廢棄混凝土再生骨料在高原工程中的適用研究

摘要：目前我國在發(fā)展建設中，對混凝土的使用十分依賴。但是，在混凝土的使用過程中，并不是所有的混凝土都能夠發(fā)揮作用，有一些混凝土會被遺棄，當作廢棄物、垃圾來處理。在物資緊缺的高原地區(qū)，每一份物資都來之不易，我們不能輕易丟棄任何一樣資源。因此，對廢棄混凝土再生骨料的性能進行研究，并將其與天然的骨料進行對比，確定其在高原工程中的適用程度。

關鍵詞：廢棄混凝土；再生骨料；高原工程Study on the Applicability of Recycled Aggregate of Waste Concrete in Highland EngineeringPeng Jiakai1Zhang Hao* Wang Zehui1Wang Xinyan1College of Engineering， Tibet University， Lhasa 850000， China;Abstract： At present， China relies heavily on the use of concrete in the process of development and construction. But in the process of concrete use， not all concrete can be useful， and some concrete will be abandoned and treated as waste and garbage. But in the highland area where materials are scarce， everything is hard to come by， and we cannot easily discard any resources. Therefore， in this paper， we study the performance of recycled aggregates of waste concrete and compare them with natural aggregates to determine their applicability in highland projects.Keywords： waste concrete; recycled aggregate; highland engineering在樓房和道路的修建過程中，產生了大量的廢棄混凝土。廢棄混凝土經過粉碎、篩分、預熱、研磨、篩分可制備再生骨料，這些再生骨料可以重復使用于工程中，利用再生骨料代替天然骨料。

本文研究了廢棄混凝土再生骨料在高原工程中的運用效果，通過測定再生骨料混凝土的性能指標，并將其與應用于高原工程中的天然骨料混凝土進行性能指標比較，以驗證廢棄混凝土再生骨料應用在高原工程建設中的可行性。

1再生骨料的制備

1.1預熱研磨加工工藝

首先，對廢棄混凝土進行拆分、挑選，將廢棄混凝土中的鋼筋和木材去除，成為解體混凝土，再用圓錐破碎機對其進行初級破碎，破碎后最大粒徑為37.5 mm，用傳送帶將其送入加熱裝置中，利用空氣加熱（熱風爐）到 300 ℃（高溫活化），在加熱脫水的過程中使粘附在再生碎石上的水泥石殘渣脆化，然后，加熱后的骨料送到轉筒式研磨機中研磨3 min，出料后篩分得到高品質再生骨料，生產工藝流程如圖1所示。

1.2干攪拌加工工藝

加熱裝置是預熱研磨工藝的獨特之處，加熱會增加生產成本，可以嘗試通過干攪拌方式降低生產成本并獲得高品質再生骨料。將解體混凝土用顎式破碎機初級破碎并初次篩分，然后通過轉筒式攪拌機對初次篩分的骨料進行干攪拌，二次篩分后得到再生骨料，其生產的工藝流程如圖2所示。圖2干攪拌生產工藝流程工藝特點［1］：與傳統(tǒng)工藝制備流程比較，干攪拌工藝比傳統(tǒng)工藝操作簡單，所需設備少，大大節(jié)省了生產成本，經濟效益顯著；預熱研磨工藝更大程度地去除殘渣和廢棄物，使再生骨料活化程度更高，且流程簡易。

2再生骨料在高原工程中的使用試驗研究

2.1試驗方案

2.1.1試驗配合比

該實驗砼的配比工程設計符合JGJ55—2011《一般水泥配合比建筑法規(guī)》。再生骨料混凝土搭配比如表1所示，減水劑用量為膠凝材料用量的1%［2］。

2.1.2成型與養(yǎng)護

混合時的投料次序如下：先向攪拌器中添加粗骨材和細骨料進行混合，2 min后添加混凝土繼續(xù)混合，最后把添加1%減水劑的水注入攪拌器中，與之前的干料進行充分混勻。

對試塊表面進行振搗密實，使之能構成一種整體的外觀。為了避免水分散失，一般采用保鮮膜覆蓋試塊的表面。在室溫為（20±2） ℃、相對濕度為95%以上的標準養(yǎng)護室內養(yǎng)護24 h后拆模，再次放到標準養(yǎng)護室內養(yǎng)護，然后再進行性能檢驗。

2.1.3試驗內容及方法

2.1.3.1抗壓強度

根據(jù)GB/T 50081—2002《一般混凝土力學性能試驗方法》確定了所有單組鋼筋3 d、7 d、28 d齡期的電抗和劈裂抗拉強度，對群組混凝土均使用了3個50 mm×的垂直變形。

2.1.3.2動彈性模量

根據(jù)GB/T 50082—2009《一般水泥持久性能和耐久性能測試辦法》測試了所有單組水泥3 d、7 d、28 d齡期的動彈性模量，各組水泥均使用了3個50 mm×的試塊。

2.2測試再生骨料混凝土的性能

2.2.1力學性能

再生骨料力學性能體現(xiàn)在以下4個方面，分別是抗壓強度、彈性模量、拉伸強度以及硬度。因為廢舊水泥的硬度性能、炭化程度及應用條件各有差異，對廢舊水泥進行分解、粉碎的方法和質量控制措施的不同，使得再生骨材的力學性能不及原始骨材，通常，廢集料本身硬度越大，其降低值越小［3］。

2.2.2抗壓強度

各組在不同養(yǎng)護條件及不同齡期下的可再生骨料的抗壓強度如圖3所示。在圖3中我們發(fā)現(xiàn)，混凝土的抗壓性能隨著齡期的增加而上升，而且不管是那個年齡，普通水泥的抗壓性能都高于再生水泥，抗壓強度大小為NAC＞RCAC＞RFAC＞FRAC。

把NAC組當作試驗對照組時，在更換了其中一個骨材后，其抗壓性能和對照組相比劣化程度并不顯著，而RCAC與RFAC組的28 d抗壓強度接近，相較于試驗對照組抗壓性能分別減少了6.13%、6.97%，仍處于可承受范圍以內［4］。另外，在圖3中也可發(fā)現(xiàn)，當再生粗/細骨材分別取代了天然骨材時，對混凝土抗壓性能的劣變影響主要體現(xiàn)在水化早期（7 d內），而對RFAC的劣變影響則更突出，相比于基準組抗壓性能平均降低了17.08%;而水化后7～28 d齡期RCAC和RFAC抗壓性能發(fā)展速度則與NAC組相對應［5］。

2.2.3拉伸強度

再生骨料內部的微觀缺陷會降低瀝青與水泥的粘結力以及水化物的強度，而再生骨料表面通常會附著有一定的水泥砂漿，因此較天然骨料，再生骨料與瀝青砂漿的粘附性相對較差，且再生骨料相較于天然骨料其顆粒形狀離散性較大，這在一定程度上也會影響瀝青砂漿與再生骨料的粘結作用。而在高應變速率加載下，瀝青混凝土材料受到拉伸產生的裂縫會直接貫穿骨料發(fā)展直至貫穿試件，因此兩者拉伸強度的差異性主要來源于骨料強度的差距。因為再生骨料在破碎分解的過程中難免會產生初始裂縫，再生骨料強度相比于天然骨料強度有明顯下降，因此其拉伸強度較天然骨料混凝土也會有所差別。

2.2.4表觀密度

不同工藝處理后再生骨料的表觀密度見圖4。由圖4可知，A工藝處理后再生骨料的表觀密度都偏小，RCA60也沒有超過2 500 kg/m3，不符合配制高強再生混凝土要求。相對A工藝，B、C工藝處理后的再生骨料的表觀密度提高了4.0%～5.5%，兩者區(qū)別不大，但表觀密度都超過2 500 kg/m3，加工后的再生骨料符合配制高強混凝土要求。另外，隨著原生混凝土強度的提高，B、C、D 工藝加工效果并沒有隨之減弱，說明骨料脆弱棱角仍然未被有效剔除，比表面積減小。

3結論

（1） 再生骨料混凝土的抗壓性能比不上天然骨料混凝土，始終都比天然骨料混凝土差上一點。但在實際的生產生活中，適當?shù)厥褂迷偕橇洗嫣烊还橇希ㄟ^一定的比例調整，用再生骨料制成的混凝土性能不比天然骨料混凝土差多少，能夠發(fā)揮出與天然骨料混凝土相似的性能。

（2） 再生骨料的用量對彈性模量影響很大，需要選用適當?shù)拇媪浚源_保彈性模量不會太小。同時還可以通過調節(jié)水灰比，以減小再生骨料的使用壓力。

（3） 由于再生骨料本來就凝結過，通過破碎再生，其拉伸性能較天然骨料會有明顯的差距，相對應制成的混凝土性能會低于天然骨料，但是可以利用其適量代替天然骨料，以達到建造強度需求。

參考文獻：

［1］范永法，張志剛，許穎.高強度再生骨料的回收工藝及再生混凝土性能研究［D］.深圳：深圳市建筑科學院研究有限公司，2009.

［2］肖長進.不同骨料替代方案下再生骨料混凝土力學性能分析［D］.福州：福建新區(qū)交通建設有限公司，2022.

［3］石義海.廢棄混凝土的回收利用可行性分析［D］.銅陵學院，2009.

［4］張鴻儒.基于界面參數(shù)的再生骨料混凝土性能劣化機理及工程應用［D］.杭州：浙江大學，2016.

［5］肖建莊，范玉輝，林壯斌.再生細骨料混凝土抗壓強度試驗［J］.建筑科學與工程學報，2011（4）：2629.

作者簡介：彭家凱，男，貴州六枝人，本科，研究方向：土木工程。

通信作者：張昊，男，甘肅省天水人，本科，研究方向：交通運輸。