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關鍵詞：再生骨料；裝配式建筑；配合比；建筑垃圾；預制構件
0 前言
隨著我國城鎮化進程的發展，建筑垃圾廢棄量逐年增長，但大部分建筑垃圾未經任何處理，就被運往郊外或城市周邊進行簡單填埋或露天堆存，不僅浪費了土地資源，還污染了環境。與此同時，建筑行業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。再生混凝土技術研究和應用現已成為世界各國共同關心的課題，也是國內外工程界和學術界關注的熱點和前沿問題之一。生產和利用建筑垃圾再生骨料對于節約資源、保護環境和實現建筑業的可持續發展具有重要意義。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用配合比，并結合具體原材料質量和生產工藝控制措施，以期應用于實際工程裝配式住宅用混凝土構件的生產。
1 原材料與試驗方法
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，純混凝土建筑垃圾，性能指標見表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：北京榆構砂石有限公司產，Ⅱ區中砂，細度模數2.4，含泥量1.9%，泥塊含量0；石：北京榆構砂石有限公司產，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，F類Ⅱ級；外加劑：高性能減水劑，減水率30%；水：自來水。
1.2 試驗
采用與天然骨料混凝土類似的配合比設計方法，參照JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》、JGJ/T 240—2011《再生骨料應用技術規程》和DB11/T 803—2011《再生混凝土結構設計規程》標準，采用重量法進行配合比設計。
1.2.1 試驗方法
根據經驗，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%，調整用水量，將混凝土坍落度控制在（160±20）mm。進行配合比計算時，用水量為凈用水量和附加用水量。再生骨料采用預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下的重量，配制時再生骨料計量可按表格值乘1.033（再生骨料飽和吸水狀態）。配合比設計見表2，60 ℃蒸汽養護8 h。
1.2.2 力學性能測試
參照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行混凝土拌合物坍落度試驗；參照GB/T 50081—2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》進行混凝土強度試驗，試塊尺寸為150 mm×150 mm×150 mm。
2 試驗結果與分析
試驗結果見表3。由表3可知：①不同取代率、不同水膠比的混凝土出機坍落度都控制在（160±20）mm內，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，滿足構件澆筑要求；②較基準配合比，當水膠比大于0.35時，再生骨取代率為20%、30%、40%混凝土的7 d抗壓強度有所增加；當水膠比小于0.35時，7 d抗壓強度低于基準配合比；③不同再生骨料取代率下，當水膠比相同時，再生骨料混凝土抗壓強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度隨水膠比的變化規律與基準配合比略有不同，當水膠比小于0.38時，隨著水膠比的減小，再生骨料混凝土抗壓強度增長緩慢；④由混凝土工作性測試結果可知，隨著取代率的增加，混凝土出機坍落度變小，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8 h抗壓強度和蒸養轉標準養護28 d強度結果可知，本系列配合比方案可滿足強度30 MPa以上構件的要求。
3 生產工藝控制
3.1 配合比
根據設計圖紙及工藝需要,參考配合比試驗方案結果，確定生產用配合比。在正式生產前，根據再生骨料混凝土的坍落度要求、砂石含水率等指標對配合比進行調整，最終生產用配合比見表4（水膠比為0.45）。
3.2 原材料質量控制
（1）再生骨料預處理。再生混凝土拌合前，應對再生骨料進行預處理。預處理的方式主要有以下兩種：①預濕處理；②附加水處理。當環境溫度在5 ℃以上時可采用預濕處理。冬季施工不應使用預濕處理。預濕處理提前1 d進行，應確保地面無積水，且再生骨料貯存地面應設置有斜坡。
（2）根據原材料情況，優化配合比。不同進廠批次原材料應進行試配，驗證配合比適用性，將坍落度控制在要求范圍之內，保證混凝土和易性。
3.3 混凝土質量控制
（1）根據現場實際情況，考慮砂石含水率，再生骨料預濕程度，計算施工配合比。
（2）攪拌站嚴格按計量誤差控制原材料計量。
（3）施工現場應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）應留置混凝土試塊進行配合比驗證。
（5）用罐車將混凝土運輸到現場后，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行布料，混凝土振搗成型時，嚴格按照澆筑振搗要求進行，確保無再生骨料上浮，導致分層等現象。澆筑完畢，收面時應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，要進行三次手工壓面：①粗抹平：刮去多余的混凝土（或填補凹陷），進行粗抹；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 蒸汽養護
采用固定模臺生產方式，澆筑完畢后覆蓋苫布，直接通蒸汽養護。構件按照靜停→升溫→恒溫→降溫進行養護，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。初次生產的再生混凝土構件，應延長其靜停時間至混凝土終凝，觀察是否出現收縮或不均勻沉降；靜停時應對混凝土表面進行覆蓋，避免出現失水開裂。養護時間根據預制構件設計強度等級、脫模強度要求及天氣情況、強度增長情況等綜合確定。
3.6 拆模
預先關閉蒸汽，以防溫差裂縫，待構件表面降至與大氣溫度相差不大于20 ℃時方可進行拆模。
3.7 存儲和碼放
堆放場地應為平整、堅實、排水良好的混凝土地坪。所有與構件表面接觸的材料均應有隔離措施，包裹無污染塑料膜。疊層碼放時，墊木均應上下對正，每層構件間的墊木或墊塊應在同一垂直線上，豎直傳力，疊層碼放構件應盡可能保持型號規格尺寸一致。墊木應根據構件平起吊環位置設置，且不可放置在構件受力薄弱位置。常見構件碼放規定如下：
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，與架子立柱對應部位，應使用可調式螺栓或墊木楔子固定頂好，螺栓前端應加墊。底部（碼放架底部）亦應放置墊木，并應保持平面接觸良好。
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，踢踏面夾角位置應加設墊木，使上部墊木放置平穩，避免樓梯踏步尖角受損。
3.8 成品驗收
（1）成品檢驗需符合DB11/T 968—2013《預制混凝土構件質量檢驗標準》、DB11/T 1030—2013《裝配式混凝土結構工程施工與質量驗收規程》及GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》的要求，并填寫構件質量檢驗記錄。
（2）應滿足外觀要求：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。檢驗合格后在構件標識處作合格檢驗標識。
4 工程應用
北京市豐臺區榆樹莊回遷房項目總建筑面積約43萬m2（見圖1），工程整體采用剪力墻結構，外圍護系統采用預制保溫夾芯墻板，主要構件包含預制疊合板、預制空調板、預制陽臺板、預制樓梯、預制內墻板、預制外墻板、預制外掛板、預制外墻掛板。其中，使用再生混凝土的預制構件為：預制樓梯、預制空調板、預制外掛板（見圖2）。本工程對強度等級為C30的再生混凝土預制樓梯和普通混凝土預制樓梯進行了結構性能對比試驗（見圖3）。結果表明，采用再生骨料生產的預制樓梯構件，在設計荷載條件下，撓度實測值滿足要求，且樓梯未出現裂縫，結構性能試驗滿足設計要求。
5 結論
（1）通過系統的配合比設計和采取合理的生產措施，可生產出強度為30~55 MPa的預制構件用再生骨料混凝土。
（2）為了保證混凝土結構構件的質量要求，再生骨料的來源應穩定可靠，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，生產中對構件的外觀質量有一定影響，不適合生產清水混凝土預制構件。
（3）本研究項目對再生混凝土在預制混凝土構件中應用提供了配合比設計方法、生產控制技術，為再生混凝土裝配式構件的推廣使用提供了支撐。
