深圳市金众工程检验检测有限公司 广东深圳 518000
摘要：随着城市化进程的持续进行，旧城区改造和旧建筑拆迁过程中，会产生大量的建筑垃圾，尤其是废弃混凝土和砌体砖，如果得不到有效处理，其将会造成严重的环境污染。经过实际工作实践发现，在混凝土配合比设计中，建筑垃圾可以制作成再生骨料应用在C30以下的中低强度混凝土中，所以设计出合理的再生骨料混凝土配合比，使其变废为宝，节约天然矿石的使用，改善生态环境，在实际实践应用中，可以通过调整再生骨料混凝土配合比中的水胶比来得到满足实际工程应用的混凝土生产配合比。
关键词：建筑垃圾再生骨料；混凝土配合比设计；水胶比；环境保护；工程应用
【Abstract】With the continuous progress of urbanization，a large amount of construction waste will be generated during the renovation of old urban areas and demolition of old buildings，especially abandoned concrete and masonry bricks.If not effectively treated，it will cause serious damage.Environmental pollution.Through practical work practice，it is found that in the concrete mix design，construction waste can be made into recycled aggregates in medium and low-strength concrete below C30，so a reasonable proportion of recycled aggregate concrete is designed to make it waste.To save the use of natural ore and improve the ecological environment.In practical application，the ratio of water to glue in the mix ratio of recycled aggregate concrete can be adjusted to obtain the concrete production mix ratio that meets the actual engineering application.
根据中国混凝土网给出的不完全统计，2018年我国的商品砼的产量为25.47亿立方米，根据这个数据可以推算出2018年生产这么多混凝土所消耗的天然粗骨料（主要为石灰岩）多达30亿吨左右，而且消耗量还在保持增加。在开采石灰岩矿石的过程中，会对生态环境造成严重破坏，于此同时，我国旧城区改造过程中由于拆迁老旧建筑和公共设施，会产生大量的建筑垃圾，这些建筑垃圾中碎混凝土块，碎砖块占据主要成分，这些建筑垃圾占到了城市垃圾的30%-40%，每年建筑垃圾排放量超过了4亿吨，且大部分建筑垃圾采用露天堆放的方式进行处理，这样会导致其中的有大量碱性物质渗入土壤和水环境中，从而诱发诸如土壤和水质碱化等环境污染问题。
对建筑垃圾重复利用在我国起步比较晚，相比与欧美，日本等发达国家而言，在建筑垃圾利用率上存比较大的差距。目前我国对建筑垃圾处理方式非常粗暴，基本上是回填掩埋，或者运输到人员稀少郊区进行堆放处理，这样的处理方式会对土壤和地下水的PH平衡造成很大影响。在实际工程应用中发现，废弃的碎混凝土块和砖块具有一定的强度，所以在一些房屋建筑的附属工程、道路路基工程中得到一定应用，但是使用量有限，效果还有待进一步验证。为了更好的提高建筑垃圾再生骨料利用效率，则需要对混凝土配合比设计进行研究，这样不仅可以实现建筑垃圾再生骨料的有效利用，而且还能够节约自然矿产资源，有利于生态保护，形成产业良性化循环，为我国建筑行业的健康、可持续发展作出贡献。
1.再生骨料混凝土配合比设计特点
1.1水灰比
通过对相关资料数据调查与实际研究发现，在水灰比相同的情况下，与普通混凝土相比，由建筑垃圾再生骨料制作而成的混凝土，其所具有的抗压强度下降了8MPa左右，此时可以通过降低水灰比的方式来有效提高再生骨料混凝土的强度。实际上，在低水灰比条件下，再生混凝土所具有的各方面性能与普通混凝土存在比较大的差距，如果水灰比大于0.45 时，再生混凝土与普通混凝土具有相同的强度，如果水灰比在 0.35～0.45时，随着水灰比的增大再生混凝土与普通混凝土的强度差异变小，而当水灰比小于0.45时，与普通混凝土相比，再生混凝土的强度降低值达了30%左右。总之，在建筑垃圾再生骨料制作混凝土过程中，水灰比的大小会对再生混凝土抗压强度产生决定性的影响，因此在利用建筑垃圾再生骨料过程中，需要对混凝土配合比中的水灰比进行科学、合理的控制，以此来有效提高再生混凝土的抗压强度，为保证强度的富余，在胶凝材料中，水泥选用标号为P.O42.5（R）级的普通硅酸盐，粉煤灰选用II级粉煤灰。
1.2砂率
建筑垃圾再生骨料一般是由大块固体废弃物破碎而成，他们所具有的成分存在一定的差异。虽然对其进行了整形处理，但是与天然骨料相比，其表面状态还存在比较大的差别，由于再生骨料的表面断面多，并且微裂缝、毛细孔大量存在，从而造成其具有较大的比表面积，从而增大了搅拌的需水量。为了骨料对总需水量的不变，则需要适当的降低砂率，同时还要保证再生骨料混凝土的和易性，以此来使混凝土材料内摩擦力降低，则需要实际工程应用需求对再生混凝土配合比中的砂率进行合理的控制。
1.3单位体积用水量
与天然骨料相比，建筑垃圾再生骨料的吸水率比较高，此时如果继续按照普通混凝土配合比设计要求来确定单位体积用水量可能会对混凝土的整体性能产生不利影响。通过相关调查和实验研究发现，建筑垃圾再生骨料配置而成的混凝土所需要的单位体积用水量要明显的高于普通混凝土的单位体积用水量。但是，如果加水量过多，也会降低再生骨料混凝土强度，导致其干缩性增大，极易诱发各种裂缝，所以需要通过实验手段验证出合适的再生骨料掺量，掺量过少，不能实现其经济性，掺量过多，又会降低最终强度。此时，就需要结合实际情况来对再生骨料混凝土配合比中的单位体积用水量进行合理计算，以此来确保混凝土的整体强度。
1.4 再生骨料用量
为了更好的提高建筑垃圾再生骨料混凝土性能，可以用建筑垃圾再生骨料来部分替代天然骨料或全部替代天然骨料的方式来进行混凝土配合比设计，拟配制再生砖块混凝土、再生骨料混凝土、人工混合再生骨料ZSGL-0混凝土，并对各类混凝土的性能进行分别测试。所以需要通过实验手段验证出合适的再生骨料掺量，掺量过少，不能实现其经济性，掺量过多，又会降低最终强度。通过相关实验和资料分析可知，如果再生骨料取代率低于30%时，此时产生的再生骨料混凝土所具有的抗压强度与普通混凝土基本一致。然而，随着再生骨料取代率的提升，与普通混凝土相比，由建筑垃圾再生骨料所生成的混凝上抗压强度不断降低。同时，本次试验通过对再生骨料构成特点进行分析发现，将再生骨料中含砖块量控制在30%左右，不仅可以提高再生骨料的利用率，而且还可以确保混凝土的整体性能和强度。
2.建筑垃圾再生骨料混凝土配合比设计方法
式中，fcu，o表示配制强度，单位是MPa；fb表示胶凝材料强度实测值，单位是MPa；Wa/B表示再生骨料混凝土水胶比，其中的Wa 表示再生骨料混凝土净用水量，单位为kg；β表示再生粗骨料替代率。
2.3单位用水量的确定
通过对再生骨料混凝土和易性可结合试块的力学性能进行分析可以发现，在混凝土配合比设计过程中，需要将单位用水量控制在150kg～170kg之间，一般需要根据具体情况给予准确确定。
2.4确定粗骨料级配及砂率（βs）
本次混凝土配合比设计过程中，选择了两种再生粗骨料，粒径范围分别是9.5mm～19.0mm 和 19.0mm～31.5mm，随后按照6组不同比例对再生骨料进行掺配，该过程中需要按照一定的比例掺配4.75mm～9.5mm的小颗粒，并对其堆积密度进行测量，如表1所示。实际上，密实堆积一般需要将骨料装入容积筒后进行反复振实处理，松散堆积一般是指骨料自由装入容积筒中。
通过对图1进行分析可以发现，如果4.75 mm～9.5mm骨料颗粒含量达到了10%～15%时，可以有效提高再生粗骨料松散堆积密度，如果4.75 mm～9.5mm骨料颗粒含量达到了15%～20%时，将会使再生骨料松散堆积密度提高速度变缓。在对再生粗骨料进行紧密堆积密度测定后发现，其测定结果与松散堆积密度比较相似。
图表2不同粒径颗粒含量大小对再生粗骨料堆积密度所产生的影响
3.实例分析
本次实例主要是用 C25 再生骨料混凝土来配制非承重预制构件，选择了P.O 42.5R标号的水泥，水泥产地品牌：广东英德海螺牌，其1d快速强度值为46.5MPa，28d抗压强度实测值为45.8MPa；粉煤灰选择了F类Ⅱ级粉煤灰，产自妈湾电厂，粉煤灰掺量控制在20%左右；细骨料为东莞河砂，表观密度2560kg/m3，堆积密度为1540kg/m3，细度模数2.6，含泥量0.9%，为了减少用水量，选择35%的砂率；粗骨料中的天然碎石选择产自惠州石灰岩，压碎指标为10.5，含泥量0.9%，规格为5～25mm连续级配；再生粗骨料砖块含量30%，连续级配为5mm～31.5mm，在粗骨料中的替代率为30%；拌和水选择了深圳市自来水，外加剂为标准型聚羧酸高性能减水剂，减水率25.8%，外加剂掺量为2%。借助修正的再生骨料混凝土配合比设计方法和鲍罗米公式，来计算再生骨料混凝土的配合比，经过计算，得出的设计配合比如表2所示。
图表3 不同水胶比的再生骨料砼与龄期强度的关系
根据数据表4和图表3的数据结果，可以看出，降低再生骨料混凝土的水胶比可以显著提高混凝土的强度值，结合混凝土配合比设计的四大基本要求，力学性能、工作性、耐久性、经济性来考虑，在实际工程应用中，可以选择A组配合比。
4.结束语
综上所述，建筑垃圾是建筑工程施工中比较常见的物质，尤其是拆迁改造工程中所产生的具有一定强度的混凝土碎块和砖块，通过科学手段，不断的优化配合比，在保证力学性能的基础上，尽可能的提高建筑垃圾再生骨料在混凝土配比中的掺量，使得建筑垃圾再生骨料在混凝土生产中得到更加广泛的利用，不仅可以消化掉大量的建筑垃圾，减少自然矿产资源的浪费，对生态环境保护的贡献力显著，符合现代所提倡的绿色经济主题，有效推动建筑行业的发展。
参考文献
[1]张喜民，田寅.建筑垃圾再生骨料混凝土配合比设计方法研究[J].交通节能与环保，2018，9（3）：73-74.
[2] 田盼盼，关挺，梁芮.新疆地区建筑垃圾再生骨料在混凝土中的应用研究与展望[J].广东建材，2016，11（8）：131-132
论文作者:莫煜星
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/23
标签：骨料论文; 混凝土论文; 建筑论文; 垃圾论文; 水灰比论文; 强度论文; 用水量论文; 《建筑学研究前沿》2019年9期论文;