基于再生混凝土在建筑工程中的應(yīng)用及其性能評(píng)價(jià)

滕 艷（深圳市太科檢驗(yàn)有限公司，廣東 深圳518049）

隨著我國(guó)房地產(chǎn)建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)成為了世界上最大的混凝土生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)。根據(jù)有關(guān)方面的統(tǒng)計(jì)，2009 年，我國(guó)混凝土的消費(fèi)量已超過30 億噸。而混凝土中砂石骨料占總質(zhì)量的80%以上。因此我國(guó)每年的開山采砂石約為20 億m3，造成了大量的環(huán)境污染。另一方面，由于市政拆遷改造、無序建造、重復(fù)建造等因素的存在，建筑垃圾也在不斷增加，其中廢棄混凝土占了很大的比例。由于廢棄混凝土塊中含有大量砂石骨料，如果能就地回收，進(jìn)行再生利用，生產(chǎn)再生混凝土用到新的建筑工程上，則不但可以降低成本，還能減少環(huán)境污染。本文為此具體探討了基于再生混凝土在建筑工程中的應(yīng)用及其性能評(píng)價(jià)。

1 背景技術(shù)

在建筑工程中，混凝土作為主要的人造材料對(duì)自然資源的占用及對(duì)城市環(huán)境的負(fù)面影響是非常嚴(yán)重的。當(dāng)前我國(guó)每年拆除的廢舊混凝土、新建建筑產(chǎn)生的廢舊混凝土以及工廠所生產(chǎn)的廢舊混凝土的數(shù)量是巨大的。處理廢舊混凝土不僅處理費(fèi)用驚人，還需要占用大量的空間存放，污染環(huán)境嚴(yán)重，也嚴(yán)重浪費(fèi)耕地，而由此引起的環(huán)境問題也十分出。為了解決環(huán)境與骨料的問題，混凝土的生產(chǎn)及施工技術(shù)迫切需要改進(jìn)，走可持續(xù)發(fā)展的道路。理論和實(shí)踐都證明再生混凝土是一種可持續(xù)發(fā)展的綠色混凝土，符合我國(guó)建筑業(yè)特別是房地產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，是今后混凝土的一個(gè)發(fā)展方向。

2 工作性能

在基本的功能性能上，再生混凝土隨著取代天然骨料用量的增加，再生混凝土的密度有規(guī)律的下降；當(dāng)100%取代天然骨料時(shí)，再生混凝土的密度為天然骨料混凝土的90%左右。據(jù)此可知，再生混凝土配制的再生混凝土構(gòu)件的自重較低，有利于降低結(jié)構(gòu)自重，提高建筑工程的穩(wěn)定性能。同時(shí)，由于其孔隙率大，全部使用再生粗骨料的再生混凝土較天然骨料混凝土的熱導(dǎo)率降低30%左右，再生混凝土引氣后熱導(dǎo)率降低40%左右，由此可見，使用再生混凝土能夠有效地提高建筑工程的保溫隔熱性。

3 力學(xué)性能

再生混凝土的力學(xué)性能主要可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：(1)再生混凝土的抗壓強(qiáng)度低于相同配合比的天然骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度，而且再生混凝土的強(qiáng)度隨基體混凝土強(qiáng)度的提高而上升；并隨再生混凝土摻量的增加而降低，但是當(dāng)再生混凝土的取代率小于30%時(shí)，再生混凝土強(qiáng)度降低很少。(2)水灰比對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的影響較大，隨著水灰比的減小，與天然骨料混凝土強(qiáng)度對(duì)比，再生混凝土強(qiáng)度降低的幅度越來越小。其中配制高強(qiáng)再生混凝土?xí)r，再生混凝土的來源和性質(zhì)對(duì)再生混凝土的強(qiáng)度影響最大，而配制低強(qiáng)度的再生混凝土?xí)r，其對(duì)再生混凝上的強(qiáng)度影響很小。(3)再生混凝土與天然骨料混凝土相比，其干徐變量平均增加約為60%。收縮和徐變較大會(huì)對(duì)再生混凝土的推廣和應(yīng)用有一定的影響，這會(huì)使再生混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較多非受力裂縫，不利于結(jié)構(gòu)的耐久性。但如采用較低水灰比或較高強(qiáng)度的再生混凝土，試驗(yàn)結(jié)果顯示，可以降低再生混凝土的干縮和徐變。

4 耐久性能

耐久性是混凝土重要的力學(xué)性能，混凝土的耐久性通常被定義為抵抗外力而不受破壞的能力，而破壞有時(shí)等同于出現(xiàn)規(guī)定寬度的裂縫。再生混凝土中，再生混凝土表面包裹著水泥砂漿，同時(shí)，再生混凝土的親水性強(qiáng)，能很快被水濕潤(rùn)，再生混凝土表面的許多微裂縫會(huì)吸入新的水泥顆粒，使接觸區(qū)的水化更加完全，形成致密的界面結(jié)構(gòu)。這樣，由于界面結(jié)合得到加強(qiáng)，因再生混凝土耐久性較低而導(dǎo)致的再生混凝土性能的劣化會(huì)得到一定程度的改善。另外，由于表面粘附水泥砂漿，使再生混凝土的表面粗糙度比天然骨料有較大的提高。再加上在解體破碎的過程中，又增加了棱角效應(yīng)，能夠滿足配置再生混凝土的需要。

5 影響因素

5.1 取代率

隨著再生混凝土取代天然碎石骨料的增加，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸增大。當(dāng)再生骨料完全取代天然骨料時(shí)，強(qiáng)度有一定幅度的下降。有研究顯示，用再生混凝土50%取代天然碎石配置的再生混凝土的抗壓強(qiáng)度與天然骨料配置的混凝土的抗壓強(qiáng)度比較，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度反而增加。而還有研究顯示再生混凝土隨著再生混凝土的取代率的增加，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度會(huì)越來越低。但是也有資料表明如果廢棄混凝土具有較高的抗壓強(qiáng)度，即再生混凝土的強(qiáng)度比配置再生混凝土的強(qiáng)度高，則再生混凝土的強(qiáng)度隨著再生混凝土的增加而增加。

5.2 砂率

在再生混凝土取代率一定的條件下，隨著砂率的不斷增加，再生混凝土不同齡期的強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化。研究表明要獲得一個(gè)工作性能良好的混凝土拌合物，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)必須使砂漿能夠包裹與粗骨料的表面，并能充滿粗骨料之間的間隙，同時(shí)還有一定的砂漿富余。因此，在砂率過大時(shí)，在相同的水泥用量的條件下，在骨料表面的水泥漿就相對(duì)變得少了，使骨料之間的膠結(jié)力下降，此時(shí)的混凝土拌合物和易性也較差，造成混凝土的強(qiáng)度降低。在砂率較小時(shí)砂漿不足以完全包裹粗骨料的表面和填充骨料間的間隙，導(dǎo)致混凝土的和易性較差，密實(shí)性降低，從而降低混凝土的抗壓強(qiáng)度。

5.3 水灰比

水灰比是影響混凝土抗壓強(qiáng)度的最主要因素之一，在再生混凝土取代率、砂率一定的條件下，對(duì)于普通混凝土而言，混凝土的抗壓強(qiáng)度一般與水灰比成反比關(guān)系，即水灰比越低，抗壓強(qiáng)度越高。但對(duì)于再生混凝土而言，其強(qiáng)度與基體混凝土的強(qiáng)度和再生混凝土的配合比等密切相關(guān)。有研究顯示，隨著再生混凝土取代率的增加，混凝土的水灰比逐漸增大，混凝土各個(gè)齡期的抗壓強(qiáng)度呈遞減趨勢(shì)，最大降幅在1/3 左右。機(jī)制在于增大了水灰比，混凝土的流動(dòng)性明顯改善，但保水性和粘聚性逐漸變差，混凝土抗壓強(qiáng)度也隨著水灰比的增大而逐漸降低。

6 前景展望

總之，再生混凝土是一種新型的綠色混凝土，解決了混凝土作為最主要的人造材料對(duì)環(huán)境的破壞與對(duì)生產(chǎn)資料的浪費(fèi)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)再生混凝土的基本性能研究工作正逐步深入，但由于再生混凝土的來源、生產(chǎn)工藝、實(shí)驗(yàn)條件和方法的差異，使再生混凝土性能不如普通混凝土穩(wěn)定。為此仍需在以下方面進(jìn)行研究：進(jìn)一步研究不同再生混凝土取代率的再生混凝土建筑工程的性能，進(jìn)一步研究不同再生混凝土砂率的再生混凝土建筑工程的性能，進(jìn)一步研究不同再生混凝土水灰比的再生混凝土建筑工程的性能，建立再生混凝土建筑工程的有限元分析理論模型和方法。深入研究不同形式的再生混凝土建筑工程的性能，使研究成果系統(tǒng)化，以便應(yīng)用于不同類型的實(shí)際工程。

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