棚戶改造區(qū)建筑垃圾再生骨料級配分析

黃琴 陳圣寧 陳圣寧 吳玥 帥怡瑩 黃小琴

摘要：采集棚戶區(qū)建筑垃圾，經(jīng)過破碎和篩分處理，得到再生粗骨料和細(xì)骨料，分析細(xì)骨料的級配、細(xì)度模數(shù);分析粗骨料的粒徑、級配。研究結(jié)果：再生細(xì)骨料為粗砂，級配不合格，不能直接用于混凝土作為細(xì)骨料;再生粗骨料符合連續(xù)級配要求，可以用于混凝土的拌合。

Abstract： This paper collects construction waste in shantytowns， crushes and sieves to obtain recycled coarse and fine aggregates， analyzes the gradation and fineness modulus of fine aggregates， and analyzes the size and gradation of coarse aggregates. Research results： The recycled fine aggregate is coarse sand， and the grading is unqualified. It cannot be directly used for concrete as fine aggregate. The recycled coarse aggregate meets the requirements of continuous grading， and can be used for concrete mixing.

關(guān)鍵詞：再生細(xì)骨料;再生粗骨料;骨料級配

Key words： recycled fine aggregate;recycled coarse aggregate;aggregate gradation

中圖分類號：U414? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）09-0180-03

0? 引言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)化趨勢越來越明顯，城市化進(jìn)程越來越快，舊城區(qū)改造、拆遷、擴(kuò)建的范圍越來越廣，由此產(chǎn)生的建筑垃圾回收利用問題也急需得到解決。建筑垃圾多為廢棄的混凝土塊、磚塊、砂漿塊等，這些材料在建筑物拆除過程中其化學(xué)成分并沒有遭到破壞，而是由大塊變成小塊形狀。研究將建筑垃圾回收、破碎后進(jìn)行分級，篩選出粗骨料與細(xì)骨料，二次用于混凝土或砂漿的拌制，制備再生混凝土或再生砂漿，應(yīng)用到工程建設(shè)中，具有重大環(huán)保意義。國內(nèi)外研究學(xué)者在這方面做了許多研究，取得一些可喜的成果。楊秀芬[1]等分析不同粗骨料取代率對再生混凝土各項(xiàng)力學(xué)性能的影響情況。秦善勇[2]等研究再生細(xì)骨料和水灰比兩種因素對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。劉佳蓓[3]通過重型擊實(shí)試驗(yàn)分析3種級配和五種配比的再生骨料對最大干密度和最佳含水率的影響。張萍[4]用再生骨料代替天然骨料，制備再生骨料透水混凝土，研究了目標(biāo)孔隙率、再生骨料粒徑、水灰比等對再生骨料透水混凝土性能的影響。本項(xiàng)目采集棚戶區(qū)建筑垃圾，經(jīng)過破碎和篩分處理，得到再生粗骨料和細(xì)骨料，分析細(xì)骨料的級配、細(xì)度模數(shù);分析粗骨料的粒徑分布，探討再生骨料在工程中的應(yīng)用前景和應(yīng)用方向，以期指導(dǎo)工程材料的制備和運(yùn)用。

1? 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)用建筑垃圾來源于三亞市吉陽區(qū)海羅棚戶改造區(qū)拆遷項(xiàng)目典型住宅建筑物拆除后余留建筑垃圾，經(jīng)過破碎和篩分，得到再生粗骨料和再生細(xì)骨料。采用標(biāo)準(zhǔn)砂石篩進(jìn)行粗骨料和細(xì)骨料的篩分試驗(yàn)，由振篩機(jī)自動震篩，分級稱量和計(jì)算分計(jì)篩余和累計(jì)篩余，獲得再生粗骨料和再生細(xì)骨料的級配數(shù)據(jù)，與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比分析再生粗骨料和細(xì)骨料的情況。

2? 再生骨料分析

2.1 再生細(xì)骨料分析

測得再生細(xì)骨料的篩余情況如表1所示。

根據(jù)表1中的再生細(xì)骨料分計(jì)篩余和累計(jì)篩余，由砂的篩分析細(xì)度模數(shù)公式：

μf=（A2+A3+A4+A5+A6-5*A1）/（100-A1）（1）

可求出該再生細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)為3.53，再生細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)在3.1到3.7之間，為粗砂，細(xì)度模數(shù)較大，表明再生細(xì)骨料整體上粒徑較粗。從再生細(xì)骨料的分計(jì)篩余數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)公稱粒徑為5mm的再生細(xì)骨料占比高達(dá)22.8%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該粒徑砂顆粒級配的（0%-10%）范圍。要使得再生細(xì)骨料的級配達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，必須經(jīng)過嚴(yán)格的篩分，通過減少大粒徑的細(xì)骨料比例或者是增加部分小粒徑細(xì)骨料的比例來調(diào)節(jié)再生細(xì)骨料的級配，使之滿足適用于拌合混凝土的細(xì)骨料的級配要求。另外公稱粒徑小于0.08的顆粒占比4.52%，表明再生細(xì)骨料里含有較多的微粉，從粒徑上判斷，這種微粉相當(dāng)于泥和石粉，其顆粒極其細(xì)小。一方面，在混凝土中微粉會粘附在粗骨料和細(xì)骨料的表面，削弱水泥石和骨料表面的粘接力，降低混凝土的整體強(qiáng)度，影響混凝土的質(zhì)量;另一方面，這些極其細(xì)小的顆粒在拌合混凝土的過程中會吸收大量的拌合水，其中活性顆粒，也就是化學(xué)成分是活性氧化硅或者活性氧化鋁的微粉會和水作用，發(fā)生水化反應(yīng)，生成水泥石，提高混凝土的后期強(qiáng)度，非活性顆粒吸收大量拌合水，降低新拌混凝土漿體的流動性，硬化后水分蒸發(fā)，在原位留下孔隙，導(dǎo)致混凝土的孔隙率增大，強(qiáng)度降低。故針對再生細(xì)骨料中占比不小的細(xì)微顆粒，要將其分離出來，做成份分析后可以看情況利用。

再生細(xì)骨料級配曲線、與砂的標(biāo)準(zhǔn)級配區(qū)曲線如圖1、圖2、圖3所示。

從圖1、圖2和圖3中可以發(fā)現(xiàn)，將再生細(xì)骨料的累計(jì)篩余曲線與砂顆粒級配區(qū)對比，再生細(xì)骨料的級配均不落入任一級配區(qū)，表示再生細(xì)骨料的級配不合格，不能直接用于混凝土作為細(xì)骨料。觀察圖1、圖2、圖3可以看出，再生細(xì)骨料的級配曲線更接近于Ⅰ區(qū)砂的級配，其中粒徑為1.25mm、0.630mm、0.315mm、0.160mm的累計(jì)篩余符合Ⅰ區(qū)砂的級配范圍，粒徑為2mm、5mm的出現(xiàn)明顯偏差。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因有可能是在建筑垃圾破碎和篩分過程中，粒徑較小的粗骨料經(jīng)過破碎，粒徑變小，進(jìn)入5mm的粒徑范圍，成為再生細(xì)骨料，導(dǎo)致再生細(xì)骨料中粒徑較大的2mm、5mm的骨料占比偏高。

2.2 再生粗骨料分析

分離棚戶區(qū)取樣的建筑垃圾中的玻璃碎片、塑料塊、纖維布等雜質(zhì)后，對建筑垃圾進(jìn)行破碎和篩分，得到粒徑在5mm以上的再生粗骨料，采用公稱直徑為5-40mm的標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行石子篩分試驗(yàn)。測得再生粗骨料的篩余情況如表2所示。

從表2中可以發(fā)現(xiàn)，再生粗骨料顆粒在各個(gè)篩上均有篩余，呈現(xiàn)良好的級配分區(qū)，但是再生粗骨料的級配是否合格，要通過再生骨料的累計(jì)篩余與標(biāo)準(zhǔn)碎石顆粒級配進(jìn)行對比分析。良好的級配在拌合混凝土?xí)r使不同粒徑的骨料錯(cuò)落填滿空隙，使得混凝土整體的孔隙率較低，總表面積也小，這樣可以減少水泥漿附著的面積，并提高混凝土的密實(shí)度。從實(shí)驗(yàn)中觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過分離、破碎、篩分后得到的再生粗骨料，基本為堅(jiān)硬的碎石料，和天然碎石的區(qū)別在于再生粗骨料的表面覆蓋有一層細(xì)微的水泥漿微粉，使得再生粗骨料色澤暗淡，若采用自來水沖刷再生粗骨料，則可去除部分表面附著的微粉。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定5mm-40mm的連續(xù)粒級以及再生粗骨料對應(yīng)的累計(jì)篩余如表3所示。

將表2中再生粗骨料的累計(jì)篩余與標(biāo)準(zhǔn)對碎石的顆粒級配規(guī)定（如表3所示）做對比分析，可以看出，再生粗骨料符合公稱粒徑為5mm-40mm的連續(xù)粒級級配情況，基本達(dá)到拌合混凝土的骨料相應(yīng)的級配要求，表明再生粗骨料基本可以直接用于混凝土的配制，這與再生細(xì)骨料的篩分結(jié)果截然不同。這可能是因?yàn)樵偕?xì)骨料中不但含有拌合混凝土用的砂，還有輕質(zhì)混凝土砌塊、各種蒸養(yǎng)磚、砌筑砂漿、抹面砂漿等中的砂和微粉，這些用途的砂對顆粒粒度要求不同，導(dǎo)致建筑垃圾破碎后得到的砂不符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。而再生粗骨料的來源基本只有混凝土中的石料，并且石料堅(jiān)硬在破碎過程中基本不發(fā)生劇烈的壓碎現(xiàn)象，所以建筑垃圾破碎、篩分后得到的粗骨料可以基本符合標(biāo)準(zhǔn)要求，而再生細(xì)骨料不符合要求，必須經(jīng)過重新調(diào)配比例才能適用于工程。

3? 結(jié)論與展望

通過篩分試驗(yàn)，對棚戶改造區(qū)取樣的建筑垃圾的再生粗骨料和細(xì)骨料進(jìn)行篩分，得到以下結(jié)論：①再生細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)為3.53，為粗砂，其中公稱粒徑為5mm的再生細(xì)骨料占比高達(dá)22.8%、公稱粒徑小于0.08的顆粒占比4.52%;②再生細(xì)骨料的級配均不落入三個(gè)級配區(qū)，級配不合格，不能直接用于混凝土作為細(xì)骨料，必須經(jīng)過重新調(diào)配比例才能適用于工程;③再生粗骨料符合公稱粒徑為5mm-40mm的連續(xù)粒級級配情況，基本達(dá)到拌合混凝土的骨料相應(yīng)的級配要求，表明再生粗骨料基本可以直接用于混凝土的配制，若經(jīng)水沖刷晾干后效果更好。

從實(shí)驗(yàn)中可以看出，利用建筑垃圾制備的再生粗骨料基本可以滿足級配要求，另外再生細(xì)骨料經(jīng)過調(diào)整比例滿足級配要求后也能在工程中使用，表明對再生骨料進(jìn)行深入研究具有重要工程意義和環(huán)保意義。值得研究的方向包括：①研究再生骨料顆粒表面的結(jié)構(gòu)與成份，探討水泥漿體加入發(fā)生水化反應(yīng)后，混凝土再生骨料與水泥石的界面結(jié)合強(qiáng)度及其影響因素;②粒徑小于0.08mm的再生微粉的結(jié)構(gòu)與成份，探討其利用價(jià)值及用途;③再生細(xì)骨料級配的調(diào)整方法，怎樣獲得良好級配的再生細(xì)骨料，使其在工程中得到運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊秀芬，梁嘉俊，周峰，等.廢棄粗骨料再生混凝土的力學(xué)性能研究[J].磚瓦世界，2019（22）：134.

[2]秦善勇，閆春嶺，王海龍.再生細(xì)骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)[J].粉煤灰綜合利用，2019（5）：14-17.

[3]劉佳蓓，秦浪靈，張緣.建筑垃圾再生骨料擊實(shí)試驗(yàn)分析[J].建材世界，2019，40（6）：19-20，29.

[4]張萍，陳景，蘭聰，等.再生骨料透水混凝土性能研究[J].四川建材，2019，45（8）：1-3，10.

課題項(xiàng)目：國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目：建筑垃圾制備再生輕質(zhì)混凝土新型復(fù)合材料研究（201813892028）。

作者簡介：黃琴（1996-），女，四川宜賓人，本科在讀，研究方向?yàn)楣こ添?xiàng)目現(xiàn)場管理以及工程材料運(yùn)用。