建筑垃圾再生骨料在地辐热混凝土中的应用研究*

孟刚，刘天云，张凯峰，崔庆怡，黄培增，王宁

（1. 中建西部建设北方有限公司，陕西 西安 710065 ；2. 陕西省建筑科学研究院，陕西 西安 710082）

0 引言

随着城市建设步伐的加剧，建筑垃圾的产量与日俱增。住房和城乡建设部副部长仇保兴曾透露，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的 30%～40%。统计数据显示，目前我国城市垃圾总量为 21 亿～28 亿吨，每年新产生建筑垃圾超过 3 亿吨。近年，西安市加快了城中村拆迁改造工程，建筑垃圾产量日趋增加，平均每年产生建筑垃圾约 3500 万吨，折合体积约 2000 万立方米。老旧城区多为砖混建筑，产生的建筑垃圾中废旧烧结粘土砖占据主要部分，限于烧结粘土砖的材料性能，难以将砖混建筑垃圾制作成高品质的再生骨料用于生产结构用混凝土。因此，本文采用此类建筑垃圾制备的粗骨料，配制地辐热混凝土，并展开应用研究[1-3]。

1 试验方案与原材料

1.1 试验方案

建筑垃圾中废砖的主要成分为 SiO2和 Al2O3，并含有少量的 Fe2O3、CaO 和 MgO[4]，可用作混凝土粗骨料。本次试验主要采用 5～16mm 废砖再生骨料，取代部分天然粗骨料，配制强度等级为 C15 的地辐热混凝土。建筑垃圾再生骨料呈多孔状结构，易吸水，因此，在试验之前，先将骨料在水中浸泡至吸水饱和，根据配制混凝土的性能，探究最佳取代率。试验用配合比如表 1 所示。

1.2 试验原材料

水泥采用铜川声威水泥 P·O42.5，28d 胶砂强度49.5MPa；粉煤灰采用陕西韩城第二电厂 Ⅱ 级粉煤灰，细度9.6%；矿粉采用陕西立之林矿粉 S95 级，活性指数 103%；砂采用渭河中砂，细度模数 2.5；卵石采用渭河 5～16mm 卵石。外加剂采用自主生产复配的聚羧酸系高效减水剂。

建筑垃圾采用西安地区某生产厂家利用砖混建筑垃圾生产的粒径为 5～16mm 的再生骨料，粒型良好，级配为连续级配，杂物含量少。建筑垃圾再生骨料的检测结果如表 2 所示。

表1 混凝土基准配合比 kg/m3

表2 建筑垃圾再生骨料的检测结果

2 结果与讨论

采用不同的取代率，取代部分粗骨料，检测混凝土的性能结果如表 3 所示。

表3 不同取代率对再生骨料混凝土性能的检测结果

再生粗骨料不同取代率对混凝土性能的影响如图 1、图 2所示。

图1 再生粗骨料对混凝土工作性的影响

图2 再生粗骨料对混凝土抗压强度的影响

通过图 1、图 2 可知，随着取代率的增加，建筑垃圾再生骨料用量的增多，用水量逐步提高，水胶比增加，抗压强度逐步下降。当取代率为 50% 时，抗压强度低于设计值。在取代率不超过 40% 时，混凝土的和易性较好，当取代率大于 40%，混凝土的流动性、包裹性、保水性随着取代率的增加，越来越差。分析原因，当取代率大于 40% 之后，建筑垃圾再生骨料的吸水量增多，用水量增加，水胶比增大，浆体的粘聚性变差，无法较好的包裹骨料，和易性变差；建筑垃圾再生骨料呈多孔状结构，在吸附了大量水后，会释放部分水，游离在浆体之外，导致混凝土泌水。综上所述，取代率为 40% 时，新拌混凝土的工作性能及抗压强度均能满足设计要求，为最佳取代率。

3 工程应用

在大量试验的基础上，使用最佳取代率 40% 在某工程的地辐热混凝土中进行了应用。实际生产的再生骨料新拌混凝土，经检测，和易性良好，满足施工要求。经过观察施工过程，从入模状态来看，非常松软，包裹性良好，浆体饱满，不泌水，易施工，入模混凝土状态如图 3 所示。

在施工完成之后，按照标准规范要求进行养护，留置试件的抗压强度满足设计要求。硬化后的表面平整、光亮，没有明显的裂纹及起灰现象，硬化后的地面状态如图 4 所示。

4 结语

建筑垃圾再生骨料在最佳取代率为 40% 时，能配制出和易性良好，满足施工要求，硬化后强度满足要求的混凝土，应用在地辐热混凝土中是可行的。使用建筑垃圾再生骨料，变废为宝，不但创造出经济效益，更能为环境保护做出贡献，具有良好的社会效益。

图3 混凝土入模状态

图4 混凝土硬化后状态

[1]刘秉洁.西安市建筑垃圾资源化研究[D].西安：长安大学，2013.

[2]朱志伟.基于综合利用建筑垃圾再生骨料混凝土的研究[D].昆明：昆明理工大学，2007.

[3]林志韦.建筑垃圾在混凝土中的再利用研究[J].科技资讯，2006,26: 62-63.

[4]朱丽苹.建筑垃圾综合利用现状及利用技术探讨[J].粉煤灰，2012,03: 27-29.

[5]谭勇.浅析低温热水地板辐射混凝土保护层裂缝的原因及控制措施[J].石河子科技，2008,01: 46-47.