废弃混凝土再生细骨料的研究现状和优化设想

废弃混凝土再生细骨料的研究现状和优化设想

郑子麟

佛山市南海区丽雅苑房地产发展有限公司广东佛山528253

摘要：本文简单介绍废弃混凝土再生细骨料的研究现状，从再生细骨料的物理性能，到再生细骨料取代河砂制作混凝土、砂浆的各项性能分析比较再生细骨料的不足，论述再生细骨料的优化方法。

关键词：再生细骨料；物理性能；优化方法

Regenerationoftheabandonedconcreteresearchstatusandtheideaofoptimizationoffineaggregate

ZhengZilin

（NanhaiDistrictofFoshanCityLiyayuanRealEstateDevelopmentCo.，GuangdongFoshan528253，China）

Abstract：Thispaperintroducestheresearchstatusofrecycledfineaggregateconcrete，fromthephysicalpropertiesofrecycledfineaggregate，toanalysetheperformanceofrecycledfineaggregatetoreplaceriver-sandconcrete，mortarrelativelyinsufficientregenerationfineaggregate，theoptimizationmethodoftherecycledfineaggregate.

Keywords：fineaggregate；physicalperformance；optimizationmethodofregeneration

1.概述

根据有关资料[1]，我国建筑垃圾的数量已经占城市垃圾总量的30-40%；而当中混凝土废料的比例占建筑垃圾的60%以上，可以看到，混凝土废料占比非常之大；另一方面，由于城市化进程加快，造成河砂需求猛增，导致河砂价格过高，甚至沿海城市违规使用海砂。

使用再生骨料能够解决河砂短缺和混凝土废料污染，再生骨料就是由混凝土废料破碎、分级等加工处理作为混凝土骨料，把利用再生骨料作为部分或全部骨料的砂浆和混凝土称为再生砂浆和再生混凝土。

2.传统再生细骨料的研究现状

传统再生骨料是由废弃的混凝土经筛选、破碎、分级，以级配5mm分界；粒径5mm至40mm的作为传统粗骨料，传统粗骨料大部分是原本混凝土中石子和水泥砂浆的结合物，这部分传统粗骨料破碎后因为有大量原废弃混凝土的粗骨料，所以吸水率相对较低；粒径5mm以下的就是传统细骨料，传统细骨料基本为砂和水泥浆的结合物，吸水率相对较高，而且粉尘较多。

2.1传统再生细骨料的基本物理性能

根据蔡秀兰[2]的研究，可以了解有关传统再生细集料的有关物理性能如下表1-1。可以看出再生细骨料比天然细集料的细度模数要高，而表观密度、堆积密度都要比天然细集料低，孔隙率大，堆积不够密实，而且24h吸水率很高，各项性能都不如天然细集料。

2.2传统再生细骨料用于混凝土和砂浆

国内外不少学者进行了各种研究[3-6]，研究再生混凝土的配合比、特性和各种性能，得出了不少结论，总结如下：

2.2.1附加用水量

附加用水率就是再生骨料24h吸水率减去天然骨料24h吸水率，附加用水量就是附加用水率乘以用砂量得出的乘积。

再生骨料的吸水率偏大，所以同样的配合比制作混凝土，采用河砂能达到满足工作性能的坍落度，换成再生骨料制作的再生混凝土就不能达到同样的坍落度，因为再生骨料把水吸走了，工作性能就下降了，达不到要求的坍落度。

研究表明当用水量接近原配合比的用水量加上附加用水量时，再生混凝土的强度比用河砂配制的混凝土的强度要大，而用水量大于或者小于这个值的时候，再生混凝土强度都会比较低。

2.2.2再生混凝土的工作性能

混凝土的工作性通常用和易性表示。它包括流动性、粘聚性和保水性三方面的涵义。流动性取决于拌合物中的单位用水量或水泥浆含量，实质上由单位用水量控制。粘聚性与保水性取决于拌合物中细骨料用量和水泥浆稠度，实质上由砂率和胶凝材料用量控制。和易性是一项综合性能，至今尚没有全面反映新拌混凝土和易性的测试方法。通常是测试新拌混凝土的流动性，作为和易性的一个评价指标，辅以直观经验观察粘聚性及保水性。研究指出在相同配合比下，再生集料取代率的升高，伴随着的是混凝土流动度的下降。

2.2.3再生集料取代率对再生混凝土强度、再生砂浆强度的影响

在R.SRIRAVINDRAJAH等[7]的研究中表明，同等配合比下，低强度混凝土（C50以下）中用再生骨料取代天然骨料，会使混凝土的强度降低。

而M.C.Limbachiya等[8]的研究则表明，同等配合比下，高强混凝土（C50以上）中再生骨料的取代率增加，可以增加混凝土的强度。

可以看出，高强度凝土的抗压强度随着再生集料的取代率增加而增大，而低强度混凝土的抗压强度随着再生集料的取代率增加而减少。

根据蔡秀兰的研究，再生细集料全部取代细集料，制作出来的再生砂浆，会比不取代细集料的砂浆强度低。

2.2.4再生集料取代率对再生混凝土耐久性能的影响

根据相关研究[9][10][11]，再生混凝土的各项耐久性能如抗氯盐、抗渗、抗冻、抗碳化，随着传统再生集料的取代率上升均呈下降状况。

2.3传统再生细骨料的缺点

传统再生细骨料颗粒级配差，细度模数高，而表观密度、堆积密度都要比天然细集料低，孔隙率大，堆积不够密实，而且24h吸水率很高，各项性能都不如天然细集料，对于取代河砂使用于制作再生混凝土和再生砂浆，其强度和工作性能都比较差，甚至无法使用。

2.4传统再生细骨料的颗粒整形

颗粒整形就是通过再生骨料自身的撞击和相互摩擦，去除再生骨料表面附着的砂浆和水泥石，并且将棱角磨圆。根据朱崇绩等[12]的研究，颗粒整形之后的再生细骨料用于制作再生混凝土，可以使再生混凝土的需水量降低，降低再生混凝土的收缩，抗氯离子的能力也比简单破碎的骨料制作的再生混凝土的抗氯离子能力要高，而且颗粒整形后的再生混凝土的抗冻性能也会提高，抗碳化性能也有提高。

3.再生细骨料性能优化的设想

从再生粗、细骨料的物理性能与大部分实验研究可以总结得出，再生骨料的堆积密度都比较小，就是说其级配不好，孔隙率偏大，而且吸水率偏高与表观密度低，说明再生骨料的开放空隙多，这样不利于在再生砂浆或者是再生混凝土的使用。

为了更好地回收利用废弃混凝土制作的再生细骨料，必须提高再生细骨料的各种性能。根据华南理工大学杨医博等[13]的专利，设想把废弃混凝土全部破碎为5mm以下，得到的再生细骨料称之为全再生细骨料。

为了节能减排，实现城市建设的绿色生产，有必要对再生混凝土骨料的性能进行改善，以此来实现废弃混凝土的再生和更好的利用。研究拟解决的问题有以下几个：1、解决再生混凝土细骨料粒径偏粗的问题；2、解决再生混凝土细骨料吸水率较高的问题；3、通过优化调整，得出适合再生细骨料适用的混凝土和砂浆的配合比与制作工艺。

全再生细骨料有希望能解决以上问题，原因有以下几点：

1、全再生细骨料中包含了传统再生粗骨料碾碎所制成的再生细骨料，这部分的再生细骨料大部分为碎石，孔隙率较低，吸水率相对较低，而表观密度较高，而且这部分骨料占全再生细骨料很大一部分（30%-40%），相对降低了全再生骨料的吸水率，同时增加了其表观密度。

2、通过优化全再生细骨料的制作工艺，可降低了全再生骨料的微粉含量，同时也改善了全再生细骨料的颗粒级配曲线，有较低的紧密堆积孔隙率。

3、全再生细骨料的中含有未水化的水泥颗粒，对于再生砂浆、再生混凝土的强度有一定的提高。

4.总结

综合大量文献的调研，可以看出再生骨料的强化和再生混凝土的制作的优化还有很大的提升空间。实验室制法的全再生细骨料有希望能够改善传统再生细骨料的各种新能，如颗粒级配差，细度模数高，表观密度、堆积密度都要比天然细集料低，孔隙率大，堆积不够密实，24h吸水率很高等等，可能各项性能都不如天然细集料，但相对于传统细骨料应该会有很大的提高。

参考文献：

[1]钟汉华，罗岚，刘能胜，向亚卿.废弃混凝土回收利用现状及前景展望[J].广东水利电力职业技术学院学报，2008，6（1）：66-68.

[2]蔡秀兰.再生细集料混合砂浆配合比及物理性能实验研究[D].郑州大学硕士学位论文，2010，4.

[3]许岳周.再生骨料混凝土级配对强度的影响研究与数值模拟[D].厦门大学硕士学位论文，2007，5.

[4]AkinkurolereOlufunkeOlanike.再生混凝土（RAC）的特性试验研究[D].武汉理工大学博士学位论文，2008，5.

[5]蒋业浩.再生混凝土抗压强度及配合比设计研究[D].南京航空航天大学硕士学位论文，2006，1.

[6]余晓峰.再生混凝土损伤本构与不同取代率下密肋复合墙抗震安全性研究[D].西安建筑科技大学博士学位论文，2009，10.

[7]R.SRIRAVINDRAJAH，Y.H.LOO，C.T.TAM.Strengthevaluationofrecycled-aggregateconcretebyin-situtests[J].MaterialsandStructures，1988，21：289-295.

[8]M.C.Limbachiya，T.LeelawatandR.K.Dhir.Useofrecycledconcreteaggregateinhigh-strengthConcrete[J].MaterialsandStructures，2000，33：574-580.

[9]叶禾.高品质再生骨料混凝土的力学性能与耐久性试验研究[D].浙江工业大学硕士学位论文，2009，5.

[10]郭远臣.再生骨料/水泥复合材料干缩性能研究[D].昆明理工大学博士学位论文，2010，3.

[11]石建光.再生骨料对混凝土性能影响的试验研究和计算分析[D].上海大学博士学位论文，2010，3.

[12]朱崇绩，李秋义，李云霞.颗粒整形对再生骨料混凝土耐久性的影响[B].水泥与混凝土：6-10.

[13]杨医博，梁松，莫海鸿，陈尤雯．一种建筑废弃物的处理及再生利用方法[P]．中华人民共和国：200710028107.7，2007年5月2日.