再生骨料在轻骨料混凝土中的应用

秦志勇，范天奇，何鹏，刘江非，张瑞

（中建西部建设北方有限公司，陕西 西安 710116）

再生骨料在轻骨料混凝土中的应用

秦志勇，范天奇，何鹏，刘江非，张瑞

（中建西部建设北方有限公司，陕西 西安 710116）

为了研究再生骨料在混凝土中的应用，对掺有再生骨料的轻骨料混凝土进行了配合比、强度、工作性能、宏观力学性能指标测试，并分析验证了再生骨料在轻骨料混凝土中应用的可行性。结果表明，用陶砂、再生细砂细骨料的轻骨料混凝土，不仅满足轻骨料混凝土的各项指标要求，而且与普通轻骨料混凝土相比，还具有较大的经济性优势； LC7.5 轻骨料混凝土具有良好的坍落度、和易性、泵送性等宏观力学性能；再生骨料型轻质骨料混凝土可以大幅降低混凝土成本，有效解决建筑垃圾污染问题，符合可持续发展要求。

再生骨料；轻骨料；混凝土；强度；应用

0 引言

近年来，随着我国基础设施建设的发展，资源日益紧缺和建筑垃圾污染等环境问题日益严重，政府也越来越重视能源节约和资源回收利用问题，大力提倡和发展建筑垃圾的再利用[1-4]。废弃混凝土作为城市的副产物之一，绝大多数被视为建筑垃圾弃置堆放，不仅占据了大面积的土地资源，而且造成了很严重的资源浪费[5,6]。因此，再生混凝土技术的应用和发展对资源节约、环境保护以及建筑行业的可持续发展都具有重要意义。

轻骨料混凝土又名轻集料混凝土，是用轻粗骨料、轻细骨料、水泥、水及必要时加入的化学外加剂和矿物掺合料配制而成，并且在标准养护条件下 28d 龄期的干表观密度小于 1950kg/m3的混凝土。与普通混凝土相比，轻骨料混凝土不仅解决了普通混凝土自重大的缺点，而且改善了由于骨料多孔吸水的特性而引起的混凝土耐久性不足的问题。目前，将其废弃建筑垃圾用于制备再生粗骨料混凝土，利用再生骨料替代部分天然骨料，可以有效地消解建筑废弃物，减少原生粗骨料的消耗，降低建筑物的建造成本，同时又可以循环再利用的方式解决建筑垃圾带来的一系列环境问题[7-11]。另外，再生骨料的在混凝土中的应用符合“绿色建筑”的理念，以及建筑业可持续发展的战略目标，同时还显著改善了混凝土的耐久性、耐火性、抗震性和抗裂性能。但是，有许多学者研究表明[12-15]，再生骨料的掺入，使得混凝土生产时用水量较大而流动性较差，混凝土硬化后强度相对较低。另外，再生骨料型混凝土的抗冻性、抗渗性、抗碳化以及抗腐蚀性较普通混凝土均相对较低。

本文将再生骨料应用在轻骨料混凝土中，对再生骨料混凝土进行配合比、强度、和易性、坍落度等力学性能指标测试，并对再生骨料在轻骨料混凝土中应用的可行性进行分析验证。

1 原材料与配合比

1.1 原材料

试验过程中采用的水泥为冀东 P·O 42.5 水泥；粉煤灰为华能 Ⅱ 粉煤灰；外加剂为中建自产聚羧酸泵送剂；粗集料为废弃的砖、陶瓷等的再生骨料，其部分性能见表 1～3；细集料为最大的粒径不超过 25mm 的陶粒，见图 3 ，其部分性能见表 3～4。

混凝土搅拌均匀后，根据 GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的试验规定进行试验。进行混凝土浆体的包裹性、流动性、粘聚性、保水性的试验测定；混凝土抗压强度的测定其试件尺寸为 150mm×150mm×150mm 的立方体试块。

表1 再生骨料的性能指标

表2 再生骨料的颗粒级配

表3 陶砂的性能指标

表4 陶砂的颗粒级配

1.2 配合比设计

本试验所采用的配合比设计如表 5。

表5 混凝土配合比设计 k g/m3

2 试验结果与分析

2.1 工作性能分析

对以上所涉及的 3 种不同的配合比的含再生的新拌混凝土的工作性、力学强度等进行对比分析，确定再生骨料混凝土的最佳配合比。

通过对配合比进行调整，提高胶凝材料用量和用水量、砂率，目的在于改善黏聚性和流动性，混凝土的状态如图 1～2 所示，2# 和 3# 为相应的两组试配配合比。

图1 第一组新拌混凝土

由图 1 可以看出，当对水泥用量增加为 300kg，粉煤灰用量增加为 150kg，降低再生骨料的用量，并提高砂率。调整配合比后的混凝土的工作性能得到了明显改善，实测坍落度为 240mm 扩展度为 550mm，总体上来说粘聚性和流动性有了较大改善，但效果未达到预期，针对以上情况，继续对配合比进行调整。

图2 第二组新拌混凝土

为了进一步再生骨料混凝土的性能，再次对配合比进行适当的调整，配合比 3# 中粉料总量、砂率、用水量均保持不变，调整外加剂组分，即在外加剂中引入黏度改性剂，更换特殊母液，来达到改善混凝土黏聚性的目的，拌合后的混凝土的状态如图 2 所示，坍落度260mm，扩展度 590mm。由图 2 可以看出，含再生骨料的新拌混凝土和易性得到了进一步的改善，坍落度、扩展度也可以很好的满足泵送要求。

2.2 强度分析

针对以上两组状态较好的配比，进行留样，检测其强度，结果如表 6 所示。

表6 再生骨料混凝土强度

通过上述表 6 可以看出，调整配合比后的混凝土的7d 和 28d 强度均明显增大，且达到了 LC20 标准，即上述的配合比满足强度设计要求，比较理想。下一步在保证强度和工作性能的前提下，为提高经济性，对配合比进行进一步优化。

为了提高再生骨料在混凝土应用中的最大经济性，对混凝土的配合比进行进一步的优化设计。通过对配比主材成本分析，影响成本的主要原因为水泥、陶砂的用量，因此在保持粉料用量不变的情况下，通过调整水泥和粉煤灰在总体粉料用量所占的比例，提高粉煤灰占比，减少水泥用量，降低成本。另外，因为陶砂成本较高，在整体主材成本占比较大，所以另一个降低成本的思路是在保证工作性能的前提下，降低陶砂的用量。调整后的配合比如表 7。

表7 L C 7.5 调整后配合比 k g/m3

对上述所调整后的配合比进行试配分析，所得的试配结果见表 8～10 所示。

表8 第一组配合比验证 k g/m3

通过表 8 分析可得，4#、5# 试配后的结果并不理想，主要是因为降低陶砂用量以后，整体砂率无法满足要求，包裹性较差，且因为提高粉煤灰用量以后，外加剂掺量过高，很容易出现泌灰的现象，在后期具体施工可能会带来一定影响。

表9 第二组配合比验证

由表 9 分析可得，由于陶砂的级配过于单一且细度模数偏大，所以引入细砂，补充部分细颗粒，减小细骨料细度模数的同时，还能减少陶砂用量和粉料用量，以达到降低成本的目的，但试配总体效果并不理想。混凝土坍落度扩展度基本满足要求，但整体状态过于松散，黏聚性太差，包裹性不好，且表面粉煤灰泌灰依然比较严重，状态并不理想，因此这两个配合比的设计并不合理。

根据以上实验经验，初步断定要想保证有较好的黏聚性，总体粉料量应不得低于 400kg，降低成本只能从降低陶砂用量下手，故引进部分细砂替代部分陶砂，降低陶砂用量，达到降低成本目的，故从新调整配合比如表 10 所示，新拌混凝土见图 3。

由表 10 可知，新配比提高了整体粉料用量，细砂搭配陶砂，在保证混凝土流动性的前提下，适当降低了用水量，坍落度 260mm，扩展度 570mm。调整配比后的新拌混凝土状态良好，黏聚性较之前有较大改观，坍落度、扩展度均满足要求，实测容重 1730kg/m3，容重相较之前有所增加，但仍在控制范围之内，初步断定泵送问题不大，进行了试块留置监测强度。

表10 第三组配合比验证

图3 新配比下的新拌混凝土

2.3 经济性分析

对比不同粉料量的两个配比，在成本上变化如表11～12 所示。此研究主要基于建筑垃圾的再回收利用，减轻环保压力，减少页岩陶粒的使用，降低能耗，呼应政府资源综合利用政策，另一方面能大幅度降低轻质混凝土的成本，拉低建筑物造价。

表11 不同配合比成本计算表 k g/m3

经过不断的试配验证，最总确定两个配合比为最佳配合比，具体配合比及其性能测试结果如表 12 所示。

表12 最佳配合比 k g/m3

2.4 结论

（1）通过对 LC7.5 轻骨料混凝土进行不断的试配分析，在满足强度、工作性以及泵送要求的条件下，具有最优 LC7.5 配合比，即为水泥用量 200kg，粉煤灰用量 1200kg，PC 掺量2.2kg；水用量 165kg，细砂用量150kg，陶砂用量 200kg，再生骨料用量 650kg。

（2）LC7.5 再生骨料轻骨料混凝土流动性、保水性、黏聚性良好，坍落度扩展度也能满足性能要求。用细砂替代部分陶砂，可以大幅度降低了轻质混凝土的成本，减少建筑物的造价。

（3）再生骨料轻质混凝土技术能够从根本上解决废弃混凝土的出路问题，属于绿色产品，既能减轻废弃混凝土对环境的污染，又能节约天然骨料资源，具有显著的社会、经济和环境效益，符合可持续发展要求。

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［通讯地址］陕西省西安市未央区凤城十二路首创国际城 2# 楼一单元 403 室（710000）

Application of recycled aggregate in lightweight aggregate concrete

Qin Zhiyong, Fan Tianqi, He Peng, Liu Jiangfei, Zhang Rui
(China Western Construction Group Co., Ltd In the North, Xi'an 710116)

In order to study the application of recycled aggregate in concrete, the macroscopic mechanical properties of recycled aggregate concrete were tested in terms of mix ratio, strength, workability and slump.And the feasibility of the application of recycled aggregate in lightweight aggregate concrete was veri fi ed. The results show that the sand and fi ne sand are mixed into lightweight aggregate concrete as fi ne aggregate, which can meet the strength and construction requirements, and has the best mix ratio LC7.5. LC7.5 lightweight aggregate concrete has good slump, workability, pumping and other macro-mechanical properties. recycled aggregate-like lightweight aggregate concrete can signi fi cantly reduce the cost of concrete, and can effectively solve the problem of construction waste pollution, meet the requirements of sustainable development.

recycled aggregate; lightweight aggregate; concrete; strength; application

秦志勇（1986—），男，工程师，从事混凝土技术管理与质量管理工作。