建筑固體廢棄物再生粗骨料混凝土性能試驗研究

何桂成（廣東建準檢測技術有限公司）

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建筑固體廢棄物再生粗骨料混凝土性能試驗研究

何桂成
（廣東建準檢測技術有限公司）

【摘要】混凝土是我國當前主要的建筑材料，其新建需求量和拆除垃圾產生量巨大。處理建筑固體廢棄物最理想的途徑是發展再生混凝土，而再生骨料的物理性能會直接影響到再生混凝土質量的優劣。通過試驗，得到了再生粗骨料的砂漿附著量、顆粒級配、表觀密度、壓碎指標、吸水率等物理性能參數和再生粗骨料混凝土的應用物理化學性能參數，為今后再生混凝土的發展提供一定的參考。

【關鍵詞】建筑固體廢棄物；再生粗骨料；再生粗骨料混凝土；物理及物理化學性能

1　前言

目前我國城市化進程的快速推進，產生著大量的建筑廢棄物。相關資料顯示，我國年產建筑固體廢棄物近十億噸，主要是廢棄混凝土，占建筑固體廢棄物比例高達50%～60%，這是一個相當龐大的數字。但如今我國建筑固體廢棄物的再生利用發展步伐緩慢，不足10%的綜合利用率與世界上一些發達國家（再生利用率達80%以上）形成了很大的差距。再生利用這些建筑固體廢棄物，不僅可以解決建筑固體廢棄物造成的一系列環境污染問題，而且利用再生骨料替代天然骨料，可以緩解我國目前資源日漸匱乏的局面，也為推進綠色建材和綠色建筑起著極其重要的作用。

2　再生粗骨料的來源

根據建筑固體廢棄物逐步破碎、逐步分離、先易后難的工藝流程要求，應用專利設備與現有設備進行建筑固體廢棄物多級破碎、多級分選、分離，以達到建筑固體廢棄物更高利用率的目標。因此，工藝流程采用在破碎過程中，先逐步分離鋼筋、輕質物與有機物，再分離磚、混凝土、余泥、灰粉的總體工藝方案，充分利用風力、重力、密度、磁力、熱力、浮力等原理對建筑固體廢棄物中不同物料分離，基本實現建筑固體廢棄物的相對分離，為綜合利用創造條件。

再生粗骨料時對建筑固體廢棄物采用了粗處置、細處置二段工藝流程。再生粗骨料按粒徑分為5～16mm、5～20mm、5～25mm三種，這里只對5～25mm進行試驗研究。經多次測驗，廢混凝土中粗骨料的回收率約41.3%。

圖1　建筑固體廢棄物綜合處置工藝圖

3　再生粗骨料物理性能檢測

由于建筑固體廢棄物再生粗骨料表面附著少量的硬化水泥砂漿，所以與天然粗骨料相比，表觀密度較低，吸水率較大。試驗測得再生粗骨料的粒徑級配和物理性能數據分別如表1、表2所示。

由表1、表2中數據可知：本批5mm～25mm連續級配再生粗骨料的各項指標都符合《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2010）的相關要求，可作為配制C60以下再生混凝土的原材料使用。

表1　再生粗骨料的粒徑級配檢測結果

表2　再生粗骨料物理性能檢測結果

4　再生粗骨料混凝土設計

4.1設計要求

再生骨料混凝土配合比設計要求如表3所示。

表3　再生骨料混凝土配合比設計要求

4.2混凝土配合比設計主要依據

⑴混凝土結構設計規范（GB50010-2010）；

⑵普通混凝土配合比設計規范（JGJ55-2011）；

⑶混凝土質量控制標準（GB50164-2011）；

⑷混凝土耐久性能檢驗評定標準（JGJ/T193-2009）；

⑸普通混凝土用砂石質量及檢驗方法標準（JGJ52-2006）；

⑹混凝土用再生粗骨料（GB/T25177-2010）；

⑺建筑用卵石、碎石（GB/T14685-2001）；

⑻通用硅酸鹽水泥（GB175-2007）；

⑼用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/T1596-2005）；

⑽混凝土外加劑應用技術規范（GB50119-2003）；

⑾混凝土用水標準（JGJ63-2006）。

4.3試驗所用原材料

水泥：P.O 42.5R，抗壓強度R3=25.7（MPa）、R28=48.9 （MPa）；

粉煤灰：F類П級，細度（45um）19%，摻量為15%；

細骨料：符合JGJ52-2006要求的二區中級河砂，細度模數=2.8、堆積密度=1470（kg/m3）；

粗骨料1：5mm～25mm花崗巖碎石，堆積密度=1460 （kg/m3），占粗骨料總量的50%；

粗骨料2：5mm～25mm再生粗骨料，堆積密度=1370 （kg/m3），占粗骨料總量的50%；

水：符合混凝土用水標準（JGJ63-2006）的自來水；

減水劑：聚羥酸系緩凝高效減水劑，摻量=2.0%，減水率=26.5%。

4.4再生骨料混凝土配合比設計方案

混凝土配合比設計依據上述規范標準，并進行配合比設計方案優化后，取水膠比為0.42±0.05的三個方案，具體配合比如表4所示。

表4　再生骨料混凝土配合比設計方案

表4中的三個混凝土配合比設計方案主要是依據《普通混凝土配合比設計規范》（JGJ55-2011）計算所得。

5　再生粗骨料混凝土設計性能檢測

各項檢測均按相應標準進行，檢驗結果分別如下。

5.1再生骨料混凝土施工性能檢測

施工性能檢測結果如表5所示。

表5　

從表5可知，檢測結果符合使用要求。

5.2再生骨料混凝土應用性能檢測

5.2.1力學性能檢測

抗壓試件尺寸：150mm×150mm×150mm、抗折試件尺寸：150mm×150mm×550mm，試件的制作和養護均按相關規范標準進行，力學性能檢測結果如表6所示。

由表6可知，水膠比對混凝土力學性能影響較明顯，本批試驗中1#配合比和2#配合比能滿足力學性能要求，2#配合比的經濟效益較優勝，3#配合比不能滿足力學性能要求，應選2#配合比為施工配合比方案，另外兩個都不合理，應舍去。

5.2.2再生骨料混凝土耐久性能檢測

再生骨料混凝土耐久性能檢測結果如表7、表8所示。

表6　

表7　

表8　

從表7、表8可知，再生骨料混凝土耐久性能檢測結果符合相關規范要求。

6　結論

通過試驗研究，得出以下結論：

⑴建筑固體廢棄物再生骨料的表觀密度、堆積密度要小于現行《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）規范對天然骨料的規定，松散堆積孔隙率卻大于天然骨料，但二者相比，相差較小。

⑵建筑固體廢棄物再生骨料較天然骨料的最大特性是高吸水率，設計混凝土的流動性時應增加這部分用水量（可將3h的吸水率作為再生粗骨料的飽和吸水率來計算）。

⑶再生骨料的壓碎指標顯示：建筑固體廢棄物再生骨料適宜配制C60以下的混凝土。

⑷在級配方面，建筑固體廢棄物再生骨料滿足當前拌合普通混凝土對骨料級配的要求。

⑸在建筑固體廢棄物再生骨料混凝土性能方面，其力學性能和耐久性能都與普通混凝土相差較小，可以用于普通建筑工程。

總而言之，通過優化混凝土配合比設計方案，建筑固體廢棄物再生骨料混凝土的各項性能都得到有效改善，能達到普通混凝土的指標要求。可用再生骨料混凝土來取代普通的混凝土，能保證其性能要求，更重要的是，既可以減少對人類賴于生存的地球環境的破壞，又可以減少資源的浪費，緩解資源的欠缺。大力發展建筑固體廢棄物的再生應用，走出一條發展綠色建材之路，將會產生不可估量的環境優化效益和社會經濟效益。●

【參考文獻】

［1］李秋義建筑垃圾資源化再生利用技術［M］.北京：中國建筑工業出版社，2006.4.