Ⅱ類再生粗骨料在C60高強混凝土中的應用

陳強，李陽，田龍，劉昭

（滄州金巖建材集團有限公司，河北 滄州 061000）

0 引言

近年來，由于環保的影響，天然砂石限制開采，砂石緊缺，價格居高不下，由建筑垃圾破碎的再生骨料的利用受到國家和地方政府的大力支持。2020 年 5 月，住建部印發《關于推進建筑垃圾減量化的指導意見》和《施工現場建筑垃圾減量化指導手冊（試行）》作為當前和今后指導建筑垃圾源頭減量化工作的重要文件，使建筑垃圾再生骨料的應用成為了今后的大熱項目。但是由于簡單破碎的再生粗骨料表面粗糙、吸水率大、壓碎值較高、表觀密度小，所以目前再生骨料還無法規模化利用。

本文研究管樁廠破碎的混凝土再生粗骨料，這種粗骨料的吸水率、表觀密度和微分含量都屬于一級再生骨料范圍，只有壓碎值略大于 12%，因為絕大多數的再生骨料的壓碎值都大于 12%，屬于Ⅱ類再生粗骨料范圍。按 JGJ/T 240—2011《再生骨料應用技術規程》中規定只能應用于 C40 及以下強度等級混凝土，不允許生產 C40 以上強度等級混凝土，更不用說生產 C60 高強混凝土了。本文通過調整配合比，用部分優質Ⅱ類再生骨料替代石灰石骨料做 C60 高強混凝土試驗，對比不同摻量的再生粗骨料對 C60 高強混凝土強度和狀態的影響。

1 再生粗骨料的技術指標

根據 GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》規定，按性能要求分為Ⅰ類、Ⅱ類和 Ⅲ 類，具體劃分要求見表 1。

表1 再生粗骨料主要項目分類

2 原材料的選擇

（1）水泥：唐山六九 P·O42.5 水泥，3d 水泥抗壓強度為 30MPa，28d 水泥抗壓強度為 56MPa，標稠用水量 27.6%。

（2）礦粉：滄州黃驊港中鐵 S95 級礦粉，比表面積 407m2/kg，7d 活性 88%，28d 活性 101%。

（3）粉煤灰：黃驊港國華電廠 F 類Ⅱ級粉煤灰，燒失量 0.7%，細度 17%，需水量比 98%。

（4）細骨料：唐山遷西卵石破碎的機制砂中砂，性能指標見表 2。

表2 機制砂性能指標

（5）粗骨料：唐山 5～20mm 連續級配石灰石骨料和 5～20mm 連續級配混凝土破碎的再生粗骨料，性能指標見表 3 和表 4。

表3 石灰石骨料性能指標

表4 再生粗骨料性能指標

（6）外加劑：采用滄州金巖建材集團自產的高性能聚羧酸減水劑，減水率 31%，固含量 13%。

3 C60 高強混凝土配合比設計

根據 JGJ/T 281—2012《高強混凝土應用技術規程》選擇混凝土水膠比 0.29，砂率 38%，單方混凝土膠材總量 550kg，粗骨料的最大粒徑不大于 25mm，選擇5～20mm 連續級配石子。綜上考慮，經多次調整后初步確定配合比見表 5。

表5 C60 高強混凝土配合比 kg/m3

4 試驗方法和試驗結果

使用石灰石碎石摻不同比例的再生骨料碎石進行混凝土試驗，對混凝土拌合物的出機坍落度、出機擴展度和狀態，及 1h 后坍落度、1h 后擴展度和狀態進行對比，同時對混凝土的 7d 和 28d 抗壓強度進行了對比。根據再生骨料碎石不同的摻量對 C60 高強混凝土狀態和強度的影響，再重新調整配合比，使混凝土達到最佳狀態和強度。不同摻量的再生粗骨料對 C60 高強混凝土狀態的影響見表 6。

表6 不同摻量再生粗骨料對 C60 高強混凝土性能的影響

試驗表明，隨著再生粗骨料摻量的提高，混凝土的出機坍落度和擴展度逐漸減小，同時 1h 的混凝土坍落度損失加大。因為再生骨料的吸水率較高，吸附大量的水和外加劑，所以隨其摻量提高，坍落度損失加大，流動性變差。混凝土的強度逐漸降低，且 7d 到 28d 抗壓強度增長變慢。因為再生骨料的壓碎值較高，其強度低，7d 時高強混凝土試塊壓碎后從石子開始破碎，到28d 強度增長的只有膠凝材料，骨料同樣是破碎的，所以強度增長緩慢，且逐漸降低。混凝土拌合物的狀態逐漸顯石子，砂率顯小，因為再生粗骨料的表觀密度比石灰石的小，相同質量的石子體積大，所以顯石子多，同時容易漂浮在水泥砂漿的上面，更顯得砂率較小。根據上述試配結果，為了提高摻再生骨料混凝土的和易性，降低坍落度損失和增加混凝土強度，因再生骨料吸水率高，適當提高用水量和外加劑摻量；隨著再生骨料摻量的提高適當提高混凝土砂率；同時為了提高混凝土強度適當增加了水泥和總膠材用量；并根據實測調整了混凝土容重。調整后的混凝土配合比見表 7。調整后的配合比對混凝土性能影響見表 8。

表7 調整后摻再生粗骨料 C60 高強混凝土配合比 kg/m3

表8 調整后的配合比對 C60 混凝土性能的影響

試驗表明通過調整后摻再生骨料的 C60 高強混凝土的狀態都能滿足要求，和易性良好，坍落度損失變小，但即使是提高了水泥用量，混凝土的 7d 抗壓強度比原來有所增加，但隨其摻量的提高，28d 抗壓強度仍增速變緩，當再生骨料摻量超過 60%，由于再生骨料壓碎值高，高強混凝土 7d 抗壓強度破壞主要是骨料處破裂，說明再生骨料的強度是混凝土中的薄弱環節，那么后期齡期再延長，或增加水泥用量調整配合比，也只是膠凝材料強度的變化，對混凝土整體強度無太大貢獻，所以 28d 抗壓強度增長變少。再生粗骨料摻量20% 對 C60 高強混凝土的狀態和強度影響最小，摻量40% 和 60% 能夠均能滿足設計要求，雖然再生骨料摻量 80% 和 100% 的 28d 抗壓強度也達到 60MPa 以上，但均未達到混凝土的 28d 抗壓強度設計強度的 1.15 倍（69MPa），所以通過調整不同摻量再生骨料的混凝土的配合比，Ⅱ類再生粗骨料可以部分替代石灰石骨料用于生產 C60 高強混凝土，最大摻量不宜超過粗骨料的60%。

5 生產中使用再生粗骨料注意事項

（1）注意再生粗骨料中的雜質含量，再生骨料中不得有磚頭、鋼筋、木棍等雜物。

（2）選擇 C60 高強用再生粗骨料要選擇吸水率較低的廢棄混凝土，微粉含量小于 0.5%，表觀密度大于2450kg/m3。由于再生骨料的壓碎值普遍較高，真正小于 12% 壓碎指標的一類再生粗骨料較少，或者壓碎值不穩定，所以生產高強混凝土的再生骨料的最大壓碎指標不宜大于 15%。

（3）再生粗骨料的吸水率比石灰石的要大，為了保證混凝土出機狀態和坍落度損失，根據再生骨料的不同摻量應該適當增大水膠比和外加劑摻量。

（4）再生粗骨料的表觀密度小，根據再生骨料的不同摻量應適當增加混凝土的砂率，滿足和易性。

6 結論

（1）通過調整配合比使用Ⅱ類再生粗骨料可以部分替代石灰石骨料用于生產 C60 高強混凝土，但再生粗骨料摻量不宜超過 60%。

（2）再生骨料的吸水率較高，隨著再生骨料摻量的提高，混凝土的出機坍落度逐漸變小、坍落度損失逐漸加大。

（3）再生粗骨料的表觀密度較小，隨著再生粗骨料摻量的提高，混凝土逐漸露石子，砂率逐漸顯小。

（4）再生粗骨料的壓碎值較高，隨著再生粗骨料摻量的提高，混凝土的抗壓強度逐漸降低，C60 高強混凝土 7d 到 28d 抗壓強度增長率逐漸變小。

（5）再生混凝土粗骨料的價格較低，所以使用再生粗骨料替代石灰石骨料能大量減低混凝土的成本。

（6）保護環境。再生粗骨料是固體廢棄物的一種，屬于“建筑垃圾”回收利用，混凝土中摻部分再生骨料，緩解了環境的污染和建筑垃圾的排放。