再生骨料在輕骨料混凝土中的應用

秦志勇，范天奇，何鵬，劉江非，張瑞

（中建西部建設北方有限公司，陜西 西安 710116）

再生骨料在輕骨料混凝土中的應用

秦志勇，范天奇，何鵬，劉江非，張瑞

（中建西部建設北方有限公司，陜西 西安 710116）

為了研究再生骨料在混凝土中的應用，對摻有再生骨料的輕骨料混凝土進行了配合比、強度、工作性能、宏觀力學性能指標測試，并分析驗證了再生骨料在輕骨料混凝土中應用的可行性。結果表明，用陶砂、再生細砂細骨料的輕骨料混凝土，不僅滿足輕骨料混凝土的各項指標要求，而且與普通輕骨料混凝土相比，還具有較大的經濟性優勢； LC7.5 輕骨料混凝土具有良好的坍落度、和易性、泵送性等宏觀力學性能；再生骨料型輕質骨料混凝土可以大幅降低混凝土成本，有效解決建筑垃圾污染問題，符合可持續發展要求。

再生骨料；輕骨料；混凝土；強度；應用

0 引言

近年來，隨著我國基礎設施建設的發展，資源日益緊缺和建筑垃圾污染等環境問題日益嚴重，政府也越來越重視能源節約和資源回收利用問題，大力提倡和發展建筑垃圾的再利用[1-4]。廢棄混凝土作為城市的副產物之一，絕大多數被視為建筑垃圾棄置堆放，不僅占據了大面積的土地資源，而且造成了很嚴重的資源浪費[5,6]。因此，再生混凝土技術的應用和發展對資源節約、環境保護以及建筑行業的可持續發展都具有重要意義。

輕骨料混凝土又名輕集料混凝土，是用輕粗骨料、輕細骨料、水泥、水及必要時加入的化學外加劑和礦物摻合料配制而成，并且在標準養護條件下 28d 齡期的干表觀密度小于 1950kg/m3的混凝土。與普通混凝土相比，輕骨料混凝土不僅解決了普通混凝土自重大的缺點，而且改善了由于骨料多孔吸水的特性而引起的混凝土耐久性不足的問題。目前，將其廢棄建筑垃圾用于制備再生粗骨料混凝土，利用再生骨料替代部分天然骨料，可以有效地消解建筑廢棄物，減少原生粗骨料的消耗，降低建筑物的建造成本，同時又可以循環再利用的方式解決建筑垃圾帶來的一系列環境問題[7-11]。另外，再生骨料的在混凝土中的應用符合“綠色建筑”的理念，以及建筑業可持續發展的戰略目標，同時還顯著改善了混凝土的耐久性、耐火性、抗震性和抗裂性能。但是，有許多學者研究表明[12-15]，再生骨料的摻入，使得混凝土生產時用水量較大而流動性較差，混凝土硬化后強度相對較低。另外，再生骨料型混凝土的抗凍性、抗滲性、抗碳化以及抗腐蝕性較普通混凝土均相對較低。

本文將再生骨料應用在輕骨料混凝土中，對再生骨料混凝土進行配合比、強度、和易性、坍落度等力學性能指標測試，并對再生骨料在輕骨料混凝土中應用的可行性進行分析驗證。

1 原材料與配合比

1.1 原材料

試驗過程中采用的水泥為冀東 P·O 42.5 水泥；粉煤灰為華能 Ⅱ 粉煤灰；外加劑為中建自產聚羧酸泵送劑；粗集料為廢棄的磚、陶瓷等的再生骨料，其部分性能見表 1～3；細集料為最大的粒徑不超過 25mm 的陶粒，見圖 3 ，其部分性能見表 3～4。

混凝土攪拌均勻后，根據 GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》中的試驗規定進行試驗。進行混凝土漿體的包裹性、流動性、粘聚性、保水性的試驗測定；混凝土抗壓強度的測定其試件尺寸為 150mm×150mm×150mm 的立方體試塊。

表1 再生骨料的性能指標

表2 再生骨料的顆粒級配

表3 陶砂的性能指標

表4 陶砂的顆粒級配

1.2 配合比設計

本試驗所采用的配合比設計如表 5。

表5 混凝土配合比設計 k g/m3

2 試驗結果與分析

2.1 工作性能分析

對以上所涉及的 3 種不同的配合比的含再生的新拌混凝土的工作性、力學強度等進行對比分析，確定再生骨料混凝土的最佳配合比。

通過對配合比進行調整，提高膠凝材料用量和用水量、砂率，目的在于改善黏聚性和流動性，混凝土的狀態如圖 1～2 所示，2# 和 3# 為相應的兩組試配配合比。

圖1 第一組新拌混凝土

由圖 1 可以看出，當對水泥用量增加為 300kg，粉煤灰用量增加為 150kg，降低再生骨料的用量，并提高砂率。調整配合比后的混凝土的工作性能得到了明顯改善，實測坍落度為 240mm 擴展度為 550mm，總體上來說粘聚性和流動性有了較大改善，但效果未達到預期，針對以上情況，繼續對配合比進行調整。

圖2 第二組新拌混凝土

為了進一步再生骨料混凝土的性能，再次對配合比進行適當的調整，配合比 3# 中粉料總量、砂率、用水量均保持不變，調整外加劑組分，即在外加劑中引入黏度改性劑，更換特殊母液，來達到改善混凝土黏聚性的目的，拌合后的混凝土的狀態如圖 2 所示，坍落度260mm，擴展度 590mm。由圖 2 可以看出，含再生骨料的新拌混凝土和易性得到了進一步的改善，坍落度、擴展度也可以很好的滿足泵送要求。

2.2 強度分析

針對以上兩組狀態較好的配比，進行留樣，檢測其強度，結果如表 6 所示。

表6 再生骨料混凝土強度

通過上述表 6 可以看出，調整配合比后的混凝土的7d 和 28d 強度均明顯增大，且達到了 LC20 標準，即上述的配合比滿足強度設計要求，比較理想。下一步在保證強度和工作性能的前提下，為提高經濟性，對配合比進行進一步優化。

為了提高再生骨料在混凝土應用中的最大經濟性，對混凝土的配合比進行進一步的優化設計。通過對配比主材成本分析，影響成本的主要原因為水泥、陶砂的用量，因此在保持粉料用量不變的情況下，通過調整水泥和粉煤灰在總體粉料用量所占的比例，提高粉煤灰占比，減少水泥用量，降低成本。另外，因為陶砂成本較高，在整體主材成本占比較大，所以另一個降低成本的思路是在保證工作性能的前提下，降低陶砂的用量。調整后的配合比如表 7。

表7 L C 7.5 調整后配合比 k g/m3

對上述所調整后的配合比進行試配分析，所得的試配結果見表 8～10 所示。

表8 第一組配合比驗證 k g/m3

通過表 8 分析可得，4#、5# 試配后的結果并不理想，主要是因為降低陶砂用量以后，整體砂率無法滿足要求，包裹性較差，且因為提高粉煤灰用量以后，外加劑摻量過高，很容易出現泌灰的現象，在后期具體施工可能會帶來一定影響。

表9 第二組配合比驗證

由表 9 分析可得，由于陶砂的級配過于單一且細度模數偏大，所以引入細砂，補充部分細顆粒，減小細骨料細度模數的同時，還能減少陶砂用量和粉料用量，以達到降低成本的目的，但試配總體效果并不理想。混凝土坍落度擴展度基本滿足要求，但整體狀態過于松散，黏聚性太差，包裹性不好，且表面粉煤灰泌灰依然比較嚴重，狀態并不理想，因此這兩個配合比的設計并不合理。

根據以上實驗經驗，初步斷定要想保證有較好的黏聚性，總體粉料量應不得低于 400kg，降低成本只能從降低陶砂用量下手，故引進部分細砂替代部分陶砂，降低陶砂用量，達到降低成本目的，故從新調整配合比如表 10 所示，新拌混凝土見圖 3。

由表 10 可知，新配比提高了整體粉料用量，細砂搭配陶砂，在保證混凝土流動性的前提下，適當降低了用水量，坍落度 260mm，擴展度 570mm。調整配比后的新拌混凝土狀態良好，黏聚性較之前有較大改觀，坍落度、擴展度均滿足要求，實測容重 1730kg/m3，容重相較之前有所增加，但仍在控制范圍之內，初步斷定泵送問題不大，進行了試塊留置監測強度。

表10 第三組配合比驗證

圖3 新配比下的新拌混凝土

2.3 經濟性分析

對比不同粉料量的兩個配比，在成本上變化如表11～12 所示。此研究主要基于建筑垃圾的再回收利用，減輕環保壓力，減少頁巖陶粒的使用，降低能耗，呼應政府資源綜合利用政策，另一方面能大幅度降低輕質混凝土的成本，拉低建筑物造價。

表11 不同配合比成本計算表 k g/m3

經過不斷的試配驗證，最總確定兩個配合比為最佳配合比，具體配合比及其性能測試結果如表 12 所示。

表12 最佳配合比 k g/m3

2.4 結論

（1）通過對 LC7.5 輕骨料混凝土進行不斷的試配分析，在滿足強度、工作性以及泵送要求的條件下，具有最優 LC7.5 配合比，即為水泥用量 200kg，粉煤灰用量 1200kg，PC 摻量2.2kg；水用量 165kg，細砂用量150kg，陶砂用量 200kg，再生骨料用量 650kg。

（2）LC7.5 再生骨料輕骨料混凝土流動性、保水性、黏聚性良好，坍落度擴展度也能滿足性能要求。用細砂替代部分陶砂，可以大幅度降低了輕質混凝土的成本，減少建筑物的造價。

（3）再生骨料輕質混凝土技術能夠從根本上解決廢棄混凝土的出路問題，屬于綠色產品，既能減輕廢棄混凝土對環境的污染，又能節約天然骨料資源，具有顯著的社會、經濟和環境效益，符合可持續發展要求。

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［通訊地址］陜西省西安市未央區鳳城十二路首創國際城 2# 樓一單元 403 室（710000）

Application of recycled aggregate in lightweight aggregate concrete

Qin Zhiyong, Fan Tianqi, He Peng, Liu Jiangfei, Zhang Rui
(China Western Construction Group Co., Ltd In the North, Xi'an 710116)

In order to study the application of recycled aggregate in concrete, the macroscopic mechanical properties of recycled aggregate concrete were tested in terms of mix ratio, strength, workability and slump.And the feasibility of the application of recycled aggregate in lightweight aggregate concrete was veri fi ed. The results show that the sand and fi ne sand are mixed into lightweight aggregate concrete as fi ne aggregate, which can meet the strength and construction requirements, and has the best mix ratio LC7.5. LC7.5 lightweight aggregate concrete has good slump, workability, pumping and other macro-mechanical properties. recycled aggregate-like lightweight aggregate concrete can signi fi cantly reduce the cost of concrete, and can effectively solve the problem of construction waste pollution, meet the requirements of sustainable development.

recycled aggregate; lightweight aggregate; concrete; strength; application

秦志勇（1986—），男，工程師，從事混凝土技術管理與質量管理工作。