关键词：再生混凝土骨料；破碎设备；再生工艺；回收率
0 引言
再生骨料混凝土(recycled aggregate concrete，RAC)，简称再生混凝土(recycled concrete)，是指将废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级后，按一定的比例、级配混合形成再生混凝土骨料(recycled concrete aggregate，RCA)，简称再生骨料(recycledaggregate)，部分或全部替代砂石等天然骨料(主要是粗骨料)配制而成的一种新型混凝土。再生混凝土技术可实现对废弃混凝土的再加工，使其恢复原有的性能，从而既能使有限的资源得以再利用，又解决了部分环保问题。这是发展绿色混凝土，实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一。研究再生混凝土骨料的破碎工艺，对合理利用再生骨料，使混凝土走可持续发展的道路具有重大的理论意义与工程应用价值。德国、El本等国家已有较成熟的破碎工艺与装置[5] ，国内再生骨料生产的破碎工艺基本上是借鉴国外技术，而专门针对混凝土再生骨料的破碎装置尚未见报道。总的来说，国内再生骨料生产工艺上未能很好地解决两个方面的问题，即再生骨料品质低(骨料表面黏附着大量的水泥砂浆、杂质较多)以及回收利用率小、经济性差。解决这两个问题的关键在于合理地设计工艺路线、对现有破碎设备技术参数进行改造，或研制和使用专用破碎设备。
1 影响骨料质量破碎设备的技术参数分析
1.1破碎设备技术参数分析
众所周知，固体物料在外力的作用下之所以破碎，是因为固体物料在受到外界压力时产生压力变形，形成内部应力集中。当应力达到物料颗粒在其最弱轴向的极限破坏应力时，物料颗粒就会在此处首先发生破裂。而物料颗粒内应力的形成与最终破裂不仅与外力的大小有关，同时也与外力作用时间的长短有着密切的关系。层压理论的基本观点[6]是物料在每个移动循环中使相邻颗粒相对改变其方位，结果相互作用力的矢量也不断改变。由此达到被破碎物料的负载方向改变的目的，同时造成强制性自磨的条件。导致结构缺陷少的最坚硬的颗粒可破碎相邻那些粒子问键力弱的颗粒，在等硬度颗粒中剪切力与位错滑动力相重合的颗粒被破碎。在废弃混凝土专用破碎机的设计和改进中，可以运用层压破碎的理念，充分利用骨料与砂浆以及骨料原有微观裂缝区域的联接相对于骨料本身是弱键联接的特点，适当控制挤压、碾磨压力(偏心距)、骨料颗粒间相对自磨速度(动颚频率、转子旋转频率)和挤压碾磨次数和时间长短(出料粒径)，最终完全可以生产出高品质再生骨料。
以上分析可见，再生骨料的生产工艺流程中，破碎设备的选择是影响再生骨料回收质量的关键，而采用颚式破碎机和碾磨破碎机时，两级破碎设备的出口粒径、动颚频率、转子旋转频率、转子偏心距等又是设备的关键技术参数。
1.2 技术参数改进的具体措施
一级破碎颚式破碎机的出料l21径大小、动颚工作频率高低都会对再生骨料质量和再生过程的生产能力有很大的影响，表现在以下两个方面：①再生骨料的质量：再生骨料粒径一般要求为5~40 mm，粒径5～20 mm的骨料含量在50％左右。通过一级破碎，既要保证一定的粒径，又不能使骨料过碎，同时尽可能减少原混凝土中骨料的二次破坏，以及骨料表面微裂纹的数量。减小出料Vl径、动颚工作频率过高或过低都会因挤压次数太多或挤压时间过长对原有骨料造成二次破坏。②再生生产能力：出料Vl径的大小、动颚工作频率高低均会影响生产能力，主要原因是这些参数的变化直接影响到物料在破碎通道中滞留时间的长短。所以，对一级破碎工作性能的评价和验证指标是：①对原骨料的破坏率；②生产能力；③单位耗能量。
一级破碎颚式破碎机(PE一400x600)的改进措施：最小进料粒径≥300 mm；出料口径=50～65 mm；动颚工作频率=80～120次／min。技术指标改进试验各项指标对比情况，见表1。
二级碾磨圆锥破碎机(PYBl200)的改进措施：出料口径40 mm；转子偏角=2。～3。、转子的旋转频率=230～260次／min。技术指标改进各项指标对比情况，见表2。
再生骨料是影响再生混凝土性能的主要因素之一，再生混凝土抗压强度降低的成因，一般认为是再生骨料相对于天然骨料的特性差异[8]：①再生骨料孑L隙率高。②亲水性强，而且表面有许多微裂纹。⑧再生骨料在解体、破碎过程中有损伤积累。之所以形成这些差异，可归结于再生骨料表面黏附着大量的水泥砂浆、杂质较多，以及再生过程中的二次破坏造成微裂纹和其它损伤累积。而对破碎设备相应技术参数进行适当改进，就能使再生骨料的这些缺陷得到控制。以上的对比试验分析可以说明，出I5粒径、动颚频率、转子旋转频率、转子偏角(偏心距)等是破碎工艺设备的关键技术参数。只要这些参数设计得合理，完全可以获得符合结构混凝土要求的高质量再生骨料。
2 废弃混凝土破碎工艺
2.1现有破碎工艺分析
资料显示，国外所采用的破碎工艺基本上是将废弃混凝土首先去除金属、玻璃及木材等杂质，然后进行两次破碎和筛分，在筛分过程中进一步去除杂质，最终获得各种粒径的再生骨料。国内工艺技术在借鉴国外的基础上加以了改进。如：采用了夹式破碎机对大块的卵砾石进行预破碎及油压式履带型碎石机对废弃混凝土块进行破碎处理，采用风力分级设备对骨料进行分级处理，采用填充型加热装置以提高再生骨料的品质等等。由此可见，目前国内外的废弃混凝土再生骨料过程和天然碎石骨料的制造过程相似，仅仅把不同的破碎天然石料的破碎、筛分、输送等设备尽可能合理地组合在一起，以及在适当环节上设置人工或机械设备去除杂质。如此处理，工艺安排上存在以下不足：①处理对象的变化导致对设备技术要求不同，而现有工艺没有充分考虑。②再生混凝土能否大量生产、广泛运用的关键因素之一是再生骨料的质量，即与天然骨料特性上的差异，如何通过工艺手段尽可能减小这些差异，未作深入讨论。③现有工艺没有对破碎设备进行技术改造或采用专用破碎设备来提高再生骨料质量和回收利用率，经济性不好。可见，经济合理的再生骨料制备工艺以及相应生产设备等技术没有得到彻底解决。因此，对工艺和设备的研究就显得非常重要。
2.2 破碎工艺关键技术分析
(1)再生骨料破碎工艺分两级破碎的主要目的在于第二级碾磨破碎。在进入碾磨破碎工序之前，对再生料进行烘干热处理，然后通过碾磨破碎，利用材料间彼此摩擦、碾压，去除黏附在骨料上的砂浆、泥土以及使已压破而未分开的石料彼此分离，减少微裂纹，从而获得高质量的再生骨料。为达到目的，破碎比的大小、设备转子偏心距大小、转子旋转速度等是此道工序设备的关键技术参数。研制出专用碾磨破碎设备是解决问题的最佳方案。
(2)烘干热处理工序的设置目的，在于弱化骨料与砂浆以及骨料原有微观裂缝区域的键联接强度，为后道工序有效去除黏附在再生骨料上的砂浆、泥土，去除微裂纹作准备。虽然，因此增加了生产成本，但对于提高再生骨料的质量，使其能符合结构混凝土对骨料质量的要求却是必不可少的工序。
(3)两级破碎比设定，主要决定于骨料的回收率、二次破坏率大小的要求，以及再生工艺生产能力的要求。另外，再生骨料的高质量要求也取决于两级破碎比设定。
2.3废弃混凝土破碎工艺
结果证明，这样的工艺设计安排提高了再生骨料的品质，经济上合理可行，并且可以大幅度提高废弃混凝土骨料的回收率。
3 结论
(1)出口粒径、动颚频率、转子旋转频率、转子偏角(偏心距)等参数是破碎工艺设备的关键技术参数。合理设计这些参数是获得高质量再生骨料的保证。
(2)两级破碎比设计、碾磨破碎和物料热处理技术是工艺流程的关键技术，破碎比、物料加热温度以及碾磨破碎设备结构设计是否合理，关系到能否高质量、高比例回收废弃混凝土骨料。
(3)经济合理、高品质回收再生骨料、高回收利用率是本研究提出的破碎工艺流程的最大优点。
