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(3)

速物料很少与机体接触，从而提高了设备的使用寿命。

2.3.2颗粒整形设备的性能特点

（1）被粉碎物料的颗粒表面较为光滑，粒形好（针状和片状颗粒明显减少），

从而提高物料的堆积密度。

（2）主要是利用物料之间的碰撞实现整形，没有其它介质掺入，纯度高。（3）配有袋式除尘器，使工作环境无粉尘污染。 （4）产量大，易损件及动力消耗低。

（5） 压力密封系统保证了主机工作的正常和稳定，延长了轴承的使用寿命。 （6）设备体积小、操作简便，安装和维修方便，运转平稳，噪音低。

2.4 本章小结

废旧混凝土经简单破碎得到的低品质再生骨料，由于其表面含有水泥砂浆和棱角，它的性能明显劣于天然骨料。为了得到高品质的再生骨料，我们必须对经简单破碎的再生骨料进行强化处理。

本章介绍了国外（主要是日本）的物理强化技术和国内的化学强化技术，并通过对比，找到了一种实用且有效的再生骨料颗粒整形强化技术。日本的立式偏心轮高速研磨法和卧式强制研磨法是依靠纯机械力对再生骨料进行挤压，这种方法设备庞大、动力消耗大、设备磨损大，对环境影响大。加热研磨法和磨内研磨法属于同种工作原理，只是加热研磨法是在磨内研磨法的基础上预先对再生骨料进行加热处理，效果好，但加大了高品质再生骨料的生产成本。而相对于国外的物理强化法，国内的化学强化法即在再生骨料表面进行裹浆或是聚合物浸泡等，在实验室操作简单，对再生骨料的性能也有所提高，但是用于实际工程时不好操作。

我们对比了物理强化技术和化学强化技术对再生骨料性能的改善情况，认为物理强化技术优于化学强化技术。我们找到了一种实用且有效的物理强化方法即再生骨料颗粒整形强化技术。颗粒整形技术法也可称为骨料自击法，对骨料进行强化，其设备小，工艺简单，设备使用寿命长，生产成本较低，在我国可以推广。

第3章 颗粒整形对再生骨料性能的改善

3.1 颗粒整形对再生细骨料性能的影响

3.1.1 颗粒整形对再生骨料的影响

废旧混凝土块经颚式破碎机破碎成最大粒径为31.5mm的再生骨料,再经过颗粒整形处理后，再生细骨料的含量会大幅度地增加，整形前后粗细骨料的含量见表3－1所示。这是因为颗粒整形机除了具有一定的整形能力外,还具有一定的破碎能力，一方面可以将尺寸较小的再生骨料进一步粉碎，另一方面可以将尺寸较大的再生粗骨料所突出的棱角和黏附在其表面的硬化水泥砂浆去掉，而成为再生细骨料。再生骨料通过整形处理，可以使再生粗骨料的性能显著提高[25]，同时也将几乎所有的水泥浆体分离至再生细骨料中，从而使再生细骨料的性能变得更加复杂。

表3－1 颗粒整形前后粗细骨料比例(%)

骨料种类 粗骨料 细骨料

简单破碎再生骨料

71.5 28.5

颗粒整形再生骨料

49 51

简单破碎再生细骨料棱角较多（见图3－1），用手抓、捧时有明显的刺痛感。颗粒整形再生细骨料（见图3－2），棱角较少，其中还含有大量的水泥石小颗粒。由于粒形较好，用手抓、捧时无刺痛感。

图3－1 简单破碎再生细骨料 图3－2 颗粒整形再生细骨料

3.1.2 再生细骨料颗粒级配

简单破碎再生细骨料和颗粒整形再生细骨料的级配情况见表3－2，表明简单破碎再生细骨料细度模数偏大，级配接近Ⅱ 区砂；颗粒整形再生细骨料为中砂，级配完全满足JGJ52-92[26]规定的Ⅱ 区级配要求。

表3－2 再生细骨料颗粒级配 (%)

细骨料种类

2.5 1.25

筛孔尺寸 （mm）

0.63 0.315 0.16 0.16以下 细度模数 备注

简单破碎细骨料

30.2 44.4 66.9 82.6 89.0 100 3.1

颗粒整形细骨料

22.8 36.4 58.6 78.4 90.3 100 2.8

Ⅱ 区级配砂

25~0 50~10 70~41 92~70 100~90

级配接近于Ⅱ 区粗砂 Ⅱ 区级配、中砂

3.1.3 再生细骨料颗粒堆积密度

为了有效地反映不同粒级再生细骨料的粒形变化,分别测试不同粒级的简单破碎再生细骨料和颗粒整形再生细骨料的堆积密度，见表3－3。结果表明，整形处理可以使再生细骨料的堆积密度提高7.8%～16.5%，平均为10.3%，说明整形效果十分显著。

表3－3 再生细骨料颗粒堆积密度(kg/m)

粒径范围 （mm） 2.5~5.0 1.25~2.5 0.63~1.25 0.315~0.63 0.16~0.315

平均

简单破碎骨料

1102 1077 1078 1040 953 1050

颗粒整形细骨料

1190 1161 1169 1152 1110 1155

颗粒堆积密度提高（%）

8.0 7.8 8.4 10.8 16.5 10.3

3

3.1.4 再生细骨料堆积密度和密实密度

连续级配的再生细骨料堆积密度和密实密度的大小，直接影响着混凝土的砂率和水泥用量。实验测得的连续级配的天然河砂、简单破碎再生细骨料和颗粒整形再生细骨料的堆积密度和密实密度，见表3－4。结果表明，简单破碎再生细骨料的堆积密度和密实密度均比天然河砂低约400 kg/m3，而颗粒整形再生细骨料的堆积密度和密实密度均有显著提高，但仍比河砂低约200 kg/m3。

表3－4 再生细骨料堆积密度和密实密度(kg/m)

粗骨料 堆积密度 密实密度

河砂 1615 1735

简单破碎细骨料

1225 1365

颗粒整形细骨料

1425 1560

3

3.1.5 再生细骨料表观密度

同天然河砂相比，再生细骨料表面粗糙、棱角较多，内部存在大量微裂纹，而且还含有大量水泥石颗粒。因此，其表观密度远小于河砂。再生细骨料的表观密度是再生混凝土配合比设计时的一个重要参数，有必要进行研究。试验测得的再生细骨料表观密度见表3－5，表明颗粒整形处理使再生细骨料的表观密度从2.44 g/cm3提高到2.51g/cm3。

表3－5 再生细骨料表观密度(g/cm3)

粒径范围 （mm） 2.5~5.0 1.25~2.5 0.63~1.25 0.315~0.63 0.16~0.315

均值

简单破碎再生细骨料

2.53 2.50 2.44 2.39 2.34 2.44

颗粒整形再生细骨料

2.58 2.55 2.53 2.46 2.43 2.51

3.1.6 再生细骨料吸水率

众所周知，界面是混凝土中最薄弱的环节，通过整形处理，不仅可以改变再生细骨料的粒形，而且还能将黏附在骨料表面的水泥石从界面处剥离，而形成新的细骨料。再生细骨料的吸水率主要取决于以下两方面的影响：水泥石含量越多，吸水率越大；细骨料中的微裂缝越多，吸水率越大。试验测得的再生细骨料的吸

水率见表3-6，整形处理使再生细骨料的吸水率从原来的8.3%降低至7.3%，表明整形处理能够大幅度降低细骨料中的微裂缝和减小其表面黏附的水泥浆，进而可以显著提高再生混凝土的性能。

表3-6 再生细骨料吸水率(%)

粒径范围（mm）

2.5~5.0 1.25~2.5 0.63~1.25 0.315~0.63 0.16~0.315

平均

简单破碎骨料

6.7 7.7 7.1 9.1 11.1 8.3

颗粒整形细骨料

5.3 6.2 6.7 8.1 10.1 7.3

3.2 颗粒整形对再生粗骨料性能的影响

3.2.1 再生粗骨料形态的变化

简单破碎的再生粗骨料见图3－3，骨料不仅粒形不好、多棱角，而且表面还含有大量的水泥砂浆块。颗粒整形后的再生粗骨料见图3－4，骨料表面较干净，而且棱角也较少。

图3－3 简单破碎再生粗骨料 图3－4 颗粒整形再生粗骨料

3.2.2 再生粗骨料颗粒级配

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