再生骨料混凝土的應用研究綜述

(吉首大學張家界學院 湖南 張家界 427000)

引言

將廢棄混凝土經破碎、分級，并按一定的比例混合后形成的骨料稱為再生骨料或再生混凝土骨料，利用再生骨料作為部分或全部骨料配制的混凝土,稱為再生骨料混凝土,簡稱再生混凝土，它能夠有效地實現資源的循環再利用，發展前景可觀。而且，由于廢混凝土回收渠道、再生市場的匱乏，絕大部分建筑垃圾采用露天堆放或填埋的方式進行處理，處理過程中耗用了大量建設經費，同時，清運和堆放的過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚等問題又造成了嚴重的環境污染問題。因此，研究再生骨料混凝土有重大意義。

本文著重于對國內外再生骨料混凝土的研究發展進行分析綜述，為更進一步研究再生骨料混凝土的應用提供參考。

一、國外再生骨料混凝土的發展

近30 年，美國、日本、德國等國家和歐洲地區的發達國家對廢棄混凝土再利用的研究主要集中在對再生混凝土基本性能和再生骨料的研究。

美國CYCLEAN公司采用微波技術可以100%的利用路面瀝青混凝土，其質量與新拌混凝土路面料相同，而且成本降低1/3，同時節約了垃圾清運和處理費用，大大減輕了城市的環境污染。美國在鼓勵使用再生骨料的同時還對再生混凝土的性能做了系統的試驗和研究。例如，Michiganb用再生骨料混凝土鋪筑兩條公路，技術人員進行了收縮性測試試驗。

日本由于其國土資源匱乏，將建筑垃圾視為“建筑副產品”，十分重視將其作為可再生資源而重新開發利用。1977年日本政府制定了《再生骨料和再生混凝土使用規范》，相繼在各地建立了再生骨料和再生混凝土的加工廠。據統計，1995年日本廢棄混凝土的再利用率達到了65%。

俄羅斯著重研究了再生混凝土配合比設計的特性,研究表明,隨再生骨料取代率的不同,再生混凝土的韌性和彈性模量隨之變化,再生混凝土的密實度小于普通混凝土。

二、國內再生骨料混凝土的發展

雖然我國對再生骨料混凝土的開展和研究較晚，但也取得了相應成果。建筑垃圾帶來的環境污染、掩埋占地及資源、能源浪費等問題越來越嚴重，使得我國政府已經開始重視和鼓勵建筑垃圾資源化利用的研究，也鼓勵廢棄物的研究和應用。

同濟大學、華僑大學、華中科技大學等高等院校已進行了再生骨料制取燒結磚和再生骨料混凝土的技術研究,取得了一系列研究成果。例如,華僑大學就再生骨料混凝土的不同來源、吸水率、含水率、破碎方法、材料物理性能、配合比、工程性能、構件應用性能等進行了一系列的研究[1]。

莫霄[2]做了再生混凝土的經濟和環境效益評估分析，結果表明再生集料的小規模生產成本比碎石高，但綜合考慮棄置占地費用和運輸費等因素，某些情況下采用再生混凝土能創造一定的經濟效益。廢棄混凝士的循環利用對保護環境，節約資源有非常重要的意義。

三、再生骨料混凝土性能

(一)強度。姚宇峰[3]等研究了再生骨料取代率對力學性能的影響，實驗結果表明，以不同的骨料取代率制備再生骨料混凝土，其抗壓強度隨著取代率的增大，先減小后增大，在取代率達到60%時，抗壓強度達到最大值；劈裂強度也隨著取代率的增大，先減小后增大，再取代率為0%時，劈裂強度為最大值。

普通混凝土抗壓強度明顯高于再生混凝土，同時，再生骨料的強度越大，其對應的再生混凝土強度也就越大。說明再生骨料本身的性質對再生混凝土的力學性能有較大的影響[4]。

(二)耐久性。李文生[5]等對再生骨料混凝土與普通混凝土的凍融性做了研究,對再生混凝土和普通混凝土進行了25次和50次凍融循環實驗，結果表明再生混凝土的質量損失小于普通混凝土，但是再生混凝土的強度損失要大于普通混凝土，且再經過多次凍融循環后，再生混凝土的彈性模量減小的更多。

所以，與普通混凝土相比，再生混凝土更容易發生凍融破壞，在實際工程應用中應充分考慮這一特點。

(三)變形性能

1.非荷載作用下的變形。再生混凝土在非荷載作用下主要發生干縮變形，變形程度主要受再生骨料取代率，水灰比等因素的影響[6]；其中，再生骨料取代率對干縮變形量的影響最顯著，其原因是再生骨料的吸水率較大，混凝土硬化后發生較大的干燥收縮。且再生骨料中含有大量舊砂漿，會導致收縮率大于原生骨料，從而影響混凝土的干縮。

同時，在非荷載作用下，再生混凝土還會產生碳化收縮和溫度變形，由于熱脹冷縮原理，再生混凝土在較大溫差下會發生明顯的變形，且再生骨料混凝土的熱膨脹系數比普通混凝土大，更容易發生變形開裂。

2.荷載作用下的變形。再生混凝土在長期荷載作用下會產生徐變，且再生混凝土的徐變比普通混凝土大40%～50%左右，與干縮相似，再生混凝土的徐變也主要受再生骨料取代率的影響，取代率越大，徐變也越大?；炷恋男熳兣c水泥漿含量成正比，由于再生骨料中含有大量的水泥砂漿,導致再生混凝土的徐變大于普通混凝土。

3.和易性。再生骨料混凝土的和易性受到多種因素的影響，其中水灰比對再生混凝土和易性的影響最大。水灰比過小時，拌合物流動性差，水泥砂漿稠度過高，坍落度較??；水灰比過大時，會導致砂漿保水能力不足，粘聚性降低，嚴重影響混凝土的強度和耐久性。

當水灰比為0.55時，得到的拌合物和易性最佳。其次，再生混凝土的和易性還受到砂率，粉煤灰的用量，以及再生骨料取代率的影響，影響再生骨料和易性的主要因素主次為:水灰比→骨料取代率→粉煤灰等量取代水泥用量→砂率。

四、結語

1)再生骨料自身的強度對混凝土的強度有較大影響，自身強度越高，對應的再生混凝土強度也就越高。且隨著取代率的增加，混凝土的抗壓強度和劈裂強度都會減少。

2)再生混凝土的耐久性比普通混凝土更差，內部孔隙率較大，比普通混凝土更容易發生凍融破壞。在實際工程應用中應注意這一點，在寒冷地區應減少再生骨料混凝土的使用。

3)再生骨料混凝土的許多性質都受到再生骨料的影響，由于再生骨料自身的孔隙率大，吸水率高，會對混凝土的和易性，變形性等性能產生較大影響。

4)再生骨料表面含有大量舊砂漿，會增大骨料的吸水率，同時也會降低骨料和水泥砂漿的粘聚力，從而影響再生混凝土的力學性能。