再生混凝土.docx

1、再生混凝土再生混凝土北京建筑工程学院实验6号楼工程试验阶段和施工过程中使用的都是全再生骨料混凝土，只是在原材料材性试验时才筛分成再生粗、细骨料进行相应的检测。再生骨料由北京元泰达环保建材科技有限公司生产，骨料生产原料主要为废混凝土基础；再生混凝土由新奥混凝土搅拌公司生产。一、试验配合比研究1、原则、目的与技术路线配合比研究的原则：（1）所用的配合比是以新奥混凝土搅拌站长期使用的成熟配合比为基础而改进的；（2）所用原材料除骨料以外与搅拌站长期使用的完全一致。配合比研究的目的：为了适应大多数搅拌站的技术水平和原材料供应状况，为今后全面推广建筑垃圾再生混凝土打下坚实基础。试配过程中首先要解决的是建筑

2、垃圾再生混凝土的工作性能，即要求初始坍落度200mm以上，2h后能保持在160mm左右；然后是强度，试配强度需满足 ，还要综合考虑再生混凝土的耐久性和经济性，并以确保强度和工作性能为最终决定指标。再生混凝土配合比的研究主要是通过调整用水量、砂率、水灰比（水胶比）、水泥与掺和料用量、掺和料品种等因素来实现的，试验过程中总共进行了52个配合比试配，合计182组试验，最终选出满足工程需要的施工配合比。2、配合比试验再生骨料的材性、砂率、水胶比、胶凝材料用量、矿物掺合料的种类和掺量等都对混凝土的性能有明显影响。但由于我们的试配是建立在搅拌站原有配合比和原材料的基础上的，因此，主要针对建筑垃圾再生骨料的

3、特性进行了需水量和砂率影响的试验研究。试验结果表明：（1）再生骨料比天然骨料需水量大，但采取适当措施，可配制出工作性和强度均满足工程需要的再生混凝土，坍落度大于200mm，无离析和泌水，1h坍落度损失为零；（2）再生细骨料的加入，明显改善了混凝土的和易性，特别对黏聚性和保水性有利，但由于其对需水量影响较大，因此，要尽量采用低再生细骨料比率。从本批再生骨料试验结果分析，砂率以40%为宜；（3）为减少混凝土需水量和坍落度损失，宜掺用一定比例的天然骨料，本试验的天然粗骨料为50%左右，天然细骨料为30%左右。三、再生混凝土的应用效果1、 搅拌站出罐留样 在实验楼的浇筑过程中，在搅拌站就对混凝土进行了

4、出罐留样，并检验了混凝土的坍落度和强度，见表23。表23 搅拌站出罐留样混凝土坍落度和强度编 号设计强度（MPa）7天强度（MPa）28天强度（MPa）坍落度（mm）结构部位32083033.351.2220基础柱、梁、墙37583033.541.9210首层柱、剪力墙39533029.842.5210首层顶梁、板41173026.036.0230二层柱、剪力墙从表23可以看出，搅拌站出罐留样再生混凝土的强度都达到了设计要求，坍落度也满足现场施工要求。2、现场施工性能对于现场混凝土的施工来说，最重要的是大流动性及良好粘聚性、保水性和保坍性。由于实验楼施工现场作业面狭窄、钢筋密度大（见图9），现

5、场混凝土浇筑只能用小泵进行，这样不仅对混凝土的流动性有很高的要求，同时对混凝土的保坍性也有很高的要求。在施工过程中，就曾出现过由于堵车、坏泵等原因而使得施工时间延到3小时以后的情况。现场施工证明，再生混凝土满足了本工程施工所要求的工作性能（见表24）。图9 施工现场作业面窄、钢筋密度大表24 施工现场坍落度检测情况表编 号结构部位实测坍落度（mm）粘聚性、保水性、流动性0913柱底板200粘聚性好、保水性好，流动性好0929-1柱220粘聚性好、保水性好，流动性好0929-2底梁165粘聚性好、保水性好，流动性良0929-3底梁230粘聚性好、保水性好，流动性好0929-4柱170粘聚性好、保

6、水性好，流动性良1010-1剪力墙240粘聚性好、保水性好，流动性好1010-2地梁160粘聚性好、保水性好，流动性好1013-1剪力墙250粘聚性好、保水性好，流动性好1013-3梁170粘聚性好、保水性好，流动性良1013-4梁230粘聚性好、保水性好，流动性好 1101-6柱200粘聚性好、保水性好，流动性良1101-7柱215粘聚性好、保水性好，流动性好1101-8板200粘聚性好、保水性好，流动性良1101-9板200粘聚性好、保水性好，流动性良1101-10梁170粘聚性好、保水性好，流动性好3、施工现场留样施工过程中，对现场混凝土进行了试块留样（见图10、图11、表25和表26）

7、，实验楼所使用的混凝土设计强度均为C30（基础垫层为C15），现场留样试验的试块尺寸为100mm100mm100mm，表25中所列强度是换算成标准试块后的强度值。 表25 施工现场留样强度情况表试件编号28天抗压强度（MPa）与设计强度比值（%）养护方式结构部位LJ02143.3144标准柱基础LJ02240.6135标准柱基础LJ02344.7149标准柱基础LJ02441.8139标准柱基础LJ03135.9120标准基础梁、剪力墙LJ04139.6132标准基础梁LJ04235.4118标准基础梁LJ04335.8119标准基础梁LJ04440.4135标准基础梁LJ05135.6119

8、标准一层结构柱LJ05137.9126同条件一层结构柱L05236.0120标准一层结构柱LJ05235.2117同条件一层结构柱LJ06133.0110标准一层顶板、梁LJ06141.9140同条件一层顶板、梁LJ07236.3121同条件二层结构柱LJ07241.3138同条件二层结构柱图10 浇筑现场混凝土留样表26 混凝土现场留样试块强度统计分析最大值最小值平均值标准差达到设计强度百分比（%）（MPa）44.733.038.53.3128图11 现场留样试场强度检测值从表26中可以看出，现场所留17组混凝土试块28天强度均大于设计强度等级的要求,平均达38.5MPa，为设计强度的128

9、%；标准差为3.3MPa。根据GB 5016492的技术指标，现场再生混凝土的质量控制达到优良水平。4、再生混凝土耐久性能（1） 抗氯离子扩散抗氯离子扩散性能是混凝土耐久性能的重要指标，再生混凝土氯离子扩散系数检测结果及评价见表27。表27 再生混凝土抗氯离子扩散系数组号扩散系数(cm2/s)评价组号扩散系数(cm2/s)评价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Z118.338E-9低Z177.121E-9低Z121.325E-8中Z185.

10、059E-9低根据NEL法评价指标，再生混凝土的抗氯离子扩散系数处于中等或低等水平，抗氯离子扩散性能良好，说明再生混凝土中孔隙数量适宜、孔隙结构良好，能够满足混凝土耐久性要求。（2） 抗冻融性能 抗冻融性能是混凝土耐久性能的重要指标，本试验中再生混凝土抗冻融性能的检测情况见图12，检测结果见表28和表29。 图12 混凝土抗冻融试验表28 全级配无天然骨料再生混凝土抗冻融性能（实验室）编 号强 度(MPa)强度损失（%）质量损失（%）同龄期对照组50次冻融循环后H-537.239.7-70.4H-643.037.7120.4表29 现场留样再生混凝土抗冻融性能编号强度损失（%）质量损失（%）备

11、注16.1-0.1（1）龄期：120天；（2）循环次数：100；（3）冻结温度：-10,融化温度：20。22.7-0.1从试验结果可以看出，在实验室进行的全级配无天然骨料再生混凝土试件经过50次慢速冻融循环后强度损失分别为7%和12%，质量损失仅为0.4%，建筑垃圾再生混凝土现场留样试块经过100次慢速冻融循环后强度损失分别为6.1%和2.7%，质量损失都为0.1%。说明再生混凝土的抗冻性能良好，满足混凝土抗冻融性能的设计要求。（3） 干缩性能混凝土的干缩性能是混凝土结构设计的重要指标，关系到混凝土结构的变形和应力重分布。混凝土的干缩过大，对结构承载力和抗震性能等都不利。在本项目中，分别研究了

12、全级配再生骨料混凝土（骨料全为再生骨料，无天然骨料）180d内的干缩情况，以及不同来源的骨料、不同水泥用量、不同水灰比、不同粗细再生骨料掺加比例时再生混凝土45d内的干缩性能，同时还与全天然骨料进行了平行对比试验。试验结果见表30、31和图13、14。表30 全级配再生骨料混凝土干缩试验结果（单位：mm/m） 组号1d3d7d14d28d45d60d90d180dDL-10.0150.1220.3150.5020.6090.7450.7890.8030.832DL-20.0430.2080.4230.6380.7380.8530.8750.8890.889表31 部分再生骨料混凝土干缩试验结果

13、编号骨 料W/C水泥收缩量（mm/m）种 类掺量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%0.434000.0290.0710.1330.2950.3111C40A4粗骨料140%0.434000.0490.155

14、0.3590.4190.4431C70A4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%0.315000.0300.0850.1520.3740.3911X100A4细骨料

15、1100%0.434000.0730.1150.1850.4770.4952X100A4细骨料2100%0.434000.1440.1880.1920.4080.4592C100A4粗骨料2100%0.434000.1140.1160.1770.4100.582从表30结果分析，与普通混凝土一样，再生混凝土的干缩主要发生在成型后的前45天。从表31的试验结果中可以看出，不同骨料再生混凝土45天的收缩量与对照组基本相当，且无明显变化规律，证明可以满足混凝土结构收缩性能的要求。此外，由于钢筋的约束，实际工程中混凝土的收缩值比试验值小，本工程经一年的实践，从外观检查，亦证明了这一点。 图中：A3水泥

16、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。图13 1号再生粗骨料不同掺量时混凝土干缩变化图图14 同水泥用量、同水灰比时不同再生骨料混凝土干缩对比图（4） 碳化性能再生混凝土的碳化性能检测及结果见表32和图15。表32 混凝土碳化情况 编 号水灰比碳化深度（mm）1C-00-A30.7515 1C-40-A30.7511 1C-70-A30.7521 1C-100-A30.758 (a) w/c=0.75 (b) w/c=0.31 (c) w/c=0.43图15 再生混凝土抗碳化性能试验情况本次试验过

17、程中，除水灰比为0.75时的混凝土块有碳化现象以外，水灰比为0.43和0.31时的混凝土都没有出现任何明显的碳化（见图15、表32）。说明在一般情况下，再生混凝土抗碳化性能都满足工程的要求。 建筑实体检验1、外观质量 再生混凝土楼板和墙体表面平整，无裂纹和蜂窝、麻面现象。见图16、17和18。图16 再生混凝土楼面图17 再生混凝土剪力墙图18 再生混凝土楼板2、保温性能再生混凝土现场留样试块导热系数检测结果见表33，建筑实体传热系数检测结果见表34。表33 再生混凝土现场留样保温性能检测结果类 型导热系数W/（m2.K）再生混凝土剪力墙留样0.31粘土烧结砖0.78(资料数据)表34 再生混

18、凝土建筑实体保温性能检测结果类 型传热系数W/（m.K）再生混凝土190mm厚墙+20mm内砂浆2.94250mm厚普通混凝土剪力墙2.96（资料数据）再生砖填充墙（300mm+70mm内外砂浆）1.69陶粒空心砌块填充墙（300mm+70mm内外砂浆）1.39由表33可以看出，再生混凝土的导热系数比普通烧结粘土砖要低一半以上；由表34可以看出，190mm厚再生混凝土实体传热系数比250mm厚普通混凝土的低，再生砖填充墙的传热系数比陶粒空心砌块填充墙的略高。如果配以其它措施，再生混凝土和再生砖完全可以应用于保温性能良好的节能建筑。3、回弹试验 结构竣工后，对该楼实体进行了全面的回弹（见图19）

19、，试验结果见表35。图19 地基的回弹试验表35 建筑实体回弹试验结果结构部件及名称平均值（MPa）标准差（MPa）现龄混凝土强度推定值（MPa）达到设计强度比值（%）回弹时混凝土龄期（天）三层柱、梁、板35.31.0933.511236二层楼梯间35.81.1034.011336一层柱、墙44.1 3.3538.612965二层柱33.92.1330.410154从表35中可以看出，再生混凝土的强度完全满足设计要求。 经济分析1、直接经济效益以剪力墙C30再生混凝土为例，将搅拌站原有配合比与本实验楼的施工配合比单方材料成本进行对比。北京市目前价格情况为：天然砂为45元/吨；天然石约35元/吨

20、；再生骨料20元/吨；水泥440元/吨；减水剂（液态）2.4元/千克。成本对比分析见表36。表36 C30再生混凝土与天然砂石混凝土成本分析表用 量类别水（kg）水泥（kg）砂（kg）石（kg）外加剂（kg）总 计搅拌站原配比170325688（天然）1031(天然)12.30/实验楼配比181353677(1/3天然)564(天然)+ 451(再生）13.17/原配比成（元）0143.031.036.129.5239.6新配比成（元）0155.319.228.831.6226.4节 省（元）0-12.311.87.3-2.14.7从表36中可以看出，实验楼的施工配合比与搅拌站原配合比相比，每

21、方混凝土可节省成本4.7元，约为总成本的2.0%。如果仅从一个混凝土用量不大的工程来说，这种成本节省的经济效益也许并不明显，但是如果以北京市一年生产100万吨再生骨料计算，则可以生产110万方再生混凝土，节约成本500万元以上。经过进一步优化配比以及使用新型高效外加剂，直接经济效益将会更加明显。2、间接效益在资源日趋短缺、环保意识日益强烈、国家和社会各界都致力于可持续发展战略和环境友好型社会建设的背景下，使用再生混凝土可以带来广泛的环境、资源、能源和社会效益。以每一万吨建筑垃圾可以生产出9000吨再生骨料、每万吨建筑垃圾堆放占地1亩、每亩占地费用50万元（北京市）、北京市现有100万吨再生骨料

22、生产能力计算，则间接效益非常明显，见表37。表37 北京市利用再生骨料的间接效益生产能力（万吨）消耗建筑垃圾（万吨）减少堆放用地（亩）减少堆放费用（万元）1001111115550 小结 通过试验，得到以下结论：1、再生细、粗骨料材性满足建筑用砂（GB/T146842001）和建筑用碎石、卵石（GB/T146852001）的各项技术要求，用再生骨料完全可以配制出工作性能、强度指标、耐久性能都满足要求的混凝土；2、由于再生骨料中细粉含量偏高，骨料本身孔隙率大，配制再生混凝土时需水量大、坍落度损失快，为保证再生混凝土的工作性能及耐久性能，要通过科学的配比设计与试配，采用低砂率、掺加天然骨料、选择适宜的矿物掺和料与外加剂等措施来降低用水量，保证混凝土强度和耐久性；3、再生混凝土的生产过程中除了配合比设计以外，其他与普通混凝土无异；4、再生混凝土的施工与普通混凝土相比，更需合理调度，尽量减少泵车运输与等待时间。同时，还要加强再生混凝土的早期养护；5、再生混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能均符合相关标准的规定，满足实际工程的需要；6、再生混凝土建筑的外观质量、保温性能等使用功能满足相关规定的要求；7、本实验楼并未优化配比的C30再生混凝土与普通混凝土成本相比，每方可以节约4.7元。除直接经济效益外，再生混凝土的使用还可以带来巨大环境、资源、能源和社会效益。