碎指標、堅固性和堿集料反應；對于兩種粗骨料，測定其微粉含量、泥塊含量、針片狀顆粒含量、有害物質含量、雜物含量、表觀密度、空隙率。同時測定壓碎指標、堅固性和堿集料反應。

3 結果與討論

3.1 再生細骨料性能

3.1.1 微粉、泥塊和有害物質

再生細骨料(0～5 mm)的微粉、泥塊和有害物質含量標準要求和測定結果見表1所示，其中，有害物質的測定包括云母、輕物質、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯化物。

表1 再生細骨料中的微粉、泥塊和有害物質含量

可以看出,廢棄混凝土再生細骨料的微粉、泥塊含量標準要求均達到了標準的III類要求,而五種有害物質的含量均滿足要求。

3.1.2 表觀密度、堆集密度和空隙率

再生細骨料的表觀密度、堆集密度和空隙率標準要求和測定結果見表2所示。

表2 再生細骨料中的表觀密度、堆集密度和空隙率測定結果

可以看出,廢棄混凝土再生細骨料的表觀密度、堆集密度和空隙率分別達到了標準的III類、II類和I類要求。

3.1.3 堅固性、壓碎指標與堿集料反應

再生細骨料的堅固性、壓碎指標與堿集料反應標準要求和測定結果見表3所示。其中堅固性采用硫酸鈉溶液法試驗,堿集料反應要求試件無裂縫、酥裂或膠體外溢等現象，膨脹率＜0.1%。

堿集料反應結果表明,采用再生骨料制備的試件無裂縫、酥裂或膠體外溢等現象,膨脹率測定結果為0.01%，滿足＜0.1%要求。另外,建筑垃圾的壓碎指標較好，達到了I類要求，堅固性滿足III類要求。

可以看出,再生骨料的性能均達到了III類及以上指標要求。根據已出臺的《再生骨料應用技術規程》JGJ/T 240-2011，再生骨料部分指標如泥塊含量、微粉含量、表觀密度和堅固性為III類標準,因此不宜作為配制有抗凍性要求的混凝土，可用于配制等級較低的非結構混凝土;該再生骨料可以配制強度等級不高于M10的砌筑砂漿、抹灰砂漿和地面砂漿。

表3 再生細骨料中的堅固性、壓碎指標與堿集料反應測定結果

3.2 再生粗骨料性能

3.2.1 微粉、泥塊和有害物質

再生細骨料的微粉、泥塊、針片狀顆粒、有害物質和雜物含量標準要求和測定結果見表4。其中,有害物質的測定包括有機物、硫化物及硫酸鹽、氯化物。

從表4可以看出,廢棄混凝土再生粗骨料的微粉、泥塊含量分別均達到III類、Ⅱ類的要求，而五種有害物質的含量均滿足要求。

3.2.2 表觀密度、堆集密度、吸水率和空隙率

表4 再生粗骨料的微粉、泥塊、針片狀顆粒、有害物質和雜物含量

再生粗骨料的表觀密度、吸水率和空隙率標準要求和測定結果見表5所示。

表5 再生粗骨料中的表觀密度、吸水率和空隙率測定結果

可以看出，廢棄混凝土再生細骨料的表觀密度、吸水率和空隙率指標較好，分別達到了標準的I類和II類要求。

3.2.3 堅固性、壓碎指標與堿集料反應

再生細骨料的堅固性、壓碎指標與堿集料反應標準要求和測定結果見表6所示。其中堅固性采用硫酸鈉溶液法試驗,堿集料反應要求試件無裂縫、酥裂或膠體外溢等現象且膨脹率＜0.1%。

表6 再生粗骨料中的堅固性、壓碎指標與堿集料反應測定結果

堿集料反應結果表明采用再生骨料制備的試件無裂縫、酥裂或膠體外溢等現象，膨脹率測定結果為0，滿足＜0.1%要求。另外，建筑垃圾的壓碎指標和堅固性較好，均達到了I類要求。

可以看出，同再生細骨料相比，再生粗骨料的性能指標中大部分達到了I類和II類要求，僅有微粉含量一項指標為III類。根據《再生骨料應用技術規程》JGJ/T 240-2011,已達到 III類標準為例，不宜作為配制有抗凍性要求的混凝土，可用于配制C25及以下等級的混凝土。

綜上所述，廢棄混凝土再生骨料，尤其是再生粗骨料中,泥塊含量、微粉含量等指標不容易達到I類、II類指標，多為III類指標。因此，未來在生產廢棄混凝土再生骨料中，可以通過采用工藝、設備配合，降低骨料的泥塊、微粉含量。以再生粗骨料為例，如果將其中的微粉含量降低后達到II類標準要求，則總體性能達到II類指標要求，根據《再生骨料應用技術規程》JGJ/T 240-2011,可以用于配制高等級，如C40及以下級別的混凝土生產，從而拓展再生骨料應用范圍，提高再生骨料產品附加值。

4 小結

1）建筑垃圾的利用具有避免占用土地、降低環境危害、替代砂石開采骨料等優點。其中，又以廢棄混凝土的利用附加值最高，目前國家出臺了一系列政策鼓勵再生骨料的利用。因此，有必要開展再生骨料,尤其是廢棄混凝土再生骨料性能的研究，從而為再生骨料的利用提供可靠參考依據。

2）以工業建筑廢棄混凝土為試驗原料，通過破碎、篩分生產得到再生細骨料(0～5 mm)，再生粗骨料(5～10 mm，10～30 mm)，根據標準進行了再生骨料的性能研究。結果表明∶再生細骨料的指標均滿足標準要求，達到了III類指標；再生粗骨料除了微粉含量外，均達到了I類、II類要求，具有較好的性能指標。

3）根據 《再生骨料應用技術規程》JGJ/T 240-2011，再生細骨料可用于配制等級較低的非結構混凝土和強度等級不高于M10的砌筑砂漿、抹灰砂漿和地面砂漿。再生粗骨料可用于配制C25及以下等級的混凝土。

4）可以通過工藝和設備的調整，實現再生骨料的性能提高。如，將再生粗骨料提高到II類指標后，就可以用于配制高等級如C40及以下級別的混凝土生產，從而拓展再生骨料應用范圍，提高再生骨料產品附加值。

[1]李大華,盛洲發.我國建筑垃圾的現狀和資源化處置的對策商榷[J].安徽建筑工業學院學報,2006,14(6):67～70.

[2]冷發光,何更新,張仁瑜,等.國內外建筑垃圾資源化現狀及發展趨勢[J].商品混凝土,2009,3:20～23.

[3]S.C.Kou，C.S.Poon.Properties of se1f-compacting concrete prepared with coarse and fine recyc1ed concrete aggregates[J].Cement&Concrete Composites,2009,31:622～627.

[4]楊曉光,黃淵,尹素花.建筑垃圾配制再生混凝土的試驗研究[J].粉煤灰綜合利用,2010,1:42～44.

[5]薛森森,王愛勤.建筑垃圾生產建筑砂漿的配合比優化[J].商品混凝土,2012,12:31～39,48.

[6]張鐵志,張彤.建筑垃圾與尾礦在道路基層中的應用[J].公路,2009,7:337～339.