废弃混凝土再生骨料性能研究

岳昌盛 马刚平 王 荣 刘慧慧 孙丽蕊

首钢总公司能源环保产业事业部（100041）

建筑垃圾又称建筑废弃物，是指建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生的对建筑物本身无用或不需要的废弃混凝土、渣土、弃土、弃料及其他废弃物。建筑垃圾乱堆乱放不仅占用大量土地，而且污染水土、大气环境，影响市容，但是，建筑垃圾具有明显的资源化利用属性，合适处置后可以作为建筑原材料利用,不仅可以避免占用土地,污染环境，还可以替代砂石骨料等天然开采原料，实现建筑垃圾的资源化利用，一举多得[1-2]。

1 废弃混凝土再生骨料

目前，我国仍处于城市化建设阶段。建筑垃圾的产量也在急速增长，城市化率与世界平均水平相比仍有很大差距。城市化建设将在我国持续相当长的时间，建筑垃圾产量也将居高不下。建筑垃圾中又以废弃混凝土的原始强度最高，其再生利用附加值也最高，最易实现资源规模化利用。但需要进行预处理，进行破碎、筛分后制备再生骨料，作为建筑材料原材料进行利用。

再生骨料用于再生产品生产的研究较多，如用再生粗、细骨料制备自密实混凝土。研究结果表明，用河砂和破碎的再生细骨料分别制成的自密实混凝土性能只表现出细微的不同[3];30%比例的再生粗骨料替代混凝土中粗骨料,不仅28 d强度满足要求，再生骨料与水泥石的粘结甚至要优于天然骨料[4]。采用建筑垃圾以30%的比例替代天然砂制备建筑砂浆，使用性能良好[5]。在道路基层混合料中配入60%质量比例的建筑垃圾，当水泥用量达到5%时，材料的强度性能满足基层性能要求[6]。上述再生产品也在实际生产过程中得到应用，如北京建工学院在某框架-剪力墙现浇混凝土结构实验楼中使用了建筑垃圾再生骨料，天津裕川建材集团以建筑垃圾再生骨料为主要原料生产大量干混砂浆，等等。再生产品利用的关键，在于再生骨料的性能是否能达到替代天然砂石骨料的要求。对于混凝土再生骨料，近年来相关部门、单位也出台一系列技术和财政支持的政策、标准。2009年以来，陆续出台了《建筑垃圾处理技术规范》CJJ 134-2009、《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010、《混凝土和砂浆用再生细骨料》GB/T 25176-2010、《再生骨料应用技术规程》JGJ/T 240-2011等标准、规范，2011年，财政部在财税〔2011〕115号文件《关于调整资源综合利用产品及劳务增值税的通知》中，提出了对销售自产的建(构)筑废物为原料生产的建筑砂石骨料免征增值税。上述一系列政策的出台，为再生骨料的利用提供了支持和使用依据。但目前关于再生骨料的性能研究较少，因此，有必要开展再生骨料尤其是废弃混凝土再生骨料的研究，从而为再生骨料的利用提供可靠参考依据。

2 试验设计

试验原料，采用某工业建筑现场拆迁废弃混凝土块。原料尺寸长、宽、高不超过0.8 m，质量较好，表面较为干净，未见混杂有其它建材废料，如砖瓦、渣土等。采用进口履带式移动破碎机器 (设备型号1112-S型)进行破碎，并采用移动筛分机（设备型号1800-3D型）进行筛分，得到三种骨料，分别为细骨料(0～5 mm)，粗骨料(5～10 mm)，粗骨料(10～30 mm)。

根据 《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177-2010、《混凝土和砂浆用再生细骨料》GB/T 25176-2010标准要求∶对于细骨料，测定其微粉含量、泥块含量、有害物质含量、表观密度、堆集密度、空隙率。同时测定压碎指标、坚固性和碱集料反应；对于两种粗骨料，测定其微粉含量、泥块含量、针片状颗粒含量、有害物质含量、杂物含量、表观密度、空隙率。同时测定压碎指标、坚固性和碱集料反应。

3 结果与讨论

3.1 再生细骨料性能

3.1.1 微粉、泥块和有害物质

再生细骨料(0～5 mm)的微粉、泥块和有害物质含量标准要求和测定结果见表1所示，其中，有害物质的测定包括云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物。

表1 再生细骨料中的微粉、泥块和有害物质含量

可以看出,废弃混凝土再生细骨料的微粉、泥块含量标准要求均达到了标准的III类要求,而五种有害物质的含量均满足要求。

3.1.2 表观密度、堆集密度和空隙率

再生细骨料的表观密度、堆集密度和空隙率标准要求和测定结果见表2所示。

表2 再生细骨料中的表观密度、堆集密度和空隙率测定结果

可以看出,废弃混凝土再生细骨料的表观密度、堆集密度和空隙率分别达到了标准的III类、II类和I类要求。

3.1.3 坚固性、压碎指标与碱集料反应

再生细骨料的坚固性、压碎指标与碱集料反应标准要求和测定结果见表3所示。其中坚固性采用硫酸钠溶液法试验,碱集料反应要求试件无裂缝、酥裂或胶体外溢等现象，膨胀率＜0.1%。

碱集料反应结果表明,采用再生骨料制备的试件无裂缝、酥裂或胶体外溢等现象,膨胀率测定结果为0.01%，满足＜0.1%要求。另外,建筑垃圾的压碎指标较好，达到了I类要求，坚固性满足III类要求。

可以看出,再生骨料的性能均达到了III类及以上指标要求。根据已出台的《再生骨料应用技术规程》JGJ/T 240-2011，再生骨料部分指标如泥块含量、微粉含量、表观密度和坚固性为III类标准,因此不宜作为配制有抗冻性要求的混凝土，可用于配制等级较低的非结构混凝土;该再生骨料可以配制强度等级不高于M10的砌筑砂浆、抹灰砂浆和地面砂浆。

表3 再生细骨料中的坚固性、压碎指标与碱集料反应测定结果

3.2 再生粗骨料性能

3.2.1 微粉、泥块和有害物质

再生细骨料的微粉、泥块、针片状颗粒、有害物质和杂物含量标准要求和测定结果见表4。其中,有害物质的测定包括有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物。

从表4可以看出,废弃混凝土再生粗骨料的微粉、泥块含量分别均达到III类、Ⅱ类的要求，而五种有害物质的含量均满足要求。

3.2.2 表观密度、堆集密度、吸水率和空隙率

表4 再生粗骨料的微粉、泥块、针片状颗粒、有害物质和杂物含量

再生粗骨料的表观密度、吸水率和空隙率标准要求和测定结果见表5所示。

表5 再生粗骨料中的表观密度、吸水率和空隙率测定结果

可以看出，废弃混凝土再生细骨料的表观密度、吸水率和空隙率指标较好，分别达到了标准的I类和II类要求。

3.2.3 坚固性、压碎指标与碱集料反应

再生细骨料的坚固性、压碎指标与碱集料反应标准要求和测定结果见表6所示。其中坚固性采用硫酸钠溶液法试验,碱集料反应要求试件无裂缝、酥裂或胶体外溢等现象且膨胀率＜0.1%。

表6 再生粗骨料中的坚固性、压碎指标与碱集料反应测定结果

碱集料反应结果表明采用再生骨料制备的试件无裂缝、酥裂或胶体外溢等现象，膨胀率测定结果为0，满足＜0.1%要求。另外，建筑垃圾的压碎指标和坚固性较好，均达到了I类要求。

可以看出，同再生细骨料相比，再生粗骨料的性能指标中大部分达到了I类和II类要求，仅有微粉含量一项指标为III类。根据《再生骨料应用技术规程》JGJ/T 240-2011,已达到 III类标准为例，不宜作为配制有抗冻性要求的混凝土，可用于配制C25及以下等级的混凝土。

综上所述，废弃混凝土再生骨料，尤其是再生粗骨料中,泥块含量、微粉含量等指标不容易达到I类、II类指标，多为III类指标。因此，未来在生产废弃混凝土再生骨料中，可以通过采用工艺、设备配合，降低骨料的泥块、微粉含量。以再生粗骨料为例，如果将其中的微粉含量降低后达到II类标准要求，则总体性能达到II类指标要求，根据《再生骨料应用技术规程》JGJ/T 240-2011,可以用于配制高等级，如C40及以下级别的混凝土生产，从而拓展再生骨料应用范围，提高再生骨料产品附加值。

4 小结

1）建筑垃圾的利用具有避免占用土地、降低环境危害、替代砂石开采骨料等优点。其中，又以废弃混凝土的利用附加值最高，目前国家出台了一系列政策鼓励再生骨料的利用。因此，有必要开展再生骨料,尤其是废弃混凝土再生骨料性能的研究，从而为再生骨料的利用提供可靠参考依据。

2）以工业建筑废弃混凝土为试验原料，通过破碎、筛分生产得到再生细骨料(0～5 mm)，再生粗骨料(5～10 mm，10～30 mm)，根据标准进行了再生骨料的性能研究。结果表明∶再生细骨料的指标均满足标准要求，达到了III类指标；再生粗骨料除了微粉含量外，均达到了I类、II类要求，具有较好的性能指标。

3）根据 《再生骨料应用技术规程》JGJ/T 240-2011，再生细骨料可用于配制等级较低的非结构混凝土和强度等级不高于M10的砌筑砂浆、抹灰砂浆和地面砂浆。再生粗骨料可用于配制C25及以下等级的混凝土。

4）可以通过工艺和设备的调整，实现再生骨料的性能提高。如，将再生粗骨料提高到II类指标后，就可以用于配制高等级如C40及以下级别的混凝土生产，从而拓展再生骨料应用范围，提高再生骨料产品附加值。

[1]李大华,盛洲发.我国建筑垃圾的现状和资源化处置的对策商榷[J].安徽建筑工业学院学报,2006,14(6):67～70.

[2]冷发光,何更新,张仁瑜,等.国内外建筑垃圾资源化现状及发展趋势[J].商品混凝土,2009,3:20～23.

[3]S.C.Kou，C.S.Poon.Properties of se1f-compacting concrete prepared with coarse and fine recyc1ed concrete aggregates[J].Cement&Concrete Composites,2009,31:622～627.

[4]杨晓光,黄渊,尹素花.建筑垃圾配制再生混凝土的试验研究[J].粉煤灰综合利用,2010,1:42～44.

[5]薛森森,王爱勤.建筑垃圾生产建筑砂浆的配合比优化[J].商品混凝土,2012,12:31～39,48.

[6]张铁志,张彤.建筑垃圾与尾矿在道路基层中的应用[J].公路,2009,7:337～339.