王军生 李国旺 王志强

1河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

2 河南省科学院质量检验与分析测试研究中心（450002）

0 前言

再生骨料是将旧混凝土块破碎、清洗、分级后，按一定比例混合形成的一种建筑材料。按粒径大小可分为再生粗骨料，粒径5～25 mm；再生细骨料，粒径 0.15～5 mm。

再生骨料混凝土又叫再生混凝土，是指将建筑垃圾中的废弃混凝土块经过破碎、清洗、筛分，按一定级配混合得到再生混凝土骨料，将再生骨料部分或全部取代砂石等天然骨料（主要是粗骨料）配制而成的混凝土。再生骨料的表面含有大量的旧水泥砂浆，并且再生骨料经机械破碎后表观棱角较多，内部产生细微裂缝，这些性质都使得再生骨料强度低、表观密度大、吸水率高，在配制混凝土时混凝土的强度普遍偏低[1]。生产高强度混凝土的可能性不大，但是满足C30 以下的混凝土是可行的，完全可以满足道路回填等使用[2]。

1 原材料性能的研究

1.1 水泥

水泥为PO·42.5 普通硅酸盐水泥，其物理性能见表1。

表1 水泥主要的物理力学性能

1.2 粉煤灰

粉煤灰物理性能见表2。

表2 粉煤灰各项性能参数

1.3 拌和用水

拌和用水为自来水。

1.4 天然粗骨料

本试验用的天然粗骨料的粒径分布及各项物理特征参数见表3、表4。

表3 天然粗骨料粒径分布

表4 天然粗骨料性能参数

1.5 天然细骨料

本试验用天然细骨料级配良好，其粒径分布和各项物理特性参数见表5、表6。

表5 天然细骨料粒径分布

表6 天然细骨料性能参数

1.6 再生粗骨料

试验用再生粗骨料的粒径分布和物理特征参数分别见表7、表8。

表7 再生粗骨料粒径分布

1.7 再生细骨料

试验用再生细骨料的粒径分布和物理特征参数分别见表9、表10。

表8 再生粗细骨料性能参数

表9 再生细骨料粒径分布

表10 再生细骨料性能参数

2 再生粗骨料含量对再生混凝土性能的影响

2.1 试样制备

混凝土的试配强度为C30，水灰比为0.45，砂率取40%，再生粗骨料对天然粗骨料的取代率分别定为 0%、20%、40%、60%、80%、100%（分别对应表11 中的 A0、A20、A40、A60、A80、A100）。采用搅拌机拌和，标准养护室养护，测试抗压强度试件尺寸为100 mm×100 mm×100 mm，再生骨料混凝土具体的配合比、拌和物和易性、28 d 抗压强度见表11。

2.2 试验现象

2.2.1 和易性

混凝土的和易性包括流动性、黏聚性和保水性三个方面。流动性可以采用测试混凝土拌和物的坍落度值来评定，黏聚性和保水性只能通过经验来评价。在文章中测试混凝土的拌和物的和易性主要是通过测试混凝土拌和物的流动性即坍落度来评定。

从表11 中的数据可知，随着混凝土中再生粗骨料对天然粗骨料取代比例的增加，再生骨料混凝土拌和物的和易性逐渐变差。当再生骨料完全取代天然骨料时混凝土拌和物的坍落度只有基准混凝土的52%。

2.2.2 抗压强度

随着再生粗骨料对天然粗骨料取代比例的增加，再生混凝土的28 d 抗压强度呈现出先增大后减小的趋势，见表1。当再生粗骨料的取代率在40%左右时，混凝土28 d 抗压强度随着再生粗骨料掺量的增加而增加: 当再生粗骨料在混凝土中的掺量超过40%左右时，混凝土28 d 抗压强度开始下降。

2.2.3 分析及结论

2.2.3.1 影响和易性的原因

用再生粗骨料取代天然粗骨料道成混凝土拌和物和易性下降的原因是:与天然骨料相比，再生骨料的表观密度较小、表面粗糙，孔隙多、比表面积大、吸水性强，混凝土拌和物中相当一部分水分被再生青料所吸收，使参与保持混凝土拌合物和易性的水分数量减少，影响了再生骨料混凝土拌和物的和易性，并且被吸收的水量随着再生粗骨料加入量的增加而增加，造成了混凝土拌和物和易性的不断下降。

2.2.3.2 影响抗压强度的原因

再生粗骨料的吸水性远远大于天然骨料，在搅拌时混凝土拌和物时再生粗骨料会吸取一部分拌和水，造成混凝土拌和物水灰比的下降，提高了混凝土的强度。

再生骨料的表面粗糙度远远高于天然骨料，增加了骨料和混凝土基体之间的咬合效应，这也会在一定程度上提升混凝土的强度。

再生骨料与新混凝土水泥石有着相近的弹性模量，因而在受力时在骨料、砂浆界面结合区域处产生的应力差比较小，使得在界面结合处受力产生微裂纹的趋势也得以减小。

当再生骨料在混凝土中的取代比例不太大时，水灰比及骨料和混凝土基体之间的咬合效应对混凝土强度的影响超过了再生粗骨料本身强度对混凝土的影响，所以造成再生混凝土28 d 抗压强度的提升。当再生混凝土对天然骨料的强度取代比例很大时，再生骨料本身的薄弱性则对再生混凝土抗压强度起决定性影响，造成了混凝土抗压强度的下降。

表11 再生粗骨料混凝土的配合比、和易性、28 d抗压强度

表12 再生细骨料混凝土的配合比、拌和物和易性、28 d 抗压强度

2.2.3.3 结论

随着再生骨料取代天然骨料比例的增加混凝土强度先升高后降低，但是下降的幅度并不太大，根据混凝土拌和物坍落度和强度综合考虑再生骨料取代率为40%时最佳。

3 再生细骨料含量对再生混凝土强度的影响

3.1 试样制备

混凝土的试配强度为C30，水灰比为0.45，砂率取40%，再生细骨料对天然细骨料的取代率分别定为 0%、20%、40%、60%、80%、100%（分别对应表12 中的 B0、B20、B40、B60、B80、B100）。测试抗压强度试样的尺寸为100 mm×100 mm×100 mm，再生细骨料混凝土的配合比、拌和物和易性、28 d 抗压强度见表12。

3.2 试验现象

3.2.1 和易性

由表12 中的数据可知，再生细骨料加入混凝土之后造成了再生混凝土的和易性严重下降，特别是当再生细骨料的取代率超过40%以后再生混凝土已经基本丧失了流动性。

3.2.2 抗压强度

随着再生细骨料在混凝土中取代率的增加，混凝土的抗压强度也大幅度地降低。当再生细骨料取代20%的天然细骨料时，混凝土28 d 抗压强度下降了19.1%。当再生细骨料完全取代天然细骨料时，混凝土28 d 抗压强度下降了56.4%，严重影响了混凝土的强度。

3.3 分析及结论

3.3.1 影响和易性的原因

再生细骨料加入到混凝土中，造成混凝土拌和物和易性下降的原因是: 再生细骨料与再生粗骨料一样，具有棱角多、表面粗糙、裂纹多、表面含有大的硬化水泥砂浆等特性，另外，再生细骨料粒径比较小，比表面积远远大于再生粗骨料。以上两点都使得再生细骨料的吸水性大幅度增长，混凝土拌和物中的水大量被再生细骨料吸收，严重降低了混凝土的和易性。

3.3.2 影响抗压强度的原因

在混凝土中骨料、砂浆结合面的薄弱性是影响混凝土强度的主要因素之一。再生细骨料表面附带有尘土等杂质，降低了混凝土中骨料、砂浆结合面的黏结力，影响了混凝土的抗压强度。

再生细骨料表面黏附有部分砂浆，使得混凝土内部同时存在了新骨料、新砂浆，旧骨料、新砂浆，旧砂浆、新砂浆等多种界面结合方式，严重影响了混凝土的强度。

再生细骨料粒径比较小，比表面积大，使得在混凝土内部存在的骨料、砂浆结合面的数量大量增加，这也会严重影响混凝土的强度。

3.3.3 结论

考虑到再生骨料对混凝土拌和物和易性及混凝土强度的影响程度，再生细骨料对天然细骨料的取代率定为20%较为合适。