再生骨料混凝土技术与配合比设计

1、商品混凝土实践技术 Beton Chinese Edition Ready-mixed Concrete 2009年第9期再生骨料混凝土技术与配合比设计摘 要本文讨论了再生骨料、粉煤灰、矿粉不同掺量以及不同水灰比对再生骨料混凝土抗压强度和坍落度的影响。正交试验表明水灰比和再生骨料掺量是影响再生骨料混凝土强度和坍落度的主要因素，得出了可适用于工程的再生骨料混凝土配合比，通过对照普通混凝土和再生混凝土的工艺流程对经济成本进行分析，从而在技术和经济层面证明再生骨料混凝土利用的可行性。关键词再生骨料；基本性能；正交设计试验；成本分析1 前言再生混凝土技术，是将建筑垃圾通过清洗、破碎、筛分后作为混凝土骨

2、料，部分或全部取代天然骨料应用于混凝土生产的技术。这种混凝土具有减少建筑垃圾对环境的污染，降低天然砂石料开采量与开采耗能的作用，符合世界环境组织提出的“绿色”的三大含义：（1）节约资源、能源；（2）不破坏环境，更有利于环境；（3）可持续发展，既可满足当代人的需求，又不危害后代人的基本需要。因此，它是一种可持续发展的绿色混凝土。所以近些年来对再生混凝土的研究和应用开发，备受政府有关部门和建设工程界人士的关注。再生骨料混凝土由于其自身特点，如表面较天然骨料更粗糙，棱角较多，孔隙率大，吸水率高，若按天然骨料混凝土的思路配制再生骨料混凝土，其基本性能可能会受到影响。因此本文从再生骨料不同的取代率，粉煤

3、灰、矿粉不同掺量，不同的水灰比为基本影响因素，进行正交试验，并进行了强度、成本分析。2 再生骨料的基本性能w2.1 再生骨料的制备再生骨料按尺寸大小可分为再生粗骨料、再生细骨料。一般将建筑垃圾筛分后，取4.75mm以上的为再生粗骨料，4.75mm以下的为再生细骨料。本次试验所采用再生骨料来自于天津港保税区航保商品砼供应有限公司试验室力学性能破损试块，由颚式破碎机破碎，经过筛分，取粒径范围4.7525mm作为再生粗骨料。2.2 再生骨料的基本性能试验本次试验所采用的再生骨料基本性能的测试方法1，按普通混凝土用砂石或卵石标准及检验方法（JGJ52-2006）执行。主要试验包括：颗粒级配、针片状含量

4、、表观密度、含泥量、吸水率、含水率、压碎指标（表1）。表1 再生粗骨料的材料性能类型再生粗骨料颗粒级配连续针片状表观含泥量含量密度（%）（%）（kg/m3）0.525000.5吸水率（%）4.20压碎指标（%）11.7·40·商ww品.h混nt凝18土8.co m3 试验技术思路4 试验原材料4.1 水泥唐山冀东水泥股份有限公司生产的盾石牌P.O42.5R普通硅酸盐水泥，其各项性能指标见表2。表2 水泥的主要物理性能抗折强度(MPa)7d5.9标准稠度 用水量(mL)139凝结时间强度(MPa)3d初凝(min)160终凝(min)210抗压强度(MPa)7d33.53d2

5、8d8.128d5.225.647.6戴会生1 ，王博1 ， 谢振生2 ，田大萍1（1.天津港保税区航保商品砼供应有限公司 塘沽300451；2.山东恒建工程监理咨询有限公司 潍坊 261061）外观上大部分再生骨料表面包裹有砂浆，少部分为与砂浆完全脱离的石子，还有部分为砂浆颗粒，加上在破碎过程中可能产生的大量微裂缝，导致其空隙率较高，表观密度偏小，吸水率大，压碎指标较大，从表1中试验数据不难发现，再生骨料表观密度较天然骨料小10%左右，吸水率较高，压碎指标明显高于天然骨料。再生骨料各方面性能不同于天然骨料，所以再生骨料混凝土配合比不能简单地套用普通混凝土配合比设计方法，凭经验已不能科学地安排

6、试验并选取最佳配比,由于其影响因素多，涉及到的参数多，因此本文借助正交试验设计这一现代应用数学方法2,来安排和设计建筑垃圾再生骨料混凝土的配比试验方案,分析试验成果,选择最佳配比。4.2 集料4.2.1 细集料细集料采用福建闽江产洁净中砂，其性能指标见表3。表3 闽江砂各项性能指标品种砂细度模数2.7颗粒级配区表观密度(kg/m3)2590堆积密度(kg/m3)1550含泥量(%)0.3度）的影响按大小次序是A（水胶比）D（粗骨料取代量）B（粉S953.24101021021.00.01煤灰掺量）C（矿粉掺量）；最好的方案是A1D2B2C2,即A1：水胶比， 第1水平，0.40；5 试验方案D

7、2：粗骨料取代量， 第2水平，50%；5.1 正交试验设计B2：粉煤灰掺量， 第1水平，20%；本试验采用L9(34)正交表2 3 4，试验因素水平安排见表7。C2：矿粉掺量， 第1水平，20%。表7 正交试验因素-水平表可以看出，对再生骨料混凝土28d强度影响最大的是水水平/粉煤灰掺量矿粉掺量粗骨料取代量胶比，其次为再生骨料掺量。从影响因素来看，水胶比为主要水胶比因素(%)(%)(%)因素，水胶比越小，强度越高。10.4010100由表10，各因素对60d强度试验指标（抗压强度）的影20.50202050响按大小次序来说是A （水胶比）D（再生骨料取代量）C30.603030100（矿粉掺量

8、）B（粉煤灰掺量）；最好的方案是A1D1C1B3,即表8 L9(34)试验数据拌合物性能扩展度(mm)510510470450520500490480510w编号123456789水胶比0.40.40.50.50.50.60.60.60.4商ww.hnt1因素抗压强度(MPa)28d强度48.647.747.344.744.044.437.140.938.7粉煤灰掺量 (%)10矿粉掺量(%)10粗骨料取代量(%)050100100050501000坍落度(mm)220230200210240220220200230工作性(mm)良好良好较差一般良好良好良好一般良好7d强度38.937.236

9、.831.330.432.924.827.726.014d强度42.641.240.336.538.939.931.433.535.460d强度54.349.249.845.848.047.740.543.845.220301020302030103010202030102030·41·商品混凝土实践技术 Beton Chinese Edition Ready-mixed Concrete 2009年第9期A1水平，0.40；D1：再生骨料取代量， 第1水平，0%；C1：矿粉掺量， 第1水平，10%；B3：粉煤灰掺量， 第3水平，30%.可以看出，对再生骨料混凝土60d强度

10、影响最大的是水胶比，其次为再生骨料取代量，掺量越低后期强度越高。表10 60d强度作为考查指标152.4141.550.847.27.6A143.2129.5140.6141141.846.94747.30.4B3K1K2K3k1k2k3极差优化方案图1 再生骨料混凝土28d强度与各因素水平关系图2 再生骨料混凝土60d强度与各因素水平关系6.2 结论与分析1）无论是普通混凝土还是再生骨料混凝土，水灰比都是影响其强度的最主要因素之一。2）再生骨料掺量对混凝土强度影响较掺合材更明显，掺量越大，混凝土强度下降越明显，尤其体现在后期强度。原因a.自身原因，再生骨料棱角多，表面粗糙，附有砂浆，可能为5

11、：且在破碎过程中产生的微小裂纹；b.界面强度，由于再生骨料吸水率高、快，再生骨料微裂纹中吸附的饱和水会降低混凝土的界面的致密性，严重影响了混凝土的强度。3）掺合料对再生骨料混凝土的强度影响最小。通过试验数据说明掺合料有利于混凝土的后期强度，粉煤灰的滚珠作 ·42·wwnt18土8.co m145.8137.448.646.745.82.8C1147.5140.2143.449.247.83.0D1138.5用、活性及填充作用对混凝土的和易性及强度的提高都有好处，因此，粉煤灰的使用有利于混凝土的强度和经济效益。4）再生骨料的取代量对混凝土的施工性能有很大影响。再生骨料的吸水性

12、使得混凝土在拌和时就吸收了很多水分，影响了混凝土的工作性能，建议调整减水剂掺量来满足施工性能。5）在正交设计配合比的基础上，分析得出较优化的配合比参数，即2#试验A1：水灰比0.40；B1：粉煤灰掺量10%；C2：矿粉掺量20%；D2：再生骨料取代量50%，将坍落度较小的缺点通过提高高效减水剂掺量来补偿。经过对配合比试验结果分析，表明了通过合理的设计配合比，可以生产出强度较高、和易性较好的再生骨料混凝土。7 再生骨料混凝土的经济分析46.2再生骨料混凝土的生产过程（投料过程等）同普通混凝土大体相同6，再生骨料混凝土中实际是使用了天然骨料和再生骨料的混合骨料，本次正交试验得出优化配合比的混合比例

13、为55。目前天津市场上天然粗骨料价格约为65元/t，而再生骨料，考虑加工和运输的因素，价格约为3040元，远远低于天然骨料。为了使再生混凝土有一定的强度，实际水泥用量会适当提高，根据测算约为5%左右，单方增加水泥10kg，现在市场上P.O42.5水泥约为380元/t，单方增加约3.8元，而骨料按50%比例用于混凝土生产则可节省27.538.5元，经济效益还是相当可观的。通过上文正交试验技术分析，再生骨料混凝土完全可以用于中低强度等级普通混凝土，而天然骨料则可以集中用于高强度混凝土，减少了对环境的破坏。因此，再生骨料混凝土不仅增加了经济效益，而且增加了可观的环境效益和社会效益，是我国目前所提倡的

14、建设节约型社会的良好体现，也是对循环经济建设的一种启示和推动，有利于可持续发展。03D8 结论03D偼 （1）再生骨料的表观密度小于天然骨料，吸水率，压碎指标等物理性能劣于天然骨料，但仍可满足JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准。从对骨料要求的角度讲，再生骨料用于普通中低强度等级混凝土是可行的。（2）试验表明，水灰比是影响混凝土强度的最主要因素，其次再生骨料掺量对混凝土强度影响较大。（3）通过调整高效减水剂掺量，可以配制强度高、和易性良好的再生骨料混凝土。（4）再生骨料混凝土对环境也是一种贡献，也是对混凝土技术的一种尝试革新，符合社会的要求，具有良好的社会环境效益。参考文献

15、1 孙凯，陶丽，李莉，刘智.用于喷射混凝土的低碱性速凝剂研究J.混凝土，2005(2). 2 3 4肖建庄,袁飚,雷斌.再生粗集料性能试验与分析J.COAL ASH CHINA,2007(1):14-16.赵军,邓志恒,林俊.再生混凝土配合比设计的试验研究J.广西工学院学报, 2007(3):82-84.胡敏萍.不同取代率再生粗骨料混凝土的力学特性J.（下转第52页）商品混凝土工程档案 Beton Chinese Edition Ready-mixed Concrete 2009年第9期表1 混凝土试配和试验结果编号123456材料用量（kg/m3）水泥325355395355355水1801

16、80180180砂子710650610650石子1110111011101110外加剂30333533粉煤灰7085958585坍落度（mm）180185200195190水胶比0.420.380.340.380.38砂率（%）393737377d强度（MPa）24.531.140.129.031.028d强度（MPa）29.037.150.238.737.540.860d强度（MPa）35.249.261.651.150.248.9抗渗水压0.9 MPa无渗水 无渗水无渗水无渗水355落度为180-200mm，出机泵坍落度为160-180mm，由此确定用水量为180 kg/m3，外加剂掺量为

17、胶凝材料用量的8%；根据以往试配经验，确定试配水灰比为0.34，0.38，0.43；选择砂率为37%-39%；选择粉煤灰取代率为16%，超量系数为1.2。5 混凝土试配根据确定的配合比参数，我们进行了混凝土试配及结果验证，结果见表1。根据试配结果确定最终混凝土配合比见表2。表2 混凝土配合比 kg/m3水泥 355水砂子 650石子外加剂 粉煤灰33851801110混凝土强度等级C35P88 施工结果8.1 混凝土内外温差采用电子测温仪对混凝土的硬化过程进行监控，根据现场电子测温记录显示，混凝土内部温升值在74小时达到最高值65.7，混凝土表面温度为42.5，内外温差最大为 23.2，满足规

18、范要求。8.2 混凝土强度根据混凝土试样抗压试验结果，对混凝土质量进行评定，(上接第42页）混凝土,2007(2):52-54.5 6 7邓旭华.水灰比对再生混凝土强度影响的试验研究J.混凝土,2005(5):46-48.王新波,杨永生,颜伟.再生骨料及再生混凝土基本性能研究J.山西建筑,2008(9):3-4.曹奇.再生混凝土的技术经济分析J.基建优化,2005,(3):124-126.通讯作者戴会生(1976-)，男，工程师，天津港保税区航保商品砼供应有限公司主任工程师，从事混凝土的技术质量管理工作。单位地址 津市塘沽区新北路6595号（300451）·52·w商ww品.h混nt凝18土8.co m18065011103337无渗水无渗水180650111033852050.383732.86 热工计算及养护措施根据混凝土配合比进行热工计算，估算混凝土内部最高温度为 66 ，由于基础混凝土施工属于冬季施工，外部环境温度较低，因此必须选用合适的养护方式以防止温度裂缝的产生，最终确定采用一层塑料薄膜、一层麻袋片和一层彩布条保温养护，在此养护条件下计算得到的混凝土表面温度最低为43.4，混凝土内外最大温差为小于22.6，能够满足规范要求（25）。7 混凝土拌和物混凝土拌和物和易性良好，出机泵坍落度保持在160