再生混凝土配合比設計及工程應用

宋天霸

四川鐘鳴建設工程有限公司 四川 成都 610031

引言

近年來市政、水利、道路等工程建設力度不斷加大，產生了數量巨大的建筑垃圾；而建筑垃圾的合理處治成為政府、人民關注的問題；日本和歐美由于資源、環境等因素限制，很早就開始了再生混凝土研究和應用，在再生混凝土應用方面比較成熟；我國再生混凝土研究應用起步相對較晚，全國各地發展不均衡。本文著力于研究使用破舊廢棄混凝土等建筑垃圾生產再生混凝土，用于水利水電、道路、市政等工程項目，解決建筑垃圾污染、占地、消耗等問題，同時減少天然砂石料的開采，節約資源，降低工程成本，保護環境，響應國家的可持續發展戰略。

1 再生骨料的特點

再生骨料是由廢棄混凝土通過清洗、破碎、分級和按一定比例相互配合后得到的骨料，再生骨料包括再生粗骨料[1]和再生細骨料[2]，與天然骨料在外觀、物理、力學指標上都有一定差別，具體如下：

再生粗骨料分為三種：①包裹有砂漿的石子、②脫離砂漿的凈石子、③砂漿塊。一般粒徑范圍有：5～16mm、5～20mm、5～25mm、5～31.5mm、5～40mm連續級配或者5～10mm、10～20mm、16～31.5mm、20～40mm單級配等。

吸水率高，一般天然粗骨料吸水率0%～3%，再生粗骨料大多吸水率3%～20%，配合比中用水量增加。

表面粗糙，在混凝土中有利于咬合嵌緊。

耐磨性較差，不適用于路面層混凝土。

壓碎值較大，預計再生混凝土與基準混凝土相比強度只能達到70%～85%。

漢源縣第二通道改建工程路面面板破舊混凝土，約有12000m3，抗壓強度為38～46MPa之間。

2 再生混凝土配合比設計研究

本研究欲將這些面板破碎混凝土破碎、清洗、分級待用，檢測再生粗細骨料各項物理力學指標，與漢源縣老虎溝砂場生產的天然粗細骨料比對各項物理力學指標和配制混凝土的性能及強度。若再生骨料生產的再生混凝土各項指標滿足使用要求，可以將漢源二通道面板破碎混凝土生產成再生集料，配制再生混凝土用到擋墻、邊坡、涵洞等處；解決建筑垃圾污染、占地、消耗等問題，變廢為寶，降低工程成本，保護環境。

2.1 原材料

將原C40混凝土試塊破碎篩分成再生骨料，老虎溝砂場的砂石加工系統為顎式破碎，生產的再生骨料粒型較好，針片狀顆粒很少，見圖1；與天然原生砂石骨料對比各方面物理性質及力學性質見表1至表4：

圖1 C40混凝土再生骨料

表1 C40混凝土再生粗骨料各項指標

表2 C40混凝土再生細骨料各項指標

表3 老虎溝砂場原生粗骨料各項指標

表4 老虎溝砂場原生細骨料各項指標

2.2 再生混凝土配合比設計

2.2.1 設計依據。

JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設計規程》

GB/T 14684-2011《建設用砂》

GB/T 14685-2011《建設用卵石、碎石》

GB/T 25176-2010《混凝土和砂漿用再生細骨料》

GB/T 25177-2010《混凝土用再生粗骨料》

JGJ/T 240-2011《再生骨料應用技術規程》

JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》

山東省 DB37/T 5176-2021《再生混凝土配合比設計規程》

GB/T 1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》

GB 8076-2008《混凝土外加劑》

2.2.2 設計過程。

（1）根據第一步表中二通道路面破碎面板混凝土再生粗骨料的各項參數，該再生粗骨料屬于Ⅱ類再生粗骨料，可用于配制C40及以下等級再生混凝土；再生細骨料屬于Ⅰ類再生細骨料，可用于配制C40及以下等級再生混凝土[3]。

（2）C20、C25、C30再生混凝土配合比各材料用量計算參照JGJ/T 240-2011《再生骨料應用技術規程》、山東省 DB37/T 5176-2021《再生混凝土配合比設計規程》、JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設計規程》三本規范來調整； 因再生骨料的來源廣而雜，種類多樣，各項性能指標并不一定能一致的能判定為Ⅰ類或者Ⅱ類、Ⅲ類骨料； 不能單一的照搬某本規范的設計方法和計算公式，在做再生混凝土配合比設計時應根據骨料具體情況參照以上幾本規范調整、試配出最佳配合比[4]。

（3）各等級再生混凝土經過試配試拌檢測其拌合物性能，出現以下幾個問題，經過調整、試配提出了相應解決辦法，如下：

再生混凝土容重偏小、孔隙偏多影響耐久性——解決辦法是膠凝材料中摻入＞20%粉煤灰；

再生混凝土和易性差，流動性、粘聚性、保水性不好——解決辦法是提高0.1%減水劑摻量，粉煤灰超摻1.2倍；

再生混凝土由于再生骨料需水量大，澆筑后容易干縮——解決辦法是在生產再生混凝土之前每方灑水10kg使再生骨料預飽和（也可加入適量膨脹劑抵消部分干縮變形）；

再生混凝土由于再生骨料的裂隙、與水泥砂漿的黏合等原因造成抗壓、抗拉強度稍低——解決辦法是比原生砂石料砼多加0.1%減水劑（或者增加單方水泥用量）。

再生混凝土配合比經過調整、改善各方面性能指標后與老虎溝砂場天然砂石料混凝土各項指標比見表5至表7，其中天然砂石料的混凝土配合比設計按規范進行[5]。

表5 C20原生骨料混凝土與再生骨料混凝土各指標對比

表6 C25原生骨料混凝土與再生骨料混凝土各指標對比

表7 C30原生骨料混凝土與再生骨料混凝土各指標對比

2.2.3 結論。

經以上試驗，得出如下結論：

（1）膠凝材料中摻入＞20%粉煤灰，再生混凝土黏聚性、密實性較好；

（2）在生產再生混凝土之前每立方米骨料灑水10kg使再生骨料預飽和，再生混凝土澆筑后干縮減小，與原生砂石料混凝土接近；

（3）再生混凝土比原生砂石料混凝土多加0.1%減水劑，增加單方水泥用量10kg，再生混凝土抗壓強度達到同等級原生砂石料混凝土強度。

調整后的C20、C25、C30再生混凝土容重、含氣量、坍落度強度、和易性可滿足工程現場使用要求； 漢源縣城第二通道改造項目使用原老舊路面破碎面板混凝土（C40）生產再生骨料，進行再生混凝土生產、使用，澆筑了約8000立方米C20擋墻混凝土，節約成本、產生經濟效益、環保效益。