再生混凝土骨料物理性能的研究

翟小勇 陈 成

（南通市建筑科学研究院有限公司，江苏 南通 226000）

0 引言

混凝土作为当今世界上使用量最多，使用范围最广的建筑材料，在建筑史中具有划时代的意义。自20世纪初，水灰比的提出奠定了混凝土强度的理论基础，到本世纪，混凝土外加剂、减水剂以及高分子材料相继进入混凝土材料领域，使得混凝土的性能日益增强，造就了混凝土在建筑领域现在的地位。然而，不可忽视的是，混凝土使用量的增多，使得人们对天然骨料的开采量也越来越大，混凝土的可持续发展与资源枯竭和环境破坏的矛盾日益突出。另一方面，我国目前由于城市建设的需要，拆毁了大量老的混凝土建筑物，产生了越来越多的建筑垃圾,其中废弃混凝土块约占34%[1],对城市环境造成严重污染。如果回收利用这些废弃混凝土，对其粉碎后，作为再生骨料，这符合我国的可持续发展目标。美国、日本和欧洲等发达国家在利用废弃混凝土制备再生骨料和再生混凝土研究方面走在世界的前列[2]，并取得一些成功的应用；近年来，我国一些专家学者也在这方面也进行了一些基础性研究[3-9]，但仍有大量空白需要我们去填补。

将废弃混凝土块经破碎、分级并按一定的比例混合后形成的骨料称为再生骨料或再生混凝土骨料，它与天然骨料在性能上有所差别。本文对A、B两种再生混凝土粗骨料按不同的比例混合，研究他们的物理性能，并选择最佳混合比例的再生骨料与天然骨料进行性能比较。

1 再生混凝土粗骨料最佳混合比试验

1.1 原材料及试验

1.1.1 原料来源

实验选取的废弃混凝土是某建筑工地拆除的废弃混凝土，对其进行粉碎，筛分并除去了废料中的各种杂质。得到不同粒径的粗骨料：粗骨料A（粒径范围4.75～26.5mm）15092.2g与粗骨料B（粒径范围4.75～9.5mm）13143.5g。

1.1.2 筛分试验

将骨料A、B按不同的比例进行混合，通过理论计算，得到配成5kg实验样品需要各样重的理论重量，见表1。

表1 不同混合比例配制的理论样重（单位：g）

1.2 试验结果对比

按照规范GB/T14685-2001进行实验，实际配制的各混合比例样重见表2。

表2 不同混合比例配制的实际样重（单位：g）

实验过程中，配制的各不同混合比例试样的累计筛分均符合GB/T25177-2010表1中连续粒级的技术指标要求。

我们对这5种不同混合比例的试样分别进行了松散堆积密度，松散堆积空隙率，紧密堆积密度和表观密度的对比实验，得到的实验数据见表3。

表3 不同混合比例试样试验结果

将5份不同混合比例的试样的试验数据分别制成曲线图，以便更直观地研究其规律，见图1～5。

1.3 试验数据分析

由图1可知：随着骨料A摻入量的增加，混合骨料的松散堆积密度呈现先增加后减小的趋势，并在混合比例在A∶B为50∶50时取得最大值，达到1266.3kg/m3。由图2、图4可知：混合骨料的松散空隙率与紧密空隙率随着A摻入量的增加呈现先减小后增加的趋势，并在A∶B为50∶50的时候为最低值分别达到49.1%和43.7%。而图3、图4的曲线表明的规律并不明显，但都在A∶B为50∶50时达到极值：紧密堆积密度最高值为1402.7kg/m3。表观密度最低值为2489.3kg/m3。

图1 不同混合比例松散堆积密度曲线图

图2 不同混合比例松散堆积空隙率曲线图

图3 不同混合比例紧密堆积密度曲线图

图4 不同混合比例紧松散积空隙率曲线图

综上分析可以得出结论，当A与B混合比例为50∶50时，所混合的骨料拥有较佳的物理性能，并对照GB/T25177-2010表9的技术指标，此混合比例下的骨料达到I类的技术指标（表观密度＞2450kg/m3，空隙率＜47%）。

2 最佳混合比再生骨料与天然骨料性能对比试验

为了能与天然骨料性能之间有直接的比较，取一份天然粗骨料，经过筛分，其颗粒级配与再生骨料基本相同。按同样的试验方法对其进行了相应的试验，得到天然骨料物理性能的数据。

压碎指标法适用于测定碎石或卵石抵抗压碎的能力,以间接地推测其相应的强度。对最佳混合比例再生骨料试样与天然骨料试样进行压碎值试验，按照GB/T14685-2001进行试验，并将最佳混合比例的再生骨料的性能与天然骨料的性能进行整合对比见表4。

表4 天然粗骨料与再生粗骨料的物理性能指标

图5 不同混合比例紧松表观密度率曲线图

由表4可以得出结论：（1）再生粗骨料的松散堆积密度、紧密堆积密度和表观密度均比天然粗骨料的小,而相应的松散堆积空隙率和紧密堆积空隙率均比天然粗骨料的大。（2）再生骨料的压碎值要比天然骨料的压碎值高很多，本试验中最佳混合比例试样的压碎值仍仅达到GB/T25177-2010表9的技术指标中的Ⅱ类。

3 结束语

本文对A、B两种再生混凝土粗骨料按不同的比例混合，研究他们的物理性能，并选择最佳混合比例的再生骨料与天然骨料进行性能比较。研究表明：

（1）当A与B混合比例为50:50时，所混合的骨料拥有较佳的物理性能，骨料达到I类的技术指标（表观密度＞2450 kg/m3，空隙率＜47%）；

（2）最佳混合比再生骨料的松散堆积密度、紧密堆积密度和表观密度均比天然粗骨料的小,而相应的松散堆积空隙率和紧密堆积空隙率均比天然粗骨料的大；

（3）再生骨料的压碎值要比天然骨料的压碎值高很多。