拆遷建筑固體廢棄物再生骨料性能提升研究

關鍵詞：再生骨料；物理性能；骨料處理中圖分類號： 文獻標志碼：A

文章編號：1001-5922（2025）05-0068-05

Abstract：Recycled aggegate from demolishedbuildings isan important resource，and itsreuse is of great significancefor reducing the amount ofconstruction wasteand saving resources.The existing research mainly uses laboratory-prepared recycled concrete aggregates （RCAs），which have the characteristics of short age and uniform performance.However，RCAinactual enginering is mainlyderived from demolition of building structures that have been in service for decades，and their performance characteristicsare significantly diferent from those of laboratory samples.Concrete in long-term service undergoes complex physical and chemical changes，resulting in changes in its microstructure and mechanical properties，which makes the performance of RCA，the engineering source，vary greatly.This diference ismainlyreflected inkey indicatorssuchasaggregate strength，porosity，and waterabsorption， which in turnafect the overallperformance of recycled concrete.Therefore，there maybeagap between the laboratoryresearchresultsand theactual engineering application，and itisnecessary to further carryout systematicresearch basedon the actual engineering RCA.In this paper，the adition of cementitious activator cement slurry was mainlyused to improvethe physical properties of recycled aggregatefordemolitionbuildings，soas to promote its wider application in the construction field.The results showed that soaking the recycled aggregate with a water-cement ratio of 0.4 cement slurry could effectively improve the performance of the recycled aggregate，and the compressive strength and flexural strength of the prepared concrete are improved.

Key words ： recycled aggregate ； physical properties ； aggregate treatment

隨著我國建設的快速發展，建筑材料的需求愈來愈多，新材料的開發不僅消耗大量的人力物力，而且還一定程度上破壞了生態環境。一些發達國家在20世紀初就開始了對廢棄混凝土再生利用的研究，水泥混凝土是建筑過程中最重要的結構材料，廢棄混凝土骨料經過破碎、挑選可以部分或全部代替天然骨料，加入不同配合比的水泥砂漿制成新混凝土用在不同工程領域中。廢棄混凝土如果充分被利用，不但可以節約資源變廢為寶，而且有利于保護環境，且對社會經濟效益環境顯著。相比天然骨料而言，由于廢棄混凝土、砂漿等成分十分復雜，且使用環境差異、結構部位及強度差異等因素相差較大使得制備得來的再生粗骨料基本性能離散性較大，對于如何提高再生骨料性能，并將其資源化利用的研究迫在眉睫。

1 試驗概況

1.1 試驗原材料

1.1.1 拆遷建筑物來源

本試驗配制所采用的粗骨料是來自成都市武侯區居民樓拆遷廢棄混凝土試塊。再生骨料制備采用顎式破碎機進行機械破碎，隨后通過人工篩分工藝，選取粒徑范圍為 5～20mm 的顆粒作為再生粗骨料。將篩選合格的骨料進行自然風干處理，作為后續試驗的備用材料。試驗所用材料主要由紅磚、瓷磚、混凝土塊以及混凝土塊組成。

1.1.2 水泥

本研究采用 P？O42.5 級普通硅酸鹽水泥，由峨勝水泥廠生產

減水劑：本研究采用聚羧酸系高效減水劑作為混凝土外加劑，減水率約為 28% ，含氣量為 3.0% 。

膠凝材料：試驗膠凝材料來自新疆交建規劃勘察設計有限公司。在普通水泥中添加激發改性劑后制備成的綠色高性能水泥[4]，其活性組分顯著提高。

1.2 試驗設備

實驗混凝土抗壓強度測試使用深圳萬測試驗設備有限公司生產的HCT306A型 3000KN 微機控制電液伺候壓力試驗機。混凝土抗折強度采用美特斯工業系統有限公司生產的CMT8000萬能試驗機。骨料處理以及混凝土制備采用的攪拌機為滄州精弘工程儀器有限公司生產的型號為101-3的混凝土攪拌機。骨料吸水率測試使用的設備為北京首鐵建儀設備有限公司生產的型號為SJD-60的數顯恒溫鼓風干燥機。

1.3 試驗方案

以4個不同水灰比水泥漿做出對比，設計了0.2，0.4，0.6，0.8 共4種不同水灰比的改性水泥漿強化再生粗骨料，相關試驗方案如表1所示。

1.4 試驗方法

為滿足試驗需求，采用混凝土攪拌機進行再生骨料的批量浸泡處理。該方法可實現大規模均勻浸泡。按照水灰比為 0.2，0.4，0.6，0.8 的水泥漿，摻人水泥質量分數 1% 的減水劑以及水泥質量分數1% 的激發改性劑，將再生骨料倒入攪拌機中攪拌，每攪拌 2～3min 時，靜放浸泡 2～4min ，如此循環2＼～3次。處理好的再生骨料靜放 10h 后放置振動臺，避免大面積凝固[3]

2 試驗結果與分析

根據GB/T14685—2001《建筑用卵石、碎石》和JCJ52—2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》對再生粗骨料的密度和吸水率進行測試。試驗所采取的骨料均為養護28d后的骨料4，根據相關標準對再生粗骨料進行性能測試，重點考察了強化處理后的壓碎指標、吸水率及表觀密度等關鍵參數，并與原始再生粗骨料的性能進行了系統對比。

2.1 表觀密度

研究表明，再生骨料的表觀密度通常可達到天然骨料的 85% 以上[5]，其使用年限、環境條件、原始混凝土強度、骨料粒徑及級配等變量因素對再生粗骨料的表觀密度產生了顯著影響[。因此，再生粗骨料的表觀密度較天然粗骨料有所下降，結果如圖1所示。

由圖1可知，利用水泥漿浸泡后的骨料相較未處理的骨料其堆積密度有所提高，水灰比為0.6時的混凝土強度高于水灰比為0.8的。這是由于較低的水灰比減少了混凝土中的水分含量，水泥顆粒更好地填充了骨料之間的空隙，形成了更緊密的結構。但水灰比0.6水泥漿浸泡后的表觀密度稍有降低，原因可能是浸泡過程中由于水灰比過大，水泥漿流動性大，骨料不容易掛漿[0]，水泥漿未能充分滲透到再生骨料表面的孔隙中，導致填充效果不理想。水灰比0.4時，相較水灰比0.8、0.6改性水泥漿處理后的表觀密度更優，和水灰比0.2相差不大。

2.2 壓碎指標

試驗中篩取 10.0～20.0mm 標準粒級進行壓碎值指標試驗。每份取 2kg 的試樣3份備用，裝入壓碎指標儀，在試驗機上 3～5min 內均勻加載至 200kN 每組試驗做3次，分別測出天然骨料、未處理骨料以及處理后養護 28d 骨料的壓碎值，如圖2所示。

2.2.1 壓碎值

由圖2可以看出，通過對再生骨料試驗發現[8]，與天然骨料相比，再生骨料的壓碎值表現出明顯差異。經改性水泥漿處理后，再生骨料的壓碎值得到了顯著提升。通過改性水泥漿裹再生骨料壓碎值有所提高，但相比天然骨料壓碎值指標還是存在不足。水灰比為0.8時，強化效果不是很顯著，壓碎值提高不是很明顯，為 16.1% ，相比未處理再生骨料提高了 0.6% 。隨著水灰比提升到0.6，壓碎值為 15.9% ，相比未處理再生骨料，壓碎值提升了0.8% ，相比水灰比0.8處理的再生骨料壓碎值變化不是很顯著。利用水灰比為0.4的改性水泥漿浸泡后的再生骨料，相比未處理骨料，壓碎值指標有大幅度提升，為 10.4% ，提升約為 6.3% ，水泥漿水灰比0.2浸泡后壓碎值相較水灰比0.4浸泡的骨料提升不是很明顯，提升了 0.2% 。相比之下水灰比為0.4的改性水泥漿浸泡后的再生骨料，壓碎值得到了明顯的提高，這可能是由于水泥槳水灰比過大，填補孔隙的水化物相對較少，而水灰比越低對骨料的包裹性越好，壓碎值相對更優。

2.2.2 吸水率

由圖2可知，試驗中采用自來水浸泡 24h 的未處理的再生粗骨料吸水率為 8.27% ，這一數值明顯高于強化處理后的樣品。相比于未處理再生骨料，水灰比0.8改性水泥漿處理后的骨料吸水率提高了 2.2% ，水灰比0.6改性水泥漿處理后的骨料吸水率提高了2.38% ，相比之下，水灰比0.4改性水泥漿處理后的骨料吸水率變化最為顯著，提高了 3.14% 。利用水灰比0.2水泥漿浸泡的吸水率相比水灰比0.4水泥漿浸泡的低了 0.12% 。究其原因：一是由于水灰比過低，水泥漿粘性增大，再生骨料粘著水泥漿較多；二是由于骨料處理后骨料表面不平整，使得吸水率相對較高。

3再生骨料混凝土力學性能測試

3.1 混凝土的配合比設計

通過對比水灰比0.2、0.4、0.6、0.8$ 的水泥漿處理后骨料的表觀密度、壓碎值、吸水率的測試結果，最終選取水灰比0.4水泥漿處理后的再生骨料制備混凝土。依據JGJ55—2011《普通混凝土配合比設計規程》和JGJ/T240—2011《再生骨料應用技術規程》進行混凝土配合比設計，并進行試配，期望制備強度為C30的混凝土。試驗中選取天然骨料、利用改性水泥槳處理后的再生骨料和未進行處理的再生骨料，第1組為天然骨料制備的混凝土，第2組、第3組和第4組分別為利用未處理再生骨料制備的混凝土，替代率分別為 25% ） 50% ！ 100% 。通過前4組實驗得出，替代率為 25% 為最佳替代率。第5組為水灰比0.4水泥漿處理后骨料制備的混凝土，混凝土的配合比如表2所示。

3.2 不同替代率混凝土坍落度

不同替代率混凝土坍落度測試結果，如圖3所示。

由圖3可以看出，當混凝土中未摻入再生骨料時，其坍落度測定值為 218mm 。這一基準數據為后續研究再生骨料摻入對混凝土工作性能的影響提供了重要參考。隨著再生骨料替代率的提高，混凝土的坍落度呈現規律性變化，坍落度隨著再生骨料增多而減小。不同替代率的未處理骨料混凝土測試中只有 25% 替代率的坍落度滿足工作要求。 50% 替代率時，坍落度為 29mm ；當再生骨料替代率為100% 時，混凝土坍落度幾乎為0。這由于未處理再生骨料吸水率大，導致制備的再生骨料混凝土存在工作性能不佳的問題，主要表現為流動性降低。

3.3不同替代率再生骨料混凝土力學性能

不同替代率再生骨料混凝土抗壓強度性能如圖4所示。

由圖4可知，天然骨料混凝土力學強度最優，14d的抗壓強度為38.17MPa，28d為 40.84MPa 。 25% 替代率再生骨料混凝土抗壓強度較優，14d時為34.89MPa，28d時為 38.24MPa 。隨再生骨料在混凝土中用量的增加，試件的抗壓強度呈現逐漸降低的趨勢，14d時 50% 和 100% 再生骨料混凝土抗壓強度較25% 再生骨料混凝土抗壓強度分別低了3.42、5.26MPa ；28d時抗壓強度分別低了 2.32，5.59MPa 。

不同替代率再生骨料混凝土抗折強度性能如圖5所示。

由圖5可知，對比不同替代率再生骨料混凝土抗折強度，天然骨料混凝土的抗折強度最高。不同替代率混凝土抗折強度都能達到預期強度， 25% 再生骨料混凝土抗壓強度比 50% 和 100% 再生骨料混凝土強度要高。14d時， 25% 再生骨料混凝土抗壓強度為 4.73MPa，50% 和 100% 再生骨料混凝土抗折強度較 25% 再生骨料混凝土分別低了 0.17，0.44MPa；28 d時， 25% 再生骨料混凝土抗壓強度為 5.35MPa 50% 和100% 再生骨料混凝土抗折強度較 25% 再生骨料混凝土分別低了 0.08，0.22MPa 。

3.4再生骨料混凝土立方體抗壓強度試驗不同類型骨料混凝土抗壓強度結果如圖6所示。

由圖6可知，在相同配合比條件下，天然骨料混凝土強度最高，14d時為38.MPa ，28d時為40.84MPa 。在齡期14d時未處理再生骨料混凝土相較天然骨料混凝土抗壓強度低了 1.54MPa ，處理后骨料混凝土相較天然骨料混凝土抗壓強度低了0.04MPa 。在齡期28d時，相比天然骨料混凝土，未處理再生骨料混凝土低了 2.6MPa ，處理后骨料混凝土抗壓強度低了 1.24MPa 。說明使用再生骨料制備的混凝土強度低于天然骨料混凝土的強度，但經過處理后再生骨料制備的混凝土強度優于未處理再生骨料的混凝土，經過處理后再生骨料混凝土相比未處理再生骨料混凝土14d的抗壓強度高了1.5MPa，28d 的抗壓強度高了 1.36MPa ，再生骨料混凝土的強度得到了有效提升[10]

3.5再生骨料混凝土立方體抗折強度試驗不同類型骨料混凝土抗折強度結果如圖7所示。

由圖7中可知，對比規范，均達到混凝土強度要求[]。再生骨料的特性是決定再生混凝土性能的關鍵因素[12]。與未處理再生粗骨料混凝土相比，改性再生粗骨料明顯提高了混凝土的抗折強度，利用水灰比0.4水泥漿浸泡骨料制備的混凝土比未處理骨料凝土14d時的抗折強度高了 0.3MPa ；齡期28d時，抗折強度高了 0.6MPa ；相比天然骨料混凝土，14d改性再生骨料混凝土的強度稍低，28d時卻高了0.06MPa 。究其原因：一是混凝土中水泥礦物成分的水化速率；二是由于制備混凝土時劑量以及測量時存在一定的誤差，而不是實際強度的差異[13]

4結語

以建筑拆遷物作為骨料，制備再生混凝土[門。通過對比水灰比 $0.2、0.4、0.6、0.8$ 改性水泥漿處理的骨料物理性能、孔隙結構及處理后制備混凝土的抗壓、抗折強度作為依據，由此得出以下結論。利用水灰比0.4改性水泥漿浸泡骨料，效果最優。對于再生骨料不同替代率與抗壓強度存在一定關系，替代率增加，混凝土抗壓強度呈現減小趨勢，即替代率越高，強度越低，但都能達到期望強度等級要求。通過系統測試混凝土的工作性能和力學性能，綜合得出 25% 再生骨料替代率混凝土最優。通過對比處理前后再生骨料的力學性能，處理后再生骨料14d和28d的抗折強度以及抗壓強度均有所提高。

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（責任編輯：蘇幔）