郭鲲鹏, 李 群, 刘剑锋

(金鹏装配式建筑有限公司，安徽 滁州 239000)

0 引 言

混凝土是全球范围内用量最大的建筑材料，也是装配式建筑使用最多的一种建筑材料。混凝土的制备需要消耗大量的砂、石、水泥、水等自然资源及能源，长期以来对这些资源的使用以及对废弃混凝土的不合理清理，对生态环境造成了严重的破坏。

二十多年前国内便提出了再生混凝土概念，将废弃混凝士经清洗破碎、分级并按一定比例相互配合后可得到“再生骨料”，部分或者全部利用“再生骨料”制备的混凝土称为“再生混凝土”。充分合理的利用再生混凝土能有效节约天然骨料资源，对保护环境和自然资源具有十分重要的作用和意义[1]。

1 再生混凝土技术的主要研究内容

1.1 再生混凝土骨料的制作方法

再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料(主要是粗集料)，再加入水泥、水等配而成的新混凝土[2]。

1.2 再生混凝土试验配合比研究

再生混凝土配合比可以采用装配式工厂混凝土搅拌站长期使用的成熟配合比为基础而进行改进，所用原材料除骨料以外与搅拌站长期使用的完全一致。

再生骨料的材性、砂率、水胶比、胶凝材料用量、矿物掺合料的种类和掺量等都对混凝土的性能有明显影响。但由于我们的试配是建立在搅拌站原有配合比和原材料的基础上的,因此,主要针对建筑垃圾再生骨料的特性进行了需水量和砂率影响的试验研究。

1.3 再生混凝土性能研究

1.3.1 再生混凝土的力学性能

力学性能是混凝土的重要性能，由于再生骨料棱角多、表面粗糙以及孔隙率大等原因，再生混凝土的力学性能较普通混凝土发生了许多变化。采用相同配合比制备的再生混凝士强度较天然骨料混凝士降低约10%，但其差距会随龄期的增长而缩小[3]。所以，在装配式构件产品生产中，再生混凝土一般用于填充墙、保温墙板等非承重预制构件中。

1.3.2 再生混凝土的工作性能

对于现场混凝土的施工来说,最重要的是流动性及良好的黏聚性、保坍性。由于部分装配式异型构件作业面狭窄、钢筋密度大，现场混凝土浇筑只能用小泵进行，这样不仅对混凝土的流动性有很高的要求，同时对混凝土的保坍性也有很高的要求。再生混凝土可根据实际需要调整骨料大小和合适的配合比，在掺加相应的外加剂，不仅能满足混凝土的和易性要求，也能使构件成型后外观质量更加标准。一般认为与普通混凝土相比,再生混凝土的坍落度减小，流动性变差。但由于集料表面粗糙，增大了再生混凝土拌合物的摩擦阻力，使得再生混凝土保水性与黏性增强。要获得与普通混凝土相当的工作性能，再生混凝土需要多加水5%～15%，基于此一些研究人员建议采用预饱和水法让再生集料在使用前先吸水饱和[4]。

1.3.3 再生混凝土的耐久性能

抗碳化性能和抗冻融性能是混凝土耐久性能的重要指标，通过实验可以得出：①随着时间的推移，混凝土试块的碳化深度在逐渐变大，再生混凝土的抗碳化性比普通混凝土稍微差一点，主要原因可能是再生混凝土的骨料存有一定的裂缝，使得在碳化过程中更容易让二氧化碳通过，其抗碳化的能力略差;②在相同的冻融循环次数下，再生混凝土冻融前后的质量损失大于普通混凝土，这是因为再生混凝土中骨料的吸水率远远大于普通混凝土中骨料的吸水率。伴随着温度降低，混凝土孔隙中的水分将会开始结冰，在此过程中水的膨胀会受限制于较大孔隙中冻结水分产生制约。而再生混凝土因骨料自身存在着较多的裂缝空隙，所以其会发生冻胀而正好缺少缓解膨胀压力的自由孔隙，当静水的压力作用在孔隙壁上时就会产生相对大的抗拉强度，达到混凝土的极限抗拉强度的机会就会更加的大，所以这样再生混凝土的表面脱落就越多，即混凝土试块的破坏就更加的严重[5]。

1.3.4 再生混凝土构件外观质量

再生混凝土构件外观质量主要是指表面平整度，裂纹、蜂窝、麻面现象。而外观质量主要受水泥、粗细集料等因素影响，再生骨料通过清洗、分级后已接近于天然骨料，对外观质量影响不大。所以，提升外观质量更好的的办法是从生产工艺和养护方式上入手。

2 再生混凝土技术的应用

2.1 再生混凝土骨料破碎加工

目前再生骨料的加工方法大同小异,即将不同的切制破碎设备、传送机械、筛分设备和清除杂质的设备有机地组合在一起共同完成破碎、筛分和除去杂质等工序最后得到符合质量要求的再生细骨料和再生粗骨料。

生产过程包括三个阶段:

(1) 预处理阶段：除去废弃混凝土中的其他杂质,用破碎机将混凝土块破碎颗粒状；在装配式构件生产过程中，会因为各种原因造成构件的损坏而报废或每天的混凝土残渣损耗等，而这些废弃混凝土非常占用存放空间，那么首要任务就是将这些废弃物破碎处理，分类存放，并且破碎拆除出来的钢筋也可以回收再利用。

(2) 碾磨阶段：混凝土块在偏心转筒内旋转使其相互碰撞、摩擦、碾磨除去附看于管料表面的水泥浆和砂浆。碾磨后的混凝土块大小不一，形成一种多级的连续级配。将这些多级骨料拌和水泥、外加剂形成再生混凝土。但因性能影响，仅可用于透水砖，路牙石等非承重、安全因素较小的构件中。

(3) 筛分阶段：最终的材料经过过筛除去水泥和砂浆等细小颗粒最后得到的即为高性能再生骨料。进过筛分清理后的再生骨料，性能较好，与天然骨料性能接近，采用合适的配合比，即可形成性能较好的再生混凝土，可用于装配式房屋建筑的非承重构件生产中。比如填充墙、室外装饰挂板等。

2.2 再生混凝土构件性能试验

结合我公司的生产情况，可以将废弃混凝土破碎后生产混凝土填充墙、混凝土保温墙板等装配式构件,也可以制作混凝土路牙石、排水沟等非承重构件。对再生混凝土构件进行相应的力学性能和物理性能的研究，通过试验研究再生骨料的含量、外加剂掺入量和构件类型设计对混凝土构件物理力学性能的影响，并与天然混凝土进行对比，寻找能作为墙体材料的合理配合比，进而进行再生混凝土构件的抗压试验，对比分析设计规范中的抗压计算公式，对再生混凝土构件的抗压适用性，为进行实际生产再生混凝土构件提供试验依据。

3 再生混凝土技术主要技术难点和解决方法

3.1 技术难点

再生混凝土主要技术难点在于如何提高再生混凝土强度，由于再生骨料的来源是原本废弃的混凝土，因此，其本身会出现一定的裂缝现象，骨料的强度也会受到严重的影响。由于混凝土碎块的成分比较复杂，所以混凝土的强度也就不同。往往混凝土表面会出现严重的碳化现象。混凝土骨料在经过腐蚀侵蚀之后，内部会变得酥软，强度明显下降。一般情况下，混凝土骨料的强度相对较低，应用情况相对比较复杂。现阶段，我国的再生骨料混凝土主要是用来对中档或者是低挡的混凝土来进行配制。

3.2 解决方法

一是提高混凝土强度。要想提升混凝土的强度，就应该不断增强骨料的强化作用。在此过程中，不可避免地要进行机械和溶液的处理。在机械处理的过程中，其主要的目的就是要去除混凝土骨料表面的水泥砂浆等成分。如果再生混凝土骨料经过球磨机活化之后，必然会提升自身的质量。而且，再生骨料的压碎指标明显降低，可以在钢筋混凝土构件中得以高效的应用。溶液处理的复杂程度相对较高，需要经过酸液和其他的化学浆液的清理之后，再对骨料进行浸泡，待其完全干燥之后就可以进行高效地处理。另外，还应该对可再生骨料的结构进行优化，提升其密集程度,提升骨料的稳定性和坚实程度[6]。

二是合理地利用再生混凝土。装配式建筑构件对混凝土强度要求较高，安全性能要求较严，这极大的限制了再生混凝土的发展。但合理的利用再生混凝土同样能够发挥再生混凝土的用途。装配式建筑构件中，部分构件采用非承重结构，比如填充墙、装饰挂板、彩色混凝土等，也可用于市政项目，比如透水砖、路牙石、排水沟等，其再生骨料原本的缺点反而成为新型预制构件的优点，合理利用，贴近天然。

4 再生混凝土技术研究的意义和目标价值

由于再生骨料与天然骨料的性质不同,故再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的性能亦不相同。再生混凝土与天然骨料混凝土相比,其抗拉强度、抗压强度和坍落度都比较低,但是如果采用合适的配合比和加入适当的外加剂,则与天然混凝土的性能相近,甚至超出。所以,利用废弃混凝土作为再生骨料制作混凝土构件,甚至可以替代天然混凝土构件,起到建筑资源循环利用的作用,具有很好节能与环保的经济、社会效益,并具有广泛的应用前景在装配式建筑构件生产过程中，混凝土每天都会产生一定的损耗，这些损耗的混凝土如果能充分再利用，制作成不同性能的混凝土，用于不同的构件生产，能够形成非常显著的经济效益、社会效益和环境效益。