建筑垃圾再生混凝土配合比设计与工程应用初探

2021-11-02谷雷雷杨贝贝

工程建设与设计 2021年19期

关键词：含泥量天然材料吸水率

谷雷雷，杨贝贝

（中交一公局海威工程建设有限公司，北京101119）

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

1.1.1 再生集料

选用浙江省杭州市余杭区4家公司生产的建筑垃圾再生集料，筛分为3种规格混凝土集料。该集料是对当地产生的混凝土路面破除料、沥青铣刨料、水稳刨铣料、废旧砖渣料回收后进行二次加工。

1.1.2 其他材料

水泥选用普通硅酸盐水泥（P·O 42.5），材料指标要求如表1所示。选用的石灰为I级石灰，有效氧化钙和氧化镁含量为82.38%。粉煤灰为F类I级，0.2%的含水量，烧失量为2.85%。水为自来水。对比试验采用的粗集料为天然玄武岩集料，细集料为天然河砂。

表1 水泥基本性能指标

1.2 试验方法

1.2.1 集料性能试验

依据JTG E 42—2005《公路工程集料试验规程》分别使用网篮法和容量瓶法测定建筑垃圾再生粗、细集料的表观密度和吸水率，使用针片状规准仪测定粗集料针片状颗粒含量，使用含泥量及泥块含量试验来测定粗集料含泥量，使用筛洗法和亚甲蓝测定细集料含泥量，使用压碎值试验测定粗集料压碎值、压碎指标试验测定细集料压碎值[1]。

1.2.2 混凝土性能试验

采用全自动恒应力压力试验机开展混凝土抗压强度试验，并进行坍落度试验。混凝土试块采用150 mm×150 mm×150 mm规格。

2 再生集料性能试验结果

2.1 再生粗集料

将再生粗集料与天然材料对比试验，得到的结论有：（1）破碎后的混凝土再生集料表面有不规则的裹覆砂浆，其表观密度略小于天然材料；（2）针片状颗粒含量较高，吸水率较大，但压碎值、含泥量指标能满足JTG/T 3650—202《公路桥涵施工技术规范》（以下简称《规范》）中Ⅱ类粗集料要求。

2.2 再生细集料

将再生细集料与天然河砂对比试验，得到的结论有：（1）再生细集料表观密度偏小，含泥量和吸水率偏高，基本不满足现行《规范》要求；（2）经亚甲蓝检测，再生细集料含泥量指标合格；（3）从级配和细度模数分析，再生细集料属于中砂和II区级配。

3 配合比设计及混凝土性能试验分析

3.1 配合比设计

经过上述再生集料性能试验研究，选取部分再生集料与天然玄武岩集料掺和作为粗集料，再选取部分再生集料与天然河砂掺和作为细集料。通过调整，让粗集料和细集料的再生掺量分别为0%、20%、40%、60%、80%和100%，从而研究不同掺量下混凝土的抗压强度变化情况。

3.2 抗压强度

图1 为再生集料取代率的混凝土试件28 d无侧限抗压强度。通过分析可知：

图1 再生集料不同取代率的混凝土抗压强度

1）相同条件下再生混凝土抗压强度普遍低于天然混凝土。

2）随着再生集料掺量从20%增加至100%，再生混凝土相对天然混凝土强度下降7.1%、12.0%、18.2%、21.4%和22.9%，下降趋势逐渐变缓。其中，当再生集料取代率从20%提高到100%时，再生混凝土相对天然混凝土强度下降3.0%、6.6%、10.1%、11.5%和12.8%；当再生细集料替换时，再生混凝土相对天然混凝土强度下降10.1%、15.0%、22.1%、23.2%和24.6%，与混合再生集料替换对强度的影响相似。可知，粗集料替换效果强于细集料和粗细集料混合替换类别，相同取代率强度约能提高10%。

3.3 坍落度

图2 为再生集料不同取代率混凝土坍落度。参考图2可得出以下3点：

图2 再生集料不同取代率混凝土坍落度

1）坍落度受再生集料取代比例影响；

2）天然集料配制混凝土坍落度为180 mm；而随着再生集料取代率提高，再生混凝土坍落度轻微变小，当100%使用再生集料时，其坍落度降低5.6%，为170 mm，仍表现较好和易性；

3）改变再生集料类别对坍落度几乎不产生影响。

4 依托工程实践强度结果

4.1 施工配合比设计

根据上文研究结果，结合工程开展C20和C30建筑垃圾再生集料混凝土的设计与应用，再生集料混凝土施工配合比见表2。C20建筑垃圾再生集料混凝土经过现场试配后，确定粗、细集料全部采用建筑垃圾再生集料；C30混凝土现场试配结果表明粗、细集料全部取代后强度无法达到施工要求，故采用天然材料和建筑垃圾再生集料进行混合配置。

表2 再生集料混凝土施工配合比

根据工程需要，对拌和站、钢筋场、预制场和项目驻地进行建筑垃圾再生集料混凝土应用，具体再生集料混凝土应用量见表3。

表3 再生集料混凝土应用量

4.2 建筑垃圾再生集料混凝土抗压强度

建筑垃圾再生集料混凝土浇筑完成后外表美观，表面平整。

对应用再生集料混凝土结构物进行强度检测，结果见图3。由图3可知：（1）建筑垃圾再生集料混凝土早期强度增加较快，C30和C20在7 d抗压强度已达到了设计强度73.1%和60.6%；（2）后期建筑垃圾再生集料混凝土强度增长放缓，14d抗压强度分别达到设计强度的90.1%和87.6%；（3）28d建筑垃圾再生集料混凝土抗压强度基本达到设计强度，分别为99.2%和98.4%。