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废弃混凝土的再生利用研究

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[摘要]将废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后,按一定的比例混合形成再生骨料,部分或全部代替天然骨料配制的新混凝土称为再生骨料混凝土(recycled aggregate concrete,RAC),简称再生混凝土。世界上一些发达国家早在二次世界大战之后,就开始了废弃混凝土回收再利用的研究。再生混凝土的开发研究不仅可以从根本上解决废混凝土的处理问题,还可节约天然骨料资源,带来显著的社会、经济和环境效益,是一条节约资源、能源、减轻地球环境负荷及维护生态平衡的可持续发展的道路。 1试验部分 1.1原材料 本实验中采用的水泥是湖北华新水泥厂生产的P.O.42.5MPa水泥;再生骨料是利用某工厂行车梁拆除后的废弃混凝土经破碎、分级后制成的;天然细骨料采用河砂,细度模数2.80;天然粗骨料采用5-20mm的碎石,压碎指标为10.8%;级配合理,物性指标如表1所示;试验用水采用的是饮用自来水。 1.2再生骨料的制备 拆除的废弃混凝土块经过去除钢筋、木块、塑料碎片、玻璃等杂质后,用颚式破碎机破碎,出料口的最大尺

将废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后,按一定的比例混合形成再生骨料,部分或全部代替天然骨料配制的新混凝土称为再生骨料混凝土(recycled aggregate concrete,RAC),简称再生混凝土。世界上一些发达国家早在二次世界大战之后,就开始了废弃混凝土回收再利用的研究。再生混凝土的开发研究不仅可以从根本上解决废混凝土的处理问题,还可节约天然骨料资源,带来显著的社会、经济和环境效益,是一条节约资源、能源、减轻地球环境负荷及维护生态平衡的可持续发展的道路。 
1试验部分 
1.1原材料 
本实验中采用的水泥是湖北华新水泥厂生产的P.O.42.5MPa水泥;再生骨料是利用某工厂行车梁拆除后的废弃混凝土经破碎、分级后制成的;天然细骨料采用河砂,细度模数2.80;天然粗骨料采用5-20mm的碎石,压碎指标为10.8%;级配合理,物性指标如表1所示;试验用水采用的是饮用自来水。 
1.2再生骨料的制备 
拆除的废弃混凝土块经过去除钢筋、木块、塑料碎片、玻璃等杂质后,用颚式破碎机破碎,出料口的最大尺寸控制在20mm,再进行筛分,这样经过多次破碎、筛分之后,再去除里面的杂质,经过冲洗、分级后,选取0.15-5mm的再生骨料作为再生细骨料,5-20mm的再生骨料作为再生粗骨料。物性指标如表2所示。 
1.3实验方案 
(1)再生粗骨料代替天然碎石 
再生混凝土的设计强度为C30,用再生骨料取代天然碎石,取代率分别为0%,30%,50%,70%,100%。混凝土配合比方案如表2所示。 
表1再生骨料的物理性质 


注:再生骨料中原混凝土的水灰比为0.5 
表2再生粗骨料代替天然碎石配合比及其性能 


注:C:水泥;S:砂;G:碎石;WCA:废弃混凝土骨料;W/C:水灰比 
(2)再生细骨料代替河砂,取代率分别是50%,100%。混凝土配合比方案如表3所示。 
表3再生细骨料代替河砂配合比及其性能 


2结果及讨论 
2.1再生骨料的物性指标 
由表1中的数据可以得到以下结论:(1)再生骨料的吸水率和含水率都大大高于天然骨料。这是由于再生骨料表面粗糙、棱角较多,并且骨料表面还包裹着相当数量的水泥砂浆(空隙砂浆空隙率大、吸水率高),再加上混凝土块在解体、破碎过程中损伤积累使再生骨料内部存在大量的微裂纹,这些因素都使再生骨料的吸水率和吸水速度增加。并且随着再生骨料颗粒尺寸的减少,吸水率成倍增加。颗粒粒径在5.0mm以下的再生细骨料,吸水率达到了10.0%。(2)随着再生骨料颗粒粒径的减小,骨料的密度也减小。(3)在实验中还发现,再生骨料对再生混凝土的和易性影响较大,这是由于再生骨料有较大的吸水率,以及骨料表面粗糙的棱角,会增大再生混凝土拌合物的摩擦阻力,导致在配合比相同的情况下,再生混凝土的流动性比普通混凝土差。 
2.2单位体积混凝土用水量 
由于再生骨料空隙率较大,吸水率较大,因此要达到相同的坍落度时,比基准混凝土(采用天然骨料配置的混凝土)多用水。 


图1再生骨料置换率与单位体积混凝土用水量的关系 
2.3再生混凝土的容重 
由表2和表3中的数据可以看出,再生骨料的空隙率大,随着混凝土中再生骨料置换率增大,混凝土中含气量增大。并且,再生骨料与河砂、河卵石相比,比重小,再生骨料使用的比例越高,混凝土的容重越小。 
2.4再生混凝土的抗压强度 
(1)采用不同比例再生粗骨料取代天然碎石制备的5组再生混凝土试块,试块尺寸为10cm×10cm×10cm,在标准条件下养护28d后,测试其抗压强度,试验结果如图2所示: 
(2)采用不同比例再生细骨料取代河砂制备的3组再生混凝土试块,试块尺寸为10cm×10cm×10cm,在标准条件下养护28d后的抗压强度,试验结果如图3。 


图2再生粗骨料代替天然碎石的抗压强度 


图3再生细骨料代替河砂的抗压强度 
由此,可以得到以下结论:①再生骨料对混凝土强度的影响主要在界面,由于再生骨料的亲水性较强,能很快地被水润湿,而且再生骨料表面有许多微裂纹,会吸入新的水泥颗粒,使接触区的水化更加完全,形成致密结构;但是另一方面,由于再生骨料在使用过程中被破坏或老化以及在解体、破碎过程中的损伤积累,使混凝土的强度降低。一般认为,当加入再生骨料在0-30%时,对混凝土强度不会有太大的影响。但是,随着加入的再生骨料量的增加,混凝土的抗压强度降低。②由于再生细骨料的强度一般比再生粗骨料的强度要低,并且细骨料的堆积会使混凝土中骨料的结合不致密,对混凝土界面的结合影响比较大,所以,加入再生细骨料比加入再生粗骨料对混凝土抗压强度的影响大。3结论 
(l)再生骨料的空隙率高,吸水率大,压碎指标比天然碎石高,说明其强度没有天然集料高。 
(2)利用再生骨料配制的再生混凝土,其新拌混凝土的和易性较差,但若以30%以下的再生骨料等量取代混凝土中的天然骨料时,其性能与基准混凝土相似,对混凝土的强度不会有太大的影响。 
(3)要达到相同的坍落度时,采用再生骨料配制的混凝土比用天然骨料配制的混凝土的用水量大。 
(4)将废弃混凝土再生资源化,可以节省了天然砂石骨料,缓解了因开采砂石骨料对环境造成的破坏,有效的解决了废物处理、废物利用的问题,具有明显的社会效益、经济效益和环境效益。 
参考文献


来源:环境工程
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