再生混凝土概要

1、再生混凝土北京建筑工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)6 號(hào)樓工程試驗(yàn)階段和施工過(guò)程中使用的都是全再生骨料混凝土， 只是在原材料材性試驗(yàn)時(shí)才篩分成再生粗、 細(xì)骨料進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)。 再生骨料由北京元泰達(dá)環(huán)保建材科技有限公司生產(chǎn)， 骨料生產(chǎn)原料主要為廢混凝土基礎(chǔ)；再生混凝土由新奧混凝土攪拌公司生產(chǎn)。一、 試驗(yàn)配合比研究1、原則、目的與技術(shù)路線(xiàn)配合比研究的原則：（ 1）所用的配合比是以新奧混凝土攪拌站長(zhǎng)期使用的成熟配合比為基礎(chǔ)而改進(jìn)的；（ 2）所用原材料除骨料以外與攪拌站長(zhǎng)期使用的完全一致。配合比研究的目的：為了適應(yīng)大多數(shù)攪拌站的技術(shù)水平和原材料供應(yīng)狀況，為今后全面推廣建筑垃圾再生混凝土打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。試配過(guò)程中首先要解決的

2、是建筑垃圾再生混凝土的工作性能， 即要求初始坍落度200mmz上，2h后能保持在160mmfc右；然后是強(qiáng)度，試配強(qiáng)度需滿(mǎn)足，還要綜合考慮再生混凝土的耐久性和經(jīng)濟(jì)性， 并以確保強(qiáng)度和工作性能為最終決定指標(biāo)。再生混凝土配合比的研究主要是通過(guò)調(diào)整用水量、 砂率、 水灰比 （水膠比） 、水泥與摻和料用量、摻和料品種等因素來(lái)實(shí)現(xiàn)的，試驗(yàn)過(guò)程中總共進(jìn)行了 52 個(gè) 配合比試配，合計(jì)182 組試驗(yàn)，最終選出滿(mǎn)足工程需要的施工配合比。2、配合比試驗(yàn)再生骨料的材性、砂率、水膠比、膠凝材料用量、礦物摻合料的種類(lèi)和摻量等都對(duì)混凝土的性能有明顯影響。 但由于我們的試配是建立在攪拌站原有配合比和原材料的基礎(chǔ)上的， 因

3、此， 主要針對(duì)建筑垃圾再生骨料的特性進(jìn)行了需水量和砂率影響的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：（ 1）再生骨料比天然骨料需水量大，但采取適當(dāng)措施，可配制出工作性和強(qiáng)度均滿(mǎn)足工程需要的再生混凝土，坍落度大于200mm無(wú)離析和泌水，1h坍落度損失為零；（ 2）再生細(xì)骨料的加入，明顯改善了混凝土的和易性，特別對(duì)黏聚性和保水性有利， 但由于其對(duì)需水量影響較大， 因此， 要盡量采用低再生細(xì)骨料比率。從本批再生骨料試驗(yàn)結(jié)果分析，砂率以40%為宜；（ 3）為減少混凝土需水量和坍落度損失，宜摻用一定比例的天然骨料，本試驗(yàn)的天然粗骨料為50%左右，天然細(xì)骨料為30%左右。三、再生混凝土的應(yīng)用效果1、攪拌站出罐留樣在實(shí)驗(yàn)樓

4、的澆筑過(guò)程中，在攪拌站就對(duì)混凝土進(jìn)行了出罐留樣， 并檢驗(yàn)了混 凝土的坍落度和強(qiáng)度，見(jiàn)表23。表23攪拌站出罐留樣混凝土坍落度和強(qiáng)度設(shè)計(jì)強(qiáng)度7天強(qiáng)度28天強(qiáng)度坍落度編號(hào)結(jié)構(gòu)部位3208(MPa3妒野印2mm基礎(chǔ)柱、梁、墻37583033.541.9210首層柱、剪力墻39533029.842.5210苜層頂梁、板41173026.036.0230二層柱、剪力墻從表23可以看出，攪拌站出罐留樣再生混凝土的強(qiáng)度都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求, 坍落度也滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。2、現(xiàn)場(chǎng)施工性能對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)混凝土的施工來(lái)說(shuō)，最重要的是大流動(dòng)性及良好粘聚性、 保水性和 保坍性。由于實(shí)驗(yàn)樓施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面狹窄、鋼筋密度大（見(jiàn)圖 9）

5、,現(xiàn)場(chǎng)混凝土 澆筑只能用小泵進(jìn)行，這樣不僅對(duì)混凝土的流動(dòng)性有很高的要求， 同時(shí)對(duì)混凝土 的保坍性也有很高的要求。在施工過(guò)程中，就曾出現(xiàn)過(guò)由于堵車(chē)、壞泵等原因而 使得施工時(shí)間延到3小時(shí)以后的情況。現(xiàn)場(chǎng)施工證明，再生混凝土滿(mǎn)足了本工程 施工所要求的工作性能（見(jiàn)表 24）。圖9施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面窄、鋼筋密度大表24施工現(xiàn)場(chǎng)坍落度檢測(cè)情況表結(jié)構(gòu)部位實(shí)測(cè)坍落度mm粘聚性、保水性、流動(dòng)性0913柱底板200粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性好0929-1柱220粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性好0929-2底梁165粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性良0929-3底梁230粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性好0929-4柱170粘聚性好、

6、保水性好，流動(dòng)性良1010-1剪力墻240粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性好1010-2地梁160粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性好1013-1剪力墻250粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性好1013-3梁170粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性良1013-4梁230粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性好1101-6柱200粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性良1101-7柱215粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性好1101-8板200粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性良1101-9板200粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性良1101-10梁170粘聚性好、保水性好，流動(dòng)性好3、施工現(xiàn)場(chǎng)留樣施工過(guò)程中,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混凝土進(jìn)行了試塊留樣（見(jiàn)圖10、圖11、表25和表26）

7、, 實(shí)驗(yàn)樓所使用的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度均為 C30（基礎(chǔ)墊層為C15）,現(xiàn)場(chǎng)留樣試驗(yàn)的 試塊尺寸為100m佛100mrK 100mm表25中所列強(qiáng)度是換算成標(biāo)準(zhǔn)試塊后的強(qiáng) 度值。表25施工現(xiàn)場(chǎng)留樣強(qiáng)度情況表試件編號(hào)28天抗壓強(qiáng)度（MPa與設(shè)計(jì)強(qiáng)度比值（為養(yǎng)護(hù)方式結(jié)構(gòu)部位LJ02 143.3144標(biāo)準(zhǔn)柱基礎(chǔ)LJ02 240.6135標(biāo)準(zhǔn)柱基礎(chǔ)LJ02 344.7149標(biāo)準(zhǔn)柱基礎(chǔ)LJ02 441.8139標(biāo)準(zhǔn)柱基礎(chǔ)LJ03 135.9120標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)梁、剪力墻LJ04 139.6132標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)梁LJ04 235.4118標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)梁LJ04 335.8119標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)梁LJ04 440.4135標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)梁LJ

8、05 135.6119標(biāo)準(zhǔn)一層結(jié)構(gòu)柱LJ05 137.9126同條件一層結(jié)構(gòu)柱L05-236.0120標(biāo)準(zhǔn)一層結(jié)構(gòu)柱LJ05 235.2117同條件一層結(jié)構(gòu)柱LJ06 133.0110標(biāo)準(zhǔn)一層頂板、梁LJ06 141.9140同條件一層頂板、梁LJ07 236.3121同條件二層結(jié)構(gòu)柱LJ07 241.3138同條件二層結(jié)構(gòu)柱表26混凝土現(xiàn)場(chǎng)留樣試塊強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)分析最小值(MP0)平均值標(biāo)準(zhǔn)差百分比（%44.733.038.53.3128圖10澆筑現(xiàn)場(chǎng)混凝土留樣混凝土現(xiàn)場(chǎng)留樣強(qiáng)度檢測(cè)值榆則值T-設(shè)計(jì)值檢測(cè)次序IIIIIIIIIIIIIIII圖11現(xiàn)場(chǎng)留樣試場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)值從表26中可以看出，現(xiàn)場(chǎng)所留1

9、7組混凝土試塊28天強(qiáng)度均大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度 等級(jí)的要求，平均達(dá)38.5MPa,為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的128%標(biāo)準(zhǔn)差為3.3MP3根據(jù)GB 50164 92的技術(shù)指標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)再生混凝土的質(zhì)量控制達(dá)到優(yōu)良水平。4、再生混凝土耐久性能(1)抗氯離子擴(kuò)散抗氯離子擴(kuò)散性能是混凝土耐久性能的重要指標(biāo)，再生混凝土氯離子擴(kuò)散系 數(shù)檢測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)見(jiàn)表27。表27再生混凝土抗氯離子擴(kuò)散系數(shù)組號(hào)擴(kuò)散系數(shù)(cm2/s)評(píng)價(jià)組號(hào)擴(kuò)散系數(shù)評(píng)價(jià)Z8A7.281E-9低Z139.901E-9低Z8B6.821E-9低Z141.608E-8中Z99.048E-9低Z151.156E-8中Z101.656E-8中Z161.257E-8中Z118

10、.338E-9低Z177.121E-9低Z121.325E-8中Z185.059E-9低根據(jù)NEL法評(píng)價(jià)指標(biāo)，再生混凝土的抗氯離子擴(kuò)散系數(shù)處于中等或低等水 平，抗氯離子擴(kuò)散性能良好，說(shuō)明再生混凝土中孔隙數(shù)量適宜、孔隙結(jié)構(gòu)良好， 能夠滿(mǎn)足混凝土耐久性要求。(2)抗凍融性能抗凍融性能是混凝土耐久性能的重要指標(biāo)，本試驗(yàn)中再生混凝土抗凍融性能 的檢測(cè)情況見(jiàn)圖12,檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表28和表29。表28全級(jí)配無(wú)天然骨料再生混凝土抗凍融性能（實(shí)驗(yàn)室）編號(hào)強(qiáng) 同齡期對(duì)照身度（MPa）H50次凍融循環(huán)強(qiáng)度損失（為質(zhì)量損失（%H-537.239.7-70.4H-643.037.7120.4表29現(xiàn)場(chǎng)留樣再生混凝土抗凍

11、融性能編號(hào)質(zhì)量損失備注16.1-0.1(1)齡期:120 天;（2）循環(huán)次數(shù)：22.7100； (3).0 1、-0-1度：205凍結(jié)溫度:-10 C,融化溫從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的全級(jí)配無(wú)天然骨料再生混凝土試件經(jīng) 過(guò)50次慢速凍融循環(huán)后強(qiáng)度損失分別為7%口 12%質(zhì)量損失僅為0.4%,建筑 垃圾再生混凝土現(xiàn)場(chǎng)留樣試塊經(jīng)過(guò) 100次慢速凍融循環(huán)后強(qiáng)度損失分別為 6.1% 和2.7%,質(zhì)量損失都為0.1%。說(shuō)明再生混凝土的抗凍性能良好，滿(mǎn)足混凝土 抗凍融性能的設(shè)計(jì)要求。（3）干縮性能混凝土的干縮性能是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的變 形和應(yīng)力重分布?；炷恋母煽s過(guò)大，對(duì)結(jié)

12、構(gòu)承載力和抗震性能等都不利。在本 項(xiàng)目中，分別研究了全級(jí)配再生骨料混凝土（骨料全為再生骨料，無(wú)天然骨料） 180d內(nèi)的干縮情況，以及不同來(lái)源的骨料、不同水泥用量、不同水灰比、不同 粗細(xì)再生骨料摻加比例時(shí)再生混凝土 45d內(nèi)的干縮性能，同時(shí)還與全天然骨料進(jìn) 行了平行對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 30、31和圖13、14。表30全級(jí)配再生骨料混凝土干縮試驗(yàn)結(jié)果（單位：mm/m組號(hào)1d3d7d14d28d45d60d90d180dDL-10.0150.1220.3150.5020.6090.7450.7890.8030.832DL-20.0430.2080.4230.6380.7380.8530.8750

13、.8890.889表31部分再生骨料混凝土干縮試驗(yàn)結(jié)果骨 料,八水泥收縮量（mm/m勻用勺類(lèi)W/C診里kg/m31d3d7d28d45d1C00A3天然骨料100%0.753000.0490.0690.1140.5100.5411C40A3粗骨料140%0.753000.0140.0410.0990.3280.3621C70A3粗骨料170%0.753000.0660.0760.2370.4730.4981C100A3粗骨料1100%0.753000.0190.0460.0970.3740.4151C00A4天然骨料100%0.434000.0290.0710.1330.2950.3111C4

14、0A4粗骨料140%0.434000.0490.1550.3590.4190.4431C70A4粗骨料170%0.434000.0320.0840.1540.3230.3531C100A4粗骨料1100%0.434000.0300.1550.1730.3000.3221C00A5天然骨料100%0.315000.0830.1900.1940.5430.5661C40A5粗骨料140%0.315000.0520.1410.2250.4680.4971C70A5粗骨料170%0.315000.0340.0860.2580.3760.3961C100A5粗骨料1100%0.315000.0300.0

15、850.1520.3740.3911X100A4細(xì)骨料1100%0.434000.0730.1150.1850.4770.4952X100A4細(xì)骨料2100%0.434000.1440.1880.1920.4080.4592C100A4粗骨料2100%0.434000.1140.1160.1770.4100.582從表30結(jié)果分析，與普通混凝土一樣，再生混凝土的干縮主要發(fā)生在成型 后的前45天。從表31的試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，不同骨料再生混凝土 45天的收 縮量與對(duì)照組基本相當(dāng)，且無(wú)明顯變化規(guī)律，證明可以滿(mǎn)足混凝土結(jié)構(gòu)收縮性 能的要求。止匕外，由于鋼筋的約束，實(shí)際工程中混凝土的收縮值比試驗(yàn)值小，

16、 本工程經(jīng)一年的實(shí)踐，從外觀檢查，亦證明了這一點(diǎn)。再生混凝土干縮變化圖1號(hào)再生粗骨料棒里（幻圖中：A3水泥用量 300kg/m3、w/c=0.75 ; A4水泥用量 400kg/m3, w/c=0.43 ;A5水泥用量 500kg/m3、w/c=0.31。圖13 1號(hào)再生粗骨料不同摻量時(shí)混凝土干縮變化圖不同再生骨料混凝土干縮情況圖0. 5821號(hào)粗甘利2號(hào)祖百利1號(hào)蛔百科之號(hào)覦瞥科天然甘斜骨料種類(lèi)O 3 0s 登3跚驍+HKGO 5 6 50.0.O 5 4 300.圖14同水泥用量、同水灰比時(shí)不同再生骨料混凝土干縮對(duì)比圖(4)碳化性能再生混凝土的碳化性能檢測(cè)及結(jié)果見(jiàn)表 32和圖15 表32混

17、凝土碳化情況編水灰比碳化深度(mm1C-00-A30.75151C-40-A30.75111C-70-A30.75211C-100-A30.758(b)w/c=0.31(a) w/c=0.75(c) w/c=0.43圖15再生混凝土抗碳化性能試驗(yàn)情況本次試驗(yàn)過(guò)程中，除水灰比為0.75時(shí)的混凝土塊有碳化現(xiàn)象以外，水灰比為0.43和0.31時(shí)的混凝土都沒(méi)有出現(xiàn)任何明顯的碳化（見(jiàn)圖15、表32）。說(shuō)明在一般情況下，再生混凝土抗碳化性能都滿(mǎn)足工程的要求。（四）建筑實(shí)體檢驗(yàn)1、外觀質(zhì)量再生混凝土樓板和墻體表面平整，無(wú)裂紋和蜂窩、麻面現(xiàn)象。見(jiàn)圖16、17和18。圖16再生混凝土樓面圖17再生混凝土剪力墻圖

18、18再生混凝土樓板2、保溫性能再生混凝土現(xiàn)場(chǎng)留樣試塊導(dǎo)熱系數(shù)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表33,建筑實(shí)體傳熱系數(shù)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表34。表33再生混凝土現(xiàn)場(chǎng)留樣保溫性能檢測(cè)結(jié)果類(lèi)型導(dǎo)熱系數(shù)W/ （m2.K）再生混凝土剪力墻留樣03粘土燒結(jié)磚0.78（資料數(shù)據(jù)）表34再生混凝土建筑實(shí)體保溫性能檢測(cè)結(jié)果再生混凝土 190mm厚墻+20mmrt砂漿傳熱系數(shù)W/ (m.K)2.942.96 (資料數(shù)據(jù))1.691.39250mms普通混凝土剪力墻再生磚填充墻（300mm+70mrmi外砂漿）陶?？招钠鰤K填充墻（300mm+70mimi外砂漿）由表33可以看出，再生混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)比普通燒結(jié)粘土磚要低一半以上； 由表34可以看

19、出，190mnff再生混凝土實(shí)體傳熱系數(shù)比250mmi普通混凝土的 低，再生磚填充墻的傳熱系數(shù)比陶?？招钠鰤K填充墻的略高。如果配以其它措施,再生混凝土和再生磚完全可以應(yīng)用于保溫性能良好的節(jié)能建筑。3、回彈試驗(yàn)結(jié)構(gòu)竣工后，對(duì)該樓實(shí)體進(jìn)行了全面的回彈（見(jiàn)圖 19）,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表35圖19地基的回彈試驗(yàn)表35建筑實(shí)體回彈試驗(yàn)結(jié)果結(jié)構(gòu)部件及名稱(chēng)平均值標(biāo)準(zhǔn)差現(xiàn)齡混凝土強(qiáng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)回彈時(shí)混凝三層柱、梁、板領(lǐng)學(xué)（幃33.511236二層樓梯間35.81.1034.011336一層柱、墻44.13.3538.612965二層柱33.92.1330.410154從表35中可以看出，再生混凝土的強(qiáng)度完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要

20、求（五）經(jīng)濟(jì)分析1、直接經(jīng)濟(jì)效益以剪力墻C30再生混凝土為例，將攪拌站原有配合比與本實(shí)驗(yàn)樓的施工配合 比單方材料成本進(jìn)行對(duì)比。北京市目前價(jià)格情況為：天然砂為45元/噸；天然石 約35元/噸；再生骨料20元/噸；水泥440元/噸；減水劑（液態(tài)）2.4元/千克。 成本對(duì)比分析見(jiàn)表36。表36 C30再生混凝土與天然砂石混凝土成本分析表水砂外加劑總攪拌站原配比170325688 （天然）1031（天然）12.30/實(shí)驗(yàn)樓配比181353677（1/3 天564（天然）+ 451（再13.17/原配比成（元）0143.031.036.129.5239.6新配比成（元）0155.319.228.831.6226.4節(jié) ?。ㄔ?-12.311.87.3-2.14.7從表36中可以看出，實(shí)驗(yàn)樓的施工配合比與攪拌站原配合比相比，每方混 凝土可節(jié)省成本4.7元，約為總成本的2.0%。如果僅從一個(gè)混凝土用量不大的工程來(lái)說(shuō)，這種成本節(jié)省的經(jīng)濟(jì)效益也許并不明顯，但是如果以北京市一年生產(chǎn)100萬(wàn)噸再生骨料計(jì)算，則可以生產(chǎn)110萬(wàn)方再生混凝土，節(jié)約成本500萬(wàn)元以 上。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化配比以及使用新型高效外加劑， 直接經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)更加明顯。2、間接效益在資源日趨短缺、環(huán)保意識(shí)日益強(qiáng)烈、國(guó)家和社會(huì)各界都致力于可持續(xù)發(fā)展 戰(zhàn)略和環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)的背