再生骨料混凝土技术与配合比设计

要技术指标见表 5。
m 表 5 粉煤灰的各项性能指标
土 o 品种
细度 (0.045 方孔 筛筛余 %)
需水量比 (%)
烧失量 (%)
SO3 (%)
粉煤灰
16.9
93
1.4
0.5
c 4.3.2 矿粉 凝 . 唐山产粒化高炉矿渣粉，其性能指标见表 6。
8 表 6 矿粉性能指标
分析结果见表 9、10 及图 1、2。
[ 摘 要 ] 本文讨论了再生骨料、粉煤灰、矿粉不同掺量以及不同水灰比对再生骨料混凝土抗压强度和坍落度的影响。正交试验 表明水灰比和再生骨料掺量是影响再生骨料混凝土强度和坍落度的主要因素，得出了可适用于工程的再生骨料混凝土配合比，通 过对照普通混凝土和再生混凝土的工艺流程对经济成本进行分析，从而在技术和经济层面证明再生骨料混凝土利用的可行性。
颚式破碎机破碎，经过筛分，取粒径范围 4.75 ～ 25mm 作为再
w 生粗骨料。
2.2 再生骨料的基本性能试验
w 本次试验所采用的再生骨料基本性能的测试方法 [1]，按
外观上大部分再生骨料表面包裹有砂浆，少部分为与砂 浆完全脱离的石子，还有部分为砂浆颗粒，加上在破碎过程中 可能产生的大量微裂缝，导致其空隙率较高，表观密度偏小， 吸水率大，压碎指标较大，从表 1 中试验数据不难发现，再生 骨料表观密度较天然骨料小 10% 左右，吸水率较高，压碎指 标明显高于天然骨料。
水平 /
商 因素 h 1
2
. 3
水胶比
0.40 0.50 0.60
粉煤灰掺量 (%) 10 20 30
矿粉掺量 (%) 10 20 30
粗骨料取代量 (%) 0 50 100
胶比，其次为再生骨料掺量。从影响因素来看，水胶比为主要 因素，水胶比越小，强度越高。
由表 10，各因素对 60d 强度试验指标（抗压强度）的影 响按大小次序来说是 A（水胶比）→ D（再生骨料取代量）→ C （矿粉掺量）→ B（粉煤灰掺量）；最好的方案是 A1D1C1B3, 即
2009 年第 9 期
A1 ：水胶比，
第 1 水平，0.40 ；
用、活性及填充作用对混凝土的和易性及强度的提高都有好
D1 ：再生骨料取代量， 第 1 水平，0% ；
处，因此，粉煤灰的使用有利于混凝土的强度和经济效益。
C1 ：矿粉掺量，
第 1 水平，10% ；
4）再生骨料的取代量对混凝土的施工性能有很大影响。
实践技术
4.2.2 粗集料 天然粗集料采用蓟县产碎石 ( 粒径 5.00-25.0mm)，性能
指标见表 4。 表 4 石子各项性能指标
5.2 试验过程 依设定因素 - 水平进行试验，具体试验结果见表 8。
6 试验数据、性能分析及讨论
品 颗粒级 针片状含 压碎指标 表观密度 堆积密度
种 配 (mm)
量 (%)
A1
B2
C2
D2
注 :K1—因素 A,B,C,D 的第 1 水平所在的试验中考查指标 ：抗压强度之和 ； K2—因素 A,B,C,D 的第 2 水平所在的试验中考查指标 ：抗压强度之和 ； K3—因素 A,B,C,D 的第 3 水平所在的试验中考查指标 ：抗压强度之和 ； k1,k2,k3—K1, K2, K3 的平均值，因为是三个指标相加，所以应除以 3，得到
进行正交试验，并进行了强度、成本分析。
商 n 2 再生骨料的基本性能 h 2.1 再生骨料的制备
再生骨料按尺寸大小可分为再生粗骨料、再生细骨料。一
. 般将建筑垃圾筛分后，取 4.75mm 以上的为再生粗骨料，4.75mm 《 以下的为再生细骨料。本次试验所采用再生骨料来自于天津港 w 保税区航保商品砼供应有限公司试验室力学性能破损试块，由
B3 ：粉煤灰掺量， 第 3 水平，30%.
再生骨料的吸水性使得混凝土在拌和时就吸收了很多水分，影
可以看出，对再生骨料混凝土 60d 强度影响最大的是水 响了混凝土的工作性能，建议调整减水剂掺量来满足施工性能。
胶比，其次为再生骨料取代量，掺量越低后期强度越高。
5）在正交设计配合比的基础上，分析得出较优化的配合
普通混凝土用砂石或卵石标准及检验方法（JGJ52-2006）执行。 主要试验包括 ：颗粒级配、针片状含量、表观密度、含泥量、 吸水率、含水率、压碎指标（表 1）。
4.2 集料 4.2.1 细集料
细集料采用福建闽江产洁净中砂，其性能指标见表 3。
表 1 再生粗骨料的材料性能
类型
再生粗 骨料
颗粒 级配
针片状 含量 （%）
4 试验原材料
4.1 水泥 唐山冀东水泥股份有限公司生产的盾石牌 P.O42.5R 普通
硅酸盐水泥，其各项性能指标见表 2。
表 2 水泥的主要物理性能
标准稠 度 用水 量 (mL)
139
凝结时间
初凝 终凝 (min) (min)
160 210
强度 (MPa) 抗折强度 (MPa) 抗压强度 (MPa) 3d 7d 28d 3d 7d 28d 5.2 5.9 8.1 25.6 33.5 47.6
500
良好
32.9
39.9
44.4
47.7
7
0.6
10
30
50
220
490
良好
24.8
31.4
37.1
40.5
8
0.6
20
10
100
200
480
一般
27.7
33.5
40.9
43.8
9
0.6
30
20
0
230
510
良好
26.0
35.4
38.7
45.2
·41·
实践技术
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
表 9 28d 强度作为考查指标
K1
141.5
124.7
129.8
131.3
K2
133.1
128.5
131.1
133
K3
116.4
128.2
130.1
126.7
k1
47.2
41.6
43.3
43.8
k2
44.4
42.8
43.7
44.3
k3
38.8
42.7
43.4
42.2
极差
8.4
1.2
0.33
2.1
优化方案
145.8 140.2 137.4 48.6 46.7 45.8 2.8
C1
147.5 143.4 138.5 49.2 47.8 46.2 3.0
D1
ᔎᑺ˄03D˅
c 凝 .

8 混 8

ᕅડ಴㋴
∈㛊↨ᕅડ ㉝✸♄ᦎ䞣ᕅડ ⷓ㉝ᦎ䞣ᕅડ ‫⫳ݡ‬偼᭭ᦎ䞣ᕅડ
》 [ 关键词 ] 再生骨料 ；基本性能 ；正交设计试验 ；成本分析
土 m 1 前言 o 再生混凝土技术，是将建筑垃圾通过清洗、破碎、筛分 c 后作为混凝土骨料，部分或全部取代天然骨料应用于混凝土生
产的 技 术。这种 混 凝 土具 有减 少建 筑 垃 圾 对环境的 污染，降
凝 低天然砂石料开采量与开采耗能的作用，符合世界环境组织提 . 出的“绿色”的三大含义：（1）节约资源、能源；（2）不破坏环境，
表观
密度 （kg/m3）
含泥量 （%）
吸水率 （%）
压碎 指标 （%）
连续 0.5
2500
0.5
4.20 11.7
·40·
表 3 闽江砂各项性能指标
品种
细度 模数
颗粒 级配
表观密度 (kg/m3)
堆积密度 (kg/m3)
砂
2.7
Ⅱ区
2590
1550
含泥量 (%)
0.3
2009 年第 9 期
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
《 w 表 8 L9(34) 试验数据
w因素
编
w 号
水胶比
粉煤灰掺 量 (%)
矿粉掺量 (%)
粗骨料取 代量 (%)
坍落度 (mm)
拌合物性能
扩展度 (mm)
工作性 (mm)
7d 强度
抗压强度 (MPa)
14d 强度
28d 强度
60d 强度
1
0.4
10
10
0
220
510
良好
38.9
42.6
48.6
54.3
实践技术
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
2009 年第 9 期
再生骨料混凝土技术与配合比设计
戴会生 1 ，王博 1 ，谢振生 2 ，田大萍 1 （1. 天津港保税区航保商品砼供应有限公司 塘沽 300451 ；2. 山东恒建工程监理咨询有限公司 潍坊 261061）
表中结果。
混 级 密度
别 (g/cm3)
8 S95 3.2
比表面积 (m2/kg)
410
活性指 数 28d
102
流动度 比 (%)
102
烧失 量 (%)
1.0
氯离 子 (%)
0.01
从表 9 中可以看出，各因素对 28d 强度试验指标（抗压强 度）的影响按大小次序是 A（水胶比）﹥ D（粗骨料取代量）﹥（B 粉 煤灰掺量）﹥ C（矿粉掺量）；最好的方案是 A1D2B2C2, 即
品 1 图 1 再生骨料混凝土 28d 强度与各因素水平关系
t

n
商 h

. 《
ᕅડ಴㋴
∈㛊↨ᕅડ
㉝✸♄ᦎ䞣ᕅડ
ⷓ㉝ᦎ䞣ᕅડ
‫⫳ݡ‬偼᭭পҷ䞣ᕅ ડ
w 图 2 再生骨料混凝土 60d 强度与各因素水平关系
ᔎᑺ 03D
1 5 试验方案
A1 ：水胶比，
第 1 水平，0.40 ；
品 t 5.1 正交试验设计 本试验采用 L9(34) 正交表 [2] [3] [4]，试验因素水平安排见表 7。 n 表 7 正交试验因素 - 水平表
D2 ：粗骨料取代量， 第 2 水平，50% ； B2 ：粉煤灰掺量， 第 1 水平，20% ； C2 ：矿粉掺量， 第 1 水平，20%。 可以看出，对再生骨料混凝土 28d 强度影响最大的是水
2
0.4
20
20
50
230
510
良好
37.2
41.2
47.7
49.2
3
0.4
30
30
100
200
470
较差
36.8
40.3
47.3
49.8
4
0.5
10
20
100
210
450
一般
31.3
36.5
44.7
45.8
5
0.5
20
30
0
240
520
良好
30.4
38.9
44.0
48.0
6
0.5
30
10
50
220
(%)
(kg/m3)
(kg/m3)
石 5-25
2.6
5.0
2800
1550
6.1 数据分析 对再生骨料混凝土强度极差分析及点图，以再生骨料混
凝土 28d、60d 强度和工作性能等为考核指标，进行回归分析，
再生粗骨料基本性能见本文 2.2 及表 1。 4.3 矿物掺合料 4.3.1 粉煤灰
》 本次试验采用的粉煤灰为大源自文库化电厂的Ⅱ级粉煤灰，其主
3 试验技术思路
再生骨料各方面性能不同于天然骨料，所以再生骨料混凝 土配合比不能简单地套用普通混凝土配合比设计方法，凭经验 已不能科学地安排试验并选取最佳配比 , 由于其影响因素多， 涉及到的参数多，因此本文借助正交试验设计这一现代应用数 学方法 [2], 来安排和设计建筑垃圾再生骨料混凝土的配比试验 方案 , 分析试验成果 , 选择最佳配比。
比参数，即 2# 试验 A1 ：水灰比 0.40 ；B1 ：粉煤灰掺量 10% ；
K1 K2 K3
》 k1
k2
m k3
极差
土 o 优化方案
表 10 60d 强度作为考查指标
152.4 141.5 129.5 50.8 47.2 43.2 7.6
A1
140.6 141 141.8 46.9 47 47.3 0.4 B3
ww 6.2 结论与分析
C2 ：矿粉掺量 20% ；D2 ：再生骨料取代量 50%，将坍落度较 小的缺点通过提高高效减水剂掺量来补偿。经过对配合比试 验结果分析，表明了通过合理的设计配合比，可以生产出强度 较高、和易性较好的再生骨料混凝土。
7 再生骨料混凝土的经济分析
再生骨料混凝土的生产过程（投料过程等）同普通混凝土 大体相同 [6]，再生骨料混凝土中实际是使用了天然骨料和再生 骨料的混合骨料，本次正交试验得出优化配合比的混合比例为 5∶5。目前天津市场上天然粗骨料价格约为 65 元 /t，而再生 骨料，考虑加工和运输的因素，价格约为 30 ～ 40 元，远远低 于天然骨料。为了使再生混凝土有一定的强度，实际水泥用量 会适当提高，根据测算约为 5% 左右，单方增加水泥 10kg，现 在市场上 P.O42.5 水泥约为 380 元 /t，单方增加约 3.8 元，而 骨料按 50% 比例用于混凝土生产则可节省 27.5 ～38.5 元，经 济效益还是相当可观的。通过上文正交试验技术分析，再生骨 料混凝土完全可以用于中低强度等级普通混凝土，而天然骨料 则可以集中用于高强度混凝土，减少了对环境的破坏。因此， 再生骨料混凝土不仅增加了经济效益，而且增加了可观的环境 效益和社会效益，是我国目前所提倡的建设节约型社会的良好 体现，也是对循环经济建设的一种启示和推动，有利于可持续 发展。
更有利于环境 ；（3）可持续发展，既可满足当代人的需求，又
8 不危害后代人的基本需要。因此，它是一种可持续发展的绿色 混 混凝土。所以近些年来对再生混凝土的研究和应用开发，备受 8 政府有关部门和建设工程界人士的关注。再生骨料混凝土由于
其自身特点，如表面较天然骨料更粗糙，棱角较多，孔隙率大，
1 吸水率高，若按天然骨料混凝土的思路配制再生骨料混凝土， 品 其基本性能可能会受到影响。因此本文从再生骨料不同的取代 t 率，粉煤灰、矿粉不同掺量，不同的水灰比为基本影响因素，