特别策划：再生骨料在混凝土中的应用

编者按：经国内外研究证明，将再生骨料用于制备混凝土被证明是完全可行的。由于再生骨料在处理过程中表面难免会附有水泥砂浆，表面比较粗糙，且在生产过程中受到机械切割破碎和震荡作用，骨料表面微裂纹增多，致使再生骨料的品质指标低于天然骨料；并且由于原材料及生产工艺的原因，再生骨料经常会混有杂质，这些都会影响再生骨料的质量，因此也限制了再生骨料的应用，再生骨料在混凝土中应如何应用？虽然目前再生骨料已经有相关标准，但人们在观念上不太能接受将再生骨料应用于工程，尤其是结构工程中。本期特别策划邀请大家谈谈再生骨料在混凝土中应用的技术和观念上的问题。

段珍华（同济大学土木工程学院建筑工程系，助理教授）

普遍认为再生骨料相比于天然砂石来说仅仅是其表面一般附着有大量的老砂浆。但破碎站实际生产的再生骨料远远不止这么简单，如图 1 所示，段珍华和潘智生指出，再生骨料除了骨料颗粒之外，还有可能包含少量的砖瓦和杂质成分；而对于单个骨料颗粒来说，它也可能有以下几种形式存在：a) 部分或全部水泥砂浆包裹的碎石骨料；b) 水泥浆黏合几块碎石形成的骨料；c) 单独的水泥浆块骨料；d) 单独的碎石骨料；除此之外，即使是同一种形式的骨料颗粒，也可能因其附着砂浆含量和质量的不同而存在极大差异。段珍华和潘智生针对不同来源及破碎方法获取的再生骨料进行了大量的性能测试，发现再生骨料的来源及其破碎方式对其品质影响极大，主要表现在砂浆含量、表观密度、吸水率、力学性能等各方面；再生骨料的品质是其所有性能指标的综合体现，因此很难采用一个或者少数性能指标来全面地表征再生骨料的品质。研究结果显示，当采用不同品质的再生骨料完全取代天然骨料制备各种等级的混凝土（C30～C80）时，即使在相同的配比下，由这些不同品质的再生骨料所制备的混凝土与普通混凝土相比无论在力学性能还是耐久性方面都存在极大的差异，且差异会随着再生骨料品质的下降而显著增大。因此为了推广再生骨料在实际混凝土工程中的应用，必须要对再生骨料的来源和品质的差异引起重视。

再生骨料的复杂组分

丁丽芳，张磊（河北建设集团有限公司混凝土分公司）

随着城市建筑产业的不断发展，混凝土用量越来越多，在市政工程设施改造和扩建时，大量的危旧建筑物拆除所产生的建筑垃圾中，废弃混凝土约占 34%。并且随着建筑产业和公路交通的迅猛发展，今后混凝土碎块的产生量将呈逐年上升趋势。

在日本、美国等发达国家，十分重视将废弃混凝土作为可用资源而重新开发利用，对于废弃混凝土通过 300℃ 高温加热、微波等技术 100% 回收利用，尤其是国土面积小、资源相对匮乏的日本，将建筑垃圾视为建筑副产品。德国提出“在混凝土中采用再生混凝土骨料的应用指南”将再生混凝土主要应用于路面工程。近年，上海、北京等城市也尝试了一些回收建筑垃圾的方式，比如：回填标高，围海造田，堆山造景，制作建材等。

废弃混凝土作为再生骨料在混凝土中应用，应从以下几方面进行控制：

1 混凝土的单方用水量

相对于天然骨料而言，再生骨料表明和内部含有大量的微细裂纹、粉体含量高，因此吸水率大，试验表明再生骨料的吸水率要比天然骨料吸水率大 3.0% 左右。由于再生骨料表面和内部的微细裂缝需要由胶凝材料浆体填充并包裹，所以浆体用量相对于天然骨料增多，为了达到相同的流动性必须增加混凝土用水量。试验表明，掺 30% 再生骨料拌制混凝土，达到相同坍落度单方用水量需增加 5～10kg 左右。

2 混凝土堆积密度

同天然骨料相比，再生骨料表面包裹着相当数量的水泥砂浆，由于水泥砂浆的孔隙率大，棱角众多，所以再生骨料的表观密度和堆积密度比天然骨料低，试验数据表明再生骨料堆积密度比天然骨料堆积密度小 10% 左右。试验表明，掺30% 再生骨料拌制混凝土容重比天然骨料混凝土容重低 2%。

3 混凝土抗压强度

再生骨料的压碎值相对于天然骨料要低 10% 左右，这是因为再生骨料内部存在着因损伤积累而成的微细裂纹，虽然由水泥浆体填充，但是密实度仍低于天然骨料。相应资料表明，再生骨料掺量在 30% 以内，混凝土强度相对降低2.5MPa，因此在低强混凝土中可以掺加再生骨料，但是再生骨料掺量不宜超过骨料用量的 30%。

由于再生骨料来源于废弃混凝土，经过破碎后再生骨料表面仍然被胶凝材料包裹，具有密度小、比表面积大、形状不规则、孔隙率高等特点。由于再生骨料粒形多棱角，形状不规则导致混凝土拌合物流动性在相同条件下比普通混凝土差。

废弃混凝土回收再利用的研究，一方面解决了大量废弃混凝土无法处理的困难，以及造成的生态环境日益恶化的问题，有利于环境保护与改善；另一方面可以减少混凝土中单方粗骨料的用量，有利于资源的综合应用，从而减少对天然粗骨料的开采，减少建筑产业对资源的消耗，从根本上解决了天然粗骨料日益匮乏和大量砂石开采对生态环境的破坏问题，不管是提高经济效益和社会效益，都有着重要意义。

耿飞（中建西部建设北方有限公司研发中心，研发工程师）

再生骨料因来源、加工工艺和品质等变化多端，从而配制出的再生混凝土质量难易控制，特别是配制大流动性混凝土时用水量变化较大。笔者结合自身经验谈谈有关看法。

一、概述

将废弃混凝土块经清洗、破碎、分级和按合适比例相互配合后得到的再生骨料作为部分或全部骨料代替天然骨料配制的混凝土即为再生混凝土（也称再生骨料混凝土）。再生混凝土可以解决自然资源的短缺问题，并能解决环境污染的问题，具有显著的社会、经济和环境效益，对城市的可持续发展有着非常深远的意义。但再生骨料在加工处理过程中表面砂浆难以剥落，且在生产过程中受到机械冲击、破碎等作用产生大量裂纹，导致再生骨料的品质低于天然骨料，特别是吸水率明显高于天然骨料。因而在进行大流动性再生混凝土配制时，用水量是不得不考虑的因素。

二、采用普通混凝土配合比的设计方法

利用普通混凝土配合比进行大流动性再生混凝土配制时，因没有考虑再生骨料吸水部分，在拌制过程中发现混凝土的工作性处于缺水状态，且因再生骨料大量吸水，使水泥浆体中实际水灰比降低，从而导致再生混凝土相应龄期抗压强度均略高于普通混凝土，且随着再生骨料掺量的增加而提高。

三、采用额外增加用水量配合比的设计方法

采用额外增加用水量配制大流动性再生混凝土其具体方法是：按照普通混凝土配合比设计方法设计配合比，同时，在此用水量的基础上增加再生骨料的吸水量。在拌制过程中发现初始再生混凝土工作性表现为用水量多的状态，流动性较大，但很快流动性便会减小，表现为用水量不足，其用水量难以控制。由于额外增加了用水量，导致再生混凝土相应龄期抗压强度均略低于普通混凝土，且随着再生骨料掺量的增加而降低。

四、采用再生骨料饱和面干配合比的设计方法

采用再生骨料饱和面干状态配制再生混凝土时，配制初期将再生骨料放入清水中侵泡一定时间（一般两天左右）备用，其配合比设计采用普通混凝土配合比设计方法不用额外增加用水量。在拌制过程中发现混凝土的工作性良好，且随着时间增加工作性损失较小，满足大流动性混凝土施工性能要求。由于再生骨料处于饱和面干状态，其内部含有一定量水分，对再生混凝土后期强度增加起到了内养护作用，使再生混凝土相应领期抗压强度均略高于普通混凝土，且随着再生骨料掺量的增加呈现先增加后降低趋势。

总而言之，采用再生骨料饱和面干配合比设计方法配制低强度等级再生混凝土对其来源、加工工艺和品质等要求较低，特别是用水量较好控制。

孙继成（建筑材料工业技术情报研究所，高工）

目前，我国建筑垃圾的产生量已占到城市垃圾总量的40%。据统计，在砖混结构、全现浇混凝土结构等类型的建筑施工过程中，每万平方米会产生 500～600 吨的建筑垃圾。按此推算，我国每年城乡新建房屋建筑面积近 20 亿平方米来计算的话，我国每年仅建筑施工过程中就产生超过 1 亿多吨的建筑垃圾。建筑垃圾的数量如此巨大，因此需要研究其再生利用在一些主流建材上。混凝土是世界上用量最大的建筑材料，而建筑垃圾中废弃混凝土和砖块是其主要组成部分，约占建筑垃圾的 80% 左右，利用废弃混凝土和砖块制备再生骨料和再生混凝土是现阶段建筑垃圾资源化的主要且有效的途径。

再生粗骨料与天然粗骨料（天然砂、石）相比，具有吸水率高、表观密度小、界面性能差和坚固性差等基本性质，大多数研究结果证明，再生混凝土比天然骨料混凝土的强度低、弹性模量小，其主要原因是由于老砂浆和界面过渡区的存在。较差的指标特征是再生骨料和再生混凝土大规模应用受限的主要原因，因此改性技术对再生骨料的资源化与产业化推广是非常有必要的。以下简要描述国内外常用的再生骨料改性技术。

（1）加热研磨技术。对初步破碎后的废弃混凝土块进行高温加热处理，使水泥石脱水、脆化，而后在磨机内对其进行冲击和研磨处理，实现有效除去建筑垃圾再生骨料中的水泥石残余物。加热研磨处理工艺，不但可以回收高品质的建筑垃圾再生粗骨料，还可以回收高品质建筑垃圾再生细骨料和微骨料（粉料）。

（2）颗粒整形技术。再生骨料颗粒整形技术可以显著提高再生骨料的颗粒堆积密度和表观密度、降低再生骨料空隙率、吸水率和压碎指标值。而且堆积密度、密实密度和针片状骨料含量等指标均优于天然碎石骨料，完全能够满足配制普通混凝土的要求。

（3）微波加热改性技术。微波加热法提供了一种改善再生粗骨料及其配制混凝土性能的新思路。对再生骨料进行微波加热处理后，可以明显降低再生骨料的老砂浆含量、吸水率和压碎指标，使再生骨料的物理化学指标更接近于天然骨料。

（4）酸洗改性技术。再生骨料通过酸洗后，各项性能得到改善，吸水率降低，配制再生混凝土，各项性能与天然骨料差别较小，力学性能甚至有所提高。

（5）碳化改性技术。碳化养护可以提高混凝土的抗压强度，对于再生骨料来说，由于附着老砂浆的存在，对其进行碳化处理可以提高再生骨料的密实度，降低再生骨料的孔隙率和压碎指标，可以有效的提高再生骨料和再生混凝土的力学性能指标。同时，具有良好的环境效益。

（6）颗粒级配调整。通过机械化生产的再生骨料可以满足规范规定的骨料粒径级配曲线。但是，与天然骨料相比，再生骨料的骨料粒径大，级配连续性较差，对制备再生混凝土的整体性能是不利的。再生骨料的颗粒级配调整改性对再生混凝土的抗压强度有明显影响，适宜的再生骨料级配调整可以显著提高再生混凝土的抗压强度。

通过以上改性技术以及配套的建筑废弃资源化处置技术和装备，优化再生骨料和再生混凝土生产工艺，可以制备出高品质再生骨料和再生混凝土，使其具备良好的施工和易性、力学性能、体积稳定性、耐久性和结构性，可作为预拌及预制混凝土原材料，为再生混凝土制品产业化应用提供更加广阔的平台。

特别策划预告

第 10 期——透水混凝土的施工技术及应用探讨

透水混凝土因其具有透水、美观、散热和重量轻等特点，被应用在城市道路、绿化树池、园林景观道路、城市广场等地方，成为海绵城市的“主力军”。但透水混凝土的配合比设计与施工与普通混凝土会有较大区别，力学性能和透水率受原材料的影响较大，透水混凝土的施工对混凝土的性能也有较大的影响。本期特别策划邀请大家对透水混凝土的原材料选择、配合比设计、生产、施工技术及应用进行探讨。

第 11 期——混凝土强度不足的原因分析及预防措施探讨

在工程实践中，由于种种原因，常会发生混凝土强度等级不足、达不到设计文件所要求的设计强度等级等情况，给建设工程带来极大的安全隐患。应对这种问题，目前还缺乏一套系统的解决方案。本期特别策划诚邀大家对造成混凝土强度等级不足的原因进行分析，并探讨相应的预防措施。

请有兴趣参与话题讨论的读者于当月 5日前将讨论稿发送至邮箱：zgsphnt@126.com。欢迎大家踊跃参与！