再生混凝土粗集料及再生混凝土应用初探

张丽莎，梁同信

（沧州市政华通混凝土有限公司，河北　沧州　061000）

再生混凝土粗集料及再生混凝土应用初探

张丽莎，梁同信

（沧州市政华通混凝土有限公司，河北沧州061000）

保护环境，绿色发展已成为当今发展的主题。建筑垃圾中的废弃混凝土再生研究与应用已经开始，探讨如何再利用，更好地利用再生集料生产混凝土就显得非常重要，本文从再生混凝土粗集料的制备与再生粗集料混凝土性能及应用进行了初步探讨。

再生；再生混凝土集骨料；再生混凝土

再生混凝土粗集料是指由建筑垃圾中的混凝土经加工而成，粒径大于 4.75mm 的颗粒。

再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎（或经清洗、分级）后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料（主要是粗集料），再加入水泥、水等配制而成的新混凝土。再生混凝土按集料的组合形式可以有以下几种情况：集料全部为再生集料；粗集料为再生集料、细集料为天然砂；粗集料为天然碎石或卵石、细集料为再生集料；再生集料替代部分粗集料或细集料。

1　再生集料技术特性

再生集料由废弃混凝土加工而成，与天然集料在性能指标上存在一定的差异，主要包括：形状与表面特征、表观密度与堆积密度、吸水率等方面。

1.1形状和表面特征

集料的形状和表面特征对混凝土性能有很大影响，当集料形状为立方体或球状颗粒且表面光滑时，有利于新拌混凝土的流动性，但与水泥石的黏结较差。与天然集料相比，大部分再生集料表面都包裹着砂浆，因此表面很粗糙、比表面积大，这对提高与水泥石的黏结有利，但对于新拌混凝土的流动性不利。有时，要使其达到天然石料的同样效果，还需要增加水泥、粉煤灰等胶凝材料用量。

1.2表观密度和堆积密度

再生集料成分中不仅有少量脱离砂浆的石子、部分包裹砂浆的石子，还有少量独立成块的水泥砂浆。因为水泥砂浆的表面粗糙、棱角多并且在混凝土构建破坏和集料生产过程中集料内部会出现大量微细裂缝，从而导致再生集料孔隙率大，进而使得其表观密度和堆积密度较天然集料低。

1.3吸水率

由于废旧混凝土在破碎过程中受到较大外力作用，在集料内部会出现大量微细裂缝，使得再生集料的吸水率和吸水速率都远高于天然集料。在再生混凝土配合比设计时需要考虑再生集料的高吸水率问题。再生粗集料的高吸水率和低表观密度的特征均是由于集料表面附着的废旧砂浆所致。

2　再生混凝土粗集料技术指标

2.1再生集料技术指标

再生混凝土粗集料来源于沧州市政的再生资源利用有限公司，对表观密度、堆积密度、吸水率、压碎值、筛分几项指标进行了试验，试验结果对比见表 1。

表1　粗集料技术指标

因为再生集料的原材来源存在较大差距，不同部位、不用地域的废弃混凝土破碎后得到的再生集料会存在较大差异。由表 1 再生集料与天然集料的对比数据可以得出：

（1）再生粗集料的表观密度与堆积密度均小于天然骨料。再生粗集料低表观密度的特征均是由于集料表面附着的废旧砂浆所致，降低程度取决于再生骨料的原材料性能与破碎形式；

（2）再生骨料的吸水率大于天然骨料，再生粗集料的高吸水率是由于集料表面附着的废旧砂浆所致；

（3）压碎值试验数据，再生集料压碎值高于天然集料，也是集料表面附着的废旧砂浆一般强度低于天然骨料的强度所致；

（4）再生集料的筛分，再生集料筛分结果如表 2 所示。

表2　再生集料筛分结果

此再生集料为破碎后过 31.5mm 与 5mm 方孔筛所得的中间部分，为连续级配的再生粗集料，石粉等粉状物已筛除。由筛分结果可以看出：

（1）因为混凝土破碎后，较大颗粒由 31.5mm 筛孔的方孔筛筛出，重新进行破碎、筛分，较大筛孔上有 2.3% 的筛余，此部分再生料粒径较大，不适用于泵送混凝土；

（2）9.5mm 筛孔的累计筛余量小于规范要求值，说明此类粉碎料 9.5mm 筛孔以下的集料偏多，集料偏细，生产时需注意调整配合比；

（3）2.36mm 筛孔以下部分为 0.4%，此部分产生于附着在破碎集料表面的石粉及砂浆粉，此部分集料会使再生混凝土的用水量与外加剂用量有所增加。

3　其它材料技术指标

3.1水泥

所用水泥为沧州临港“金隅”P•O 42.5 级普通硅酸盐水泥，其性能指标见表 3。

3.2粒化高炉矿渣粉

矿渣粉为渤海新区产“富晶”牌 S95 级矿渣粉，比表面积为 420m2/kg，7d 活性指数为 79%，28d 活性指数为 100%，需水量为 95%，含水率为 0.1%。

3.3粉煤灰

粉煤灰为华能德州电厂产 I 级粉煤灰，其性能指标见表4。

表4　粉煤灰试验结果

3.4河砂

石家庄正定河砂，为 II 区中砂，性能指标见表 5。

表5　砂子试验结果

3.5减水剂

减水剂为献县混凝土外加剂厂生产的 XG-3 聚羧酸系减水剂，主要性能指标见表 6。

表6　减水剂试验结果

4　混凝土生产应用

工程概况：沧州市政千万间房地产公司开发的弘仁里商住区的物业楼，此建筑 3 层，建筑面积 1400m2，为框架结构，应用强度 C15、C20、C25。

4.1再生集料在应用过程中需注意以下问题

（1）混凝土生产前宜进行匀化处理。因为废弃混凝土的来源不同，质量存在较大差异，为保证再生混凝土的质量稳定，需要对再生集料进行匀质化处理。处理方法主要有：挖掘机翻拌，二次筛分匀化等；

（2）由于再生集料有较大的吸水率，生产时需考虑集料的吸水率对混凝土拌合物性能的影响。处理方法主要有两种：一预湿法，就是把集料预先饱水，生产后不再需要增加用水量；二增加用水量法，就是在混凝土生产过程中把再生集料吸水所需水量添加到混凝土用水量中。

预湿法在生产应用中相对复杂，集料上下层水分含量不易把握，因此拌合物性能不易控制；而增加水量法相对简单，但生产过程中需适当增加搅拌时间，待集料吸水过程基本完成，拌合物性能相对稳定后混凝土才能出厂。

4.2物理性能对比

进行了 C15、C20、C25 及 C40、C50 五个强度等级混凝土的生产应用（粗集料全部采用再生粗集料、粗集料生产前进行了预先饱水处理），其配合比、拌合物性能、强度指标与天然集料对比如下表 7。

表7　再生粗骨料混凝土与天然粗骨料混凝土每方用量对比表

坍落度、扩展度、7d、28d 强度指标对比折线图如下：图 1～4。

图1　坍落度对比

图2　扩展度对比

图3　7d强度对比

图4　28d强度对比

分析试验及检测数据得出：

（1）相同配比前提下，再生粗集料混凝土的坍落度小于天然粗集料混凝土的坍落度；

（2）相同配比前提下，再生粗骨料混凝土的扩展度均小于天然骨料混凝土的扩展度，施工中再生粗骨料混凝土的可操作性比天然骨料混凝土的可操作性差，特别是低强高水胶比的混凝土；

（3）再生粗骨料混凝土与天然粗骨料混凝土比较，再生粗骨料混凝土的低强度等级（C15、C20、C25）的 7d 高于天然粗骨料混凝土的 7d 强度，高强度等级（C40、50）的则相反，但差别不大；28d 强度，低强度等级相差较小，而高强度等级的差别较大，且天然粗骨料混凝土的强度较高。

5　再生混凝土工程应用展望

目前国内再生混凝土的应用正由试验阶段向使用、推广阶段发展，并取得了阶段性成果。2009 年在四川都江堰市成功设计并建造了3栋建筑的示范性工程。相关的再生骨料、再生混凝土技术规程、技术标准已颁布并实施；国家标准GB/T 25177《混凝土用再生粗骨料》和 GB/T 25176《混凝土和砂浆用再生细骨料》已于 2011 年 8 月开始实施；行业标准 JGJ/T 240《再生骨料应用技术规程》 已在 2011 年 12 月实施；国家标准 GB/T 50743《工程施工废弃物再生利用技术规范》已在 2012 年 12 月实施。这些都说明了国家对再生骨料与再生混凝土行业发展的重视，不远的将来，再生混凝土工程就会走进寻常百姓家。

6　结论

(1）由于再生粗骨料的不规则性与粘结砂浆的存在，相同条件下，再生粗骨料混凝土的和易性指标劣于天然粗骨料混凝土的和易性，可操作性略差，特别是低强高水胶比的混凝土。

（2）再生粗骨料混凝土与天然粗骨料混凝土比较，再生粗骨料混凝土的低强度等级（C15、C20、C25）的7天抗压强度略高于天然粗骨料混凝土的 7d 强度，高强度等级（C40、50）的则相反，但差别不大；28d 强度，低强度等级的抗压强度相差较小；而高强度等级的抗压强度差别较大，天然粗骨料混凝土的强度较高。

（3）制备不同强度等级的粗骨料再生混凝土时，低强度等级混凝土可以全部或部分采用再生粗骨料；而高强度等级混凝土则不宜全部采用再生粗骨料。

[1] JGJ/T 240-2011．再生骨料应用技术规程[S]．

[2] GB/T 25177-2010．混凝土用再生粗骨料[S]．

［通讯地址］河北省沧州市新华区长芦北大道 75 号（061000）

张丽莎（1974－），女，本科、助理工程师，从事商砼企业管理与混凝土技术工作。