表面处理再生粗骨料对高强混凝土性能的影响

梅飞，张双艳，陈鹏

（武汉源锦商品混凝土有限公司，湖北 武汉 430000）

0 引言

近年来，我国建筑业得到突飞猛进的发展，但随之也产生大量的建筑垃圾。据统计，我国每年总的建筑施工废弃物和建筑拆除废弃物之和至少达 2 亿吨[1]，其中废弃混凝土约占 30%～40%[2]，而混凝土中砂石占比约 80%，废弃混凝土不仅占用大量天然骨料（Natural Aggregate，简称 NA ）资源，而且大部分处理方式都为焚烧、掩埋，不仅占用大量土地，还对环境造成了相当严重的污染。若对建筑垃圾进行合理利用，不仅可以缓解处理工程垃圾带来的压力，还可以节约天然资源。若作为再生资源将其重新回收利用，可以明显增强环境、经济、社会效益，是可持续发展的优良选择[3]。

然而，由于未经处理的再生骨料引气表面附着的砂浆，导致再生骨料性能通常劣于天然骨料[4]，对废弃混凝土的回收利用方法停留在初级使用阶段，即破碎成再生骨料（Recycled Aggregate，简称 RA）用来配制少量中低强度的混凝土及水稳层，用于道路基层、垫层、便道及附属设施[5]，应用范围较小，无法消纳目前不断产生的废弃混凝土。有研究结论显示[6-7]，通过对再生骨料颗粒物理整形、化学浸渍均能有效提升再生骨料品质。本研究将颗粒整形与化学浸渍相结合，通过简单整形后，利用胶凝材料浆体浸渍处理后分别配制混凝土，考察其对再生骨料混凝土抗压强度的影响。

1 原材料与试验方法

1.1 原材料

胶凝材料：亚东洋房牌 P·O42.5 级水泥，其主要物理性能指标见表 1；武新 S95 级矿粉，28d 活性指数 104%；阳逻电厂Ⅰ级粉煤灰，细度 10.1%，烧失量2.1%，需水量比 94%。

砂：岳阳河砂，中砂，细度模数 2.6，含泥量1.1%，泥块含量 0.2%。

减水剂：武汉源锦建材科技有限公司 UJION-PC 型聚羧酸高性能减水剂。

粗骨料：天然粗骨料（阳新青碎石，5～25mm 连续级配，含泥量 0.6%）；再生粗骨料（废弃混凝土块经简单破碎加工筛分而成粒径范围在 5～25mm 的颗粒）。

表1 水泥物理力学性能

按照 GB/T 14685—2011《建设用卵石、碎石》和GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》中试验方法，检测再生骨料的表观密度、压碎指标和吸水率。如表 2 所示，再生粗骨料与天然粗骨料相比，具有密度小、吸水率高、压碎指标大等特点[8]。

1.2 试验方法

1.2.1 再生粗骨料处理方法

RA0：简单破碎的再生骨料颗粒，直接筛分成粒径在 5～25mm 的颗粒，级配不良。

RA1：部分 RA0 颗粒经过整形处理，筛分成 5～25mm 连续级配，针片状颗粒明显减少。

RA2：用掺 50% 的矿粉的水泥浆液对部分 RA0 颗粒进行浸渍处理，晾干后使用。

RA3：结合上述两种增强处理方式，对部分 RA0颗粒先整形后浸渍，晾干后使用。

1.2.2 试验方案

采用 C60 混凝土的配合比，试验配合比见表 3。其中水胶比均为 0.28，四种骨料 RA0、RA1、RA2、RA3充分润湿后，以质量比 50% 比例替代天然骨料。

依据 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》规定的方法，测试混凝土拌合物的坍落度、扩展度和倒坍时间。依据 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定的方法，标准养护条件下，测试混凝土 7d、28d 的抗压强度。

表3 试验配合比 kg/m3

2 结果与讨论

2.1 再生骨料处理后性能指标

再生骨料经过整形、浸渍处理后各种性能指标变化如表 4。从表 4 中数据可以看出，经过整形、浸渍处理后再生粗骨料的表观密度有所增大，吸水率、压碎指标有所降低。表面整形是通过清除再生骨料面层棱角、粗糙砂浆，减少骨料孔隙。浸渍处理是通过水泥、矿粉、硅灰等活性超细粉料的浆体渗入粗骨料裂缝和孔隙中，发生水化反应，填充缝隙，使再生骨料砂浆层结构更密实，从而提升其性能。

表4 再生骨料处理后性能指标变化

2.2 再生高强混凝土的工作性

工作性良好是混凝土成型质量好的前提，本文主要测试混凝土的坍落度、扩展度和倒坍时间。混凝土出机后的工作性试验结果如表 5 所示。

表5 再生高强混凝土的工作性试验结果

从表 5 中可以看出，使用天然骨料混凝土，其初始工作性是最好的，这与它的粒形、级配较好有关。RA0只是简单破碎筛分，针片状较多，且级配不良，所以RA0 混凝土的坍落度、扩展度和倒坍时间相对最差。随着对再生骨料表面处理措施的增加，再生骨料的粒形变好，并筛分成连续级配，再生混凝土的工作性逐渐提升；表面处理的措施越多，工作性改善的越好。总体而言，再生骨料高强混凝土的工作性略差于天然骨料高强混凝土。

由于再生骨料通过提前预先湿润处理，90min 后混凝土工作性损失并不大，可以满足现场施工要求。未经表面处理的 RA0 的工作性损失最大，这可能与其粒形较差、内部空隙较多，部分浆体进入到这些空隙里，导致用来流动的浆体量减少有关。随着表面整形措施实施，再生骨料表面空隙减少，对浆体的吸附量也减少，所以再生混凝土的损失也逐渐减小。

2.3 再生混凝土抗压强度

再生混凝土抗压强度试验结果如表 6 所示。

表6 再生混凝土抗压强度试验结果

从表 6 可以看出，通过表面整形和浸渍处理的再生骨料混凝土（RA3）的 28d 的抗压强度满足 C60 抗压强度的要求。再生骨料对 C60 混凝土抗压强度都有负面影响，但胶凝材料浆体浸渍处理方法比表面整形处理方法影响程度小，表面整形和浆体浸渍相结合处理后强度影响最小。随着养护龄期的增长，再生骨料混凝土对于天然骨料混凝土的抗压强度比均有所下降，未经处理的RA0、表面整形处理的 RA1、浆体浸渍的 RA2 对抗压强度的影响越发明显，而两种处理方式结合的 RA3 随着临期增长强度影响小得多，进一步优化处理工艺后基本能够满足混凝土在实际工程应用中强度增长的需求。

3 结论

（1）经过颗粒整形、化学浸渍两种方法结合处理后再生粗骨料性能有所提升，其表观密度有所增大，吸水率、压碎指标有所降低。

（2）再生骨料使用前预先湿润处理后，90min 混凝土工作性损失不大，可以满足现场施工要求。随着对再生骨料表面处理措施的增加，再生骨料的粒形变好，并筛分成连续级配，再生混凝土的工作性逐渐提升；表面处理的措施越多，工作性改善得越好。

（3）经过颗粒整形、化学浸渍两种方法结合处理后再生粗骨料应用于高强混凝土，基本能够满足混凝土在实际工程应用中强度增长的需求。这是因为两种方式都是通过减少骨料表面空隙，增加自身密实度，改善骨料粒形和级配，从而提高再生骨料的品质，提升混凝土抗压强度。

（4）根据再生混凝土应用需求不同，制定相应再生骨料品质提升处理方法，以免造成资源浪费，最大程度消纳废弃混凝土，减轻混凝土的碳足迹，实现混凝土工业绿色可持续发展。

[1] 李清海，孙蓓．国内外建筑垃圾再生利用的研究动态及发展趋势[J]．中国建材科技，2009 (04): 119-122．

[2] Simos B, Vyncke J. Les déchets de constructions et de démolition. Magazine De Centre Scientifique Et Technique De La Construction, 1993 (3):32-41.

[3] 马刚平，梁勇，王荣，等．建筑垃圾资源化处理设计方法研究[J]．建筑垃圾资源化，2014(1):23-28．

[4] 陈欣．预处理方法对再生混凝土收缩性能的影响[J].建筑材料学报，2016,19(5):909-914．

[5] 葛婷．再生骨料混凝土应用现状及发展趋势综述[J].广东建材，2017 (3):15-18．

[6] 郭远新，李秋义，等．再生粗骨料品质提升技术研究[J]．混凝土，2015(6): 134-138．

[7] 郭远新，李秋义，孔哲，等．再生粗骨料强化处理工艺对再生混凝土性能的影响[J]．混凝土与水泥制品，2015(6): 11-17．

[8] 李滢，代大虎，龚志起．再生骨料浸渍处理对再生混凝土抗碳化性能影响[J]．混凝土，2017(2): 84-86．