再生混凝土耐久性分析★

蒙秋江 應敬偉,2*

(1.廣西大學土木建筑工程學院，廣西 南寧 530004； 2.廣西理工科學實驗中心，廣西 南寧 530004)

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·建筑材料及應用·

再生混凝土耐久性分析★

蒙秋江1應敬偉1,2*

(1.廣西大學土木建筑工程學院，廣西 南寧 530004； 2.廣西理工科學實驗中心，廣西 南寧 530004)

通過分析文獻資料，總結了國內外再生混凝土耐久性特征，獲得了再生混凝土耐久性的一些規律：含水率對再生混凝土的凍融循環性能影響較大，再生混凝土的抗水、氣擴散性能受再生骨料取代率影響較大，混凝土組成成分特征對再生混凝土碳化性能影響較大，可以通過不同方法得到再生混凝土氯離子擴散性能，但是其結果略有差異。

耐久性，凍融循環，擴散，碳化

耐久性是混凝土的重要性能之一，耐久性不足的混凝土可能會進一步影響混凝土結構安全，例如若鋼筋混凝土中混凝土保護層質量較差，外界有害介質如硫酸鹽、氯鹽等就容易侵入到內部導致鋼筋銹蝕，進而造成鋼筋銹蝕。在北方地區，混凝土遭受凍融破壞比較普遍，經歷一定的凍融次數后，混凝土的強度會有所下降，因此提高混凝土抗凍融破壞的能力也得到了相關學者的重視。

1 凍融循環

對于RAC的抗凍性，不同學者從不同角度進行研究。Gokce等研究了附著于骨料的老砂漿含量對RAC抵抗凍融的影響，研究發現，假定混凝土的碎石質量良好，附著砂漿并不一定對RAC性能產生不利影響，再生混凝土的相對動彈性模量隨著凍融循環次數的增加而下降，其下降速度隨著再生粗骨料取代率的增加而變大。Zaharieva等認為考慮到暴露條件，確定抗凍的標準混凝土的水飽和程度是非常重要的。例如，對于含有再生粗骨料的RAC，對于Hirschwald的水飽和度，直到300個循環后，RAC仍然沒有損壞。在經歷凍融循環后，對于管吸測試中的邊緣濕度敏感率，haul-back方式破碎的再生混凝土材料以大量的剛度損失為特征；而拆除的再生混凝土材料以非濕度敏感進行評估。

2 再生混凝土的抗水、氣擴散性能

混凝土結構中使用再生骨料的主要問題是高的吸水率，其導致難以控制新拌混凝土的性能，因此影響硬化混凝土的強度和耐久性，降低水灰比可以增加RAC的耐久性特征。Levy試驗得出吸水率和總的孔隙率隨著再生粗骨料取代率的增加而變大。再生細骨料的吸水率比天然骨料高6倍～10倍。RAC也比一般混凝土吸附更多的水分，它們也更加容易受到各種侵蝕。對于硅粉混凝土，再生骨料取代率越高，初始表面吸附率減小得越顯著。一些試驗得出，再生混凝土抗滲性能低于同配比普通混凝土，再生混凝土的抗滲性能隨再生粗集料取代率的增加而降低。Rasheeduzzafar(1984)的試驗還進一步得出，再生混凝土的水灰比較普通混凝土降低0.05～0.1，但幾乎可達到與普通混凝土相同的抗滲性能。當再生粗集料取代率小于30%時，再生混凝土抗滲性能降低不大；隨再生粗集料取代率進一步增大，再生混凝土抗滲性能降低較大。再生混凝土的氧氣滲透指數(抗氣滲透性能)隨再生集料取代率的增大而減小，隨齡期增長而增大。

3 碳化

Otsuki N.S.(2003)的研究表明，RAC的抗碳化性能略微低于NAC，但是可以通過在高水灰比混凝土中的雙摻法來提高。Eguchi通過加速碳化的測試表明，碳化深度和耐久性指數與普通混凝土的相同，但是少量樣品試塊顯示下降的情況。通常，RAC的碳化深度隨著原始混凝土強度等級的增大而降低，當RAC的取代方法等。

率低于70%時，RAC的碳化深度隨著再生粗骨料含量的增加而變大。Levy(2004)研究表明最高孔隙率并不與相同20 MPa，30 MPa和40 MPa強度等級的混凝土的碳化程度相對應。一些混凝土組成成分特征對混凝土的耐久性有更加重要的影響。

4 氯離子擴散

對于鋼筋混凝土耐久性，混凝土的傳輸性能非常重要，因為它們定義了鋼筋銹蝕初始時間。目前再生粗骨料對鋼筋混凝土耐久性的影響還沒有完全地確定。眾所周知，骨料附近的水泥的結構與純水泥石的結構不同。RAC的微觀結構，包括了破裂的附著砂漿、界面過渡區(ITZ)的裂縫和新砂漿。在附著砂漿中微裂縫數量的密度很高，可能是由于在破裂過程中荷載施加在低強度的再生骨料所致。RAC含有兩個ITZ，一個是在再生骨料與新砂漿之間，即新ITZ，另一個在再生骨料與附著老砂漿之間，即老ITZ。 在RAC中，附著的水泥砂漿和再生骨料的ITZ形成軟弱區，它包含許多微小孔隙和裂紋，而且它極大地影響RAC的最終強度。這些孔隙和裂紋也吸水，導致RAC的新ITZ中含有較高的水分，因此在再生骨料的孔隙中將形成更多的氫氧化鈣晶體，且將積聚在老的混凝土的表面。因此，與新骨料混凝土相比，RAC的抗壓強度和抗氯離子滲透性明顯降低。不過，由于混凝土的擴散率受到許多參數的影響，不僅由于水泥漿自身結構(孔隙度和孔結構)，而且由于在骨料顆粒和水泥石之間界面過渡區的性能，很難真實地預測普通混凝土和RAC的擴散率。此外，主要是由于測試的困難，目前還沒有確立混凝土擴散率的標準測試方法。

最近幾年，大量試驗和理論研究使得人們對再生混凝土認識已經更加深入。Zaharieva等(2003)的研究表明RAC的滲透性能依賴于配合比、養護條件、樣品的干燥程度。Kou(2006)的研究表明再生骨料含量的增加，混凝土總的孔隙率和平均孔徑也隨著增加。再生骨料含量的增加降低了RAC的氯離子滲透性，然而，用 25%的粉煤灰代替水泥可以提高RAC的抗氯離子滲透性，且此時RAC的孔徑和總的孔隙率也隨著下降，并降低干燥收縮和RAC的徐變。Rao(2007)的研究表明RAC比普通混凝土更加容易滲透，但其耐久性可以通過使用粉煤灰、硅粉等來提高。基于ASTM C 1202-91試驗方法，由快速氯離子測試可知，粉煤灰和礦渣的加入可以有效地提高混凝土的抗氯離子滲透性。Ann(2008)的研究發現，在初始銹蝕以后，摻有30%的粉煤灰和65%礦渣的RAC的銹蝕率保持在較低的水平。Du(2008)的研究表明含有礦物摻合料的RAC的抗氯離子滲透性可以滿足工程規范的要求。Li(2008)的研究表明RAC的氯離子滲透性隨著混凝土抗壓強度等級的增加而變大，并與NAC類似。但是當再生粗骨料含量增加時，RAC的抗氯離子滲透性變差。不過，當再生粗骨料含量小于50%時，基于ASTM C1202試驗方法，RAC抗氯離子滲透的能力可以認為是“低”的，而當再生粗骨料超過50%時，其開始變為“中”，為了提高RAC的抗氯離子滲透性，發現加入粉煤灰或礦渣對提高再生混凝土抗氯離子滲透性是有效的。再生骨料的加入造成兩個相反的作用，它同時提高氯離子滲透率和氯離子結合能力。Berndt(2009)的研究表明采用再生粗骨料可以稍微地增加氯離子的擴散率和滲透系數，但通過加入礦渣可以降低RAC的氯離子擴散率。Debieb等(2009)研究表明，受污染的再生粗骨料的氯離子含量比硫酸鹽含量要多，如果它們浸泡在水中，氯離子就更加容易析出。OLORUNSOGO(2002)和OTSUKI(2003)的研究表明再生混凝土的抗氯離子滲透性能略低于或明顯低于同配合比的普通混凝土。肖開濤(2004)和Kou(2004)試驗均得出，再生混凝土抗氯離子滲透性能隨再生集料取代率的增加而降低。減小水灰比、摻加適量礦物摻合料(如粉煤灰、礦渣粉、硅粉等)及外加劑(減水劑、界面改性劑等)、對再生集料進行改性處理以及采用蒸汽養護等均可以提高再生混凝土抗滲性能，并可以達到甚至超過普通混凝土的抗滲水平。

5 結語

通過以上分析，得出再生混凝土耐久性一些規律為：

1)含水率對再生混凝土的凍融循環性能影響較大；

2)再生混凝土的抗水、氣擴散性能受再生骨料取代率影響較大；

3)混凝土組成成分特征對再生混凝土碳化性能影響較大，可以通過不同方法得到再生混凝土氯離子擴散性能，但是其結果略有差異。

[1]Gokce A,Nagataki S,Saeki T,et al.Freezing and thawing resistance of air-entrained concrete incorporating recycled coarse aggregate: The role of air content in demolished concrete.Cement and Concrete Research,2004,34(5):799-806.

[2]Levy S,Helene P.Durability of concrete mixed with fine recycled aggregates .Sustainable Construction Materials and Technologies,2007(10)：45-51.

[3]Eguchi K,Teranishi K,Nakagome A,et al.Application of recycled coarse aggregate by mixture to concrete construction .Construction and Building Materials,2007,21(7):1542-1551.

[4]Kong D Y,Lei T,Zheng J J,et al.Effect and mechanism of surface-coating pozzalanics materials around aggregate on properties and ITZ microstructure of recycled aggregate concrete.Construction and Building Materials,2010,24(5):701-708.

Analysis on the durability of recycled concrete★

Meng Qiujiang1Ying Jingwei1,2*

(1.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,GuangxiUniversity,Nanning530004,China；2.GuangxiScienceandTechnologyLabCenter,Nanning530004,China)

The paper analyzes relative literature and summarize the durability characteristics of concrete in the world, and some rules of recycled concrete durability have been gained: the property of recycled concrete resistance to water, gas diffusion is normally influenced by recycled aggregate replacement ratio, carbonation properties of recycled concrete are influenced the composition of the concrete impact on the characteristics of recycled concrete carbonation properties of large, it can get recycled concrete chlorine ion diffusion properties by different ways, but there are slightly difference.

durability, freeze-thaw cycles, diffusion, carbonation

1009-6825(2015)18-0116-02

2015-04-17★：廣西大學科研基金資助項目(項目編號：XJZ140232)；廣西人才小高地基金資助項目

蒙秋江(1991- )，男，在讀碩士

應敬偉(1983- )，男，博士，講師

TU528

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