再生骨料混凝土的基本性能分析研究

汪加梁

（桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，廣西 桂林 541004）

引言

再生骨料混凝土是指利用廢棄混凝土破碎加工而成的再生骨料，部分或全部的取代天然骨料制備而成的新混凝土。建筑業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，近年來得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，建筑更新速度越來越快，但是隨之產(chǎn)生的建筑廢棄物也越來越多，因此，開展對建筑廢棄物的回收再生利用研究工作，尤其是以建筑廢料生產(chǎn)再生骨料制備再生混凝土的新技術(shù)，具有巨大的社會效益，環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，其發(fā)展前景非常可觀。近年來國內(nèi)外再生混凝土技術(shù)的研究與開發(fā)得到很大的發(fā)展，歐洲、日本、美國等一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的再生混凝土開發(fā)應(yīng)用方面發(fā)展速度很快，取得一系列的成果并積極推廣應(yīng)用于實際工程中。但是，國內(nèi)再生混凝土的應(yīng)用還實驗、謹(jǐn)慎使用的的初步階段。本文研究綜合了國內(nèi)外文獻(xiàn)資料，對再生骨料混凝土性能進(jìn)行了分析研究。

1 再生混凝土的基本力學(xué)性能

與天然骨料相比，再生骨料的物理力學(xué)性能有很大的差別，因此，再生骨料混凝土的物理力學(xué)性能與普通混凝土的力學(xué)性能也有差別。國內(nèi)外關(guān)于再生混凝土基本力學(xué)性能的試驗研究做得比較多，得出來的結(jié)論大部分一致：各齡期的再生混凝土強(qiáng)度低于同配合比的普通混凝土。再生骨料的取代率對再生混凝土的抗壓強(qiáng)度影響也很大，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度隨再生骨料的取代率的增加而降低，馬彥飛和徐曉勇[1]的試驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)再生骨料的取代率從25%增加到100%時，再生混凝土的28d抗壓強(qiáng)度較同配合比的普通混凝土降低15%～30%。適量摻量的粉煤灰可提高再生混凝土的抗壓強(qiáng)度，王武祥[2]等研究表明粉煤灰在一定范圍內(nèi)可以提高再生混凝土的抗壓強(qiáng)度，不同組成不同配合比再生混凝土存在各自適宜的粉煤灰摻量。水灰比對再生混凝土的強(qiáng)度影響很明顯，隨著水灰比的增加，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度降低。再生混凝土的抗拉強(qiáng)度較同配合比的普通混凝土低，Ravindrarajah和Tam[3]發(fā)現(xiàn)再生混凝土的抗拉強(qiáng)度較同配合比的普通混凝土低10%。周輝[4]等發(fā)現(xiàn)再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度隨再生粗骨料取代率的增長而降低，且混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中規(guī)程中的劈裂抗拉強(qiáng)度關(guān)系式不適合再生混凝土。肖建莊[5]等從再生骨料取代率分別為0、30%、50%、70%、100%時的再生混凝土棱柱體試塊的抗折試驗中得出與普通混凝土相比，再生混凝土的抗折強(qiáng)度低很多。

2 再生混凝土的耐久性

2.1 抗凍性

再生混凝土的抗凍性能低于甚至明顯低于普通混凝土，再生粗集料是再生混凝土抗凍性能的薄弱環(huán)節(jié)，其主要原因是再生集料很容易吸水飽和，10分鐘可達(dá)飽和程度的85%以上，30分鐘可達(dá)飽和程度的95%左右，因而再生粗集料容易先于新水泥基體發(fā)生凍融破壞，成為再生混凝土抗凍性能的薄弱環(huán)節(jié)。再生混凝土受凍前的養(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)齡期對抗凍性影響很大，再生混凝土在受凍前需要養(yǎng)護(hù)較長時間才能使后期強(qiáng)度不受影響，覃銀輝[6]等對再生混凝土的抗凍性能研究表明預(yù)養(yǎng)齡期對再生混凝土的受凍有利，即預(yù)養(yǎng)護(hù)齡期越長，后期強(qiáng)度越高。減低水灰比（摻加減水劑）以減少混凝土內(nèi)部的孔徑可有效地提高再生混凝土的抗凍性能，摻加引氣劑改善再生混凝土的性能有明顯的效果。摻加摻合料以細(xì)化混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，減少再生粗集料最大粒徑及再生集料的強(qiáng)化，均能提高再生混凝土的抗凍性能。

2.2 抗?jié)B性

再生集料在破碎過程中產(chǎn)生的裂縫及其表面老水泥砂漿的孔隙大大增加了再生混凝土的孔隙率，從而增大其滲透能力，所以再生混凝土的抗?jié)B性能低于同配比的普通混凝土，而且再生混凝土的抗?jié)B性能隨著再生集料的取代率的增大而降低。混凝土的抗?jié)B透性能與其孔隙率或密實度直接相關(guān)，因而提高混凝土密實度的方法均可以起到改善其抗?jié)B性的效果。張李黎等[7]通過試驗研究發(fā)現(xiàn)再生混凝土的抗?jié)B性能隨著水灰比的增大而降低，隨強(qiáng)度的增大而增大。摻加適量的礦物摻合料（如粉煤灰，礦渣，硅粉等）及外加劑（減水劑，引氣劑等）對再生集料進(jìn)行改性處理均可以提高再生混凝土的抗?jié)B性能。

2.3 抗碳化性

再生混凝土的抗碳化性能跟抗?jié)B性有相關(guān)性，特別是抗氣滲性，隨著再生骨料的取代率的增加，再生混凝土的抗?jié)B性能降低，再生混凝土的碳化深度增大，主要原因是再生骨料的表面較為粗糙，孔隙較多，密度較天然骨料低，隨著再生骨料取代率的增加，再生混凝土的密實度降低，抗氣滲性下降，CO2擴(kuò)散速度加快，碳化深度也就越大。同理，再生混凝土的抗碳化性隨水灰比增大而增加。孫浩[8]研究發(fā)現(xiàn)摻加礦渣粉，鋼渣粉可以減少碳化深度，但摻量不宜過大（礦渣粉摻量不大于30%，鋼渣粉的摻量不大于10%）。

2.4 徐變

徐變是指混凝土在正常荷載作用下，其變形隨時間不斷增加的現(xiàn)象。徐變隨灰漿率的增加而增大，再生骨料中含有大量舊的水泥砂漿，使得再生混凝土中總的砂漿含量大于同配合比的普通混凝土，所以再生混凝土的徐變較普通混凝土的徐變大.再生混凝土的徐變的基本趨勢同普通混凝土?xí)r一致的，即隨水泥用量，水灰比增加而增大。摻加粉煤灰，膨脹劑可以減少再生混凝土的徐變。

3 再生混凝土的和易性

和易性直接影響到混凝土攪拌、運輸、澆注、搗實等施工作業(yè)，關(guān)系到能否獲得質(zhì)量均勻和密實的混凝土。和易性為一綜合技術(shù)性能，包含流動性、黏聚性、保水性三方面的含義。再生骨料比天然骨料吸水率大、孔隙多、表面較為粗糙，而且再生骨料含有大量的舊的水泥砂漿導(dǎo)致再生混凝土中砂漿含量多，從而導(dǎo)致再生混凝土的流動性較同配合比的普通混凝土差，保水性和黏聚性比同配合比的普通混凝土好。馬靜[9]等通過對不同取代率再生骨料混凝土的和易性的研究中發(fā)現(xiàn)隨著再生骨料取代率增大，新拌混凝土的流動性變得越來越差，而此時的混凝土的黏聚性變得越來越好；適量的減水劑可以增強(qiáng)混凝土的流動性。

4 再生混凝土的發(fā)展趨勢

混凝土作為目前世界上用量最大的人造建筑材料，消耗大量的資源和能源，而且未經(jīng)處理的廢棄混凝土還會對環(huán)境造成污染、影響市容。隨著資源、能源、環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，對廢棄混凝土進(jìn)行有效、合理的利用是環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的迫切需要，這樣會加速人們對再生混凝土的研究開發(fā)利用。隨著對再生混凝土性能的進(jìn)一步試驗研究，其各項性能必將得到大幅改善，再生粗骨料也將應(yīng)用于商品混凝土。開發(fā)商品再生混凝土，可以極大的推廣再生混凝土在工程中應(yīng)用，提高廢棄混凝土循環(huán)再利用的效率。充分利用礦渣，粉煤灰等工業(yè)廢料開發(fā)高性能再生混凝土，是再生混凝土的發(fā)展趨勢。

[1]馬彥飛,徐曉勇.再生混凝土抗壓性能的試驗研究[J].江蘇建材，2010（1）:21-24.

[2]王武祥，程清波.粉煤灰摻量對再生混凝土性能影響的研究[J].混凝土與水泥制品，2010（1）:4-8.

[3]Ravindrarajah R，Tam C T.Recycled concrete as fine and coarse aggregates in concrete[J].Magazine of concrete Research.1987,39(141):214-220.

[4]周輝,龔愛民,江倉明,彭玉林.再生混凝土取代率對混凝土力學(xué)性能的影響[J].西部探礦工程,2008(5):158-160.

[5]肖建莊,李佳彬.再生混凝土強(qiáng)度指標(biāo)之間的換算關(guān)系的研究 [J].建筑材料學(xué)報,2005,8（2）:197-201.

[6]覃銀輝,鄧壽昌,張學(xué)兵,劉付華,彭相華.再生混凝土的抗凍性能研究 [J].混凝土,2005（12）:49-52.

[7]張李黎，柳炳康，胡波.再生混凝土抗?jié)B性能研究 [J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2009,32（4）：508-510.

[8]孫浩.粗集料和摻合料對再生混凝土性能的影響研究 [D].上海:同濟(jì)大學(xué),2006.

[9]馬靜,王振波.不同取代率再生粗骨料混凝土的和易性 [J].山西建筑,2009,35（24）:170-171.