建筑垃圾更新骨料基本特性研究

近些年来，随着我国建筑业的蓬勃发展，每天都有旧建筑物被拆除，新建筑物在兴建，但同时也产生了大量的建筑垃圾，这些建筑垃圾对自然环境带来了很大的压力。而如果将废弃的建筑垃圾( 废混凝土块、废砖、废砂浆) 作为一种资源，经裂解、破碎、清洗和筛分等加工处理，可以得到再次用于生产混凝土的骨料———更新骨料。

更新骨料主要由单独成块的和表面附着老水泥砂浆的天然粗骨料组成，因而其表面粗糙，棱角较多，导致更新骨料与天然骨料存在一定的差异。用更新骨料部分或全部代替天然骨料配制得到的混凝土称为更新混凝土。更新混凝土技术通常被认为是解决建筑垃圾问题较有效的方式。

建筑垃圾废料通过再循环利用，一方面可解决大量建筑垃圾处理困难及由此造成的自然环境日益恶化等问题，另一方面，用建筑垃圾循环更新骨料替代天然骨料可以减少建筑业对天然集料的消耗，从而减少对天然砂石的开采，缓解天然骨料日趋匮乏的压力并降低大量开采砂石堆自然环境的破坏，故可产生良好的经济价值和社会效益。

1 更新骨料的加工工艺

用于制备更新骨料的建筑垃圾中除了废弃混凝土外，还有碎砖、瓦、玻璃、陶瓷、石膏，此外还有废弃塑料、废弃橡胶、轮胎、木材、废纸等，所以为了得到高品质的更新骨料，在更新骨料的生产与加工过程中需将不同的切割破碎设备、传送机械、筛分设备和清除杂质的设备农业生产体系地组合在一起，共同完成破碎、筛分和除去杂质等工序。

从目前来讲，国外更新骨料的生产工艺普遍存在加工设备多、生产成本高等特点，而国内设备则存在加工设备不精良、回收利用率和生产成本较高等问题。尤其在青海这样的西部欠发达省份，更新骨料的加工工艺还处在比较简单的小作坊生产的水平。这种落后的加工工艺会对我省的建筑垃圾更新利用带来消较的影响。

2 更新骨料的性能指标

2. 1 粒形与表面构造

更新骨料的外观略为扁平，同时带有若干棱角，外形介于碎石与卵石之间。更新骨料的这种外形将会降低新拌更新混凝土的工作性。更新骨料的表面比较粗糙，孔隙较多，天然骨料的表面则相对比较光滑。肉眼可以看到更新骨料表面大都附着或多或少的水泥砂浆。

2. 2 密度

与天然骨料比较，更新骨料的堆积密度和表观密度均有所降低，原因主要是其表面水泥砂浆含量较高。

2. 3 含泥量

更新骨料的含泥量远高于天然骨料，不能满足JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的要求，这主要是由于更新骨料的破碎工艺所致。由于含泥量过高会对混凝土的性能产生不利影响，如强度降低、收缩加大等，因此拌制混凝土前应该对更新骨料进行水洗或者改进其加工工艺。

2. 4 吸水率

从结果看，更新骨料的24 h 吸水率明显高于天然骨料，约为天然骨料的8 倍，其原因主要是更新骨料表面附着部分水泥砂浆，其孔隙率大。更新骨料吸水率高，导致为了使其拌制的混凝土获得与普通混凝土相同的工作性需要增加拌合水的用量。更新骨料的高吸水率通常被认为是其相对于天然骨料较重要的特征。

2. 5 针片状颗粒含量

经测试本研究中的天然骨料和更新骨料的针片状颗粒含量分别为2. 84%、1. 01%，两个数值略有差距，表明该更新骨料的形状与天然骨料较为相似，能够满足JGJ 52—2006 的要求，其形状不会对更新混凝土的工作性和强度产生显著不良影响。

2. 6 压碎指标值

压碎指标值反映的是骨料抵抗压碎的能力。本研究中对天然骨料和更新骨料经过压碎试验证明，更新骨料的压碎指标值明显高于天然骨料，表明更新骨料的强度较低，这主要是因为更新骨料表面水泥砂浆含量较高且粘接较弱，导致更新骨料较天然骨料易破碎。不过由表1 可见，根据国标JGJ 52—2006，本研究中采用的更新骨料还是能满足国标中C30 混凝土对压碎指标的要求。

3 更新骨料配制的混凝土强度试验结果

为了考察更新骨料对更新混凝土性能的影响，本研究按照C30 混凝土的强度要求共设计完成了RC1，RC2，RC3，RC4 4 个更新粗骨料取代率不同的试验，其更新粗骨料取代率分别为30%，50%，70%，高标准。试块的制作在青海大学高原建筑材料实验室进行。更新混凝土拌和物在搅拌成型24 h 后拆模，在标准条件下养护至一定试验龄期时测其抗压强度，试块尺寸均为100 mm × 100 mm × 100 mm。

可以看出，用更新骨料配制的更新混凝土均表现出良好的力学性能。其中当取代率为30%、50%、高标准时，更新混凝土的抗压强度随着更新骨料取代率的增加表现出逐渐减小的趋势，不过在取代率为70%时，更新混凝土的抗压强度较高，这可能是此时更新骨料与天然骨料两者形成的级配较优，也可能是由于试验结果的随机性造成的。

4 结论

( 1) 更新骨料的循环利用对混凝土工业的可持续发展具有非常积较地作用，而通过本试验研究发现本研究中采用的西宁市北川河某更新骨料加工厂生产的更新骨料的粒形与表面构造、表观密度、吸水特性、强度、坚固性等与天然骨料不同，这些特性会对更新骨料混凝土工作性、力学性能、变形性能及耐久性等性能产生影响。故为了更好地推动更新骨料混凝土发展，应该制定相关的应用标准和规范用于指导更新骨料的生产与应用。

( 2) 试验中更新骨料的含泥量远高于JGJ 52—2006 中的要求，因此为了不影响更新混凝土的性能，在拌制混凝土前应该对更新骨料进行水洗或者改进其加工工艺。

( 3) 通过利用更新骨料配制的更新混凝土的试验结果来看，其抗压强度均能达到C30 混凝土的强度要求。其中当取代率为30%、50%、高标准时，更新混凝土的抗压强度随着更新骨料取代率的增加表现出逐渐减小的趋势，不过在取代率为70%时，更新混凝土的抗压强度较高，这可能是此时更新骨料与天然骨料两者形成的级配较优，也可能是由于试验结果的随机性造成的。

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