第7章-再生混凝土(RAC)

最简单的RA生产方式流程图
混凝土块破碎预处理（锤击、切割、分拣）
磁性分选
充填型加热装置（约300℃热风） 二级破碎处理
二级筛分（5mm筛分机）
杂物分选 一级破碎处理（颚式破碎机）
一级筛分（5mm筛分机） 初加工再生骨料（5-40mm）
高品质再生粗骨料（5-20mm）
三级筛分（0.15mm）
高品质再生细骨料
RAC——未来混凝土工业发展方向之一
解决天然骨料资源紧张的问题；
解决建筑垃圾的堆放、占地和环境污染 问题；
实现混凝土工业的可持续发展。
生产使用废弃R来自C的研究应用概况 日本
1977年，制定了《再生骨料和再生混凝土使用规 范》；
1995年，废弃混凝土的利用率为65%，占全国 商品混凝土产量的1/10，达1000万m3/y；
的强度等级越高，RA吸水率越小，吸水速率越慢。
类别 指标
再生粗骨料
1类
2类
3类
吸水率(%) ＜3
＜5
＜7
再生细骨料
1类
2类
＜5 ＜10
RA的强度
（1）RA的强度低于OA。 （2）RA的强度与原生混凝土强度等级相关。 （3）RA强度的表征——压碎指标。 （4）RA的坚固性——抗冻性、抗磨损性等。
小结
式等）与强化效果的关系；
四、硬化RAC的性能
强度 干缩变形 耐久性
RA对强度的影响
RA对混凝土干缩、抗硫酸盐的影响
不同RA对混凝土性能的影响
Air-dried (AD), oven-dried (OD) and SSD (saturated surface-dried)
a free water-to-cement (w/c) ratio of 0.57 ； a fine aggregate to total aggregate ratio of 0.375.
（2）由于刚度较低，和原生骨料配制的混凝土相比， RAC的弹性模量较低，干缩和徐变较大。
（3）由于孔隙率较高和密度较低，和原生骨料配制 的混凝土相比，RAC强度较低。
（4）对RA进行活化处理，可有效提高RAC的强度。 （5）二次搅拌工艺能有效填充RA的表面裂缝、改善
界面薄弱区、提高RAC强度。
The End！
欧洲各国
荷兰—— 20世纪80年代，已制定有关利用RA制备素混凝 土、钢筋混凝土和预应力混凝土的规范；
德国——1998年提出“在混凝土中石油再生骨料的应用指 南”；
丹麦——1990年颁布法规修正案将回收的混凝土按强度分 两类：第一类，20MPa以下；第二类，20~40MPa；
法国——利用废弃混凝土和废砖生产砖石混凝土砌块； 俄罗斯——重点研究了RAC的配合比设计以及新拌混凝土
水玻璃处理
结论： 经浓度为3%的水玻璃溶液处理后的再生骨料混凝土抗压强度可得
到大幅度提高。与未经处理的基准试样相比，其7 d、28 d、60 d 的 抗压强度分别提高了30.6%、27.1%、17.8%。
有待进一步研究的问题：
水玻璃模数、浓度与强化效果的关系； 水玻璃浸泡方式（浸泡时间、干燥方
SEM Analysis
Cement mortar
Filled crack
Filled crack
Aggregate
Cement mortar
Aggregate
Filled crack in RA using TSMA.
Unfilled crack in RA using NMA.
SEM Analysis
的特性。
中国
研究起步较晚，处于试验和慎重使用阶 段；
试验研究较为零散，缺乏系统的应用基 础研究；
缺乏完善的技术、规程和标准。
在上海，废混凝土再生及高效利用深入 系统的研究始于2002年，该项目获得2007 年度上海市科技进步二等奖，同济大学的 肖建庄教授主编的全国第一本地方性《再 生混凝土应用技术规程》已经正式颁布实 施一年余。
化
酸液活化
冰醋酸、稀盐酸浸泡
学
浆
水泥浆包裹
纯水泥浆、水泥外掺粉煤灰
液
活
水玻璃处理
化
聚合物乳液改性
水泥浆包裹 RA强化试验条件
水泥浆包裹 RA的物理特性及压碎指标
水泥浆包裹 RAC的立方体抗压强度
水玻璃处理
试验条件： 水玻璃模数为3.0；分别配制质量百分比为1%、3%、5%、7% 的水玻璃溶液，常温条件下浸泡1 h 后，捞出并晾干备用。
（1）RA的强化
原理——通过机械撞击、摩擦等 作用去除骨料表面的砂浆层，减 少骨料棱角，或者将裂缝严重、 强度较低的骨料剔除掉。
方法——有研磨体研磨（常温、 加热）、无研磨体研磨
缺点——对设备性能要求较高，
砂浆
骨料
能耗大
（1）RA的活化
原理——利用化学浆液，将再生骨料本身的微细裂纹 粘合、与再生骨料中某些成分反应的生成物来修复裂 纹和填充孔隙以及改变再生骨料表面的化学组成等途 径，从而使再生骨料的性能得到改善。
2000年，废弃混凝土的利用率达90%.
美国
1982年，已将破碎的水硬性水泥混凝土包含进了骨 集料中；（ASTM C-33-82 “混凝土骨料标准”）
RAC在美国交通建设中被普遍使用。已有20个州将 RAC用于基层和底基层，其中15个州制定了相关规 范；
出现的问题——抗冻融循环能力较差；耐磨度差； 易出现横向裂缝。
微细粉料（0.15mm以下）
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
RA加工生产图
(g)
(h)
2.RA的性能
粒形与表面结构——多棱角、表面粗糙度大 表观密度——明显小于OA，2100~2400Kg/m3 吸水率 强度与坚固性
RA的吸水特性
（1）RA的吸水率较OA的要大。 （2）RA的吸水率随其表观密度的降低而增大。 （3）RA的吸水率随其粒径减小而迅速增大。 （4）RA的吸水率与原生混凝土的强度等级有关。原生混凝土
2009年5月17日，项目下属的两个子课题：“地震灾 区建筑垃圾资源化及其示范生产线”和“灾区重建用 再生砌块砌体与再生混凝土结构体系房屋示范”已分 别获得科技部验收。（同济大学、中国建材研究院）
江苏黄埔再生资源利用有限公司
二、RA的加工与性能
1.RA的加工
废
弃 混 凝
破 碎
清
筛
洗
分
土
再生粗骨料 再生细骨料
第七章 再生混凝土（RAC）
王功勋 湖南科技大学土木工程学院
主要内容
RAC简介 RA的加工与性能 RA的强化与活化 硬化RAC的性能
一、RAC简介
吨（10亿）
全世界混凝土总产量
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0 1995
2000 年
2005
2010
混凝土用量巨大，使得砂石骨料短缺。
建筑垃圾堆积如山，如 何处理？
汶川大地震废墟 建筑废料总量不下5亿t
国家有关灾后建筑垃圾资源化利用的政策
2008年5月30日，住房和城乡建设部近日制定并发布 《地震灾区建筑垃圾处理技术导则》（试行）。
2008年6月14日，灾区建筑垃圾资源化列为国家“十 一五”科技支撑计划项目 ； “地震灾区建筑垃圾资 源化与抗震节能房屋建设科技示范”正式立项；
颗粒棱角多; 表面粗糙; 微裂纹; 孔隙率大; 吸水率大; 堆积密度小; 压碎指标高; 再生混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、收
缩、徐变和抗氯离子渗透性等耐久性能也均低于 新混凝土。
三、RA的强化与活化
（1）RA的强化——机械强化法 （2）RA的活化——化学浆液活化法
Aggregate
New ITZ
Cement mortar
Cement mortar
Aggregate
Poor new ITZ
New interfacial zone for TSMA
Poorer new interfacial zone for NMA
结论：
（1）由于RA的吸水率及吸水速度较大，RAC的粘聚 性和保水性相对更好。
RA掺量对混凝土塌落度的影响
RA掺量对混凝土塌落度的影响
RA掺量与混凝土抗压强度关系
搅拌工艺对RAC性能的影响
Seven-day
Twenty-eight-day
SEM Analysis
Dense cement paste for TSMA
Loose cement paste for NMA