【交流借鑒】再生粗骨料在C60高強(qiáng)混凝土中的應(yīng)用

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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第3期

再生粗骨料在C60高強(qiáng)混凝土中的應(yīng)用

孫作芹，滕凱

［摘 要］本文介紹了由廢棄混凝土破碎的再生粗骨料替代石灰石粗骨料在 C60 高強(qiáng)混凝土中的應(yīng)用。研究表明通過調(diào)整混凝土配合比，優(yōu)質(zhì)再生粗骨料能夠部分替代石灰石骨料用于生產(chǎn) C60 高強(qiáng)混凝土，混凝土拌合物的狀態(tài)和硬化后的力學(xué)性能均能滿足要求。

［關(guān)鍵詞］再生粗骨料；石灰石粗骨料；高強(qiáng)混凝土

0 引言

近年來，由于環(huán)保的影響，天然砂石限制開采，砂石緊缺，價格居高不下，由建筑垃圾破碎的再生骨料的利用受到國家和地方政府的大力支持。2020年5月，住建部印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)建筑垃圾減量化的指導(dǎo)意見》和《施工現(xiàn)場建筑垃圾減量化指導(dǎo)手冊（試行）》作為當(dāng)前和今后指導(dǎo)建筑垃圾源頭減量化工作的重要文件，使建筑垃圾再生骨料的應(yīng)用成為了今后的大熱項(xiàng)目。本文研究城建礦業(yè)生產(chǎn)的混凝土再生粗骨料，我司承擔(dān)有大量的棚戶區(qū)改造項(xiàng)目，從而產(chǎn)生了大量的建筑廢固，這些廢固需要消化，即再生利用。這種粗骨料的吸水率、表觀密度和微分含量都屬于一級再生骨料范圍，只有壓碎值略大于12%，因?yàn)榻^大多數(shù)的再生骨料的壓碎值都大于12%，屬于Ⅱ類再生粗骨料范圍。按JGJ/T 240—2011《再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定只能應(yīng)用于C40及以下強(qiáng)度等級混凝土，不允許生產(chǎn)C40以上強(qiáng)度等級混凝土，更不用說生產(chǎn)C60高強(qiáng)混凝土了。本文通過調(diào)整配合比，用部分再生骨料替代石灰石骨料做C60高強(qiáng)混凝土試驗(yàn)，并通過摻加微細(xì)礦粉和高效減水劑提高其力學(xué)性能，對比不同摻量的再生粗骨料對C60高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度和狀態(tài)的影響。

1 再生粗骨料的技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》規(guī)定，按性能要求分為Ⅰ類、Ⅱ類和 Ⅲ 類，具體劃分要求見表1。

2 原材料的選擇

（1）水泥：山水水泥PO42.5水泥，3d 水泥抗壓強(qiáng)度為30MPa，28d水泥抗壓強(qiáng)度為52.6MPa，標(biāo)稠用水量27.6%。

）礦粉：日照鋼廠S95級礦粉，7d活性88%28d活性101%，比表面積407m/kg

（3）粉煤灰：華能電廠F類I級粉煤灰，燒失量0.7%，細(xì)度12%，需水量比98%。

（4）細(xì)骨料：山東萬方破碎的機(jī)制砂中砂，性能指標(biāo)見表2。

）粗骨料：日照市嵐山區(qū)超能公司25mm連續(xù)級配石灰石碎石和25mm連續(xù)級配混凝土破碎的再生粗骨料，性能指標(biāo)見表和表

（6）外加劑：采用山東凱裕達(dá)新材料科技有限公司泵送劑，減水率20%，固含量13%。

3 C60高強(qiáng)混凝土配合比與試驗(yàn)方法

根據(jù)JGJ/T 281—2012《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》選擇混凝土水膠比0.29，砂率38%，單方混凝土膠材總量550kg。初步確定的混凝土基準(zhǔn)配合比見表5。

在使用表5基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上，將再生骨料從0～ 100%替代石灰石碎石制備混凝土，制備過程中發(fā)現(xiàn)，隨著再生骨料摻量的提高，混凝土拌合物中的石子逐漸顯現(xiàn)。因?yàn)樵偕止橇系谋碛^密度比石灰石碎石的表觀密度小，相同質(zhì)量的石子體積大，所以顯石子多，同時還容易浮在水泥砂漿的上面，更顯得砂率較小。根據(jù)上述試配結(jié)果，為了提高摻再生骨料混凝土的和易性，適當(dāng)提高用水量和外加劑摻量，并適當(dāng)提高混凝土砂率。調(diào)整后的混凝土基準(zhǔn)配合比見表6。

在基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上，將再生骨料從0～100%替代石灰石碎石制備混凝土試件，檢測混凝土拌合物的出機(jī)坍落度、出機(jī)擴(kuò)展度和狀態(tài)，及1h后坍落度、1h后擴(kuò)展度和狀態(tài)；混凝土養(yǎng)護(hù)至齡期后，測試混凝土的7d28d抗壓強(qiáng)度。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

以表6為初步試驗(yàn)基準(zhǔn)配合比，改變再生骨料摻量，檢測混凝土性能。試驗(yàn)結(jié)果見表7。

從表7可以看出，隨著再生粗骨料摻量的提高，混凝土的出機(jī)坍落度和擴(kuò)展度逐漸減小，同時1h的混凝土坍落度損失加大。這是因?yàn)樵偕橇系奈瘦^高，吸附大量的水和外加劑，使其流動性變差。硬化后混凝土的強(qiáng)度隨著再生骨料摻量的增加逐漸降低，且7d到28d抗壓強(qiáng)度增長變慢。因?yàn)樵偕橇系膲核橹递^高，其強(qiáng)度低，7d時高強(qiáng)混凝土試塊壓碎后從石子開始破碎，說明再生骨料的強(qiáng)度是混凝土中的薄弱環(huán)節(jié)，那么后期齡期再延長，或增加水泥用量調(diào)整配合比，也只是膠凝材料強(qiáng)度的變化，對混凝土整體強(qiáng)度無太大貢獻(xiàn)，所以28d抗壓強(qiáng)度增長幅度變小。

由表7還可知，再生粗骨料摻量在20%對C60高強(qiáng)混凝土的工作性能和強(qiáng)度影響最??；摻量在40%和60%也能滿足設(shè)計(jì)要求；雖然再生骨料摻量在80%和100%的28d抗壓強(qiáng)度也達(dá)到60MPa以上，但均未達(dá)到混凝土的28d抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1.15倍（69MPa）。所以通過調(diào)整不同摻量再生骨料的混凝土的配合比，Ⅱ類再生粗骨料可以部分替代石灰石骨料用于生產(chǎn)C60高強(qiáng)混凝土，最大摻量不宜超過粗骨料的60%。

5 生產(chǎn)中使用再生粗骨料注意事項(xiàng)

（1）注意再生粗骨料中的雜質(zhì)含量，再生骨料中不得有磚頭、鋼筋、木棍等雜物。

（2）C60高強(qiáng)用再生粗骨料的原材料要選擇吸水率較低的廢棄混凝土，微粉含量小于0.5%，表觀密度大于2450kg/m。由于再生骨料的壓碎值普遍較高，真正小于12%壓碎指標(biāo)的一類再生粗骨料較少，或者壓碎值不穩(wěn)定，所以高強(qiáng)混凝土用再生骨料的最大壓碎指標(biāo)控制不宜大于15%。

（3）再生粗骨料的吸水率比石灰石的要大，為了保證混凝土出機(jī)狀態(tài)和坍落度損失，根據(jù)再生骨料的不同摻量應(yīng)該適當(dāng)增大水膠比和外加劑摻量。

（4）再生粗骨料的表觀密度小，根據(jù)再生骨料的不同摻量應(yīng)適當(dāng)增加混凝土的砂率，滿足和易性。

6 結(jié)論

（1）本試驗(yàn)通過調(diào)整配合比使用再生粗骨料可以部分替代石灰石骨料用于生產(chǎn)C60高強(qiáng)混凝土，最佳摻量在20%，不宜超過60%。

（2）再生骨料的吸水率較高，隨著再生骨料摻量的提高，混凝土的出機(jī)坍落度逐漸變小、坍落度損失逐漸加大。

（3）再生粗骨料的表觀密度較小，隨著再生粗骨料摻量的提高，混凝土逐漸露石子，砂率逐漸顯小，需要適當(dāng)調(diào)整砂率。

（4）再生粗骨料的壓碎值較高，隨著再生粗骨料摻量的提高，混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸降低，C60高強(qiáng)混凝土7d到28d抗壓強(qiáng)度增長率逐漸變小。配制C60混凝土?xí)r，要嚴(yán)格控制再生骨料的壓碎指標(biāo)，控制在15%以內(nèi)，同時控制好水膠比。

7 結(jié)語

廢混凝土塊的回收利用可以作為一項(xiàng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)來發(fā)展，更具規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，通過有效的技術(shù)改善再生骨料質(zhì)量，使它完全可以制備高性能混凝土，從而廣泛應(yīng)用于承重結(jié)構(gòu)中，大大提高了再生骨料的附加值，能夠帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。再生混凝土粗骨料的價格較低，所以使用再生粗骨料替代石灰石骨料能大量減低混凝土的成本。

由于我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)人高速發(fā)展階段，基礎(chǔ)建設(shè)因人為因素引起的白然災(zāi)害（洪水、水土流失、土地荒漠化、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等），每年給我國帶來的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百億元。使用再生骨料在獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時，還能保護(hù)天然骨料資源，節(jié)省天然骨料開采能源和費(fèi)用，減輕廢混疑土占地和對環(huán)境的污染，從而帶來巨大的環(huán)境效益。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 25177—2010．混凝土用再生粗骨料[S]．

[2] JGJ/T 240—2011．再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[3] JGJ/T 281—2012．高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[4] GB/T 14684—2022．建設(shè)用砂[S]．

[5] JGJ 52—2006．普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S]．

供稿人：孫作芹，滕凱

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》行標(biāo)

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術(shù)規(guī)程》CECS

《預(yù)拌混凝土使用說明書》團(tuán)標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團(tuán)標(biāo)

《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團(tuán)標(biāo)

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《新技術(shù)在混凝土中的應(yīng)用》圖書

《常見預(yù)拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書

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