废弃混凝土再生骨料在高原工程中的适用研究

摘要：目前我国在发展建设中，对混凝土的使用十分依赖。但是，在混凝土的使用过程中，并不是所有的混凝土都能够发挥作用，有一些混凝土会被遗弃，当作废弃物、垃圾来处理。在物资紧缺的高原地区，每一份物资都来之不易，我们不能轻易丢弃任何一样资源。因此，对废弃混凝土再生骨料的性能进行研究，并将其与天然的骨料进行对比，确定其在高原工程中的适用程度。

关键词：废弃混凝土；再生骨料；高原工程Study on the Applicability of Recycled Aggregate of Waste Concrete in Highland EngineeringPeng Jiakai1Zhang Hao* Wang Zehui1Wang Xinyan1College of Engineering， Tibet University， Lhasa 850000， China;Abstract： At present， China relies heavily on the use of concrete in the process of development and construction. But in the process of concrete use， not all concrete can be useful， and some concrete will be abandoned and treated as waste and garbage. But in the highland area where materials are scarce， everything is hard to come by， and we cannot easily discard any resources. Therefore， in this paper， we study the performance of recycled aggregates of waste concrete and compare them with natural aggregates to determine their applicability in highland projects.Keywords： waste concrete; recycled aggregate; highland engineering在楼房和道路的修建过程中，产生了大量的废弃混凝土。废弃混凝土经过粉碎、筛分、预热、研磨、筛分可制备再生骨料，这些再生骨料可以重复使用于工程中，利用再生骨料代替天然骨料。

本文研究了废弃混凝土再生骨料在高原工程中的运用效果，通过测定再生骨料混凝土的性能指标，并将其与应用于高原工程中的天然骨料混凝土进行性能指标比较，以验证废弃混凝土再生骨料应用在高原工程建设中的可行性。

1再生骨料的制备

1.1预热研磨加工工艺

首先，对废弃混凝土进行拆分、挑选，将废弃混凝土中的钢筋和木材去除，成为解体混凝土，再用圆锥破碎机对其进行初级破碎，破碎后最大粒径为37.5 mm，用传送带将其送入加热装置中，利用空气加热（热风炉）到 300 ℃（高温活化），在加热脱水的过程中使粘附在再生碎石上的水泥石残渣脆化，然后，加热后的骨料送到转筒式研磨机中研磨3 min，出料后筛分得到高品质再生骨料，生产工艺流程如图1所示。

1.2干搅拌加工工艺

加热装置是预热研磨工艺的独特之处，加热会增加生产成本，可以尝试通过干搅拌方式降低生产成本并获得高品质再生骨料。将解体混凝土用颚式破碎机初级破碎并初次筛分，然后通过转筒式搅拌机对初次筛分的骨料进行干搅拌，二次筛分后得到再生骨料，其生产的工艺流程如图2所示。图2干搅拌生产工艺流程工艺特点［1］：与传统工艺制备流程比较，干搅拌工艺比传统工艺操作简单，所需设备少，大大节省了生产成本，经济效益显著；预热研磨工艺更大程度地去除残渣和废弃物，使再生骨料活化程度更高，且流程简易。

2再生骨料在高原工程中的使用试验研究

2.1试验方案

2.1.1试验配合比

该实验砼的配比工程设计符合JGJ55—2011《一般水泥配合比建筑法规》。再生骨料混凝土搭配比如表1所示，减水剂用量为胶凝材料用量的1%［2］。

2.1.2成型与养护

混合时的投料次序如下：先向搅拌器中添加粗骨材和细骨料进行混合，2 min后添加混凝土继续混合，最后把添加1%减水剂的水注入搅拌器中，与之前的干料进行充分混匀。

对试块表面进行振捣密实，使之能构成一种整体的外观。为了避免水分散失，一般采用保鲜膜覆盖试块的表面。在室温为（20±2） ℃、相对湿度为95%以上的标准养护室内养护24 h后拆模，再次放到标准养护室内养护，然后再进行性能检验。

2.1.3试验内容及方法

2.1.3.1抗压强度

根据GB/T 50081—2002《一般混凝土力学性能试验方法》确定了所有单组钢筋3 d、7 d、28 d龄期的电抗和劈裂抗拉强度，对群组混凝土均使用了3个50 mm×的垂直变形。

2.1.3.2动弹性模量

根据GB/T 50082—2009《一般水泥持久性能和耐久性能测试办法》测试了所有单组水泥3 d、7 d、28 d龄期的动弹性模量，各组水泥均使用了3个50 mm×的试块。

2.2测试再生骨料混凝土的性能

2.2.1力学性能

再生骨料力学性能体现在以下4个方面，分别是抗压强度、弹性模量、拉伸强度以及硬度。因为废旧水泥的硬度性能、炭化程度及应用条件各有差异，对废旧水泥进行分解、粉碎的方法和质量控制措施的不同，使得再生骨材的力学性能不及原始骨材，通常，废集料本身硬度越大，其降低值越小［3］。

2.2.2抗压强度

各组在不同养护条件及不同龄期下的可再生骨料的抗压强度如图3所示。在图3中我们发现，混凝土的抗压性能随着龄期的增加而上升，而且不管是那个年龄，普通水泥的抗压性能都高于再生水泥，抗压强度大小为NAC＞RCAC＞RFAC＞FRAC。

把NAC组当作试验对照组时，在更换了其中一个骨材后，其抗压性能和对照组相比劣化程度并不显著，而RCAC与RFAC组的28 d抗压强度接近，相较于试验对照组抗压性能分别减少了6.13%、6.97%，仍处于可承受范围以内［4］。另外，在图3中也可发现，当再生粗/细骨材分别取代了天然骨材时，对混凝土抗压性能的劣变影响主要体现在水化早期（7 d内），而对RFAC的劣变影响则更突出，相比于基准组抗压性能平均降低了17.08%;而水化后7～28 d龄期RCAC和RFAC抗压性能发展速度则与NAC组相对应［5］。

2.2.3拉伸强度

再生骨料内部的微观缺陷会降低沥青与水泥的粘结力以及水化物的强度，而再生骨料表面通常会附着有一定的水泥砂浆，因此较天然骨料，再生骨料与沥青砂浆的粘附性相对较差，且再生骨料相较于天然骨料其颗粒形状离散性较大，这在一定程度上也会影响沥青砂浆与再生骨料的粘结作用。而在高应变速率加载下，沥青混凝土材料受到拉伸产生的裂缝会直接贯穿骨料发展直至贯穿试件，因此两者拉伸强度的差异性主要来源于骨料强度的差距。因为再生骨料在破碎分解的过程中难免会产生初始裂缝，再生骨料强度相比于天然骨料强度有明显下降，因此其拉伸强度较天然骨料混凝土也会有所差别。

2.2.4表观密度

不同工艺处理后再生骨料的表观密度见图4。由图4可知，A工艺处理后再生骨料的表观密度都偏小，RCA60也没有超过2 500 kg/m3，不符合配制高强再生混凝土要求。相对A工艺，B、C工艺处理后的再生骨料的表观密度提高了4.0%～5.5%，两者区别不大，但表观密度都超过2 500 kg/m3，加工后的再生骨料符合配制高强混凝土要求。另外，随着原生混凝土强度的提高，B、C、D 工艺加工效果并没有随之减弱，说明骨料脆弱棱角仍然未被有效剔除，比表面积减小。

3结论

（1） 再生骨料混凝土的抗压性能比不上天然骨料混凝土，始终都比天然骨料混凝土差上一点。但在实际的生产生活中，适当地使用再生骨料代替天然骨料，通过一定的比例调整，用再生骨料制成的混凝土性能不比天然骨料混凝土差多少，能够发挥出与天然骨料混凝土相似的性能。

（2） 再生骨料的用量对弹性模量影响很大，需要选用适当的代替量，以确保弹性模量不会太小。同时还可以通过调节水灰比，以减小再生骨料的使用压力。

（3） 由于再生骨料本来就凝结过，通过破碎再生，其拉伸性能较天然骨料会有明显的差距，相对应制成的混凝土性能会低于天然骨料，但是可以利用其适量代替天然骨料，以达到建造强度需求。

参考文献：

［1］范永法，张志刚，许颖.高强度再生骨料的回收工艺及再生混凝土性能研究［D］.深圳：深圳市建筑科学院研究有限公司，2009.

［2］肖长进.不同骨料替代方案下再生骨料混凝土力学性能分析［D］.福州：福建新区交通建设有限公司，2022.

［3］石义海.废弃混凝土的回收利用可行性分析［D］.铜陵学院，2009.

［4］张鸿儒.基于界面参数的再生骨料混凝土性能劣化机理及工程应用［D］.杭州：浙江大学，2016.

［5］肖建庄，范玉辉，林壮斌.再生细骨料混凝土抗压强度试验［J］.建筑科学与工程学报，2011（4）：2629.

作者简介：彭家凯，男，贵州六枝人，本科，研究方向：土木工程。

通信作者：张昊，男，甘肃省天水人，本科，研究方向：交通运输。