建筑固体废弃物再生粗骨料混凝土性能试验研究

何桂成（广东建准检测技术有限公司）



建筑固体废弃物再生粗骨料混凝土性能试验研究

何桂成
（广东建准检测技术有限公司）

【摘要】混凝土是我国当前主要的建筑材料，其新建需求量和拆除垃圾产生量巨大。处理建筑固体废弃物最理想的途径是发展再生混凝土，而再生骨料的物理性能会直接影响到再生混凝土质量的优劣。通过试验，得到了再生粗骨料的砂浆附着量、颗粒级配、表观密度、压碎指标、吸水率等物理性能参数和再生粗骨料混凝土的应用物理化学性能参数，为今后再生混凝土的发展提供一定的参考。

【关键词】建筑固体废弃物；再生粗骨料；再生粗骨料混凝土；物理及物理化学性能

1　前言

目前我国城市化进程的快速推进，产生着大量的建筑废弃物。相关资料显示，我国年产建筑固体废弃物近十亿吨，主要是废弃混凝土，占建筑固体废弃物比例高达50%～60%，这是一个相当庞大的数字。但如今我国建筑固体废弃物的再生利用发展步伐缓慢，不足10%的综合利用率与世界上一些发达国家（再生利用率达80%以上）形成了很大的差距。再生利用这些建筑固体废弃物，不仅可以解决建筑固体废弃物造成的一系列环境污染问题，而且利用再生骨料替代天然骨料，可以缓解我国目前资源日渐匮乏的局面，也为推进绿色建材和绿色建筑起着极其重要的作用。

2　再生粗骨料的来源

根据建筑固体废弃物逐步破碎、逐步分离、先易后难的工艺流程要求，应用专利设备与现有设备进行建筑固体废弃物多级破碎、多级分选、分离，以达到建筑固体废弃物更高利用率的目标。因此，工艺流程采用在破碎过程中，先逐步分离钢筋、轻质物与有机物，再分离砖、混凝土、余泥、灰粉的总体工艺方案，充分利用风力、重力、密度、磁力、热力、浮力等原理对建筑固体废弃物中不同物料分离，基本实现建筑固体废弃物的相对分离，为综合利用创造条件。

再生粗骨料时对建筑固体废弃物采用了粗处置、细处置二段工艺流程。再生粗骨料按粒径分为5～16mm、5～20mm、5～25mm三种，这里只对5～25mm进行试验研究。经多次测验，废混凝土中粗骨料的回收率约41.3%。

图1　建筑固体废弃物综合处置工艺图

3　再生粗骨料物理性能检测

由于建筑固体废弃物再生粗骨料表面附着少量的硬化水泥砂浆，所以与天然粗骨料相比，表观密度较低，吸水率较大。试验测得再生粗骨料的粒径级配和物理性能数据分别如表1、表2所示。

由表1、表2中数据可知：本批5mm～25mm连续级配再生粗骨料的各项指标都符合《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2010）的相关要求，可作为配制C60以下再生混凝土的原材料使用。

表1　再生粗骨料的粒径级配检测结果

表2　再生粗骨料物理性能检测结果

4　再生粗骨料混凝土设计

4.1设计要求

再生骨料混凝土配合比设计要求如表3所示。

表3　再生骨料混凝土配合比设计要求

4.2混凝土配合比设计主要依据

⑴混凝土结构设计规范（GB50010-2010）；

⑵普通混凝土配合比设计规范（JGJ55-2011）；

⑶混凝土质量控制标准（GB50164-2011）；

⑷混凝土耐久性能检验评定标准（JGJ/T193-2009）；

⑸普通混凝土用砂石质量及检验方法标准（JGJ52-2006）；

⑹混凝土用再生粗骨料（GB/T25177-2010）；

⑺建筑用卵石、碎石（GB/T14685-2001）；

⑻通用硅酸盐水泥（GB175-2007）；

⑼用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/T1596-2005）；

⑽混凝土外加剂应用技术规范（GB50119-2003）；

⑾混凝土用水标准（JGJ63-2006）。

4.3试验所用原材料

水泥：P.O 42.5R，抗压强度R3=25.7（MPa）、R28=48.9 （MPa）；

粉煤灰：F类П级，细度（45um）19%，掺量为15%；

细骨料：符合JGJ52-2006要求的二区中级河砂，细度模数=2.8、堆积密度=1470（kg/m3）；

粗骨料1：5mm～25mm花岗岩碎石，堆积密度=1460 （kg/m3），占粗骨料总量的50%；

粗骨料2：5mm～25mm再生粗骨料，堆积密度=1370 （kg/m3），占粗骨料总量的50%；

水：符合混凝土用水标准（JGJ63-2006）的自来水；

减水剂：聚羟酸系缓凝高效减水剂，掺量=2.0%，减水率=26.5%。

4.4再生骨料混凝土配合比设计方案

混凝土配合比设计依据上述规范标准，并进行配合比设计方案优化后，取水胶比为0.42±0.05的三个方案，具体配合比如表4所示。

表4　再生骨料混凝土配合比设计方案

表4中的三个混凝土配合比设计方案主要是依据《普通混凝土配合比设计规范》（JGJ55-2011）计算所得。

5　再生粗骨料混凝土设计性能检测

各项检测均按相应标准进行，检验结果分别如下。

5.1再生骨料混凝土施工性能检测

施工性能检测结果如表5所示。

表5　

从表5可知，检测结果符合使用要求。

5.2再生骨料混凝土应用性能检测

5.2.1力学性能检测

抗压试件尺寸：150mm×150mm×150mm、抗折试件尺寸：150mm×150mm×550mm，试件的制作和养护均按相关规范标准进行，力学性能检测结果如表6所示。

由表6可知，水胶比对混凝土力学性能影响较明显，本批试验中1#配合比和2#配合比能满足力学性能要求，2#配合比的经济效益较优胜，3#配合比不能满足力学性能要求，应选2#配合比为施工配合比方案，另外两个都不合理，应舍去。

5.2.2再生骨料混凝土耐久性能检测

再生骨料混凝土耐久性能检测结果如表7、表8所示。

表6　

表7　

表8　

从表7、表8可知，再生骨料混凝土耐久性能检测结果符合相关规范要求。

6　结论

通过试验研究，得出以下结论：

⑴建筑固体废弃物再生骨料的表观密度、堆积密度要小于现行《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）规范对天然骨料的规定，松散堆积孔隙率却大于天然骨料，但二者相比，相差较小。

⑵建筑固体废弃物再生骨料较天然骨料的最大特性是高吸水率，设计混凝土的流动性时应增加这部分用水量（可将3h的吸水率作为再生粗骨料的饱和吸水率来计算）。

⑶再生骨料的压碎指标显示：建筑固体废弃物再生骨料适宜配制C60以下的混凝土。

⑷在级配方面，建筑固体废弃物再生骨料满足当前拌合普通混凝土对骨料级配的要求。

⑸在建筑固体废弃物再生骨料混凝土性能方面，其力学性能和耐久性能都与普通混凝土相差较小，可以用于普通建筑工程。

总而言之，通过优化混凝土配合比设计方案，建筑固体废弃物再生骨料混凝土的各项性能都得到有效改善，能达到普通混凝土的指标要求。可用再生骨料混凝土来取代普通的混凝土，能保证其性能要求，更重要的是，既可以减少对人类赖于生存的地球环境的破坏，又可以减少资源的浪费，缓解资源的欠缺。大力发展建筑固体废弃物的再生应用，走出一条发展绿色建材之路，将会产生不可估量的环境优化效益和社会经济效益。●

【参考文献】

［1］李秋义建筑垃圾资源化再生利用技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2006.4.