再生骨料混凝土在桂林市江河湖庫水系連通工程中的應(yīng)用

閆志勇，陳德偉

（廣西建工集團(tuán)海河水利建設(shè)有限責(zé)任公司，南寧 530000；2.河海大學(xué)，南京 210000）

0 引言

隨著我國水利、交通、城市建設(shè)的快速發(fā)展，建筑垃圾日益增多，傳統(tǒng)的處理方法是直接填埋或露天堆放，不但浪費(fèi)了大量的資源，而且占用土地、污染環(huán)境、破壞土壤結(jié)構(gòu)、造成地表沉降等。同時(shí)清運(yùn)和堆放過程中遺撒粉塵和灰砂飛揚(yáng)等問題又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，將建筑垃圾回收再利用是解決上述問題的有效措施。資源化利用建筑垃圾就是將廢棄的混凝土塊經(jīng)過破碎、清洗、分級后按一定比例與級配混合，部分或全部代替砂石等天然集料，與水泥等配成再生骨料混凝土。再生骨料混凝土在工程中的規(guī)?；瘧?yīng)用不僅可以降低工程施工成本，還能很好地解決建筑垃圾的處理問題[1]。

為了驗(yàn)證再生骨料混凝土是否具有滿足工程應(yīng)用的性能，大量學(xué)者對再生骨料混凝土的各項(xiàng)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。江濤鋒[2]等對再生骨料混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：再生骨料替代率50%～70%并摻入聚丙烯纖維的再生混凝土能夠達(dá)到C15 的強(qiáng)度目標(biāo)值，該配合比完全能夠生產(chǎn)低強(qiáng)度混凝土。Kou 等[3]研究了再生骨料母體的強(qiáng)度對再生骨料混凝土強(qiáng)度的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)母體混凝土強(qiáng)度為80～100 MPa時(shí)，其配制的再生混凝土強(qiáng)度與其十分接近，且再生骨料可以100%取代天然骨料。Alan 等[4]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，選擇合適的替代骨料和級配處理，再生骨料混凝土與用天然骨料的混凝土具有相同的耐久性。以上學(xué)者的研究均表明再生骨料混凝土同樣具有優(yōu)良的力學(xué)及耐久性能。

本文通過采用最大粒徑為80 mm 的再生粗骨料配制再生混凝土在桂林市江河湖庫水系連通工程中的應(yīng)用，研究再生骨料混凝土的工程可行性和經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

廣西桂林市江河湖庫水系連通工程位于桂林市臨桂新區(qū)機(jī)場路以北片區(qū)，為II 等工程，護(hù)岸等主要建筑物按2級建筑物設(shè)計(jì)。由1條連通水道、4條景觀水域、2 條灌溉渠道、5 座壅水壩等組成。新建蘭塘河連通水道連接秧塘支渠與核心區(qū)的蘭塘河水域，長0.586 km；4條景觀水域即沙塘河機(jī)場路上游段水域全長1.674 km；蔡塘河機(jī)場路上游段水域全長1.68 km，沿西干渠西側(cè)水域全長2.124 km，沿秧塘支渠南側(cè)水域全長2.02 km；2條灌溉渠道包括對西干渠規(guī)劃范圍渠段進(jìn)行防滲改造、與西干渠西側(cè)水域緊鄰和與沙塘河交叉渠段進(jìn)行改造，對秧塘支渠渠首至機(jī)場路段渠段進(jìn)行防滲改造；壅水壩包括新建鄔家、葉家、花堽村、鐵盧和陸家村等5 座壅水壩。本文介紹的再生骨料混凝土工程應(yīng)用實(shí)例具體是指采用C20再生骨料混凝土澆筑上述工程 中水域兩側(cè)擋土墻，如圖1所示。

圖1 河岸兩側(cè)擋土墻工程

2 原材料

2.1 再生粗骨料

本工程采用的再生粗骨料全部來自桂林本地的建筑垃圾（見圖2），將回收的母體強(qiáng)度為C20～C40 的建筑垃圾混凝土直接運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，通過可移動(dòng)式再生骨料加工機(jī)械將混凝土塊破碎加工為要求粒徑的再生骨料。

圖2 建筑垃圾

再生粗骨料加工有著嚴(yán)格的步驟要求，具體為：去除建筑垃圾中的大塊雜質(zhì)；對初步篩選的建筑垃圾利用顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎；利用篩分機(jī)對破碎后的建筑垃圾進(jìn)行篩選，去除粒徑小于5 mm 的骨料；去除篩選后的骨料中的金屬雜質(zhì)；對骨料按照粒徑進(jìn)行篩分；最后對再生粗骨料進(jìn)行沖洗。

對經(jīng)上述步驟加工后得到的再生粗骨料的性能指標(biāo)與天然大骨料的性能指標(biāo)進(jìn)行對比（見表1），由表1 可知，再生粗骨料性能指標(biāo)符合《混凝土用再生粗骨料》（GB/T25177-2010）Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求。圖3為再生粗骨料、圖4為天然骨料。

表1 粗骨料的性能指標(biāo)

圖3 再生骨料

圖4 天然骨料

2.2 其他原材料

（1）水泥：海螺牌P·C42.5 復(fù)合硅酸鹽水泥，其性能指標(biāo)見表2。

（2）細(xì)骨料：桂林本地生產(chǎn)的河砂，其性能指標(biāo)及篩分結(jié)果見表3。

表3 河砂的性能指標(biāo)

（3）硅灰：硅灰的化學(xué)成分見表4。

表4 硅灰性能指標(biāo) %

（4）外加劑：本工程選用聚羧酸減水劑。

3 方案設(shè)計(jì)

采用C20 再生骨料混凝土澆筑水域兩側(cè)擋土墻，墻背砂卵石回填，迎水面采用M7.5 水泥砂漿砌大卵石。具體實(shí)施情況見圖5。

圖5 再生骨料混凝土擋土墻設(shè)計(jì)方案

4 配合比設(shè)計(jì)

按照《水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL/T5330-2015）進(jìn)行配比，并根據(jù)坍落度、抗壓、抗?jié)B等試驗(yàn)結(jié)果對方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，最終得到現(xiàn)場施工的混凝土配合比（見表5）。其水灰比為0.5，砂率為30%，外加劑摻量為1%。

表5 天然骨料及再生骨料混凝土配合比 kg/m3

5 施工流程及注意事項(xiàng)

（1）基礎(chǔ)開挖清理。按照圖紙測量放樣，開挖土方。清除擋土墻用地范圍內(nèi)的雜草、垃圾等所有障礙物。對模板內(nèi)的鋼筋及墊塊進(jìn)行固定安裝，并對支護(hù)用木模板提前澆水濕潤。

（2）混凝土攪拌。再生骨料混凝土均為現(xiàn)場攪拌，對原材料進(jìn)行嚴(yán)格稱重，攪拌機(jī)在擋土墻旁邊直接拌制，采用溜槽直接灌入倉內(nèi)。若現(xiàn)場溫度在25℃以上時(shí)，需25～30 min內(nèi)完成。

（3）混凝土運(yùn)輸。由于混凝土均為施工現(xiàn)場攪拌，因此主要采用手推車及挖土機(jī)等運(yùn)輸方式，運(yùn)輸前應(yīng)使用清水對手推車進(jìn)行清洗濕潤，在運(yùn)輸過程中應(yīng)防止離析、泌水等現(xiàn)象的發(fā)生，并在再生骨料混凝土初凝前將再生骨料運(yùn)輸至指定地點(diǎn)。

（4）澆筑振搗。澆筑再生骨料混凝土采用分層澆筑法，每澆筑50 cm進(jìn)行一次振搗，振搗時(shí)采用快插慢拔的方法，插點(diǎn)均勻排列，逐點(diǎn)移動(dòng)，按順序進(jìn)行。

（5）養(yǎng)護(hù)。在再生骨料混凝澆筑土澆筑完成后，在表面覆蓋一層薄膜，并每隔一段時(shí)間對其澆一次水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

6 工作性能

為評價(jià)再生骨料混凝土的工作性能，在現(xiàn)場施工時(shí)直接制作150 mm×150 mm×150 mm 的混凝土試塊，在規(guī)定的條件下養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后進(jìn)行力學(xué)性能和耐久性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表6。結(jié)果表明：再生骨料混凝土的力學(xué)性能和耐久性能均達(dá)到工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，采用C20 再生骨料混凝土澆筑水域兩側(cè)擋土墻的方案是可行的。

表6 再生骨料混凝土性能指標(biāo)

7 效益分析

該擋墻每公里需混凝土2300 m3，再生骨料混凝土和天然骨料混凝土每公里造價(jià)費(fèi)用見表7。由表7可知，采用再生骨料混凝土每公里造價(jià)費(fèi)用最低，與天然骨料混凝土相比每公里造價(jià)節(jié)約超20萬元。再生骨料及再生骨料混凝土的工程應(yīng)用可以有效緩解廢棄混凝土堆積、砂石料資源緊缺及生態(tài)環(huán)境污染等一系列問題，符合相關(guān)國家政策提出的可持續(xù)發(fā)展要求。

表7 各種類混凝土費(fèi)用

8 結(jié)語

（1）在施工工藝方面，再生骨料混凝土與天然骨料混凝土基本上無大差別，兩者從拌制到后期養(yǎng)護(hù)具有相同的施工流程。

（2）在混凝土性能方面，再生骨料混凝土的力學(xué)性能和耐久性能均達(dá)到工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）在經(jīng)濟(jì)效益方面，本工程中再生骨料混凝土與天然骨料混凝土相比每公里造價(jià)節(jié)約超20 萬元，降低了施工成本。