再生骨料颗粒整形对其性能的改善研究

王光炎

(枣庄科技职业学院，山东滕州 277500)

1 颗粒整形对再生细骨料的性能影响

1.1 颗粒整形对再生骨料的影响

废旧的混凝土块经过颚式破碎机破碎，成为最大粒径31.5mm的再生骨料，再经过颗粒整形处理后，就会大幅度地增加再生细骨料的含量，整形前后粗骨料和细骨料的含量见表1。由此可见颗粒整形机不仅具有一定的整形能力，而且有一定的破碎能力。通过颗粒整形机的整形，除了可以对再生骨料较小尺寸的颗粒进一步粉碎，还可以去除掉再生粗骨料较大尺寸颗粒上凸出的棱角和粘附在其表面的水泥砂浆，使其成为再生细骨料。经过整形处理后的再生粗骨料的性能得到显著提高，同时把绝大部分的水泥浆体剥离到再生细骨料当中，而使得再生细骨料的性能变得更为复杂。

表1 颗粒整形前后粗细骨料的比例 %

简单破碎没有经过颗粒整形的再生细骨料表面粗糙、多尖锐棱角(如图1所示)，空隙率较大，堆积密度小。经过颗粒整形后的再生细骨料(如图2所示)，表面圆缓，棱角明显减少，含有大量小粒径水泥石颗粒，表观密度和堆积密度都有提高，粒形较好，颗粒级配好。

1.2 再生细骨料的颗粒级配

简单破碎的再生细骨料和颗粒整形的再生细骨料级配情况见表2。

表2 再生细骨料颗粒级配 %

表2中数据显示，简单破碎的再生细骨料细度模数3.1，属粗砂，级配情况接近Ⅱ区砂;颗粒整形的再生细骨料细度模数2.8，为中砂，完全满足JGJ52-92普通混凝土用砂质量标准及检验方法规定的Ⅱ区砂的级配要求。

1.3 再生细骨料的堆积密度

为了有效反映不同粒级的再生细骨料粒形变化情况，分别对不同粒级的简单破碎再生细骨料和颗粒整形再生细骨料的堆积密度进行了测试，测试结果见表3。测试结果表明，再生细骨料的堆积密度经过整形处理可以提高7.8%～16.5%，平均提高10.3%，整形效果是十分显著的。

表3 再生细骨料的颗粒堆积密度 kg/m3

1.4 连续级配再生细骨料的堆积密度和密实密度

通过实验测得连续级配的河砂、简单破碎的再生细骨料及颗粒整形的再生细骨料的堆积密度和密实密度，见表4。因为连续级配的再生细骨料的堆积密度和密实密度的大小会直接影响混凝土的砂率和单位水泥用量，所以这一性能指标对再生细骨料来说非常重要。

表4中数据表明，简单破碎的再生细骨料的堆积密度及密实密度最小，比河砂约低400 kg/m3，颗粒整形的再生细骨料的堆积密度及密实密度则明显高于简单破碎的再生细骨料，与河砂相比仍然约低200 kg/m3。

表4 再生细骨料的堆积密度和密实密度 kg/m3

1.5 再生细骨料的表观密度

在进行再生骨料混凝土配合比设计时，再生细骨料的表观密度是一个重要的参数，有必要进行深入研究。试验证明，再生细骨料表观密度要远小于河砂，这是由于它表面粗糙、多棱角，内部存在大量微裂缝，并且含有大量的水泥石颗粒的缘故。再生细骨料表观密度见表5。

表5 再生细骨料的表观密度 g/cm3

由表5中数据分析得出，颗粒整形处理后再生细骨料的表观密度平均值从2.44g/cm3提高到2.51g/cm3。

1.6 再生细骨料的吸水率

在混凝土中，界面是最薄弱的部位，通过整形处理，不仅改变了再生细骨料的粒形，而且从界面处把粘附在骨料表面的水泥石剥离掉了，使它变成了新的细骨料。再生细骨料内部微裂缝的数量和水泥石的含量是影响吸水率大小的主要因素，通过试验证明:细骨料中的微裂缝愈多，吸水率愈大;水泥石的含量愈多，吸水率愈大。再生细骨料的吸水率见表6，由表6中数据分析可以得出，整形处理后再生细骨料的平均吸水率由原来的8.3%降低到7.3%。这说明，整形处理能够大幅度降低细骨料中的微裂缝和减少再生细骨料表面粘附的硬化水泥浆，能够使再生骨料混凝土的性能得到显著提高。

2 颗粒整形对再生粗骨料的性能影响

2.1 再生粗骨料的粒形变化

简单破碎后的再生粗骨料粒形差、表面粗糙、棱角较多，表面含有大量的水泥砂浆块(如图3所示)。经过颗粒整形后的再生粗骨料与简单破碎的再生粗骨料相比:表面干净、光滑，棱角较少，水泥砂浆块含量减少(如图4所示)。

表6 再生细骨料的吸水率 %

2.2 再生粗骨料的颗粒级配

通过试验测出简单破碎的再生粗骨料和颗粒整形的再生粗骨料的颗粒级配，级配情况见表7。数据分析结果显示:两种再生粗骨料的级配均能满足JGJ53-92普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法的要求。

表7 再生粗骨料颗粒级配 %

2.3 再生粗骨料的堆积密度

经测试不同粒级的简单破碎的再生粗骨料和颗粒整形的再生粗骨料的堆积密度见表8。数据分析表明，通过整形处理可以使再生粗骨料的堆积密度提高4%～14.5%，整形的效果是十分显著的。

表8 再生粗骨料堆积密度 kg/m3

2.4 再生粗骨料的堆积密度和密实密度

再生骨料混凝土的配合比直接受连续级配再生粗骨料的堆积密度大小的影响。粗骨料的堆积密度愈大，由其配制的混凝土的砂率则愈小，水泥用量也相对减少。连续级配的天然粗骨料、简单破碎再生粗骨料及颗粒整形再生粗骨料的堆积密度实验结果见表9。

表9 再生粗骨料的堆积密度和密实密度 kg/m3

实验数据表明，颗粒整形再生粗骨料的堆积密度和密实密度最大，天然粗骨料的堆积密度和密实密度次之，简单破碎的再生粗骨料的堆积密度和密实密度最小。

2.5 再生粗骨料的表观密度

再生粗骨料的堆积密度和表观密度均比天然碎石骨料要低，这是由于再生粗骨料表面粗糙、多棱角，内部存在大量微裂缝，表面裹着大量的水泥砂浆的缘故。在混凝土中最薄弱的部位是界面，通过颗粒的整形处理，既把粘附在骨料表面的部分水泥砂浆从界面处剥离掉了，又改变了再生粗骨料的颗粒形态，不仅使再生粗骨料的表观密度提高了，而且降低了吸水率。再生粗骨料的表观密度试验数据表明(见表10)，经过整形处理后表观密度略有提高。再生粗骨料的堆积空隙率试验结果见表11，表明通过整形处理再生粗骨料的堆积空隙率下降比较明显，堆积密度提高，整形效果显著。

表10 再生粗骨料的表观密度 g/cm3

表11 再生粗骨料的空隙率 %

2.6 再生粗骨料的吸水率

由于整形处理把粘附在骨料表面的水泥砂浆从界面处剥离掉了，因而降低了再生粗骨料的吸水率。再生粗骨料的吸水率试验结果见表12，表明整形处理后的再生粗骨料比简单破碎的再生粗骨料的吸水率显著降低。

表12 再生粗骨料的吸水率

2.7 压碎指标

压碎指标是衡量粗骨料强度的一个重要参数。因为受再生粗骨料表面包裹物(即水泥石和水泥砂浆)的影响，再生粗骨料的压碎指标值远远大于天然粗骨料。原混凝土的强度和制备方法等因素影响了再生粗骨料压碎指标值的大小。简单破碎再生粗骨料、颗粒整形再生粗骨料和天然粗骨料的压碎指标值的试验结果见表13。

试验表明:再生粗骨料颗粒的三维尺寸愈接近，则压碎指标值愈低;原混凝土的强度愈高，再生粗骨料的压碎指标值则愈低;再生粗骨料表面水泥石和水泥砂浆附着率愈小，则压碎指标值愈低。这说明整形处理可以显著地降低再生粗骨料的压碎指标值，提高再生骨料的强度，其值完全满足JGJ53-92普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法的所有规定，JGJ53-92普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法要求的碎石压碎指标值如表14所示。

表13 粗骨料的压碎指标 %

表14 碎石的压碎指标(JGJ53-92) %

2.8 针片状颗粒的含量

针片状颗粒的含量是影响粗骨料性能的一个重要指标，在再生粗骨料中存在大量的片状颗粒。再生骨料颗粒整形前后针片状颗粒含量的变化值见表15，试验表明再生骨料的颗粒整形效果显著。

表15 针片状颗粒含量 %

3 结语

颗粒整形再生骨料较简单破碎再生骨料的级配好、粒形好，堆积密度、密实密度和表观密度提高，吸水率降低，细骨料的细度模数减小，粗骨料的压碎指标值降低，针片状颗粒含量比天然碎石骨料还少。颗粒整形后的再生骨料完全符合混凝土用砂(中砂)和石的要求。

目前，国内关于再生骨料混凝土的研究主要集中在强度方面，对于干缩性、徐变、抗冻性、碳化性能、渗透性等长期性能的研究还需要进一步的深入。

[1]JGJ52-92，普通混凝土用砂质量标准及检验方法[S].

[2]JGJ53-92，普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法[S].

[3]李秋义，李云霞，朱崇绩.颗粒整形对再生细骨料性能的影响[J].新型建筑材料，2006(1):17-19.

[4]李秋义，李云霞，朱崇绩.颗粒整形对再生粗骨料性能的影响[J].材料科学与工艺，2005(6):579-581.

[5]丁海军，王振波，张卫东.再生粗骨料取代率对混凝土抗压强度的影响[J].山西建筑，2010，36(20):131-132.