【交流借鉴】再生粗骨料在C60高强混凝土中的应用
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本文选自《商品混凝土》杂志2024年第3期
再生粗骨料在C60高强混凝土中的应用
孙作芹，滕凯
［摘 要］本文介绍了由废弃混凝土破碎的再生粗骨料替代石灰石粗骨料在 C60 高强混凝土中的应用。研究表明通过调整混凝土配合比，优质再生粗骨料能够部分替代石灰石骨料用于生产 C60 高强混凝土，混凝土拌合物的状态和硬化后的力学性能均能满足要求。
［关键词］再生粗骨料；石灰石粗骨料；高强混凝土
0 引言
近年来，由于环保的影响，天然砂石限制开采，砂石紧缺，价格居高不下，由建筑垃圾破碎的再生骨料的利用受到国家和地方政府的大力支持。2020年5月，住建部印发《关于推进建筑垃圾减量化的指导意见》和《施工现场建筑垃圾减量化指导手册（试行）》作为当前和今后指导建筑垃圾源头减量化工作的重要文件，使建筑垃圾再生骨料的应用成为了今后的大热项目。本文研究城建矿业生产的混凝土再生粗骨料，我司承担有大量的棚户区改造项目，从而产生了大量的建筑废固，这些废固需要消化，即再生利用。这种粗骨料的吸水率、表观密度和微分含量都属于一级再生骨料范围，只有压碎值略大于12%，因为绝大多数的再生骨料的压碎值都大于12%，属于Ⅱ类再生粗骨料范围。按JGJ/T 240—2011《再生骨料应用技术规程》中规定只能应用于C40及以下强度等级混凝土，不允许生产C40以上强度等级混凝土，更不用说生产C60高强混凝土了。本文通过调整配合比，用部分再生骨料替代石灰石骨料做C60高强混凝土试验，并通过掺加微细矿粉和高效减水剂提高其力学性能，对比不同掺量的再生粗骨料对C60高强混凝土强度和状态的影响。
1 再生粗骨料的技术指标
根据GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》规定，按性能要求分为Ⅰ类、Ⅱ类和 Ⅲ 类，具体划分要求见表1。
2 原材料的选择
（1）水泥：山水水泥PO42.5水泥，3d 水泥抗压强度为30MPa，28d水泥抗压强度为52.6MPa，标稠用水量27.6%。
）矿粉：日照钢厂S95级矿粉，7d活性88%28d活性101%，比表面积407m/kg
（3）粉煤灰：华能电厂F类I级粉煤灰，烧失量0.7%，细度12%，需水量比98%。
（4）细骨料：山东万方破碎的机制砂中砂，性能指标见表2。
）粗骨料：日照市岚山区超能公司25mm连续级配石灰石碎石和25mm连续级配混凝土破碎的再生粗骨料，性能指标见表和表
（6）外加剂：采用山东凯裕达新材料科技有限公司泵送剂，减水率20%，固含量13%。
3 C60高强混凝土配合比与试验方法
根据JGJ/T 281—2012《高强混凝土应用技术规程》选择混凝土水胶比0.29，砂率38%，单方混凝土胶材总量550kg。初步确定的混凝土基准配合比见表5。
在使用表5基准配合比的基础上，将再生骨料从0～ 100%替代石灰石碎石制备混凝土，制备过程中发现，随着再生骨料掺量的提高，混凝土拌合物中的石子逐渐显现。因为再生粗骨料的表观密度比石灰石碎石的表观密度小，相同质量的石子体积大，所以显石子多，同时还容易浮在水泥砂浆的上面，更显得砂率较小。根据上述试配结果，为了提高掺再生骨料混凝土的和易性，适当提高用水量和外加剂掺量，并适当提高混凝土砂率。调整后的混凝土基准配合比见表6。
在基准配合比的基础上，将再生骨料从0～100%替代石灰石碎石制备混凝土试件，检测混凝土拌合物的出机坍落度、出机扩展度和状态，及1h后坍落度、1h后扩展度和状态；混凝土养护至龄期后，测试混凝土的7d28d抗压强度。
4 试验结果分析
以表6为初步试验基准配合比，改变再生骨料掺量，检测混凝土性能。试验结果见表7。
从表7可以看出，随着再生粗骨料掺量的提高，混凝土的出机坍落度和扩展度逐渐减小，同时1h的混凝土坍落度损失加大。这是因为再生骨料的吸水率较高，吸附大量的水和外加剂，使其流动性变差。硬化后混凝土的强度随着再生骨料掺量的增加逐渐降低，且7d到28d抗压强度增长变慢。因为再生骨料的压碎值较高，其强度低，7d时高强混凝土试块压碎后从石子开始破碎，说明再生骨料的强度是混凝土中的薄弱环节，那么后期龄期再延长，或增加水泥用量调整配合比，也只是胶凝材料强度的变化，对混凝土整体强度无太大贡献，所以28d抗压强度增长幅度变小。
由表7还可知，再生粗骨料掺量在20%对C60高强混凝土的工作性能和强度影响最小；掺量在40%和60%也能满足设计要求；虽然再生骨料掺量在80%和100%的28d抗压强度也达到60MPa以上，但均未达到混凝土的28d抗压强度设计强度的1.15倍（69MPa）。所以通过调整不同掺量再生骨料的混凝土的配合比，Ⅱ类再生粗骨料可以部分替代石灰石骨料用于生产C60高强混凝土，最大掺量不宜超过粗骨料的60%。
5 生产中使用再生粗骨料注意事项
（1）注意再生粗骨料中的杂质含量，再生骨料中不得有砖头、钢筋、木棍等杂物。
（2）C60高强用再生粗骨料的原材料要选择吸水率较低的废弃混凝土，微粉含量小于0.5%，表观密度大于2450kg/m。由于再生骨料的压碎值普遍较高，真正小于12%压碎指标的一类再生粗骨料较少，或者压碎值不稳定，所以高强混凝土用再生骨料的最大压碎指标控制不宜大于15%。
（3）再生粗骨料的吸水率比石灰石的要大，为了保证混凝土出机状态和坍落度损失，根据再生骨料的不同掺量应该适当增大水胶比和外加剂掺量。
（4）再生粗骨料的表观密度小，根据再生骨料的不同掺量应适当增加混凝土的砂率，满足和易性。
6 结论
（1）本试验通过调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产C60高强混凝土，最佳掺量在20%，不宜超过60%。
（2）再生骨料的吸水率较高，随着再生骨料掺量的提高，混凝土的出机坍落度逐渐变小、坍落度损失逐渐加大。
（3）再生粗骨料的表观密度较小，随着再生粗骨料掺量的提高，混凝土逐渐露石子，砂率逐渐显小，需要适当调整砂率。
（4）再生粗骨料的压碎值较高，随着再生粗骨料掺量的提高，混凝土的抗压强度逐渐降低，C60高强混凝土7d到28d抗压强度增长率逐渐变小。配制C60混凝土时，要严格控制再生骨料的压碎指标，控制在15%以内，同时控制好水胶比。
7 结语
废混凝土块的回收利用可以作为一项环保产业来发展，更具规模经济效应，通过有效的技术改善再生骨料质量，使它完全可以制备高性能混凝土，从而广泛应用于承重结构中，大大提高了再生骨料的附加值，能够带来巨大的经济效益。再生混凝土粗骨料的价格较低，所以使用再生粗骨料替代石灰石骨料能大量减低混凝土的成本。
由于我国经济进人高速发展阶段，基础建设因人为因素引起的白然灾害（洪水、水土流失、土地荒漠化、环境污染、生态破坏等），每年给我国带来的直接和间接经济损失达数百亿元。使用再生骨料在获得经济效益的同时，还能保护天然骨料资源，节省天然骨料开采能源和费用，减轻废混疑土占地和对环境的污染，从而带来巨大的环境效益。
参考文献
[1] GB/T 25177—2010．混凝土用再生粗骨料[S]．
[2] JGJ/T 240—2011．再生骨料应用技术规程[S]．
[3] JGJ/T 281—2012．高强混凝土应用技术规程[S]．
[4] GB/T 14684—2022．建设用砂[S]．
[5] JGJ 52—2006．普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准[S]．
供稿人：孙作芹，滕凯
编辑员：李海亮
审核人：孙继成，宁夏
【标准规范】
【会议培训】
第十届全国建筑固废和余泥渣土处理及资源化利用大会暨中国砂石协会建筑固废利用分会年会
2025第二十一届全国商品混凝土可持续发展论坛暨2025中国商品混凝土年会
【咨询服务】
预拌混凝土质量追溯研究
高速公路及桥涵高性能混凝土技术咨询
课题研究
研发中心建设
[绿满庭院]《HJ建筑围护结构自保温技术体系》推广等
【建材“双碳”业务】
低碳胶凝材料研发与制备
复合掺合料和再生复合掺合料研发与制备
建筑垃圾处置与资源化利用
建筑垃圾再生砂粉应用技术
建筑垃圾再生轻粗骨料技术
碳化再生骨料制备技术
【期刊著作】
《常见预拌混凝土质量事故分析百例》图书
《预拌混凝土企业标准化试验室建设指南》图书
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