再生骨料混凝土研究現狀及展望

周艷華 趙鵬 王鳳霞

一、再生混凝土骨料的定義

將廢棄了的混凝土回收利用，并使之作為再生混凝土骨料的來源稱為母體混凝土，將回收后的混凝土破碎、清洗和分級后所得到骨料稱為再生混凝土骨料。其中，公稱粒徑>5mm的骨料為再生混凝土粗骨料，公稱粒徑<5mm的骨料為再生混凝土細骨料。將再生混凝土骨料部分或者全部替換掉天然骨料配制成的混凝土為再生骨料混凝土。

二、再生骨料混凝土的研究意義

我國對建筑垃圾的處理多采用簡單回收和少數利用的方法，施工中產生的大量廢棄物，特別是拆除廢棄物多作為垃圾傾倒在垃圾場或者是將其填埋地下，這樣導致一些問題：比如占用大量土地；造成嚴重的環境污染及破壞土壤結構、造成地表沉降等。因此重復利用建筑垃圾，加強環境保護是可持續發展戰略的一個重要組成部分，也是生態界物流規律所要求的。當綜合考慮城市垃圾處理的有關費用、規劃、政策和再生混凝土產生的環保效益以及本地區天然骨料儲量、生產、價格、年需求量，從再生骨料和再生混凝土的工程造價和所產生的社會效益、環保效益上綜合考察其經濟指標上看，再生混凝土的研究與利用具有深遠的意義。

三、再生骨料混凝土的研究現狀及展望

再生混凝土技術的應用始于二次大戰期間，由于戰爭破壞導致了大量廢棄物的產生，許多歐洲國家在戰后面臨著嚴重的廢棄物處理問題。二戰結束之后，世界上一些發達國家如蘇聯、德國、日本等國，就開始了廢棄混凝土回收再利用的研究，并提出混凝土必須綠色化。近些年來，國內外學者在再生混凝土進行了大量的研究工作，主要有以下幾個方面：

（1）形成成套的再生骨料生產工藝，研制出相應的生產設備：日本研制出可生產高質量再生骨料的裝置以及在施工現場可把廢棄混凝土變成再生混凝土的設備；俄羅斯在建筑企業設立了專門的破碎鋼筋混凝土塊體工藝線；德國研制出可使垃圾中各種再生材料干凈分離出來的工藝；美國則采用微波技術回收再生舊瀝青混凝土路面材料。國內在這一方面也有所研究，主要是借鑒外國的生產工藝進行改進，取得了不錯的效果，但是沒有像國外那樣研究出有突破性的再生骨料生產裝置，也沒有形成相應的生產工藝。

（2）再生骨料的性能研究：各個國家得出的結論大體一致，即與天然骨料相比，再生骨料具有孔隙率高、密度小、吸水性大、強度較低等特點。許岳周等利用廢棄混凝土研究再生骨料的基本性能，試驗發現再骨料的表觀密度和堆積密度均隨壓碎指標的增大而減小，骨料的吸水率隨壓碎指標的增大而增大。

（3）再生混凝土的配合比設計研究：配合比對于再生混凝土來說也是至關重要的，它直接關系到再生混凝土的工作性能。基于國內外學者的大量研究表明，再生粗骨料的性質有別于天然粗骨料，所以在計算各成分用量時，應額外考慮到再生粗骨料的吸水率等其他因素。張亞梅等采用再生粗骨料預吸水的方法，配制C30和C40再生混凝土，即先按普通混凝土配合比設計，在此基礎上，讓再生粗骨料充分吸水，這樣實際拌合混凝土的用水量等于通過配合比設計計算的用水量W1，加上再生粗骨料實際預吸水的用水量W2；這樣做的好處是解決了再生混凝土流動性較差的問題。張學兵等在研究再生混凝土配合比時，分析了其單位體積用水量，并給出了相應的計算公式。

（4）再生混凝土的工作性能和物理性能的研究：邱懷中研究表明再生骨料經聚合物溶液和高效減水劑處理后能明顯提高混凝土的流動性，在混凝土中摻加高效減水劑和磨細粉煤灰也能顯著提高新拌混凝土流動性且黏聚性和保水性還優于原生混凝土。

（5）再生混凝土力學性能的研究：邢振賢等研究表明，當再生混凝土的水灰比由0.8下降到0.4時，其抗壓彈性模量增加33.7%；駱行文等研究表明，再生混凝土的彈性模量與再生骨料含量有關，特別當取代率大于20%時，隨取代率的增大其彈性模量變化速度較快。

（6）再生混凝土耐久性的研究：張偉選用昆明理工大學建筑工程學院綜合實驗室C40廢棄混凝土作粗骨料制備再生混凝土，通過改變再生骨料取代率、粉煤灰替代水泥量、摻加外加劑及對再生骨料表面處理等進行試驗配比的設計。在水灰比不變的條件下，隨著再生骨料取代率的增大再生混凝土的抵抗氯離子滲透能力降低，礦物摻合料加入可以提高再生混凝土的抵抗氯離子滲透能力。

（7）再生混凝土的強化和改性研究：混凝土是一種高度不均勻的材料，其強度由多種因素決定，界面過渡區（ITZ）強度是因素之一，也是混凝土中的薄弱環節。目前還沒標準試驗方法測量ITZ強度及更為重要的集料表面與ITZ之間的黏結強度。J.S.RYU研究了界面過渡區的性質對再生混凝土的影響，結果表明再生骨料摻量對界面過渡區的強度影響不大，再生混凝土與原生混凝土的界面過渡區強度幾乎一樣，但隨水灰比的增加而降低。研究還發現，再生混凝土的強度取決其新舊界面過渡區的性質，低水灰比時，混凝土的強度由舊的界面過渡區即再生骨料的性質決定，高水灰比時，由新的界面過渡區即水灰比決定。Mehta認為過渡區的性質和微觀結構決定于集料的種類、集料的表面特征以及集料的孔結構，還決定于水泥漿的孔隙特性和集料下面的間隙水。當混凝土中有大于50nm的毛細管時將會影響其強度和透水性。因此提高混凝土界面過渡區強度是改善混凝土強度的一種有效途徑。

我國對再生混凝土的研究在一定程度上起步相對較晚，但發展速度比較迅速，并在再生混凝土骨料研究方面取得了一些可喜的成績。例如，頒布了GB/T25177-2010《混凝土用再生粗骨料》GB/T25176-2010《混凝土和砂漿用再生細骨料》兩部關于再生混凝土骨料的國家標準。

【參考文獻】

[1]Buck A.D.Recycled concrete as a source of aggregate.Journal of ACI，1977，212-219

[2]BCSJ. Proposed standard for the “Use of recycled aggregate and recycled aggregateconcrete”.Building Contractors Society of Japan Committee on disposal and reuse of construction waste，May1977（English version published in June 1981）.

[3]邢振賢，王曉蕾，趙玉靑，胡玉珊.止交設計選抒粉煤灰再生混凝七最住配合比[J].低溫建筑技術2004（1）：4～5.

[4]張曉華，孟云芳，任杰.淺析國內外再生骨料混凝土現狀及發展趨勢[J].混凝土，2013.

[5]朱紅兵，趙耀，雷學文，陽橋.再生混凝土研究現狀及研究建議[J].公路工程，2013.

[6]張亞梅，孫偉等.再生混凝土配合比設計初探[J].混凝土與水泥制品2001（1）：7-9