基于再生细骨料湿法研磨整形技术及应用研究

吴琪

摘要：随着经济的大力发展，建筑废料日益激增，生态环境正面临着危机，在建筑节能环境下再生细骨料的应用研究意义巨大。基于再生细骨料湿法研磨整形技术优化了再生细骨料的缺点，强化了再生砂浆的抗压强度，可以代替河砂成为一种建筑新能源。对再生细骨料的资源化再利用，不仅可以达到环保的目的，而且也能达到节能的目标。

Abstract： With the vigorous development of the economy， construction waste is increasing day by day， and the ecological environment is facing a crisis. The application research of recycled fine aggregate in the building energy-saving environment is of great significance. Based on the wet grinding and shaping technology of regenerated fine aggregate， the disadvantages of regenerated fine aggregate are optimized and the compressive strength of recycled mortar is strengthened， and it can replace river sand as a new building energy source. Recycling of recycled fine aggregate can not only achieve the purpose of environmental protection， but also achieve the goal of energy saving.

关键词：建筑节能;再生细骨料;湿法研磨;再生砂浆;抗压强度

Key words： building energy saving;recycled fine aggregate;wet grinding;recycled mortar;compressive strength

中图分类号：TU528.041                                 文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）20-0207-02

0  引言

当前，随着中国建筑业的飞速进步和建筑垃圾的急剧扩大，生态环境和建筑能源正面临危机。建筑废料的循环利用，不仅能缓解我国的建筑资源问题，而且同时可以实现环保。根据中华人民共和国住房和城乡建设部的统计，在建筑废料中，废弃混凝土的数量占据约40%，中国的建筑废料总量将在2020年达到顶峰，估计将超过30亿吨[1]。对再生细骨料的研究，实现再生能源利用，减少了建筑材料的消耗。根据我国建筑业情况的发展，人们对再生细骨料的应用还比较有限，需要对再生的混凝土和砂浆进行深一步的试验求证，因此我们可以开展再生细骨料在混凝土和砂浆的试验研究。如何对再生细骨料进行改性，并有效地应用于建筑物，将是再生细骨料在节能和环保的研究方向。本论文提出了一种湿法研磨技术对再生骨料进行强化改性，通过湿法研磨后的再生细骨料按照不同的比例掺入砂浆中，对再生砂浆的力学性能和工作性进行研究。对再生细骨料进行优化，进而优化了再生砂浆的性能，实现了节约建筑能源的问题，也达到了保护环境的目的。

1  再生细骨料的组成及特点

在建筑节能的大环境下，我国获取再生细骨料是通过对建筑垃圾中废弃混凝土简单破碎得来的，再生细骨料粒径的取值范围在0.15mm到4.75mm之间，主要含有天然骨料和原生浆料。天然细骨料的表面顺滑、密实性好、裂痕少，而再生细骨料表面粗糙、原始浆体多、孔隙和微裂缝多。为了更好显示再生细骨料的粒径分布，可以对其进行筛分试验，试验结果见表1，即细度模数为3.47。

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2  国内外再生细骨料的应用现状

在绿色建筑的大环境下，国内外对再生细骨料的改性、再生混凝土和砂浆的工作性能以及制备工艺进一步研究，再生细骨料的性能较差，当前主要针对再生细骨料进行改性强化，从而改性强化再生混凝土和砂浆的性能。

2.1 国内再生细骨料的应用现状

随着我国对建筑节能的重视，更多的国内学者开始加深对再生细骨料的应用加以研究。我国获得再生细骨料最常见的方法，利用鄂式破碎机对废弃混凝土进行简单破碎，经过筛分机筛选出再生细骨料。国内学者使用风力分级设备和真空设备来获得再生细骨料，经过破碎装置将废弃混凝土破碎，破碎后的混凝土分为两部分，一部分颗粒尺寸大小为10～40mm的骨料，另一部分颗粒尺寸大小为10mm以下的骨料，通过再次筛分和破碎，分别通过风选设备和吸尘设备，筛选得到再生细骨料的粒径范围在0.15mm到5mm之间。针对所述再生细骨料的特点，研究了再生细骨料对混凝土的力学性能和耐久性能的影响，当再生粗骨料的掺量确定为50%时，细骨料掺量的增加，再生混凝土的强度下降趋势不明显。当再生粗骨料的掺量确定为100%時，细骨料掺量的增加，再生混凝土的强度下降明显。再生混凝土中的再生细骨料掺量增加时，再生混凝土的碳化程度加大。国内也有学者研究对再生细骨料进行强化，然后将强化后的再生细骨料置换部分天然细骨料，通过控制骨料的置换率来探究砂浆的力学性能[2-4]。

对再生细骨料在再生砂浆和再生混凝土的应用研究，国内对再生细骨料的资源利用率较低，在废弃混凝土占比不到30%，获取稳定骨料的工作难度大，再生砂浆和再生混凝土的工作性能不稳定，从而阻碍了再生细骨料在建筑业的发展。

2.2 国外再生细骨料的应用现状

建筑节能的应用早在欧美的几个国家开展，经过很长时间的探索，对再生细骨料的研究也相对完善，再生细骨料的利用率较高，经过对再生细骨料的处理，再生砂浆和再生混凝土的一些性能也提高了。国外学者对再生细骨料的微裂纹进行研究，通过声频发射探索骨料的表观，发现再生混凝土的破坏要先于普通混凝土。利用PVA溶液浸泡法改性来强化再生细骨料，提高其表面的活性，增大了表观密度，吸水率降低，将其应用于混凝土，再生混凝土的干燥收缩降低了15%，抗压强度比未优化前提高了较多，基本与标准混凝土的抗压强度持平[5]。

为了优化再生混凝土的性能，近几年国内外学者研究了其耐磨性、抗渗性和抗裂性等等。试验证明，形状规则的再生细骨料可以提高混凝土和砂浆的性能，因此，对再生细骨料表面的改性将是研究的重要方向。

3  基于再生细骨料湿磨整形技术的应用

本试验提出了一种全新的湿法研磨整形技术，通过对再生细骨料的表面进行改性，研究了不同置换率相对于再生砂浆抗压强度的应用。试验采取了湿法研磨技术避免了在打磨再生细骨料的过程中产生飞尘而产生的空气污染，所有材料封闭在密闭容器里，减少了试验过程产生的损耗。

3.1 基于湿法研磨的再生细骨料整形技术研究

3.1.1 试验操作  本试验采用湿磨装置对再生细骨料进行研磨，设置湿磨机的研磨速度分别为250rad/s、300rad/s、350rad/s和400rad/s，研磨时间分别为5min、10min、20min、30min和40min。研磨球选用直径3mm带有磁性的不锈钢钢球，水料比为m水：m料=1：1。用大量的自来水冲洗再生细骨料表面的废浆料，将清洗后的再生细骨料放入55℃烘干箱烘干24h后分别称取质量，将每组再生细骨料放进密封袋并保存留用。为了更清楚湿法研磨技术对再生细骨料的剥离效果，利用足量的盐酸分别对湿磨后的再生细骨料清洗表面多余的硬化废浆料，从而分析湿磨机的研磨速度和研磨时间对再生细骨料的剥离效果。

3.1.2 试验结果及分析  从表2和表3数据对比分析可知，当研磨时间一定时，再生细骨料的质量跟着研磨速度的增加在下降，其表面的浆料也在减少，但是变化的程度与研磨速度有关。当研磨速度一定时，再生细骨料的质量随着研磨时间的递增而下降，其表面浆料的减少程度不一。试验设置对照组，将用质量为100g原生细骨料用足量的盐酸进行剥离，所含真正的骨料为62.9g，进而对比分析可以得知最佳的剥离效果。通过细骨料中表面的水泥浆与骨料之间的对比关系和剥离后细骨料中骨料与原细骨料中骨料之间的对比关系可知，研磨时间在5min和10min，研磨速度为250rad/s、300rad/s、350rad/s和400rad/s时，细骨料的骨料保持率分别从99.8%、92.4%、88.4%和84.6%降低到96.3%、89.4%、79.7%和68.4%，其中骨料保持率较高的细骨料，其剥离的效果较好。当研磨速度达到350rad/s，研磨时间为10min，细骨料的浆骨剥离的效果最佳。

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3.2 不同置换率再生细骨料对再生砂浆的影响

3.2.1 配合比设计  本试验按照《砌筑砂浆配合比设计规程》M10砌筑水泥砂浆配合比进行设计，使用最佳的湿磨技术对再生细骨料进行剥离，将剥离后的再生细骨料进行清洗-烘干处理并使用，胶砂比为1：5.04，水胶比为0.87：1，稠度为50～70mm，置换率分别设定为100%、70%、50%、30%，配合比设计如表4所示。

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3.2.2 强度测试结果与分析

由表5可知，再生砂浆的需水量随着置换率的增加而增加，这说明再生砂浆中含有硬化后的浆料，吸水率增加，这说明其表观密度变大。由表5可知，再生砂浆的抗压强度随着置换率的增加先增大后减小，当置换率接近50%时，再生砂浆的抗压强度最大。置换率达到完全可以替代标准砂浆时，再生砂浆的强度下降不明显，这说明经过湿磨处理后的再生细骨料表面活性增强，湿法研磨优化处置效果较好。

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4  结语

①废弃混凝土简单破碎后得到的再生细骨料表面棱角较多，表面粗糙，密度较低，吸水率较高和许多细小的裂纹。针对再生细骨料的这个特点，可以提出多种改性的方案，本文提出了一种全新的湿法研磨技术，确定了最佳的剥离效果，即研磨速度为350rad/s，研磨时间为10min。②再生细骨料经过湿法研磨整形技术后，再生砂浆的工作性能有所提高，当置换率达到50%，其力学性能最佳。置换率逐渐增加时，再生砂浆的需水量也跟着增加。随着置换率的增加，再生砂漿的抗压强度先增加后减小。③未经优化的再生细骨料在砂浆中性能较差，本文没有做出实质性对比，从试验数据分析可知，不同置换率再生砂浆的抗压强度升高降低变化不明显，说明经过湿法研磨优化的再生细骨料可以代替标准砂，其性能较好。

参考文献：

[1]肖建庄，张航华，唐晨隽，等.低强再生混凝土及其应用[J]. 建筑科学与工程学报，2020，37（02）：20-26.

[2]杨医博，李之吉，陈百曦，等.废弃混凝土制再生细骨料在湿拌砂浆中应用的实验研究[J].新型建筑材料，2020，47（05）：37-41.

[3]李滢，代大虎，余红发.再生细骨料对混凝土力学性能及耐久性能的影响研究[J].混凝土，2016（12）：76-78.

[4]郝彤，候保星，刘斌.再生细骨料在砂浆中应用的研究与进展综述[J].混凝土，2019（03）：115-119.

[5]Kou S C， Poon C S. Properties of concrete prepared with PVA-impregnated recycled concrete aggregates[J]. Cement and Concrete Composites， 2010， 32（8）：649-654.