建筑垃圾再生骨料在水利工程的應用

莫開生 陳建國 陳宗平 樊日宏

1.廣西建工集團海河水利建設有限責任公司；2.廣西壯族自治區水利科學研究院

3.廣西大學；4.南寧市德鋼聯重工機械有限公司

1 前言

目前，我國建筑垃圾年產量達20億噸，約占城市垃圾總量的40%～50%，水利工程的舊混凝土建筑物拆除，也造成大量的建筑垃圾，這些建筑垃圾亂堆亂放占用了大量的土地，污染了水源，同時也污染了環境，特別是一些有害的垃圾，對人體的健康造成很大的危害。因此，水利工程發展建筑垃圾再生骨料，大力發展建筑垃圾在水利工程上的應用，以解決廢棄舊混凝土的處理，便于節約天然骨料資源，減少廢棄混凝土的清運和處理費用。

2 建筑垃圾再生骨料混凝土簡介

建筑垃圾再生骨料混凝土是指將廢棄的混凝土塊（建筑垃圾）經過破碎、清洗、篩分按級配分級后，生成的混凝土骨料。再將這些骨料按一定比例與級配混合，部分或全部代替天然砂石等材料，再加入水泥、外加劑、摻合劑、水等配而成的新混凝土。再生混凝土按骨料的組合形式可以有以下幾種情況：骨料全部為再生骨料；粗骨料為再生骨料、細骨料為天然砂；粗骨料為天然碎石或卵石、細骨料為再生骨料；再生骨料替代部分粗骨料或細骨料。

研究表明[1]，再生粗骨料的循環利用次數、顆粒粒徑、替代率及水灰比等會影響再生粗骨料混凝土的拌和物性能，新拌混凝土中摻入再生粗骨料會影響和易性和含氣量，再生粗骨料的體積密度和容重隨再生粗骨料循環利用次數的增多而下降，再生混凝土坍落度值下降越大，坍落度經時間損失值越大，再生混凝土坍落度隨再生粗骨料最大粒徑的增大而增大，再生粗骨料取代率在0%～100%范圍內，隨著再生粗骨料替代率的增加，再生混凝土坍落度值下降，水灰比在0.4～0.6 范圍內，隨著水灰比的增大而增大。

因此，合適級配的再生骨料，直接影響再生骨料混凝土的質量。

3 再生骨料的生產

由建筑垃圾生產綠色水工程材料技術與裝備研究科研小組研制的滾碾式再生細骨料制砂機，制備出級配合理、粒形良好、針片狀含量少、石粉含量可控、級配連續、粒徑較好的高品質再生細骨料，該科研小組針對傳統建筑垃圾制砂機存在可控性差、易造成骨料內傷等缺點，再生粗骨料改性方面存在的缺陷以及再生混凝土應用領域較窄等問題，滾碾式再生細骨料制砂機以及再生粗骨料品質提升工藝，實現再生粗、細骨料高品質提升；以再生粗、細骨料為基礎配制大骨料低熱再生混凝土、再生細骨料面層混凝土、再生透水混凝土等系列再生工程骨料，不僅可以實現系列綠色再生材料在水工程中的廣泛應用，也可以改變相關規范缺乏的現狀。

針對目前再生粗骨料物理及化學強化方面存在缺陷，通過改變再生粗骨料混凝土中膠凝材料體系及外加劑技術，提高再生粗骨料與砂漿界面過度區強度，實現再生粗骨料高品質提升。

高品質再生細骨料生產裝備及系統，與傳統技術相比，節省投資30%～50%。

該設備解決了傳統固液分離裝置存在的只能對部分粒徑大小的顆粒物進行處理的局限性。

4 再生骨料混凝土組成

本次試驗的再生混凝土由增強劑、水泥、骨料等組成，各組分材料的選擇要求如下：

增強劑：選擇混凝土快速增強劑。

水泥：采用32.5普通硅酸鹽酸鹽水泥。

骨料：選用建筑垃圾制造的小石5mm～20mm、中石20mm～40mm、大石40mm～80mm，以及細度模數在2.2～3.0的天然砂。

水：凡符合GB5749的飲用水，均可用于拌和，不得使用

5 再生骨料混凝土配制參數

再生骨料混凝土技術指標要求初步擬定：按工程要求強度在20MPa，最適宜的水灰比為0.5。具體配合比參數如表1所示。

表1 再生骨料C20混凝土配合比（每方混凝土）

6 再生骨料在水利工程的應用實例

6.1 項目概況

廣西桂林市江河湖庫水系連通體系臨桂新區機場路以北片區湖塘水系連通工程中試項目，位于桂林市臨桂新區，為Ⅱ等工程，護岸等主要建筑物按2級建筑物設計。

本工程的建設，將實現青獅潭水庫灌區西干渠與沙塘河連通，秧塘支渠與蘭塘河、蔡塘河連通，沙塘河與蔡塘河連通，大大改善了本片區及下游中心區水系的水生態環境，使水系水質達到III 類控制目標，臨桂新區機場路以北片區將達到100 年一遇的防洪能力，并與下游基本建成的中心區湖塘水系融為一體，構建了整個臨桂新區湖塘水系新格局。是結合城市規劃、水生態景觀及防洪排澇要求，通過溝通現狀魚塘、水塘、低洼地形成河道水域，營造臨桂新區機場路以北片區景觀水域，改善水生態環境的工程。

6.2 方案設計

本項目采用C20 再生混凝土澆筑水域兩側擋土墻，墻背砂卵石回填，迎水面采用M7.5 水泥砂漿砌大卵石，堤頂澆筑10cm厚C20 再生骨料混凝土，鑲嵌小卵石形成親水步道。具體實施情況見圖。

圖1 再生骨料混凝土擋土墻

7 施工流程及注意事項

7.1 基礎開挖清理

按照圖紙測量放樣，開挖土方。清除擋土墻用地范圍內的雜草、垃圾等所有障礙物。

7.2 再生骨料混凝土的配料、拌和及運輸

（1）基礎混凝土澆筑采用C20再生骨料攪拌機拌制混凝土，嚴格按照配合比入料。

（2）攪拌機在擋土墻旁邊直接拌制，采用溜槽直接灌入倉內。 若現場溫度在25℃以上時，需25min～30min內完成。

（3混凝土澆筑、模板安拆嚴格按照SL 677—2014《水工混凝土施工規范》施工。

（4）再生混凝土拆模后，標準養護28天。

8 結語

經過嚴格的施工管理，上述再生骨料混凝土強度達到了22.1MPa。通過對再生骨料的優化，可以減輕建筑垃圾的堆放，變廢為保，在現有自然資源缺乏的情況下，開發再生骨料在水利 工程的應用，利國利民，有很好的前景。