作为混凝土的重要组成部分，粗骨料约占混凝土总量的60%，各类建筑业和工程建设对粗骨料需求巨大。但随着优质天然骨料的不断枯竭以及国家环保政策的逐渐收紧，对劣质粗骨料进行改性处理使之满足使用要求，成为解决建筑及施工领域骨料不足的途径之一。

与普通碎石相比，劣质粗骨料因母岩质量不合格、严重风化等因素常常伴随着表面多孔、表观密度与强度低、吸水率高、对混凝土外加剂吸附量大、颗粒形貌及级配不佳等缺陷，如果直接用于工程建设，会引起严重工程质量问题。

生产配合比室内性能验证

针对劣质粗骨料的不同特性，项目团队通过聚合物改性手段，同时结合骨料增强与混凝土性能提升技术，优化了劣质粗骨料混凝土各项性能，解决了其无法在工程中应用的问题，并有效缓解了后期处置的环保压力。具体来说，项目团队研制了高强聚合物改性剂，并基于它的扩散及逾渗机理，将改性剂填充到劣质粗骨料的孔隙中，改善了内部孔结构，从而提升了骨料骨架强度；另一方面，聚合物改性剂在劣质粗骨料表面形成高强保护层，极大优化了骨料颗粒形貌，降低了其对外加剂的吸附，提升了骨料防水抗渗性能。

劣质粗骨料改性前后性能对比

 

改性前后劣质粗骨料混凝土不同龄期抗压强度

经试验测试，与未改性的劣质粗骨料相比，聚合物改性劣质粗骨料坚固性提升了67%，而吸水率与其对减水剂的吸附则降低了80%以上。

项目研究成果在铁路混凝土轨枕中的应用

在济南铁路局工务段京九线聊城段维修工程中，项目团队创新性使用聚合物改性劣质粗骨料配制铁路预应力混凝土轨枕。经现场工程测试，与普通碎石相比，聚合物改性劣质粗骨料配制的混凝土新拌工作性能基本维持不变，轨枕外观无异，且未见色差与孔洞；除此之外，其脱模抗压强度提升16%，14d抗压强度提升7%，28d抗压强度提升8%；而轨枕静载、疲劳试验也均满足设计要求。

世界上没有绝对的垃圾，只有放错位置的资源

对于优质粗骨料资源缺乏的区域，使用改性劣质粗骨料可极大缓解粗骨料供应矛盾，降低工程造价，经济利益十分可观，实际应用价值也会更加突出。同时，减少对天然资源的开采，节省固体废弃物处置所需土地与资源占用，也会对环境带来积极的影响。

下一步，项目研究团队会继续加深在聚合物改性劣质粗骨料长期耐久性方面的研究，并开展聚合物改性劣质粗骨料混凝土轨枕在更多实际工程中的示范。

 

项目负责人

王军伟

高级工程师

中铁检验认证中心