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随着城市基础设施和公路建设事业的迅速发展，我国每年在旧建筑物、道路、桥梁等混凝土结构物的维修和拆除过程中产生大量的废旧混凝土。这些废旧混凝土的弃置堆放既占用土地，又污染环境，同时加重了建筑业对砂石骨料的需求负担。
本研究以水泥混凝土路面在维修和翻建过程中产生的废旧混凝土块为对象，通过室内试验研究、试验路与工程应用等手段，系统研究开发废旧水泥混凝土的再生利用方法和技术。首先利用废旧水泥混凝土生产再生骨料，然后利用再生骨料替代普通混凝土中的天然骨料生产再生水泥混凝土，测定不同配合比下再生混凝土的坍落度、含气量、抗压强度、抗冻性能、微观构造等基本性能指标；然后以工程中采用的配合比为基础，设计出4种再生混凝土的配合比，通过再生混凝土室内试验研究，从中挑选出合适的配合比；最后利用再生水泥混凝土铺筑试验路面，通过实际使用，现场测定再生混凝土性能等。
2再生混凝土原料配备
2.1原料
再生混凝土的主要原料包括再生骨料、天然砂、卵石、水泥等。再生骨料来源于河北秦皇岛某废弃混凝土路面，通过切割破碎设备、传送机械、筛分设备和清除杂物设备有机结合，完成破碎、去杂、分级等工序，生产40mm以下的再生骨料。再生骨料、天然砂、卵石等骨料成分的基本性能见表1，符合《JGJ53－92普通混凝土用碎石和卵石质量标准及检验方法》等有关规范。水泥采用秦皇岛浅野水泥厂生产的浅野牌普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5，其他原料包括减水剂、引气剂等。
表1骨料的基本性能
2.2配合比设计
为考察不同配合比再生混凝土性能，试验中以C30普通水泥混凝土的配合比为基础，用再生骨料代替基础混凝土中等质量的天然碎石骨料，以及与C30普通水泥混凝土同样种类和数量的引气剂和减水剂，并用相同的拌和方式拌和再生混凝土。再生骨料的置换率分别为0%、40%、60%、80%和100%，再生混凝土的配合比见表2所示。
表2试验中再生混凝土的配合比
3再生混凝土性能分析
使用HJW－60型强制式拌和机拌和再生混凝土，按《JTGE30－2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》的方法测定混凝土的坍落度、空气含量和抗压强度等指标。
3.1再生混凝土的坍落度
采用TLY－1型坍落度仪测试再生混凝土的坍落度。实验表明，当再生骨料置换率达到40%时，再生混凝土的坍落度低于预设的混凝土坍落度80mm的低限。随着再生骨料掺量的不断增大，再生混凝土的坍落度值呈现比较明显的下降趋势。导致坍落度下降的主要原因是。
(1)再生骨料的吸水率高导致坍落度下降。
(2)再生骨料表面附着有水泥砂浆，表面粗糙，使得再生混凝土的和易性降低，坍落度下降。
3.2再生混凝土的空气含量
利用HM－30混凝土含气量测定仪，采用混合式气压法检测再生混凝土的空气含量。实验表明，随着再生骨料掺量的不断增大，再生混凝土的含气量呈现增长的趋势。当再生骨料置换率在60%以内时，再生混凝土的含气量低于6%，满足预设的含气量范围的要求。再生混凝土含气量的增加是因为再生骨料表面附着有水泥砂浆，表面粗糙且空隙量大，从而引起再生混凝土含气量的增加。
3.3再生混凝土的抗压强度
提取再生混凝土的圆柱体现场芯样，采用压力试验机测试圆柱体芯样的抗压强度。实验表明，再生混凝土的抗压强度随再生骨料取代率增加呈下降趋势。即使掺量为100%，再生混凝土的强度仍能满足规范要求，抗压强度不超过下降3%，反映出再生骨料具有良好的力学性能。再生混凝土强度变化具有如下特点和原因。
(1)再生骨料表面附着较多的水泥砂浆，水泥砂浆含有更多的内部空隙，导致再生骨料强度比优质的卵石低。因此随着再生骨料置换率的增加，导致混凝土强度的降低。
(2)再生骨料样品是由优质基础混凝土破碎产生的，所附着的水泥砂浆的强度也在增长。因此，再生骨料强度的增长部分抵消了由上述原因引起的强度降低，故再生混凝土强度虽有降低，但降低幅度很小。
3.4再生混凝土的抗冻性
采用快冻法实施混凝土冻融破坏机理试验，考察再生混凝土的相对动弹性模量、冻融质量损失率和相对耐久性指数等指标，见图1、图2、图3。
图4再生混凝土的孔隙分布
从图1、图2、图3可以看出，再生混凝土的相对冻融弹性模量P始终保持在95%以上、冻融质量损失率最大值达到1.2%、冻融相对耐久性指数在95%以上，表明在再生骨料掺量不是很大的情况下(≤60%)，配合比设计良好的再生混凝土，具有良好的抗冻性能。
3.5再生混凝土的微观性能
采用美国Micromeritics公司生产的AutoPoreⅣ9510型光导材料细空隙测定仪测定了再生水泥混凝土的微观孔隙分布。通过实验，测得再生混凝土的孔隙分布曲线如图4所示。图4表明，基础混凝土和再生混凝土的细孔隙分布特征相似，孔径处于0.03～0.05μm时出现峰值，随着再生骨料置换率的增加，孔径大于10μm的孔隙量变化不大，孔径小于10μm的孔隙量(ml/g)增加幅度较大。但从前节可以看出，微细孔隙含量的增加不会对混凝土强度产生重大影响，且有利于再生混凝土的抗冻耐久性。
4实际工程应用
为检验研究成果，减少建筑垃圾的排放，在承秦出海路工程中筑铺了试验路面。路线全长5.564km，起讫点桩号为K17+50～K22+614。水泥混凝土的设计强度等级为C35，抗折强度≥4.5MPa。水泥混凝土路面的施工方式为滑模施工，要求新拌混凝土的坍落度为30～50mm。工程中所使用的再生骨料的来源于某公路大修工程拆除的面层料。首先使用长臂挖掘机破碎成40cm×40cm左右的块径，剔出里面的钢筋，然后使用大型鄂式破碎机进行破碎，破碎的最大粒径控制在31mm。破碎后的粗骨料经过传送带送到电动筛，筛分得到所需的再生骨料。按照《普通混凝土配合比设计规程》，以工程中采用的配合比为基础，设计出4种再生混凝土的配合比，见表3，通过再生混凝土室内试验研究，从4种再生混凝土挑选出合适的配合比。
表3工程中再生混凝土的配合比
根据室内实验结果，P2系列具有较好的抗压、抗折强度，综合多方面的考虑，选取P2系列作为试验路面的设计配合比。经过调整后，路面采用的配合比见表4。
表4试验路面配合比
采用现场人工摊铺试验路面的方式完成工程施工，养生28d后开放交通。在再生混凝土试验路面摊铺混凝土过程中，对现场拌和混凝土进行了同步检测。检测表明，其28d抗折强度平均达到5.38MPa，具有较高的抗折强度，完全满足规范要求；抗压强度平均达到38MPa，富裕系数不大，但可以满足设计强度要求。
结论和建议
(1)随着再生骨料用量的增加(再生骨料取代率为60%以下时)，混凝土的和易性下降，粘聚性有所下降，但是保水性能良好。当完全使用再生骨料配制混凝土时，再生混凝土的和易性很差，粘聚性和保水性差，出现了一边坍塌的现象。通过调整混凝土的配合比，主要是增大砂率、提高用水量、水泥用量和减水剂用量，使得再生混凝土的坍落度等性能满足要求。
(2)从室内实验结果看，若再生骨料具有良好的物理力学性能，如较低的压碎值(﹤12%)、砂浆附着率等，则用其生产的再生混凝土具有良好的抗压、抗折强度。在再生粗骨料和天然粗骨料压碎值相差不大时(一般≤3%)，再生混凝土具有更好的抗折强度，抗压强度也能满足设计要求。
(3)从试验路段的检测结果看，当在较冷的季节施工时，再生混凝土的抗压、抗折强度受外界的温度、湿度等的影响较大。当养护能够满足一定的湿度时，再生混凝土的抗折强度所受影响较小，具有较高的抗折强度，但是抗压强度下降较大。因此，在大风、寒冷季节施工时，要注意及时进行覆盖麻袋等方式进行养生，以使混凝土达到较高的抗压、抗折强度。
参考文献：
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