當(dāng)前位置：
關(guān)鍵詞：再生骨料；裝配式建筑；配合比；建筑垃圾；預(yù)制構(gòu)件
0 前言
隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的發(fā)展，建筑垃圾廢棄量逐年增長，但大部分建筑垃圾未經(jīng)任何處理，就被運(yùn)往郊外或城市周邊進(jìn)行簡單填埋或露天堆存，不僅浪費(fèi)了土地資源，還污染了環(huán)境。與此同時，建筑行業(yè)對砂石骨料的需求量也在不斷增長。我國每年澆筑混凝土約15億～20 億m3 ，而混凝土中砂石骨料又占總質(zhì)量的70 %以上，用量十分巨大。大量地開采山石、淘挖河砂、掘坑取土等行為不僅會造成水土流失，而且會加速資源的消耗。再生混凝土技術(shù)研究和應(yīng)用現(xiàn)已成為世界各國共同關(guān)心的課題，也是國內(nèi)外工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)和前沿問題之一。生產(chǎn)和利用建筑垃圾再生骨料對于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文通過選用Ⅱ類再生骨料，以不同比例取代粗骨料，確定再生骨料摻量和生產(chǎn)用配合比，并結(jié)合具體原材料質(zhì)量和生產(chǎn)工藝控制措施，以期應(yīng)用于實(shí)際工程裝配式住宅用混凝土構(gòu)件的生產(chǎn)。
1 原材料與試驗(yàn)方法
1.1 原材料
水泥：唐山泓泰P·O 42.5級水泥；再生骨料：北京首鋼資源綜合利用科技有限公司產(chǎn)，純混凝土建筑垃圾，性能指標(biāo)見表1，符合GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》中Ⅱ類再生骨料等級要求；砂：北京榆構(gòu)砂石有限公司產(chǎn)，Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.4，含泥量1.9%，泥塊含量0；石：北京榆構(gòu)砂石有限公司產(chǎn)，級配5~25 mm碎石，含泥量0.3%，泥塊含量0%，針片狀含量4%，壓碎值4.3%；粉煤灰：秦皇島熱電廠產(chǎn)，F(xiàn)類Ⅱ級；外加劑：高性能減水劑，減水率30%；水：自來水。
1.2 試驗(yàn)
采用與天然骨料混凝土類似的配合比設(shè)計(jì)方法，參照J(rèn)GJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》、JGJ/T 240—2011《再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》和DB11/T 803—2011《再生混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)，采用重量法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。
1.2.1 試驗(yàn)方法
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，水膠比分別取0.45、0.42、0.38、0.35、0.32，再生骨料取代率分別取20%、30%、40%，調(diào)整用水量，將混凝土坍落度控制在（160±20）mm。進(jìn)行配合比計(jì)算時，用水量為凈用水量和附加用水量。再生骨料采用預(yù)濕處理時可不考慮附加用水量。本文再生骨料用量為絕干狀態(tài)下的重量，配制時再生骨料計(jì)量可按表格值乘1.033（再生骨料飽和吸水狀態(tài)）。配合比設(shè)計(jì)見表2，60 ℃蒸汽養(yǎng)護(hù)8 h。
1.2.2 力學(xué)性能測試
參照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行混凝土拌合物坍落度試驗(yàn)；參照GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)，試塊尺寸為150 mm×150 mm×150 mm。
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
試驗(yàn)結(jié)果見表3。由表3可知：①不同取代率、不同水膠比的混凝土出機(jī)坍落度都控制在（160±20）mm內(nèi)，且45 min坍落度損失均小于40 mm。同時，混凝土黏聚性和保水性良好，滿足構(gòu)件澆筑要求；②較基準(zhǔn)配合比，當(dāng)水膠比大于0.35時，再生骨取代率為20%、30%、40%混凝土的7 d抗壓強(qiáng)度有所增加；當(dāng)水膠比小于0.35時，7 d抗壓強(qiáng)度低于基準(zhǔn)配合比；③不同再生骨料取代率下，當(dāng)水膠比相同時，再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度基本隨再生骨料取代率的增加而降低；不同再生骨料取代率混凝土抗壓強(qiáng)度隨水膠比的變化規(guī)律與基準(zhǔn)配合比略有不同，當(dāng)水膠比小于0.38時，隨著水膠比的減小，再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度增長緩慢；④由混凝土工作性測試結(jié)果可知，隨著取代率的增加，混凝土出機(jī)坍落度變小，坍落度損失增加，工作性變差；⑤通過再生骨料混凝土60 ℃蒸養(yǎng)8 h抗壓強(qiáng)度和蒸養(yǎng)轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度結(jié)果可知，本系列配合比方案可滿足強(qiáng)度30 MPa以上構(gòu)件的要求。
3 生產(chǎn)工藝控制
3.1 配合比
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及工藝需要,參考配合比試驗(yàn)方案結(jié)果，確定生產(chǎn)用配合比。在正式生產(chǎn)前，根據(jù)再生骨料混凝土的坍落度要求、砂石含水率等指標(biāo)對配合比進(jìn)行調(diào)整，最終生產(chǎn)用配合比見表4（水膠比為0.45）。
3.2 原材料質(zhì)量控制
（1）再生骨料預(yù)處理。再生混凝土拌合前，應(yīng)對再生骨料進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理的方式主要有以下兩種：①預(yù)濕處理；②附加水處理。當(dāng)環(huán)境溫度在5 ℃以上時可采用預(yù)濕處理。冬季施工不應(yīng)使用預(yù)濕處理。預(yù)濕處理提前1 d進(jìn)行，應(yīng)確保地面無積水，且再生骨料貯存地面應(yīng)設(shè)置有斜坡。
（2）根據(jù)原材料情況，優(yōu)化配合比。不同進(jìn)廠批次原材料應(yīng)進(jìn)行試配，驗(yàn)證配合比適用性，將坍落度控制在要求范圍之內(nèi)，保證混凝土和易性。
3.3 混凝土質(zhì)量控制
（1）根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，考慮砂石含水率，再生骨料預(yù)濕程度，計(jì)算施工配合比。
（2）攪拌站嚴(yán)格按計(jì)量誤差控制原材料計(jì)量。
（3）施工現(xiàn)場應(yīng)控制混凝土使用時間，以免因再生骨料失水而造成坍落度不滿足施工要求。
（4）應(yīng)留置混凝土試塊進(jìn)行配合比驗(yàn)證。
（5）用罐車將混凝土運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后，先攪拌1 min，然后再卸料，以保證其良好的和易性。
3.4 澆筑成型
（1）混凝土通過龍門吊進(jìn)行布料，混凝土振搗成型時，嚴(yán)格按照澆筑振搗要求進(jìn)行，確保無再生骨料上浮，導(dǎo)致分層等現(xiàn)象。澆筑完畢，收面時應(yīng)及時清理混凝土表面雜物。
（2）由于再生骨料的特殊性（吸水率大），混凝土成型完成后，要進(jìn)行三次手工壓面：①粗抹平：刮去多余的混凝土（或填補(bǔ)凹陷），進(jìn)行粗抹；②中抹平：待混凝土收水并開始初凝用鐵抹子抹光表面，達(dá)到表面平整、光滑；③精抹平：在初凝后，使用鐵抹子精工抹平，力求表面無抹子痕跡，滿足平整度要求。
3.5 蒸汽養(yǎng)護(hù)
采用固定模臺生產(chǎn)方式，澆筑完畢后覆蓋苫布，直接通蒸汽養(yǎng)護(hù)。構(gòu)件按照靜?！郎亍銣亍禍剡M(jìn)行養(yǎng)護(hù)，升溫速率不大于20 ℃/h，最高溫度不宜超過60 ℃，同時，降溫速率不得大于15 ℃/h。初次生產(chǎn)的再生混凝土構(gòu)件，應(yīng)延長其靜停時間至混凝土終凝，觀察是否出現(xiàn)收縮或不均勻沉降；靜停時應(yīng)對混凝土表面進(jìn)行覆蓋，避免出現(xiàn)失水開裂。養(yǎng)護(hù)時間根據(jù)預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級、脫模強(qiáng)度要求及天氣情況、強(qiáng)度增長情況等綜合確定。
3.6 拆模
預(yù)先關(guān)閉蒸汽，以防溫差裂縫，待構(gòu)件表面降至與大氣溫度相差不大于20 ℃時方可進(jìn)行拆模。
3.7 存儲和碼放
堆放場地應(yīng)為平整、堅(jiān)實(shí)、排水良好的混凝土地坪。所有與構(gòu)件表面接觸的材料均應(yīng)有隔離措施，包裹無污染塑料膜。疊層碼放時，墊木均應(yīng)上下對正，每層構(gòu)件間的墊木或墊塊應(yīng)在同一垂直線上，豎直傳力，疊層碼放構(gòu)件應(yīng)盡可能保持型號規(guī)格尺寸一致。墊木應(yīng)根據(jù)構(gòu)件平起吊環(huán)位置設(shè)置，且不可放置在構(gòu)件受力薄弱位置。常見構(gòu)件碼放規(guī)定如下：
掛板：因其外飾面層較薄，聚苯承壓受限，故不宜平放。立放應(yīng)保證其垂直度，防止長時間造成變形。板置于碼放鋼架中間，與架子立柱對應(yīng)部位，應(yīng)使用可調(diào)式螺栓或墊木楔子固定頂好，螺栓前端應(yīng)加墊。底部（碼放架底部）亦應(yīng)放置墊木，并應(yīng)保持平面接觸良好。
疊合板、樓梯板（休息平臺）：疊層碼放。
陽臺板：疊層碼放，注意上下陽臺對正。
樓梯：疊層碼放，踢踏面夾角位置應(yīng)加設(shè)墊木，使上部墊木放置平穩(wěn)，避免樓梯踏步尖角受損。
3.8 成品驗(yàn)收
（1）成品檢驗(yàn)需符合DB11/T 968—2013《預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》、DB11/T 1030—2013《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》及GB 50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的要求，并填寫構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)記錄。
（2）應(yīng)滿足外觀要求：顏色均勻一致，表面致密、平整、無蜂窩麻面露筋，無缺棱掉角，無流砂和泌水紋，無明顯氣孔氣泡。檢驗(yàn)合格后在構(gòu)件標(biāo)識處作合格檢驗(yàn)標(biāo)識。
4 工程應(yīng)用
北京市豐臺區(qū)榆樹莊回遷房項(xiàng)目總建筑面積約43萬m2（見圖1），工程整體采用剪力墻結(jié)構(gòu)，外圍護(hù)系統(tǒng)采用預(yù)制保溫夾芯墻板，主要構(gòu)件包含預(yù)制疊合板、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制陽臺板、預(yù)制樓梯、預(yù)制內(nèi)墻板、預(yù)制外墻板、預(yù)制外掛板、預(yù)制外墻掛板。其中，使用再生混凝土的預(yù)制構(gòu)件為：預(yù)制樓梯、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制外掛板（見圖2）。本工程對強(qiáng)度等級為C30的再生混凝土預(yù)制樓梯和普通混凝土預(yù)制樓梯進(jìn)行了結(jié)構(gòu)性能對比試驗(yàn)（見圖3）。結(jié)果表明，采用再生骨料生產(chǎn)的預(yù)制樓梯構(gòu)件，在設(shè)計(jì)荷載條件下，撓度實(shí)測值滿足要求，且樓梯未出現(xiàn)裂縫，結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求。
5 結(jié)論
（1）通過系統(tǒng)的配合比設(shè)計(jì)和采取合理的生產(chǎn)措施，可生產(chǎn)出強(qiáng)度為30~55 MPa的預(yù)制構(gòu)件用再生骨料混凝土。
（2）為了保證混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量要求，再生骨料的來源應(yīng)穩(wěn)定可靠，Ⅱ類再生粗骨料的吸水率較高，與普通石子相比存在差異性，生產(chǎn)中對構(gòu)件的外觀質(zhì)量有一定影響，不適合生產(chǎn)清水混凝土預(yù)制構(gòu)件。
（3）本研究項(xiàng)目對再生混凝土在預(yù)制混凝土構(gòu)件中應(yīng)用提供了配合比設(shè)計(jì)方法、生產(chǎn)控制技術(shù)，為再生混凝土裝配式構(gòu)件的推廣使用提供了支撐。
