再生骨料混凝土在桂林市江河湖庫水系連通工程中的應用

閆志勇，陳德偉

（廣西建工集團海河水利建設有限責任公司，南寧 530000；2.河海大學，南京 210000）

0 引言

隨著我國水利、交通、城市建設的快速發展，建筑垃圾日益增多，傳統的處理方法是直接填埋或露天堆放，不但浪費了大量的資源，而且占用土地、污染環境、破壞土壤結構、造成地表沉降等。同時清運和堆放過程中遺撒粉塵和灰砂飛揚等問題又造成了嚴重的環境污染，將建筑垃圾回收再利用是解決上述問題的有效措施。資源化利用建筑垃圾就是將廢棄的混凝土塊經過破碎、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，與水泥等配成再生骨料混凝土。再生骨料混凝土在工程中的規模化應用不僅可以降低工程施工成本，還能很好地解決建筑垃圾的處理問題[1]。

為了驗證再生骨料混凝土是否具有滿足工程應用的性能，大量學者對再生骨料混凝土的各項性能進行了試驗研究。江濤鋒[2]等對再生骨料混凝土的力學性能進行試驗，結果表明：再生骨料替代率50%～70%并摻入聚丙烯纖維的再生混凝土能夠達到C15 的強度目標值，該配合比完全能夠生產低強度混凝土。Kou 等[3]研究了再生骨料母體的強度對再生骨料混凝土強度的影響時發現，當母體混凝土強度為80～100 MPa時，其配制的再生混凝土強度與其十分接近，且再生骨料可以100%取代天然骨料。Alan 等[4]通過試驗發現，選擇合適的替代骨料和級配處理，再生骨料混凝土與用天然骨料的混凝土具有相同的耐久性。以上學者的研究均表明再生骨料混凝土同樣具有優良的力學及耐久性能。

本文通過采用最大粒徑為80 mm 的再生粗骨料配制再生混凝土在桂林市江河湖庫水系連通工程中的應用，研究再生骨料混凝土的工程可行性和經濟效益。

1 工程概況

廣西桂林市江河湖庫水系連通工程位于桂林市臨桂新區機場路以北片區，為II 等工程，護岸等主要建筑物按2級建筑物設計。由1條連通水道、4條景觀水域、2 條灌溉渠道、5 座壅水壩等組成。新建蘭塘河連通水道連接秧塘支渠與核心區的蘭塘河水域，長0.586 km；4條景觀水域即沙塘河機場路上游段水域全長1.674 km；蔡塘河機場路上游段水域全長1.68 km，沿西干渠西側水域全長2.124 km，沿秧塘支渠南側水域全長2.02 km；2條灌溉渠道包括對西干渠規劃范圍渠段進行防滲改造、與西干渠西側水域緊鄰和與沙塘河交叉渠段進行改造，對秧塘支渠渠首至機場路段渠段進行防滲改造；壅水壩包括新建鄔家、葉家、花堽村、鐵盧和陸家村等5 座壅水壩。本文介紹的再生骨料混凝土工程應用實例具體是指采用C20再生骨料混凝土澆筑上述工程 中水域兩側擋土墻，如圖1所示。

圖1 河岸兩側擋土墻工程

2 原材料

2.1 再生粗骨料

本工程采用的再生粗骨料全部來自桂林本地的建筑垃圾（見圖2），將回收的母體強度為C20～C40 的建筑垃圾混凝土直接運輸至施工現場，通過可移動式再生骨料加工機械將混凝土塊破碎加工為要求粒徑的再生骨料。

圖2 建筑垃圾

再生粗骨料加工有著嚴格的步驟要求，具體為：去除建筑垃圾中的大塊雜質；對初步篩選的建筑垃圾利用顎式破碎機進行破碎；利用篩分機對破碎后的建筑垃圾進行篩選，去除粒徑小于5 mm 的骨料；去除篩選后的骨料中的金屬雜質；對骨料按照粒徑進行篩分；最后對再生粗骨料進行沖洗。

對經上述步驟加工后得到的再生粗骨料的性能指標與天然大骨料的性能指標進行對比（見表1），由表1 可知，再生粗骨料性能指標符合《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2010）Ⅱ類標準要求。圖3為再生粗骨料、圖4為天然骨料。

表1 粗骨料的性能指標

圖3 再生骨料

圖4 天然骨料

2.2 其他原材料

（1）水泥：海螺牌P·C42.5 復合硅酸鹽水泥，其性能指標見表2。

（2）細骨料：桂林本地生產的河砂，其性能指標及篩分結果見表3。

表3 河砂的性能指標

（3）硅灰：硅灰的化學成分見表4。

表4 硅灰性能指標 %

（4）外加劑：本工程選用聚羧酸減水劑。

3 方案設計

采用C20 再生骨料混凝土澆筑水域兩側擋土墻，墻背砂卵石回填，迎水面采用M7.5 水泥砂漿砌大卵石。具體實施情況見圖5。

圖5 再生骨料混凝土擋土墻設計方案

4 配合比設計

按照《水工混凝土配合比設計規程》（DL/T5330-2015）進行配比，并根據坍落度、抗壓、抗滲等試驗結果對方案進行適當調整，最終得到現場施工的混凝土配合比（見表5）。其水灰比為0.5，砂率為30%，外加劑摻量為1%。

表5 天然骨料及再生骨料混凝土配合比 kg/m3

5 施工流程及注意事項

（1）基礎開挖清理。按照圖紙測量放樣，開挖土方。清除擋土墻用地范圍內的雜草、垃圾等所有障礙物。對模板內的鋼筋及墊塊進行固定安裝，并對支護用木模板提前澆水濕潤。

（2）混凝土攪拌。再生骨料混凝土均為現場攪拌，對原材料進行嚴格稱重，攪拌機在擋土墻旁邊直接拌制，采用溜槽直接灌入倉內。若現場溫度在25℃以上時，需25～30 min內完成。

（3）混凝土運輸。由于混凝土均為施工現場攪拌，因此主要采用手推車及挖土機等運輸方式，運輸前應使用清水對手推車進行清洗濕潤，在運輸過程中應防止離析、泌水等現象的發生，并在再生骨料混凝土初凝前將再生骨料運輸至指定地點。

（4）澆筑振搗。澆筑再生骨料混凝土采用分層澆筑法，每澆筑50 cm進行一次振搗，振搗時采用快插慢拔的方法，插點均勻排列，逐點移動，按順序進行。

（5）養護。在再生骨料混凝澆筑土澆筑完成后，在表面覆蓋一層薄膜，并每隔一段時間對其澆一次水進行養護。

6 工作性能

為評價再生骨料混凝土的工作性能，在現場施工時直接制作150 mm×150 mm×150 mm 的混凝土試塊，在規定的條件下養護至規定齡期后進行力學性能和耐久性能試驗，試驗結果見表6。結果表明：再生骨料混凝土的力學性能和耐久性能均達到工程設計標準。因此，采用C20 再生骨料混凝土澆筑水域兩側擋土墻的方案是可行的。

表6 再生骨料混凝土性能指標

7 效益分析

該擋墻每公里需混凝土2300 m3，再生骨料混凝土和天然骨料混凝土每公里造價費用見表7。由表7可知，采用再生骨料混凝土每公里造價費用最低，與天然骨料混凝土相比每公里造價節約超20萬元。再生骨料及再生骨料混凝土的工程應用可以有效緩解廢棄混凝土堆積、砂石料資源緊缺及生態環境污染等一系列問題，符合相關國家政策提出的可持續發展要求。

表7 各種類混凝土費用

8 結語

（1）在施工工藝方面，再生骨料混凝土與天然骨料混凝土基本上無大差別，兩者從拌制到后期養護具有相同的施工流程。

（2）在混凝土性能方面，再生骨料混凝土的力學性能和耐久性能均達到工程設計標準。

（3）在經濟效益方面，本工程中再生骨料混凝土與天然骨料混凝土相比每公里造價節約超20 萬元，降低了施工成本。