建筑垃圾再生骨料在水利工程的应用

莫开生 陈建国 陈宗平 樊日宏

1.广西建工集团海河水利建设有限责任公司；2.广西壮族自治区水利科学研究院

3.广西大学；4.南宁市德钢联重工机械有限公司

1 前言

目前，我国建筑垃圾年产量达20亿吨，约占城市垃圾总量的40%～50%，水利工程的旧混凝土建筑物拆除，也造成大量的建筑垃圾，这些建筑垃圾乱堆乱放占用了大量的土地，污染了水源，同时也污染了环境，特别是一些有害的垃圾，对人体的健康造成很大的危害。因此，水利工程发展建筑垃圾再生骨料，大力发展建筑垃圾在水利工程上的应用，以解决废弃旧混凝土的处理，便于节约天然骨料资源，减少废弃混凝土的清运和处理费用。

2 建筑垃圾再生骨料混凝土简介

建筑垃圾再生骨料混凝土是指将废弃的混凝土块（建筑垃圾）经过破碎、清洗、筛分按级配分级后，生成的混凝土骨料。再将这些骨料按一定比例与级配混合，部分或全部代替天然砂石等材料，再加入水泥、外加剂、掺合剂、水等配而成的新混凝土。再生混凝土按骨料的组合形式可以有以下几种情况：骨料全部为再生骨料；粗骨料为再生骨料、细骨料为天然砂；粗骨料为天然碎石或卵石、细骨料为再生骨料；再生骨料替代部分粗骨料或细骨料。

研究表明[1]，再生粗骨料的循环利用次数、颗粒粒径、替代率及水灰比等会影响再生粗骨料混凝土的拌和物性能，新拌混凝土中掺入再生粗骨料会影响和易性和含气量，再生粗骨料的体积密度和容重随再生粗骨料循环利用次数的增多而下降，再生混凝土坍落度值下降越大，坍落度经时间损失值越大，再生混凝土坍落度随再生粗骨料最大粒径的增大而增大，再生粗骨料取代率在0%～100%范围内，随着再生粗骨料替代率的增加，再生混凝土坍落度值下降，水灰比在0.4～0.6 范围内，随着水灰比的增大而增大。

因此，合适级配的再生骨料，直接影响再生骨料混凝土的质量。

3 再生骨料的生产

由建筑垃圾生产绿色水工程材料技术与装备研究科研小组研制的滚碾式再生细骨料制砂机，制备出级配合理、粒形良好、针片状含量少、石粉含量可控、级配连续、粒径较好的高品质再生细骨料，该科研小组针对传统建筑垃圾制砂机存在可控性差、易造成骨料内伤等缺点，再生粗骨料改性方面存在的缺陷以及再生混凝土应用领域较窄等问题，滚碾式再生细骨料制砂机以及再生粗骨料品质提升工艺，实现再生粗、细骨料高品质提升；以再生粗、细骨料为基础配制大骨料低热再生混凝土、再生细骨料面层混凝土、再生透水混凝土等系列再生工程骨料，不仅可以实现系列绿色再生材料在水工程中的广泛应用，也可以改变相关规范缺乏的现状。

针对目前再生粗骨料物理及化学强化方面存在缺陷，通过改变再生粗骨料混凝土中胶凝材料体系及外加剂技术，提高再生粗骨料与砂浆界面过度区强度，实现再生粗骨料高品质提升。

高品质再生细骨料生产装备及系统，与传统技术相比，节省投资30%～50%。

该设备解决了传统固液分离装置存在的只能对部分粒径大小的颗粒物进行处理的局限性。

4 再生骨料混凝土组成

本次试验的再生混凝土由增强剂、水泥、骨料等组成，各组分材料的选择要求如下：

增强剂：选择混凝土快速增强剂。

水泥：采用32.5普通硅酸盐酸盐水泥。

骨料：选用建筑垃圾制造的小石5mm～20mm、中石20mm～40mm、大石40mm～80mm，以及细度模数在2.2～3.0的天然砂。

水：凡符合GB5749的饮用水，均可用于拌和，不得使用

5 再生骨料混凝土配制参数

再生骨料混凝土技术指标要求初步拟定：按工程要求强度在20MPa，最适宜的水灰比为0.5。具体配合比参数如表1所示。

表1 再生骨料C20混凝土配合比（每方混凝土）

6 再生骨料在水利工程的应用实例

6.1 项目概况

广西桂林市江河湖库水系连通体系临桂新区机场路以北片区湖塘水系连通工程中试项目，位于桂林市临桂新区，为Ⅱ等工程，护岸等主要建筑物按2级建筑物设计。

本工程的建设，将实现青狮潭水库灌区西干渠与沙塘河连通，秧塘支渠与兰塘河、蔡塘河连通，沙塘河与蔡塘河连通，大大改善了本片区及下游中心区水系的水生态环境，使水系水质达到III 类控制目标，临桂新区机场路以北片区将达到100 年一遇的防洪能力，并与下游基本建成的中心区湖塘水系融为一体，构建了整个临桂新区湖塘水系新格局。是结合城市规划、水生态景观及防洪排涝要求，通过沟通现状鱼塘、水塘、低洼地形成河道水域，营造临桂新区机场路以北片区景观水域，改善水生态环境的工程。

6.2 方案设计

本项目采用C20 再生混凝土浇筑水域两侧挡土墙，墙背砂卵石回填，迎水面采用M7.5 水泥砂浆砌大卵石，堤顶浇筑10cm厚C20 再生骨料混凝土，镶嵌小卵石形成亲水步道。具体实施情况见图。

图1 再生骨料混凝土挡土墙

7 施工流程及注意事项

7.1 基础开挖清理

按照图纸测量放样，开挖土方。清除挡土墙用地范围内的杂草、垃圾等所有障碍物。

7.2 再生骨料混凝土的配料、拌和及运输

（1）基础混凝土浇筑采用C20再生骨料搅拌机拌制混凝土，严格按照配合比入料。

（2）搅拌机在挡土墙旁边直接拌制，采用溜槽直接灌入仓内。 若现场温度在25℃以上时，需25min～30min内完成。

（3混凝土浇筑、模板安拆严格按照SL 677—2014《水工混凝土施工规范》施工。

（4）再生混凝土拆模后，标准养护28天。

8 结语

经过严格的施工管理，上述再生骨料混凝土强度达到了22.1MPa。通过对再生骨料的优化，可以减轻建筑垃圾的堆放，变废为保，在现有自然资源缺乏的情况下，开发再生骨料在水利 工程的应用，利国利民，有很好的前景。