再生混凝土基本性能研究及存在的問(wèn)題

陳小芳 李絳峰

(中鐵十五局集團(tuán)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000)

0 引言

建筑垃圾資源的處理是現(xiàn)代社會(huì)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家所追求的目標(biāo)，而在所有建筑垃圾中廢棄混凝土的量是最大的，也是最難以處理的。所以說(shuō)如果可以將廢棄的混凝土作為再生混凝土骨料來(lái)作為一種綠色建材將是具有重大環(huán)保意義的。國(guó)際上所指的綠色建材是指在該建材的生產(chǎn)制造、工程應(yīng)用和廢料的處理等對(duì)資源的消耗最小和對(duì)人類(lèi)的健康無(wú)害的材料，而對(duì)廢棄混凝土的再利用就是一種典型的綠色建材。

1 再生混凝土的概念

再生混凝土是把廢棄的混凝土清洗、破碎、分級(jí)以及按比例混合后得到的骨料，而把得到的骨料作為部分和全部骨料配制成新的混凝土就叫做再生混凝土。再生混凝土根據(jù)骨料的組合形式可以分為以下4種形式:1)全部粗細(xì)骨料為再生骨料;2)細(xì)骨料為再生骨料;3)粗骨料為再生骨料;4)部分粗骨料和部分細(xì)骨料為再生骨料。

2 再生混凝土的基本性能[1]

2.1 再生混凝土的和易性

再生混凝土骨料具有較大的吸水率，且骨料的粗糙程度造成的棱角效應(yīng)等導(dǎo)致在與普通混凝土相同配合比的條件下其流動(dòng)性較差，但其粘聚性和保水性都比較好，并且隨著再生骨料的使用比例的增加再生混凝土的坍落度減小。侯景鵬等[2]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)若要配制相同坍落度的混凝土，當(dāng)混凝土中的粗骨料全部為再生混凝土則需要增加25 kg/m3，水增加15%。隨著用水量的增加必然會(huì)造成水泥用量相應(yīng)增加，隨之帶來(lái)的影響就是再生混凝土經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題。在施工中可以通過(guò)添加減水劑的方法來(lái)滿足施工的要求。

2.2 再生混凝土的力學(xué)性能

2.2.1 再生混凝土的強(qiáng)度

再生混凝土的強(qiáng)度是按原生混凝土的強(qiáng)度來(lái)劃分的，主要可以分為以下幾種:

1)高強(qiáng)骨料:骨料主要是來(lái)自于大于C50強(qiáng)度的混凝土;2)強(qiáng)骨料:骨料主要來(lái)自于C30～C50強(qiáng)度的混凝土;3)弱骨料:骨料主要來(lái)自于小于C30的混凝土;4)復(fù)合骨料:其骨料來(lái)自上述兩種或兩種以上混凝土的復(fù)合。再生混凝土的強(qiáng)度除了與原生混凝土強(qiáng)度有關(guān)外，與再生混凝土的破碎生產(chǎn)工藝、再生混凝土的配合比以及再生混凝土骨料的替代率都有極其密切的關(guān)系。再生混凝土強(qiáng)度變化沒(méi)有相對(duì)較好的統(tǒng)一規(guī)律性，所以在研究過(guò)程中也得出了不同的結(jié)論。Hansen[3]通過(guò)試驗(yàn)得出再生混凝土的強(qiáng)度隨著基體強(qiáng)度的降低而下降，但是對(duì)于不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土其影響程度是不一樣的，基體強(qiáng)度對(duì)高強(qiáng)混凝土的影響最大，對(duì)低強(qiáng)度混凝土的影響最小，且再生混凝土的強(qiáng)度低于同等強(qiáng)度等級(jí)的普通混凝土和基體的抗壓強(qiáng)度。通過(guò)分析再生混凝土抗壓強(qiáng)度降低的主要原因是新舊水泥漿與骨料結(jié)合相對(duì)較弱。

此外再生混凝土的另一力學(xué)性能即抗拉強(qiáng)度和極限拉伸強(qiáng)度也是再生混凝土很重要的力學(xué)指標(biāo)。為了提高再生混凝土抗裂性能，可以通過(guò)提高混凝土的抗拉強(qiáng)度并且適當(dāng)?shù)慕档突炷恋膹椥阅Ａ?。邢振賢[4]通過(guò)對(duì)再生混凝土的抗裂性能試驗(yàn)，初步得出再生混凝土的抗裂性能高于基體混凝土，與普通混凝土相比其極限延伸率提高了27.7%，同時(shí)彈性模量降低了約35%。

2.2.2 再生混凝土的彈性模量

再生混凝土的彈性模量一般比普通混凝土的低，其彈性模量一般為基體混凝土彈性模量的70%～80%。造成再生混凝土彈性模量降低的原因是原骨料上附著大量原來(lái)的砂漿。正是由于彈性模量的減小，再生混凝土的變形較大。曲志中等人通過(guò)試驗(yàn)得出在再生混凝土中加入10%左右的膨脹劑后再生混凝土的彈性模量能增加8%～10%左右。劉學(xué)艷等人[5]通過(guò)試驗(yàn)得出再生混凝土的彈性模量還和水灰比有直接關(guān)系，當(dāng)水灰比由0.8減少到0.4時(shí)，再生混凝土的彈性模量增加33.7%。

2.2.3 再生混凝土的徐變及干縮

混凝土的干縮與徐變是混凝土的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，該指標(biāo)直接關(guān)系到混凝土的耐久性、強(qiáng)度以及體積穩(wěn)定性等一系列的性能指標(biāo)。再生混凝土與普通混凝土相比較，其徐變量和干縮量都會(huì)明顯增加，且能達(dá)到40%～80%。造成這一現(xiàn)象的原因與再生混凝土骨料顆粒棱角多，且在再生骨料中含有較多的硬化水泥砂漿，這些砂漿本身孔隙率較大，造成再生混凝土的吸水率以及吸水的速率都增大，混凝土吸水率的增大必然會(huì)導(dǎo)致混凝土的徐變和干縮增大。Yamato[6]通過(guò)試驗(yàn)研究得出當(dāng)再生骨料和天然骨料混合使用時(shí)，再生混凝土的干縮率增大;隨著水灰比的增加，其干縮率也會(huì)隨之增大。水中和等人[7]通過(guò)對(duì)6種混凝土的干縮曲線的研究得出再生混凝土的干縮量隨著齡期的增加而增長(zhǎng)，并且再生混凝土的干縮率與骨料的類(lèi)型也有密切的關(guān)系，也就是說(shuō)再生混凝土的干縮率和徐變會(huì)隨著骨料類(lèi)型和含量的不同而顯著發(fā)生變化。

2.3 再生混凝土的耐久性

2.3.1 再生混凝土的抗?jié)B性

混凝土的抗?jié)B性也是衡量混凝土耐久性是否良好的重要指標(biāo)。抗?jié)B性好的混凝土阻滯水進(jìn)入混凝土內(nèi)部，從而減小混凝土侵蝕和冰凍等破壞，進(jìn)一步阻止鋼筋的銹蝕，從而提高混凝土的耐久性。影響混凝土滲透性的因素主要有兩類(lèi)，第一類(lèi)因素是混凝土的配合比和在制備成型中的工藝參數(shù);第二類(lèi)因素是混凝土的內(nèi)部隨著時(shí)間和外部因素發(fā)生的物理和化學(xué)變化，比如說(shuō)外部溫度，結(jié)構(gòu)受力等?；谧杂伤冶仍O(shè)計(jì)，再生混凝土骨料的孔隙率較大的原因，再生混凝土的抗?jié)B性相比于普通混凝土較差。

2.3.2 再生混凝土的抗凍性

混凝土耐久性的另一重要指標(biāo)是混凝土的抗凍融性。Yamato[6]通過(guò)試驗(yàn)得出減小再生混凝土的水灰比以及再生骨料和天然骨料的混合使用都是可以提高再生混凝土的抗凍性。國(guó)內(nèi)劉學(xué)艷等人[5]通過(guò)采用31 MPa的廢舊混凝土的凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)初步研究表明再生混凝土經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)后，強(qiáng)度和質(zhì)量的損失率都很小，這也說(shuō)明了再生混凝土的抗凍性能良好。

2.3.3 再生混凝土的抗硫酸鹽酸侵蝕性

由于再生混凝土的孔隙率大，抗?jié)B性能比普通混凝土差，因此再生混凝土的抗硫酸鹽以及酸的侵蝕性較差。Saroj MANDAL等人[8]通過(guò)試驗(yàn)得出在再生混凝土中加入適量的粉煤灰后，再生混凝土的抗硫酸鹽酸的侵蝕性會(huì)得到很大的改善，這主要是由于粉煤灰能細(xì)化毛細(xì)孔道而使得再生混凝土抗?jié)B性增強(qiáng)，從而提高其耐腐蝕性。

3 再生混凝土存在的一些問(wèn)題

通過(guò)前面對(duì)再生混凝土基本性能的研究可以看出再生骨料和天然骨料相比較具有強(qiáng)度低，孔隙率大，吸水性強(qiáng)等特點(diǎn)。再生混凝土首先存在的問(wèn)題是強(qiáng)度問(wèn)題，由于再生混凝土骨料組分不同，新舊水泥漿與骨料結(jié)合程度較弱導(dǎo)致再生混凝土現(xiàn)在主要用于配制中低強(qiáng)度的混凝土中，要想用于高強(qiáng)混凝土的配制需要經(jīng)過(guò)一系列的強(qiáng)化處理與研究。再生混凝土面臨的第二個(gè)問(wèn)題是混凝土的收縮大的問(wèn)題，因此在再生混凝土的配制過(guò)程中要對(duì)骨料、配合比、混凝土的養(yǎng)護(hù)環(huán)境和方法、水泥品種、外加劑等綜合考慮。再生混凝土面臨另一重要問(wèn)題是造價(jià)問(wèn)題，因?yàn)閺膹U棄混凝土得到再生混凝土這一過(guò)程單純從成本看會(huì)高于天然骨料混凝土，但是對(duì)再生混凝土的造價(jià)應(yīng)進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析，具體應(yīng)用到工程中的效益、質(zhì)量可靠性評(píng)價(jià)以及質(zhì)量成本控制等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

[1]鄭建軍，盛毅生，孔德玉，等.再生混凝土技術(shù)與發(fā)展[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，34(1):1-7.

[2]侯景鵬，史 威，宋玉普.再生混凝土技術(shù)研究與應(yīng)用推廣[J].建筑技術(shù)，2002，33(1):15-17.

[3]Hansen T C.Rcycled aggregate and recycled aggregate concrete[J].Materials and Structures，1986，19(5):201-246.

[4]邢振賢，周曰農(nóng).再生混凝土的基本性能研究[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，19(2):30-32.

[5]劉學(xué)艷，劉彥龍.混凝土再生利用的試驗(yàn)研究[J].森林工程，2002，18(6):56-57.

[6]T.Yamato.Mechanical properties，drying shrinkage and resistance to freezing and thawing of concrete using recycled aggregate[J].ACI Special Publication，1998(179):23-24.

[7]水中和，邱 晨，趙正齊，等.再生混凝土骨料含水狀態(tài)與新拌混凝土的性能[J].國(guó)外建材科技，2003，24(5):1-2.

[8]Saroj MANDAL，Arundeb GUPTA.Strength and durability of recycled aggregate concrete[J].LABSE SYMPOSIUM MELBOURNE，2002(3):75-77.