建筑垃圾再生集料及其配制新混凝土的研究项目研究总结报告(2)

考虑到废旧混凝土的来源情况比较复杂，强度等级会在一定范围内波动，我们选用的原混凝土是建筑工程质检站检验后的强度等级为C20～C50混凝土的混合料，这些混凝土的龄期一般在一年左右。我们首先利用颚式破碎机将原混凝土试块破碎成最大粒径为31.5mm的再生骨料，经混合均化处理后，再进行整形处理。最后将处理后的再生骨料用筛孔直径为5mm的圆孔筛进行筛分，即可得到再生粗骨料和再生细骨料。

第2章 再生骨料强化技术

2.1 再生骨料强化的必要性

再生骨料颗粒棱角多，表面粗糙，组分中还含有硬化水泥砂浆，再加上混凝土块在破碎过程中因损伤累积在内部造成大量微裂纹，导致再生骨料的孔隙率大、吸水率大、堆积密度小、压碎指标值高的性能特点。与普通骨料相比，再生骨料制备的再生混凝土用水量较大、硬化后的强度低、弹性模量低。此外，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劣于普通混凝土。为了提高再生混凝土的性能，须对简单破碎获得的低品质再生骨料进行强化处理。强化处理的目的主要是改善骨料的粒形并除去再生骨料表面所附着的硬化水泥石，从而提高骨料的性能。国内外使用的强化方法主要有化学强化与物理强化两种。

2.2 国内外再生骨料强化技术综述

2.2.1 国内再生骨料强化技术

国内再生骨料强化技术主要为化学强化技术，即采用不同性质的材料（如聚合物、有机硅防水剂、纯水泥浆、水泥外掺Kim粉、水泥外掺一级粉煤灰等）对再生骨料进行浸渍、淋洗、干燥等处理，使再生骨料得到强化的方法。研究结果表明，化学强化对再生骨料本身的强度有一定程度的提高，但其对再生骨料混凝土的强度提高效果并不明显，没有推广应用价值[21]。 2.2.1.1 用聚合物（PVA）和有机硅防水剂处理

将1%PVA溶液【22】用水稀释2～3倍，并搅拌均匀，然后把再生骨料倒入上述稀释的PVA溶液中，浸泡48小时。在此期间，用铁棒加以搅拌或用力来回颠簸，尽量赶走骨料表面的气泡，最后用带筛孔的器皿将再生骨料捞出，在50～60℃的温度下烘干。

将有机硅防水剂用水稀释5～6倍，搅拌均匀后，把再生骨料倒入稀释的有机硅溶液中，浸泡24小时，操作方法同用聚合物处理。

用PVA溶液和有机硅防水剂均能改善骨料的表面状况，从而降低再生骨料的吸水率，见表2－1[17]。

表2－1 再生粗骨料表面处理与吸水率的关系

未经处理的 用聚合物处理过 用有机硅防水剂处理

再生粗骨料 的再生粗骨料 过的再生粗骨料

浸泡时间 1h 24h 1h 24h 1h 24h 吸水率（％） 2.5 4.85 0.98 2.05 0.76 1.28

可以看出，经聚合物和有机硅防水剂处理过的再生骨料的吸水率有很大程度的降低。经有机硅防水剂处理的再生骨料，24小时吸水率很小，表明有机硅防水剂对再生骨料的强化效果显著。 2.2.1.2 用水泥浆液处理

该方法是用事先调制好的高强度水泥浆对再生骨料进行浸泡、干燥等强化处理，以改善再生骨料的孔结构来提高再生骨料的性能【21】。为了改善水泥浆的性能，可以掺入适量的其它物质如粉煤灰、硅粉、Kim粉等。

研究结果表明，化学强化对再生骨料本身的强度有一定程度的提高，但其对再生骨料混凝土的强度提高效果并不明显。

2.2.2 国外再生骨料强化技术

国外再生骨料强化技术主要为物理强化技术，即使用机械设备对再生骨料进行处理，除去表面黏附的水泥砂浆和颗粒棱角。物理强化方法主要有立式偏心装置研磨法、卧式回转研磨法、加热研磨法和磨内研磨法等几种方法2.2.2.1 立式偏心装置研磨法

立式偏心装置研磨法所用设备见图2－1所示。该设备主要由外部筒壁、内部的高速旋转的偏心轮和驱动装置所组成。该设备构造类似于锥式破碎机，不同点是转动部分为柱状结构，而且转速快。由日本竹中工务店研制开发的立式偏心研磨装置的外筒内直径为72mm，内部的高速旋转的偏心轮的直径为66mm。预先处理破碎好的物料进入到内外装置间的空腔后，受到高速旋转的偏心轮的研磨作用，使得黏附在骨料表面的水泥浆体被磨掉。由于颗粒间的相互作用，骨料上较为突出的棱角也会被磨掉，从而使再生骨料的性能得以提高。

[4－9]

。

图2－1 立式偏心装置研磨设备示意图

2.2.2.2 卧式回转研磨法

由日本水泥株式会社研制开发的卧式强制研磨设备外形见图2－2，其内部构造见图2－3。该设备十分类似于倾斜布置的螺旋输送机，只是将螺旋叶片改造成带有研磨块的螺旋带，在机壳内壁上也布置着大量的耐磨衬板，并且在螺旋带的顶端装有与螺旋带转向相反的锥形体，以增加对物料的研磨作用。进入设备

内部的预先破碎处理的物料，由于受到研磨块、衬板以及物料之间的相互作用，骨料上较为突出的棱角也会被磨掉，从而使再生骨料的性能得以提高。

图2－2 卧式强制研磨设备图 2－3 卧式强制研磨设备内部构造

2.2.2.3 加热研磨法

日本三菱公司研制开发的加热研磨法的工作原理见图2－4。预先破碎好的混凝土块经300℃～400℃加热处理，使水泥石脱水、脆化，然后在磨机内对其进行冲击和研磨处理，有效除去再生骨料表面黏附的水泥石残余物。加热研磨处理工艺，不但可以回收高品质的再生粗骨料，还可以回收高品质再生细骨料和微集料（粉料）。加热温度越高，研磨处理越容易；但是当加热温度超过500℃时，不仅使骨料性能产生劣化，而且加热与研磨的总能量消耗会显著提高[9、23]。

一次 一次研磨 装置

塊

混凝土块

加热处理 加熱処理

研磨处理 すりもみ処理

微粉振動篩

微粉

二次

すりもみ装置

二次研磨

振动筛

脱水に よるセ セメントペー コンクリート塊混凝土块 水泥石脱水脆化 水泥石被去除ストの選択的

加熱装置 加热装置

充填型

再生再骨材

再生粗骨材

图2－4加热研磨法的技术

再生细骨料 再生粗骨料

图2－5 加热研磨法制造再生骨料

加热研磨法工艺流程见图2－5。混凝土块经过预先破碎成50mm以下的块体，投入到充填型加热装置内，经300℃的热风加热使水泥石脱水、脆化，物料经传送带装置进入双重圆筒型磨机，在磨机内受到钢球研磨体的冲击与研磨作用后，粗骨料由内筒排出，水泥砂浆部分将从外筒排出。一次研磨处理后的物料（粗骨料和水泥砂浆）一同进入到二次研磨装置中。二次研磨装置是以回收的粗骨料作研磨体对水泥砂浆部分进行再次研磨。最后，通过振动筛和风选工艺，

对粗骨料、

细骨料以及副产品（微粉）进行分级处理。

利用加热研磨工艺生产出的高品质再生粗骨料的密度≥2.5ｇ/cm3、吸水率≤3.0%，再生细骨料的密度≥2.5ｇ/cm3，吸水率≤4.0%，接近普通骨料的性能。使得高品质再生骨料使用范围完全可以扩大到高流动性混凝土或大体积混凝土中。

2.2.2.4 磨内研磨法

磨内研磨法主要在前苏联有所研究。分为有研磨体和无研磨体（主要依靠物料相互间的研磨作用）两种基本形式。前种形式主要利用球磨机或棒球磨进行强化，后种形式可以理解为无介质磨。磨内研磨法的动力消耗大，效率低，设备和研磨体磨损严重。