再生骨料在混凝土中的應用

劉志強，白琴琴，唐榮，王進文

（西安高科新達混凝土有限責任公司，陜西 西安 710000）

0 引言

隨著我國經濟發展，混凝土的需求量逐年增高。砂、石作為構成混凝土的主要材料，在混凝土中的比重占到 75% 以上，隨著對天然砂、石的不斷開采，天然砂石資源趨于枯竭，混凝土生產帶來的生態惡化與環境問題日趨嚴峻。因此，為保護環境，并達到建筑業可持續發展的目的，必須要解決混凝土中使用天然骨料的問題。再生骨料是將廢棄混凝土塊經過分揀、破碎、清洗、分級后，按一定的比例混合，其各項性能指標可以在一定程度替代天然骨料。再生骨料部分或全部代替天然骨料配制成的混凝土稱為再生混凝土。再生骨料代替天然骨料的比例，稱為再生骨料取代率。利用再生骨料生產混凝土，一方面，可以解決大量混凝土廢棄物的處理困難和由其引發的對環境的負面影響等問題，同時可以節省大量的垃圾清運和處理費用；另一方面，再生骨料替代天然骨料應用于混凝土工程中，可以減少對天然碎石的開采，保護天然砂石資源，節省天然砂石開采消耗的能源和費用。

1 試驗原材料及步驟

（1）水泥采用堯柏實豐水泥廠生產的強度等級為P·O42.5 的水泥，主要性能指標見表 1 所示。

（2）超細粉煤灰采用陜西正元粉煤灰綜合利用有限公司生產的超細粉煤灰，主要性能指標見表 2。

（3）細骨料采用黑河采砂廠提供的中砂，主要性能指標見表 3。

表 1 水泥的主要物理性能

表 2 超細粉煤灰主要性能

表 3 砂的主要性能

（4）粗骨料采用涇陽采石廠提供的 5～25mm 連續級配碎石，其主要性能見表 4。

（5）再生骨料 5～25mm，其主要性能見表 5。

（6）外加劑采用陜西渤海化工有限公司提供的聚羧酸泵送劑，其主要性能見表 6。

表 4 碎石的主要性能

表 5 再生骨料的主要性能

表 6 聚羧酸泵送劑的主要性能

2 再生骨料對混凝土性能的影響

由于再生骨料的各項性能指標低于天然砂石指標，為保證混凝土質量同時合理有效地利用再生骨料，發展再生混凝土，現階段再生骨料混凝土多用于制作各種低強度等級混凝土，需通過試驗研究找出合理的取代率，從而保證再生混凝土的質量。

試驗對 C25、C20 和 C15 三個等級的混凝土進行研究，基準組以天然石作為粗骨料，試驗組中再生骨料取代碎石，取代率分別為 10%、20%、30%、40%、50%，其他材料與基準材料一致。

混凝土抗壓強度試驗參照 GB/T 50081—2016《普通混凝土力學性能試驗方法》進行，采用 150mm×150mm×150mm 立方體試件，成型后 1 天拆模，標準養護至 7d、28d、60d 齡期進行測試，將試驗結果與基準混凝土的抗壓強度進行對比。

混凝土的配合比及性能見表 7～9 及圖 1、2。

表 7 C25 混凝土配合比及性能

表 8 C20 混凝土配合比及性能

表 9 C15 混凝土配合比及性能

由表 7～9 和圖 1 可知，再生混凝土隨著再生骨料替代率的增高坍落度下降。這是由于再生骨料比天然骨料的空隙多，吸水率大，所以在相同水灰比的條件下再生骨料的取代率越高，再生骨料混凝土的坍落度就越低。同時再生骨料表面粗糙、棱角多，增大了拌和物在攪拌與澆筑時的摩擦力，降低了再生骨料混凝土坍落度。

由表 7～9 和圖 2 可以看出，再生粗骨料的取代率對再生混凝土的抗壓強度影響很大。再當再生粗骨料取代率在 10%～30% 范圍內，再生混凝土的抗壓強度隨著再生粗骨料的取代率的增加而降低。原因可能是由于再生粗骨料與新舊砂漿之間存在的粘結較為薄弱，另外由于再生粗骨料孔隙率高，在承受軸向應力時，容易形成應力集中，這些都可能導致再生混凝土的強度降低。而當取代率為 40% 時，混凝土抗壓強度反而增加了，相比普通混凝土而言強度略有降低，但可以達到強度要求，其原因可能是此時再生與天然粗骨料兩者形成的級配較優，再生骨料表面的許多微裂縫會吸入新的水泥顆粒，使接觸區的水化更加完全，形成致密的界面結構。這種界面層得到了強化的效應。

圖 1 再生骨料取代率對混凝土坍落度的影響

圖 2 再生骨料取代率對混凝土抗壓強度的影響

2 結論

（1）隨著再生骨料替代率的增高再生骨料混凝土坍落度下降。

（2）再生混凝土的抗壓強度隨著再生粗骨料的取代率的增加而降低。

（3）再生骨料取代率為 40% 時再生混凝土抗壓強度反而提高了，雖相比普通混凝土而言強度略有降低，但可以達到強度要求。

（4）在混凝土中合理摻用再生骨料不僅可以滿足使用要求，而且能夠減少環境負荷，有利于緩解天然骨料的大規模開采帶來的環境負擔，有利于建筑產業的可持續發展。