再生粗骨料混凝土最佳配合比设计研究

刘为平 周昕 时磊 刑逸凡

摘要：利用建筑垃圾所产生的废弃混凝土为原料，生产建筑用再生粗骨料，通过对再生混凝土最佳配合比研究，进而配制出能达到工程应用的再生混凝土。本项目根据国内外最新文献资料，总结再生粗骨料在配制混凝土中的研究最新进展，通过前期对再生粗骨料性能的相关研究，设计出再生混凝土初步配合比。通过调整再生粗骨料不同取代率配制再生混凝土并对其进行抗压试验，试验数据分析表明再生混凝土初步配合比符合工程应用强度要求，具有一定的工程应用价值。

关键词：再生粗骨料;最佳配合比;可持续发展

引言

随着我国建筑行业的快速发展，导致大量的废旧混凝土建筑物被拆除，从而导致大量废弃混凝土的产生。将废弃混凝土块经过破碎、分级后，按一定的比例混合形成再生粗骨料，部分或全部代替天然粗骨料配制再生混凝土。再生混凝土技术可以实现废弃混凝土的有效回收利用，对于保护环境、节约资源、发展生态建筑具有重要意义，通常被认为是发展绿色生态混凝土的主要措施之一。本项目研究出的配合比应用，能促进建筑垃圾的再次回收利用，这不仅解决了环境保护的问题，同时也促进了经济效益。

1. 再生粗骨料的定义

再生骨料是指将建筑物拆除、路面翻修、混凝土生产、工程施工或其他状况下产生的废混凝土块，经过破碎、清洗和分级等一系列加工后，按一定的比例相互配合，所得到的粒径在40mm以下的骨料。其中尺寸大于5mm的颗粒为再生粗骨料，再生粗骨料一般棱角较多，且表而较粗糙。一般表面包裹有部分砂浆的石子，少部分为与砂浆完全脱离的石子，还有很少一部分颗粒为砂浆。再生粗骨料表面是否包裹着砂浆和包裹砂浆的多少等情况与原始混凝土的强度等级及集料种类有关。

2. 再生粗骨料加工：

再生粗骨料加工分为四步，废料的选择、混凝土的破碎、污染材料的清除（如沥青、氧化物、土壤和粘土颗粒、玻璃、纸张，塑料等），与原生骨料混和。

3再生粗骨料的颗粒级配

将破碎好的粗骨料经过清洗、晒干，初步筛分后，对其进行颗粒级配的筛分实验，实验方法和步骤参考天然粗骨料颗粒级配实验。实验数据表明，再生粗骨料并不满足连续级配的要求，因此要将破碎后的骨料经筛分后按粒径大小不同比例与天然粗骨料进行混合，才能得到满足标准要求的連续级配。

4.再生混凝土初步配合比设计及强度测试

本项目混凝土设计强度为C30、设计坍落度为30～50mm。表1所示编号1为不掺再生粗骨料的普通混凝土，为对照组，编号2是掺入20%再生粗骨料的再生混凝土，为实验组。

4.1再生混凝土配制原料及工具

粗骨料用加工、破碎、分级好的再生粗骨料，以不同比例和天然粗骨料混合。再生粗骨料原料来自周围房屋拆除所遗弃的混凝土块。细集料仍然采用天然砂，属于中砂。水泥为32.5普通硅酸盐水泥，拌合混凝土的水来自实验室自来水。

破碎废弃混凝土块工具为不同规格重量的锤子，破碎至与天然碎石粒径大小相似为止，对于大块的废弃混凝土，采用电锤破碎。体积较小的混凝土由人工手动砸碎，再使用不同粒径的筛分工具过筛将粗骨料粒径控制在5～35mm范围内。

4.2试件的制作及养护

试件拌合方式为人工搅拌，依次加入水泥、粗骨料、细骨料、预拌1min，再加水搅拌湿拌，至少均匀搅拌6遍，时间不少于3min。然后将混凝土拌合物进行坍落度测试其和易性。实验器材为台秤、抹刀、拌铲、坍落度筒、捣棒、钢尺。实验结果分析：两组拌合物坍落度数值均符合规范。不加再生粗骨料的混凝土拌合物和易性好，表面平整，无气孔，而掺入再生粗骨料的混凝土拌合物和易性一般，拌合物表面有较多气孔。随后再将混凝土拌合物分别铲入100mm×100mm×100mm立方体试模，每次加料量保持基本相同，分3层用铁棒依次插捣。之后将试模振动到表面泛浆后，放入养护室中进行标准养护。

4.3再生混凝土抗压强度测定及结果分析

抗压试验采用万能压力试验机，实验结果如表2所示。

表2中两组试件所测得7d抗压强度平均值相差不大。混凝土7d抗压强度没有强制要求，但本项目两组试件只达到了设计强度的54%左右。强度主要影响因素如下：养护条件和混凝土拌合方式及其他影响因素。影响再生混凝土抗压强度因素有很多，因此混凝土的抗压强度试验必须严格控制试验条件，只有在严格控制试验条件的前提下，所测定的试验数据才有意义。

5.结语

我国每年有大量建筑物被拆除，而这些建筑物中存在的废弃混凝土块，如果能即时回收再利用，作为混凝土骨料生产再生混凝土并投入到工程实际中，减轻废弃建筑垃圾对环境造成的污染，达到可持续发展目的。本研究项目在混凝土配合比设计、拌合，养护等许多方面仍存在不足，今后实验研究将对再生混凝土配合比方法进行更加全面系统的研究，不断完善实验方案，以指导工程应用。

参考文献

[1]孙振平，谭国强，王新友.再生混凝土技术[M].中国水利水电出版社， 2013.

[2]徐蔚.再生粗骨料取代率对混凝土基本性能的影响[J].混凝土，2006 （09）：45-47.

[3]刘昕，张雄，李雯霞，等.国内外再生粗骨料研究新进展[J].建筑技术， 2010（01）：63-66.

[4]古松，雷挺，陶俊林.再生混凝土配合比设计及早期强度试验研究[J].工业建筑，2012（04）：1-4.

基金项目

江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目“再生粗骨料混凝土力学性能影响试验研究”（202114000003Y）;2020年度校级大学生创新训练计划项目“再生粗骨料混凝土最佳配合比设计研究”（XJ2020010）

作者

刘为平（1990-），男，江西上饶人，江苏开放大学建筑工程系教师。