再生粗骨料混凝土的基本性能初探

蔣民強(qiáng) 李紅勤

（1、桂林市象山建筑安裝公司，廣西 桂林 541004；2、桂林市南方建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，廣西 桂林 541004）

引言

再生粗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，部分或全部的代替天然骨料配制而成的新混凝土，簡(jiǎn)稱再生混凝土。因?yàn)樗菍?duì)廢舊混凝土進(jìn)行加工利用,使其滿足建筑所需性能,成為新的建材產(chǎn)品,所以稱其為再生骨料混凝土。混凝土結(jié)構(gòu)服役到達(dá)一定使用年限或者由于改造而進(jìn)行拆除,會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄混凝土,給生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力。建筑業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，近年來(lái)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，建筑更新速度越來(lái)越快，但是隨之產(chǎn)生的建筑廢棄物也越來(lái)越多，因此，開(kāi)展對(duì)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(huì)效益，環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，其發(fā)展前景非?？捎^。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外再生混凝土技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)得到很大發(fā)展?？偟膩?lái)說(shuō)，自從20世紀(jì)70年代末開(kāi)始，德國(guó)、日本、荷蘭和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在再生混凝土開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面的發(fā)展速度很快，取得一系列的成果并積極推廣應(yīng)用于實(shí)際工程中。目前國(guó)內(nèi)再生集料的應(yīng)用還處于試驗(yàn)、謹(jǐn)慎使用的初步階段，缺乏較系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，技術(shù)上也缺少較完善的再生集料和再生混凝土技術(shù)規(guī)程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外的研究成果表明，再生混凝土同普通混凝土在原材料、配合比以及施工工藝等方面存在很大的差別，現(xiàn)行的普通混凝土標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等不適合再生混凝土。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的一些專家學(xué)者在廢棄混凝土利用方面進(jìn)行了一些基礎(chǔ)性的研究，并取得了一定的研究成果。

1 再生混凝土的基本力學(xué)性能

再生骨料的力學(xué)性能與天然骨料相比有很大的差別，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(guó)內(nèi)外關(guān)于再生混凝土基本力學(xué)性能的試驗(yàn)研究做得比較多，得出來(lái)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(duì)再生混凝土的抗壓強(qiáng)度影響很大，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(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)再生骨料的取代率從25%增加到100%時(shí)，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%。水灰比對(duì)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。適量摻量的粉煤灰摻量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。再生混凝土的抗拉強(qiáng)度較同配合比的普通混凝土低，肖建莊和陽(yáng)蘭[3]的再生混凝土單軸受拉性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，再生混凝土的彈性模量較普通混凝土低，彈性模量低的主要原因是再生骨料的彈性模量低，而且再生混凝土的抗拉強(qiáng)度明顯低于普通混凝土。Mandal和Gupta[4]的試驗(yàn)結(jié)果表明，再生混凝土各齡期的抗折強(qiáng)度均低于普通混凝土，平均低12%。

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.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(duì)抗凍性影響很大，再生混凝土在受凍前需要養(yǎng)護(hù)較長(zhǎng)時(shí)間才能使后期強(qiáng)度不受影，由于再生混凝土需要養(yǎng)護(hù)較長(zhǎng)時(shí)間，因此再生混凝土不適宜在冬季施工。降低水灰比（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(guò)程中產(chǎn)生過(guò)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，所以不同取代率的再生混凝土的抗?jié)B性能均低于同配比的普通混凝土?；炷恋目?jié)B透性能與其孔隙率或密實(shí)度直接相關(guān)，因而提高混凝土密實(shí)度的方法均可以起到改善其抗?jié)B性的效果。張李黎等[5]通過(guò)試驗(yàn)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(duì)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。肖開(kāi)濤 [6]對(duì)摻與未摻粉煤灰的再生混凝土試塊進(jìn)行掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)未摻粉煤灰的再生混凝土的界面上明顯的又裂縫，而加粉煤灰的再生混凝土，其界面較為密實(shí)。這也是抗?jié)B性能提高的主要原因。同樣，再生混凝土的抗氯離子性能較普通混凝土差。胡波,柳炳康利用RCM法對(duì)再生混凝土的抗氯離子滲透性進(jìn)行了研究,分析了再生骨料、砂率以及水灰比對(duì)再生混凝土氯離子滲透性的影響,發(fā)現(xiàn)再生混凝土的抗氯離子滲透能力比普通混凝土要差,并且隨著水灰比的減小而增強(qiáng)。

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，由于再生骨料較天然骨料孔隙率大，因此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(shí)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[7]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(guò)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(shí)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(shì)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。

2.5 耐磨性

耐磨性能是衡量混凝土路面性能的一個(gè)重要指標(biāo)，主要取決于面層混凝土的強(qiáng)度及硬度，要在道路工程中推廣再生混凝土就必須要研究再生混凝土的耐磨性能。再生混凝土的耐磨性能低于同配合比普通混凝土，混凝土耐磨性能主要受混凝土強(qiáng)度，骨料力學(xué)性能的影響，因此提高再生混凝土強(qiáng)度的方法及對(duì)再生骨料進(jìn)行改性出來(lái)均能提高再生混凝土的耐磨性能。

3 再生混凝土的和易性

和易性直接影響到混凝土攪拌、運(yùn)輸、澆注、搗實(shí)等施工作業(yè)，關(guān)系到能否獲得質(zhì)量均勻和密實(shí)的混凝土。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(dòng)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[8]等通過(guò)對(duì)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(dòng)性變得越來(lái)越差，而此時(shí)的混凝土的黏聚性變得越來(lái)越好；適量的減水劑可以增強(qiáng)混凝土的流動(dòng)性。

4 再生混凝土的發(fā)展趨勢(shì)

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(huì)對(duì)環(huán)境造成污染、影響市容。隨著資源、能源、環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，對(duì)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(huì)加速人們對(duì)再生混凝土的研究開(kāi)發(fā)利用。經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)、施工，再生混凝土也可以大量應(yīng)用在承重構(gòu)件以及各種構(gòu)筑物中，隨著對(duì)再生混凝土性能的進(jìn)一步試驗(yàn)研究，其各項(xiàng)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，這都為再生混凝土的推廣提供了廣闊的前景。充分利用礦渣，粉煤灰等工業(yè)廢料及各種外加劑開(kāi)發(fā)高性能再生混凝土，是再生混凝土的發(fā)展趨勢(shì)。

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

[2]王武祥，程清波。粉煤灰摻量對(duì)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]肖建莊，陽(yáng)蘭.再生混凝土單軸受拉性能試驗(yàn)[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2006,9(2):154-158.

[4]Mandal S,Cupta A.Strength and durability of recycled aggregate concrete[J].IABSE Symposium Melbourne[C],Melbourne,Australia,2002.

[5]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(bào)，2009,32（4）：508-510.

[6]肖開(kāi)濤.再生混凝土的性能及改性研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2004.

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

[8]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.