再生混凝土骨料物理性能的研究

翟小勇 陳 成

（南通市建筑科學研究院有限公司，江蘇 南通 226000）

0 引言

混凝土作為當今世界上使用量最多，使用范圍最廣的建筑材料，在建筑史中具有劃時代的意義。自20世紀初，水灰比的提出奠定了混凝土強度的理論基礎，到本世紀，混凝土外加劑、減水劑以及高分子材料相繼進入混凝土材料領域，使得混凝土的性能日益增強，造就了混凝土在建筑領域現在的地位。然而，不可忽視的是，混凝土使用量的增多，使得人們對天然骨料的開采量也越來越大，混凝土的可持續發展與資源枯竭和環境破壞的矛盾日益突出。另一方面，我國目前由于城市建設的需要，拆毀了大量老的混凝土建筑物，產生了越來越多的建筑垃圾,其中廢棄混凝土塊約占34%[1],對城市環境造成嚴重污染。如果回收利用這些廢棄混凝土，對其粉碎后，作為再生骨料，這符合我國的可持續發展目標。美國、日本和歐洲等發達國家在利用廢棄混凝土制備再生骨料和再生混凝土研究方面走在世界的前列[2]，并取得一些成功的應用；近年來，我國一些專家學者也在這方面也進行了一些基礎性研究[3-9]，但仍有大量空白需要我們去填補。

將廢棄混凝土塊經破碎、分級并按一定的比例混合后形成的骨料稱為再生骨料或再生混凝土骨料，它與天然骨料在性能上有所差別。本文對A、B兩種再生混凝土粗骨料按不同的比例混合，研究他們的物理性能，并選擇最佳混合比例的再生骨料與天然骨料進行性能比較。

1 再生混凝土粗骨料最佳混合比試驗

1.1 原材料及試驗

1.1.1 原料來源

實驗選取的廢棄混凝土是某建筑工地拆除的廢棄混凝土，對其進行粉碎，篩分并除去了廢料中的各種雜質。得到不同粒徑的粗骨料：粗骨料A（粒徑范圍4.75～26.5mm）15092.2g與粗骨料B（粒徑范圍4.75～9.5mm）13143.5g。

1.1.2 篩分試驗

將骨料A、B按不同的比例進行混合，通過理論計算，得到配成5kg實驗樣品需要各樣重的理論重量，見表1。

表1 不同混合比例配制的理論樣重（單位：g）

1.2 試驗結果對比

按照規范GB/T14685-2001進行實驗，實際配制的各混合比例樣重見表2。

表2 不同混合比例配制的實際樣重（單位：g）

實驗過程中，配制的各不同混合比例試樣的累計篩分均符合GB/T25177-2010表1中連續粒級的技術指標要求。

我們對這5種不同混合比例的試樣分別進行了松散堆積密度，松散堆積空隙率，緊密堆積密度和表觀密度的對比實驗，得到的實驗數據見表3。

表3 不同混合比例試樣試驗結果

將5份不同混合比例的試樣的試驗數據分別制成曲線圖，以便更直觀地研究其規律，見圖1～5。

1.3 試驗數據分析

由圖1可知：隨著骨料A摻入量的增加，混合骨料的松散堆積密度呈現先增加后減小的趨勢，并在混合比例在A∶B為50∶50時取得最大值，達到1266.3kg/m3。由圖2、圖4可知：混合骨料的松散空隙率與緊密空隙率隨著A摻入量的增加呈現先減小后增加的趨勢，并在A∶B為50∶50的時候為最低值分別達到49.1%和43.7%。而圖3、圖4的曲線表明的規律并不明顯，但都在A∶B為50∶50時達到極值：緊密堆積密度最高值為1402.7kg/m3。表觀密度最低值為2489.3kg/m3。

圖1 不同混合比例松散堆積密度曲線圖

圖2 不同混合比例松散堆積空隙率曲線圖

圖3 不同混合比例緊密堆積密度曲線圖

圖4 不同混合比例緊松散積空隙率曲線圖

綜上分析可以得出結論，當A與B混合比例為50∶50時，所混合的骨料擁有較佳的物理性能，并對照GB/T25177-2010表9的技術指標，此混合比例下的骨料達到I類的技術指標（表觀密度＞2450kg/m3，空隙率＜47%）。

2 最佳混合比再生骨料與天然骨料性能對比試驗

為了能與天然骨料性能之間有直接的比較，取一份天然粗骨料，經過篩分，其顆粒級配與再生骨料基本相同。按同樣的試驗方法對其進行了相應的試驗，得到天然骨料物理性能的數據。

壓碎指標法適用于測定碎石或卵石抵抗壓碎的能力,以間接地推測其相應的強度。對最佳混合比例再生骨料試樣與天然骨料試樣進行壓碎值試驗，按照GB/T14685-2001進行試驗，并將最佳混合比例的再生骨料的性能與天然骨料的性能進行整合對比見表4。

表4 天然粗骨料與再生粗骨料的物理性能指標

圖5 不同混合比例緊松表觀密度率曲線圖

由表4可以得出結論：（1）再生粗骨料的松散堆積密度、緊密堆積密度和表觀密度均比天然粗骨料的小,而相應的松散堆積空隙率和緊密堆積空隙率均比天然粗骨料的大。（2）再生骨料的壓碎值要比天然骨料的壓碎值高很多，本試驗中最佳混合比例試樣的壓碎值仍僅達到GB/T25177-2010表9的技術指標中的Ⅱ類。

3 結束語

本文對A、B兩種再生混凝土粗骨料按不同的比例混合，研究他們的物理性能，并選擇最佳混合比例的再生骨料與天然骨料進行性能比較。研究表明：

（1）當A與B混合比例為50:50時，所混合的骨料擁有較佳的物理性能，骨料達到I類的技術指標（表觀密度＞2450 kg/m3，空隙率＜47%）；

（2）最佳混合比再生骨料的松散堆積密度、緊密堆積密度和表觀密度均比天然粗骨料的小,而相應的松散堆積空隙率和緊密堆積空隙率均比天然粗骨料的大；

（3）再生骨料的壓碎值要比天然骨料的壓碎值高很多。