现场废弃混凝土制造再生混凝土冻融前后性能的研究*

孙连波 ，葛大勇 ，任福民 ，梁 锐 ，王 政，郝慧明

（1.中铁建设集团北京分公司第十三项目部，北京 100040；2.北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044）

利用废弃混凝土再生骨料拌制的再生骨料混凝土是发展绿色混凝土的主要措施之一。再生混凝土与天然骨料混凝土相比，其抗拉强度、抗压强度和坍落度都比较低。但如果在其配制过程中加入微细硅粉和高效减水剂，则以上3个及其他性能就会较大幅度地提高，与天然混凝土的性能相近。所以，使用废弃混凝土作为骨料生产再生混凝土是非常可行的。

1 使用施工现场废弃混凝土制备再生骨料混凝土的试验

1.1 制备再生骨料

废弃混凝土采用颚式破碎机破碎，颚式破碎机有多种结构形式，工作原理是相同的，即通过动颚的周期性运动来破碎物料。随着电动机连续转动而破碎机动颚作周期运动压碎和排泄物料，实现批量生产。

1.2 制备再生骨料混凝土的配合比设计

在实现和易性要求前提下，如塌落度180 mm，在一定水胶比下，通过选用外加剂和适当增加水泥浆量（5%～10%）。按照搅拌站生产C40 混凝土的配合比，水泥选用42.5 强度等级，胶凝材料中水泥可用等质量二级粉煤灰替换，这里设定水泥用量323 kg/m3、二级粉煤灰73 kg/m3、矿粉108 kg/m3、胶凝材料总量504 kg/m3。拌合水172 kg/m3，水胶比0.387，砂率采用42.78%，采用中砂中粗砂，砂含水率3.1%。石子采用最大粒度22.5 mm，5～22.5 mm 连续级配。使用萘系高效减水剂，添加量2.2%。

采用破碎后废弃混凝土替换石子，分别以0%、30%、50%、70%、100%比例替换石子，相应10 L 混凝土拌合物需各种材料量（以kg 计）如表1 所示。

通过对上述配合比混凝土拌合物的制备，装入10 cm×10 cm 模具，振捣，标准养护28 d，测抗压强度、劈裂强度和抗冻性能。对比分析不同水胶比和再生骨料掺混比例对混凝土强度和耐久性影响，选出最佳配合比。用照相机照相，观察试件的断面形貌，分析再生骨料性质对混凝土性能影响的机理。

2 试验结果

2.1 养护28 d 的抗压强度和劈裂强度

养护28 d 的抗压和劈裂强度见表2。试验结果表明，采用施工现场废弃混凝土作为再生骨料，替换70%以下的天然骨料时，可以配置低1个标号的混凝土，比如采用C40 混凝土配比，可以生产出C35 混凝土，其强度和劈裂强度均满足C35混凝土要求。采用C30 混凝土配比，可以生产出C25 混凝土，其强度和劈裂强度均满足C25 混凝土要求。在生产C40 以下混凝土时，随着再生骨料替换比例的增大，抗压强度和劈裂强度的下降趋势，随着强度等级越低，下降趋势越明显。

表1 再生混凝土试件的混合比设计 kg

表2 再生骨料混凝土试件28 d 养护后的抗压强度和劈裂强度

因为再生骨料的脆性，配置混凝土的劈裂强度达不到其抗压强度的1/10。这是和天然骨料混凝土性质的显著区别。砂率和水胶比对流动性影响较大。配置时和易性对强度影响较大。

在和易性、强度、耐久性合格前提下，综合考虑成本因素，推荐合适的配合比方案，在中铁建商品混凝土搅拌站扩大试验。配置C35混凝土时，42.5 强度等级水泥用量323 kg/m3、二级粉煤灰73 kg/m3、矿粉108 kg/m3、胶凝材料总量504 kg/m3，采用水胶比0.387，砂率42.78%，现场废弃混凝土再生骨料替换比例不超过70%。配置C25 混凝土时，42.5 强度等级水泥用量241 kg/m3、二级粉煤灰80 kg/m3、矿粉90 kg/m3，胶凝材料总量411 kg/m3。拌合水175 kg/m3，水胶比0.48，砂率47.37%，现场废弃混凝土再生骨料替换比例不超过70%。

2.2 现场废弃混凝土作为再生骨料材料制造的混凝土冻融循环试验

现场废弃混凝土作为再生骨料材料制造的混凝土，进行冻融循环试验。按照GB/T 50082—2009 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准，冷冻温度-20 ℃以上，时间8 h以上，融化试验温度20 ℃以上，融化时间8 h以上。经过3个多月试验，40 块试件冻融循环次数达200 次，质量损失均小于5%，尺寸没有明显变化。说明设计的配合比耐久性合格。

对冻融200 次试件测试抗压强度和劈裂强度（见表3），发现抗压强度增加显著，水胶比较低（0.387）时劈裂强度增加；水胶比较高（0.48）时劈裂强度有的增加，有的减少。劈裂强度试验后部分试件断面见图1。

表3 再生骨料混凝土试件28 d 养护后的抗压强度和劈裂强度与冻融200 次后比较

图1 冻融循环200 次后实验试件劈裂强度测试后试件界面照片

3 结论

1）首先实现和易性要求前提下，如塌落度180 mm，可以在一定水胶比下，通过选用外加剂和适当增加水泥浆量（5%～10%），再满足强度和耐久性要求。

2）采用施工现场废弃混凝土作为再生骨料，替换70%以下的天然骨料时，可以配置设计强度低1个标号的混凝土，其强度和劈裂强度均满足要求。

3）现场废弃混凝土作为再生骨料材料制造的混凝土冻融循环试验发现，40 块试件冻融循环次数达200 次，质量损失均小于5%，尺寸没有明显变化。说明设计的配合比耐久性合格。对冻融200 次试件测试抗压强度和劈裂强度，发现抗压强度增加显著，水胶比较低（0.387）时劈裂强度增加，水胶比较高（0.48）时劈裂强度有的增加，有的减少。材料脆性增加。

4）施工现场废弃混凝土作为再生骨料，可以配置再生骨料混凝土，主要用于地基加固、道路工程的垫层、室内地坪垫层、砌块砖等方面。