再生混凝土粗集料及再生混凝土應用初探

張麗莎，梁同信

（滄州市政華通混凝土有限公司，河北　滄州　061000）

再生混凝土粗集料及再生混凝土應用初探

張麗莎，梁同信

（滄州市政華通混凝土有限公司，河北滄州061000）

保護環境，綠色發展已成為當今發展的主題。建筑垃圾中的廢棄混凝土再生研究與應用已經開始，探討如何再利用，更好地利用再生集料生產混凝土就顯得非常重要，本文從再生混凝土粗集料的制備與再生粗集料混凝土性能及應用進行了初步探討。

再生；再生混凝土集骨料；再生混凝土

再生混凝土粗集料是指由建筑垃圾中的混凝土經加工而成，粒徑大于 4.75mm 的顆粒。

再生混凝土是指將廢棄的混凝土塊經過破碎（或經清洗、分級）后，按一定比例與級配混合，部分或全部代替砂石等天然集料（主要是粗集料），再加入水泥、水等配制而成的新混凝土。再生混凝土按集料的組合形式可以有以下幾種情況：集料全部為再生集料；粗集料為再生集料、細集料為天然砂；粗集料為天然碎石或卵石、細集料為再生集料；再生集料替代部分粗集料或細集料。

1　再生集料技術特性

再生集料由廢棄混凝土加工而成，與天然集料在性能指標上存在一定的差異，主要包括：形狀與表面特征、表觀密度與堆積密度、吸水率等方面。

1.1形狀和表面特征

集料的形狀和表面特征對混凝土性能有很大影響，當集料形狀為立方體或球狀顆粒且表面光滑時，有利于新拌混凝土的流動性，但與水泥石的黏結較差。與天然集料相比，大部分再生集料表面都包裹著砂漿，因此表面很粗糙、比表面積大，這對提高與水泥石的黏結有利，但對于新拌混凝土的流動性不利。有時，要使其達到天然石料的同樣效果，還需要增加水泥、粉煤灰等膠凝材料用量。

1.2表觀密度和堆積密度

再生集料成分中不僅有少量脫離砂漿的石子、部分包裹砂漿的石子，還有少量獨立成塊的水泥砂漿。因為水泥砂漿的表面粗糙、棱角多并且在混凝土構建破壞和集料生產過程中集料內部會出現大量微細裂縫，從而導致再生集料孔隙率大，進而使得其表觀密度和堆積密度較天然集料低。

1.3吸水率

由于廢舊混凝土在破碎過程中受到較大外力作用，在集料內部會出現大量微細裂縫，使得再生集料的吸水率和吸水速率都遠高于天然集料。在再生混凝土配合比設計時需要考慮再生集料的高吸水率問題。再生粗集料的高吸水率和低表觀密度的特征均是由于集料表面附著的廢舊砂漿所致。

2　再生混凝土粗集料技術指標

2.1再生集料技術指標

再生混凝土粗集料來源于滄州市政的再生資源利用有限公司，對表觀密度、堆積密度、吸水率、壓碎值、篩分幾項指標進行了試驗，試驗結果對比見表 1。

表1　粗集料技術指標

因為再生集料的原材來源存在較大差距，不同部位、不用地域的廢棄混凝土破碎后得到的再生集料會存在較大差異。由表 1 再生集料與天然集料的對比數據可以得出：

（1）再生粗集料的表觀密度與堆積密度均小于天然骨料。再生粗集料低表觀密度的特征均是由于集料表面附著的廢舊砂漿所致，降低程度取決于再生骨料的原材料性能與破碎形式；

（2）再生骨料的吸水率大于天然骨料，再生粗集料的高吸水率是由于集料表面附著的廢舊砂漿所致；

（3）壓碎值試驗數據，再生集料壓碎值高于天然集料，也是集料表面附著的廢舊砂漿一般強度低于天然骨料的強度所致；

（4）再生集料的篩分，再生集料篩分結果如表 2 所示。

表2　再生集料篩分結果

此再生集料為破碎后過 31.5mm 與 5mm 方孔篩所得的中間部分，為連續級配的再生粗集料，石粉等粉狀物已篩除。由篩分結果可以看出：

（1）因為混凝土破碎后，較大顆粒由 31.5mm 篩孔的方孔篩篩出，重新進行破碎、篩分，較大篩孔上有 2.3% 的篩余，此部分再生料粒徑較大，不適用于泵送混凝土；

（2）9.5mm 篩孔的累計篩余量小于規范要求值，說明此類粉碎料 9.5mm 篩孔以下的集料偏多，集料偏細，生產時需注意調整配合比；

（3）2.36mm 篩孔以下部分為 0.4%，此部分產生于附著在破碎集料表面的石粉及砂漿粉，此部分集料會使再生混凝土的用水量與外加劑用量有所增加。

3　其它材料技術指標

3.1水泥

所用水泥為滄州臨港“金隅”P?O 42.5 級普通硅酸鹽水泥，其性能指標見表 3。

3.2粒化高爐礦渣粉

礦渣粉為渤海新區產“富晶”牌 S95 級礦渣粉，比表面積為 420m2/kg，7d 活性指數為 79%，28d 活性指數為 100%，需水量為 95%，含水率為 0.1%。

3.3粉煤灰

粉煤灰為華能德州電廠產 I 級粉煤灰，其性能指標見表4。

表4　粉煤灰試驗結果

3.4河砂

石家莊正定河砂，為 II 區中砂，性能指標見表 5。

表5　砂子試驗結果

3.5減水劑

減水劑為獻縣混凝土外加劑廠生產的 XG-3 聚羧酸系減水劑，主要性能指標見表 6。

表6　減水劑試驗結果

4　混凝土生產應用

工程概況：滄州市政千萬間房地產公司開發的弘仁里商住區的物業樓，此建筑 3 層，建筑面積 1400m2，為框架結構，應用強度 C15、C20、C25。

4.1再生集料在應用過程中需注意以下問題

（1）混凝土生產前宜進行勻化處理。因為廢棄混凝土的來源不同，質量存在較大差異，為保證再生混凝土的質量穩定，需要對再生集料進行勻質化處理。處理方法主要有：挖掘機翻拌，二次篩分勻化等；

（2）由于再生集料有較大的吸水率，生產時需考慮集料的吸水率對混凝土拌合物性能的影響。處理方法主要有兩種：一預濕法，就是把集料預先飽水，生產后不再需要增加用水量；二增加用水量法，就是在混凝土生產過程中把再生集料吸水所需水量添加到混凝土用水量中。

預濕法在生產應用中相對復雜，集料上下層水分含量不易把握，因此拌合物性能不易控制；而增加水量法相對簡單，但生產過程中需適當增加攪拌時間，待集料吸水過程基本完成，拌合物性能相對穩定后混凝土才能出廠。

4.2物理性能對比

進行了 C15、C20、C25 及 C40、C50 五個強度等級混凝土的生產應用（粗集料全部采用再生粗集料、粗集料生產前進行了預先飽水處理），其配合比、拌合物性能、強度指標與天然集料對比如下表 7。

表7　再生粗骨料混凝土與天然粗骨料混凝土每方用量對比表

坍落度、擴展度、7d、28d 強度指標對比折線圖如下：圖 1～4。

圖1　坍落度對比

圖2　擴展度對比

圖3　7d強度對比

圖4　28d強度對比

分析試驗及檢測數據得出：

（1）相同配比前提下，再生粗集料混凝土的坍落度小于天然粗集料混凝土的坍落度；

（2）相同配比前提下，再生粗骨料混凝土的擴展度均小于天然骨料混凝土的擴展度，施工中再生粗骨料混凝土的可操作性比天然骨料混凝土的可操作性差，特別是低強高水膠比的混凝土；

（3）再生粗骨料混凝土與天然粗骨料混凝土比較，再生粗骨料混凝土的低強度等級（C15、C20、C25）的 7d 高于天然粗骨料混凝土的 7d 強度，高強度等級（C40、50）的則相反，但差別不大；28d 強度，低強度等級相差較小，而高強度等級的差別較大，且天然粗骨料混凝土的強度較高。

5　再生混凝土工程應用展望

目前國內再生混凝土的應用正由試驗階段向使用、推廣階段發展，并取得了階段性成果。2009 年在四川都江堰市成功設計并建造了3棟建筑的示范性工程。相關的再生骨料、再生混凝土技術規程、技術標準已頒布并實施；國家標準GB/T 25177《混凝土用再生粗骨料》和 GB/T 25176《混凝土和砂漿用再生細骨料》已于 2011 年 8 月開始實施；行業標準 JGJ/T 240《再生骨料應用技術規程》 已在 2011 年 12 月實施；國家標準 GB/T 50743《工程施工廢棄物再生利用技術規范》已在 2012 年 12 月實施。這些都說明了國家對再生骨料與再生混凝土行業發展的重視，不遠的將來，再生混凝土工程就會走進尋常百姓家。

6　結論

(1）由于再生粗骨料的不規則性與粘結砂漿的存在，相同條件下，再生粗骨料混凝土的和易性指標劣于天然粗骨料混凝土的和易性，可操作性略差，特別是低強高水膠比的混凝土。

（2）再生粗骨料混凝土與天然粗骨料混凝土比較，再生粗骨料混凝土的低強度等級（C15、C20、C25）的7天抗壓強度略高于天然粗骨料混凝土的 7d 強度，高強度等級（C40、50）的則相反，但差別不大；28d 強度，低強度等級的抗壓強度相差較小；而高強度等級的抗壓強度差別較大，天然粗骨料混凝土的強度較高。

（3）制備不同強度等級的粗骨料再生混凝土時，低強度等級混凝土可以全部或部分采用再生粗骨料；而高強度等級混凝土則不宜全部采用再生粗骨料。

[1] JGJ/T 240-2011．再生骨料應用技術規程[S]．

[2] GB/T 25177-2010．混凝土用再生粗骨料[S]．

［通訊地址］河北省滄州市新華區長蘆北大道 75 號（061000）

張麗莎（1974－），女，本科、助理工程師，從事商砼企業管理與混凝土技術工作。