棚户改造区建筑垃圾再生骨料级配分析

黄琴 陈圣宁 陈圣宁 吴玥 帅怡莹 黄小琴

摘要：采集棚户区建筑垃圾，经过破碎和筛分处理，得到再生粗骨料和细骨料，分析细骨料的级配、细度模数;分析粗骨料的粒径、级配。研究结果：再生细骨料为粗砂，级配不合格，不能直接用于混凝土作为细骨料;再生粗骨料符合连续级配要求，可以用于混凝土的拌合。

Abstract： This paper collects construction waste in shantytowns， crushes and sieves to obtain recycled coarse and fine aggregates， analyzes the gradation and fineness modulus of fine aggregates， and analyzes the size and gradation of coarse aggregates. Research results： The recycled fine aggregate is coarse sand， and the grading is unqualified. It cannot be directly used for concrete as fine aggregate. The recycled coarse aggregate meets the requirements of continuous grading， and can be used for concrete mixing.

关键词：再生细骨料;再生粗骨料;骨料级配

Key words： recycled fine aggregate;recycled coarse aggregate;aggregate gradation

中图分类号：U414                                      文獻标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）09-0180-03

0  引言

随着中国经济的迅速发展，城镇化趋势越来越明显，城市化进程越来越快，旧城区改造、拆迁、扩建的范围越来越广，由此产生的建筑垃圾回收利用问题也急需得到解决。建筑垃圾多为废弃的混凝土块、砖块、砂浆块等，这些材料在建筑物拆除过程中其化学成分并没有遭到破坏，而是由大块变成小块形状。研究将建筑垃圾回收、破碎后进行分级，筛选出粗骨料与细骨料，二次用于混凝土或砂浆的拌制，制备再生混凝土或再生砂浆，应用到工程建设中，具有重大环保意义。国内外研究学者在这方面做了许多研究，取得一些可喜的成果。杨秀芬[1]等分析不同粗骨料取代率对再生混凝土各项力学性能的影响情况。秦善勇[2]等研究再生细骨料和水灰比两种因素对混凝土抗压强度的影响。刘佳蓓[3]通过重型击实试验分析3种级配和五种配比的再生骨料对最大干密度和最佳含水率的影响。张萍[4]用再生骨料代替天然骨料，制备再生骨料透水混凝土，研究了目标孔隙率、再生骨料粒径、水灰比等对再生骨料透水混凝土性能的影响。本项目采集棚户区建筑垃圾，经过破碎和筛分处理，得到再生粗骨料和细骨料，分析细骨料的级配、细度模数;分析粗骨料的粒径分布，探讨再生骨料在工程中的应用前景和应用方向，以期指导工程材料的制备和运用。

1  实验准备

试验用建筑垃圾来源于三亚市吉阳区海罗棚户改造区拆迁项目典型住宅建筑物拆除后余留建筑垃圾，经过破碎和筛分，得到再生粗骨料和再生细骨料。采用标准砂石筛进行粗骨料和细骨料的筛分试验，由振筛机自动震筛，分级称量和计算分计筛余和累计筛余，获得再生粗骨料和再生细骨料的级配数据，与标准进行对比分析再生粗骨料和细骨料的情况。

2  再生骨料分析

2.1 再生细骨料分析

测得再生细骨料的筛余情况如表1所示。

根据表1中的再生细骨料分计筛余和累计筛余，由砂的筛分析细度模数公式：

μf=（A2+A3+A4+A5+A6-5*A1）/（100-A1）（1）

可求出该再生细骨料的细度模数为3.53，再生细骨料的细度模数在3.1到3.7之间，为粗砂，细度模数较大，表明再生细骨料整体上粒径较粗。从再生细骨料的分计筛余数据中，发现公称粒径为5mm的再生细骨料占比高达22.8%，远远超过该粒径砂颗粒级配的（0%-10%）范围。要使得再生细骨料的级配达到合格标准，必须经过严格的筛分，通过减少大粒径的细骨料比例或者是增加部分小粒径细骨料的比例来调节再生细骨料的级配，使之满足适用于拌合混凝土的细骨料的级配要求。另外公称粒径小于0.08的颗粒占比4.52%，表明再生细骨料里含有较多的微粉，从粒径上判断，这种微粉相当于泥和石粉，其颗粒极其细小。一方面，在混凝土中微粉会粘附在粗骨料和细骨料的表面，削弱水泥石和骨料表面的粘接力，降低混凝土的整体强度，影响混凝土的质量;另一方面，这些极其细小的颗粒在拌合混凝土的过程中会吸收大量的拌合水，其中活性颗粒，也就是化学成分是活性氧化硅或者活性氧化铝的微粉会和水作用，发生水化反应，生成水泥石，提高混凝土的后期强度，非活性颗粒吸收大量拌合水，降低新拌混凝土浆体的流动性，硬化后水分蒸发，在原位留下孔隙，导致混凝土的孔隙率增大，强度降低。故针对再生细骨料中占比不小的细微颗粒，要将其分离出来，做成份分析后可以看情况利用。

再生细骨料级配曲线、与砂的标准级配区曲线如图1、图2、图3所示。

从图1、图2和图3中可以发现，将再生细骨料的累计筛余曲线与砂颗粒级配区对比，再生细骨料的级配均不落入任一级配区，表示再生细骨料的级配不合格，不能直接用于混凝土作为细骨料。观察图1、图2、图3可以看出，再生细骨料的级配曲线更接近于Ⅰ区砂的级配，其中粒径为1.25mm、0.630mm、0.315mm、0.160mm的累计筛余符合Ⅰ区砂的级配范围，粒径为2mm、5mm的出现明显偏差。出现这种现象的原因有可能是在建筑垃圾破碎和筛分过程中，粒径较小的粗骨料经过破碎，粒径变小，进入5mm的粒径范围，成为再生细骨料，导致再生细骨料中粒径较大的2mm、5mm的骨料占比偏高。

2.2 再生粗骨料分析

分离棚户区取样的建筑垃圾中的玻璃碎片、塑料块、纤维布等杂质后，对建筑垃圾进行破碎和筛分，得到粒径在5mm以上的再生粗骨料，采用公称直径为5-40mm的标准筛进行石子筛分试验。测得再生粗骨料的筛余情况如表2所示。

从表2中可以发现，再生粗骨料颗粒在各个筛上均有筛余，呈现良好的级配分区，但是再生粗骨料的级配是否合格，要通过再生骨料的累计筛余与标准碎石颗粒级配进行对比分析。良好的级配在拌合混凝土时使不同粒径的骨料错落填满空隙，使得混凝土整体的孔隙率较低，总表面积也小，这样可以减少水泥浆附着的面积，并提高混凝土的密实度。从实验中观察发现，经过分离、破碎、筛分后得到的再生粗骨料，基本为坚硬的碎石料，和天然碎石的区别在于再生粗骨料的表面覆盖有一层细微的水泥浆微粉，使得再生粗骨料色泽暗淡，若采用自来水冲刷再生粗骨料，则可去除部分表面附着的微粉。

标准规定5mm-40mm的连续粒级以及再生粗骨料对应的累计筛余如表3所示。

将表2中再生粗骨料的累计筛余与标准对碎石的颗粒级配规定（如表3所示）做对比分析，可以看出，再生粗骨料符合公称粒径为5mm-40mm的连续粒级级配情况，基本达到拌合混凝土的骨料相应的级配要求，表明再生粗骨料基本可以直接用于混凝土的配制，这与再生细骨料的筛分结果截然不同。这可能是因为再生细骨料中不但含有拌合混凝土用的砂，还有轻质混凝土砌块、各种蒸养砖、砌筑砂浆、抹面砂浆等中的砂和微粉，这些用途的砂对颗粒粒度要求不同，导致建筑垃圾破碎后得到的砂不符合标准的规定。而再生粗骨料的來源基本只有混凝土中的石料，并且石料坚硬在破碎过程中基本不发生剧烈的压碎现象，所以建筑垃圾破碎、筛分后得到的粗骨料可以基本符合标准要求，而再生细骨料不符合要求，必须经过重新调配比例才能适用于工程。

3  结论与展望

通过筛分试验，对棚户改造区取样的建筑垃圾的再生粗骨料和细骨料进行筛分，得到以下结论：①再生细骨料的细度模数为3.53，为粗砂，其中公称粒径为5mm的再生细骨料占比高达22.8%、公称粒径小于0.08的颗粒占比4.52%;②再生细骨料的级配均不落入三个级配区，级配不合格，不能直接用于混凝土作为细骨料，必须经过重新调配比例才能适用于工程;③再生粗骨料符合公称粒径为5mm-40mm的连续粒级级配情况，基本达到拌合混凝土的骨料相应的级配要求，表明再生粗骨料基本可以直接用于混凝土的配制，若经水冲刷晾干后效果更好。

从实验中可以看出，利用建筑垃圾制备的再生粗骨料基本可以满足级配要求，另外再生细骨料经过调整比例满足级配要求后也能在工程中使用，表明对再生骨料进行深入研究具有重要工程意义和环保意义。值得研究的方向包括：①研究再生骨料颗粒表面的结构与成份，探讨水泥浆体加入发生水化反应后，混凝土再生骨料与水泥石的界面结合强度及其影响因素;②粒径小于0.08mm的再生微粉的结构与成份，探讨其利用价值及用途;③再生细骨料级配的调整方法，怎样获得良好级配的再生细骨料，使其在工程中得到运用。

参考文献：

[1]杨秀芬，梁嘉俊，周峰，等.废弃粗骨料再生混凝土的力学性能研究[J].砖瓦世界，2019（22）：134.

[2]秦善勇，闫春岭，王海龙.再生细骨料混凝土的抗压强度试验[J].粉煤灰综合利用，2019（5）：14-17.

[3]刘佳蓓，秦浪灵，张缘.建筑垃圾再生骨料击实试验分析[J].建材世界，2019，40（6）：19-20，29.

[4]张萍，陈景，兰聪，等.再生骨料透水混凝土性能研究[J].四川建材，2019，45（8）：1-3，10.

课题项目：国家级大学生创新训练项目：建筑垃圾制备再生轻质混凝土新型复合材料研究（201813892028）。

作者简介：黄琴（1996-），女，四川宜宾人，本科在读，研究方向为工程项目现场管理以及工程材料运用。