陳國(guó)慧，彭澤艷

（1重慶市北碚區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)，重慶 400700；2重慶燈塔建筑工程有限公司，重慶 400700）

0 引言

中國(guó)每年新建建筑面積達(dá)20億m2，拆除舊建筑面積達(dá)2億m2，年產(chǎn)建筑垃圾4億t，建筑垃圾的產(chǎn)量已占到城市垃圾總量的30%～40%[1]，其中50%～60%為廢棄混凝土[2]，占地和處理費(fèi)用數(shù)額龐大。因此，作為替代天然骨料生產(chǎn)再生混凝土是廢棄混凝土資源化利用的重要途徑，可以減少天然骨料用量，保護(hù)天然資源，有利于環(huán)境的保護(hù)。

再生骨料是指將建(構(gòu))筑物拆除、路面翻修、混凝土生產(chǎn)、工程施工或其他狀況下產(chǎn)生的廢混凝土塊，經(jīng)過(guò)破碎、清洗和分級(jí)等一系列加工后，按一定的比例相互配合，所得到的粒徑在40mm以下的骨料。其中粒徑在5～40mm范圍內(nèi)的為再生粗骨料。粒徑0.5～5mm范圍內(nèi)的為再生細(xì)骨料。將再生骨料作為部分或全部骨料代替天然骨料配制的混凝土即為再生混凝土，也稱再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete)[3-4]。再生混凝土技術(shù)已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外混凝土研究的熱點(diǎn)之一，具有較高的研究?jī)r(jià)值[5]。再生骨料取代率是形成再生混凝土與普通混凝土性能差異的重要因素。因此，本文采用不同的再生骨料取代率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)分析了再生骨料取代率對(duì)骨料吸水率以及再生混凝土水膠比、坍落度、抗壓強(qiáng)度等物理力學(xué)性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

水泥:重慶生產(chǎn)的42.5R普通硅酸鹽水泥。

天然骨料:重慶出產(chǎn)的5～31.5mm天然碎石。

再生骨料:重慶市北碚區(qū)東陽(yáng)街道某拆遷房屋建筑形成的廢棄混凝土破碎后制成，采用重慶生產(chǎn)的PE顎式破碎機(jī)破碎，碎石公稱粒徑為5～30 mm。天然骨料與再生骨料的篩分及技術(shù)指標(biāo)分別見(jiàn)表1、表2。

表1 天然骨料與再生骨料的篩分

表2 天然骨料與再生骨料技術(shù)指標(biāo)

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

骨料技術(shù)指標(biāo)測(cè)定:骨料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)測(cè)定方法均參照《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 52-2006執(zhí)行。

混凝土配制:配制普通混凝土和再生混凝土?xí)r，天然骨料和再生骨料均采用相同的級(jí)配，骨料級(jí)配嚴(yán)格按照表3分別稱取，其它原料都相同。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將水泥、粉煤灰、骨料、砂按試驗(yàn)配合比稱量，保證天然骨料和再生骨料的總質(zhì)量相同，再生骨料取代率分別為0、25%、50%、75%、100%，普通混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。混凝土力學(xué)等性能按照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》GB/T 80-2002和 《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB 50081-2002測(cè)定，表觀密度、坍落度按照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB 50080-2002測(cè)定，干燥收縮的開(kāi)裂指數(shù)按照 《水泥砂漿和混凝土干燥收縮開(kāi)裂性能試驗(yàn)方法》GB/T 29417-2012測(cè)定。

表3 骨料級(jí)配

2 結(jié)果與分析

2.1 再生骨料取代率對(duì)混凝土水膠比及和易性的影響

再生骨料的吸水率較大。如圖1，對(duì)于天然骨料，10min的吸水率為0.21%，30min的吸水率為0.34%，8h吸水率為0.37%，16h吸水率為0.39%，24h吸水率為0.39%，天然骨料的吸水率較小，而且隨著時(shí)間的推移吸水率增長(zhǎng)較慢。對(duì)于再生骨料，10min的吸水率為2.75%，30min的吸水率為3.71%，8h吸水率為4.64%，16h吸水率為4.77%，24h吸水率為4.82%，再生骨料的吸水率相對(duì)比天然骨料要大。隨著時(shí)間的推移，再生骨料吸水率較天然骨料顯著加快。再生骨料的吸水率明顯高于天然骨料，其24h吸水率約為天然骨料的12.4倍。

圖1 天然骨料與再生骨料的吸水率隨時(shí)間的變化

圖2 混凝土水膠比隨骨料取代率的變化

由于再生骨料組分中含有一定量空隙率較大的水泥砂漿，吸水率顯著增大，促使混凝土拌合用水量增加，水膠比增大。再生骨料中的水分為吸附水和拌合水，吸附水的實(shí)質(zhì)是天然骨料與再生骨料在吸水率上的差異:一部分拌合水以吸附水的形式被再生骨料表面的廢舊砂漿吸附，另一部分拌合水就以自由水的形式真正參與水泥的水化作用。在用水量相同的情況下，隨著再生骨料取代率的增加，再生骨料吸附的拌合水就越多，使得吸附水增加，自由水減少。以配合比中的水膠比作為理論水膠比，由此可以換算出再生骨料拌合用水去除吸附水后的用水量，從而估算出實(shí)際水膠比。當(dāng)再生骨料取代率為0，即普通混凝土的實(shí)際水膠比為0.4；當(dāng)再生骨料取代率為50%時(shí)，混凝土的實(shí)際水膠比為0.37；當(dāng)再生骨料取代率為100%時(shí)，混凝土的實(shí)際水膠比0.31?？梢?jiàn)，在其他原材料相同的情況下，隨著再生骨料取代率的增大，混凝土的實(shí)際水膠比逐漸變小，如圖2。

基準(zhǔn)普通混凝土的坍落度為178mm；當(dāng)再生骨料取代率為50%時(shí)，再生混凝土的坍落度為151mm；當(dāng)再生骨料取代率為100%時(shí)，再生混凝土的坍落度為73mm。隨著再生骨料取代率的增大，再生混凝土的坍落度呈逐漸下降趨勢(shì)，如圖3?；炷恋奶涠冉档椭饕且?yàn)樵偕橇嫌休^大的吸水率，而且再生骨料表面粗糙的粒形、棱角，增大了再生混凝土拌和物的摩擦阻力，導(dǎo)致相同配合比的情況下，再生混凝土的流動(dòng)性比普通混凝土和易性降低。

圖3 坍落度隨骨料取代率的變化

2.2 再生骨料取代率對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的影響

由圖4、圖5可知，隨著再生骨料取代率的增大，混凝土抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均呈現(xiàn)逐漸提高的趨勢(shì)。與普通混凝土相比，再生骨料取代率為25%的混凝土7d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分別提高了17%和23.5%，28d強(qiáng)度分別提高了7.4%和15.4%；再生骨料取代率為50%的混凝土7d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分別提高了33.6%和34.9%，28d強(qiáng)度分別提高了15%和22%；再生骨料取代率為100%的混凝土7d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分別提高了68.2%和60.9%，28d強(qiáng)度分別提高了23%和28.3%。

再生骨料表面附著一些廢舊砂漿的次生顆粒，由于一部分拌合水被吸附到這些廢舊砂漿含有的大量孔隙中，降低了再生骨料與水泥石界面的水膠比，再生骨料表面如同包裹了一層低水膠比的漿體，強(qiáng)化了界面的作用，這種作用效果超過(guò)了再生骨料自身缺陷等不利因素對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的弱化作用，最終表現(xiàn)出再生混凝土的強(qiáng)度高于普通混凝土。

圖3 坍落度隨骨料取代率的變化

圖5 抗折強(qiáng)度隨骨料取代率的變化

2.3 再生骨料取代率對(duì)混凝土表觀密度和干燥收縮的影響

再生混凝土的表觀密度隨著再生骨料取代率的增大逐漸變小，普通混凝土的表觀密度為2387 kg/m3，再生骨料取代率為50%時(shí)的再生混凝土表觀密度為2302kg/m3，再生骨料取代率為100%時(shí)的再生混凝土表觀密度為2274kg/m3，如表4。

表4 再生混凝土28d表觀密度和干燥收縮性能

普通混凝土中產(chǎn)生收縮變形的主要是水泥砂漿，粗骨料對(duì)水泥砂漿的收縮變形起著抑制作用。再生混凝土的干燥收縮機(jī)理與普通混凝土基本一致，但由于再生骨料表層的廢舊水泥砂漿吸水后產(chǎn)生收縮，抑制作用降低，導(dǎo)致再生混凝土的干燥收縮變形大于普通混凝土。如表4，普通混凝土的開(kāi)裂指數(shù)為1.04×10-4，再生骨料取代率為50%時(shí)的再生混凝土的開(kāi)裂指數(shù)為1.69×10-4，再生骨料取代率為100%時(shí)的開(kāi)裂指數(shù)為1.81×10-4，再生混凝土干燥收縮變形隨再生骨料取代率的增加而增大。

3 結(jié)論

（1）在其他原材料相同的情況下，隨著再生骨料取代率的增大，再生混凝土的實(shí)際水膠比逐漸變小，坍落度呈逐漸下降趨勢(shì)，流動(dòng)性變差，和易性降低；相同級(jí)配下，再生骨料的吸水率大于天然骨料吸水率。

（2）在其他原材料相同的情況下，隨著再生骨料取代率的增大，再生混凝土抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均逐漸提高，表觀密度逐漸變小，干燥收縮變形逐漸增大。

[1]中國(guó)建筑科學(xué)研究院，青建集團(tuán)股份公司.JGJT240-2011再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]周宏敏，柴俊，柴華，等.再生骨料混凝土技術(shù)及其研究現(xiàn)狀[J].混凝土，2008(12):75-76.

[3]德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).DIN 4226-100混凝土和砂漿骨料（100）:再生骨料[S].德國(guó)，2002.

[4]同濟(jì)大學(xué).DG/TJ-2018-2007再生混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].上海:上海市建設(shè)和交通委員會(huì)，2007.

[5]于紀(jì)棟.再生混凝土的性能與前景研究[J].安徽建筑，2011（5）.