碎磚骨料再生混凝土耐久性研究綜述

宗蘭，顧月芹，張士萍，湯潔，王磊

（1.南京工程學(xué)院，江蘇 南京 211100；2.安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

碎磚骨料再生混凝土耐久性研究綜述

宗蘭1，顧月芹2，張士萍1，湯潔2，王磊1

（1.南京工程學(xué)院，江蘇 南京 211100；2.安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

介紹了碎磚骨料再生混凝土耐久性的研究現(xiàn)狀及意義，并對(duì)碎磚骨料再生混凝土耐久性的試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容、研究思路、工藝路線(xiàn)、關(guān)鍵問(wèn)題等進(jìn)行了具體闡述。

碎磚骨料；再生混凝土；耐久性；工藝路線(xiàn)

0 引言

碎磚再生混凝土骨料是指把拆遷既有建筑的剩余物碎磚，經(jīng)過(guò)鄂式破碎機(jī)破碎、篩分，并按一定的級(jí)配混合后形成的，滿(mǎn)足配置不同性能和使用要求的混凝土骨料。再生骨料的材料有多種[1]，本文主要講述碎磚骨料再生混凝土。

與普通混凝土相比，碎磚骨料再生混凝土具有以下特點(diǎn)[2]：①再生混凝土拌合物的粘聚性和保水性好；②再生碎磚骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗拉彈性模量均降低，表明再生混凝土脆性降低，韌性增加；③再生碎磚骨料混凝土孔隙率大，保溫和隔音效果較好。

碎磚骨料再生混凝土是綠色混凝土，完全滿(mǎn)足世界環(huán)境組織提出的“綠色”的3項(xiàng)意義，即：節(jié)約資源、能源；不破壞環(huán)境，更有利于環(huán)境保護(hù)；資源的重復(fù)利用，既能滿(mǎn)足當(dāng)代人對(duì)建筑功能的需求，又不給后代人留下垃圾，碎磚骨料再生混凝土是一種綠色混凝土[3]。碎磚骨料再生混凝土可用在多種構(gòu)筑物中，另外，發(fā)展再生骨料混凝土在災(zāi)后恢復(fù)自救上具有重大的經(jīng)濟(jì)意義[4]。

1 碎磚類(lèi)骨料再生混凝土耐久性的研究目的與意義

在已經(jīng)結(jié)題的住建部研究課題“碎磚類(lèi)骨料再生混凝土的性能研究”中，已經(jīng)研究了碎磚類(lèi)骨料再生混凝土的制備方法，而且研究了碎磚骨料再生混凝土的工作性能和基本力學(xué)性能。專(zhuān)家鑒定認(rèn)為:把既有建筑拆除的碎磚，經(jīng)過(guò)加工破碎，部分代替天然碎石，不僅使廢物得到利用，又節(jié)約碎石，有利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，專(zhuān)家也提出了一些問(wèn)題，其中最主要的就是碎磚類(lèi)骨料再生混凝土的耐久性問(wèn)題。如果經(jīng)過(guò)研究，能夠基本掌握碎磚骨料再生混凝土耐久性的規(guī)律，探討出提高碎磚類(lèi)骨料再生混凝土耐久性的方法，這就為碎磚骨料再生混凝土在實(shí)際工程推廣應(yīng)用提供依據(jù)。即推動(dòng)既有建筑拆余物的再生利用，又能推動(dòng)我國(guó)建筑業(yè)向綠色、環(huán)保減排發(fā)展，能夠起到示范作用。

2 再生混凝土耐久性研究狀況和發(fā)展趨勢(shì)

再生混凝土技術(shù)始于二戰(zhàn)期間。幾十年來(lái)的研究主要包括以下主要內(nèi)容。

2.1 碎磚骨料再生骨料氯離子侵入

氯離子通過(guò)再生混凝土內(nèi)部的孔隙和微裂縫體系從周?chē)h(huán)境向再生混凝土內(nèi)部遷移，其傳輸過(guò)程是一個(gè)涉及到許多機(jī)理、復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。氯離子的滲透會(huì)引起鋼筋銹蝕，嚴(yán)重威脅再生混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

杜婷[5]、肖開(kāi)濤[6]等認(rèn)為再生混凝土加入礦物摻合料可以有效地改善再生骨料混凝土的氯離子滲透性。 胡波等[7]通過(guò)試驗(yàn)證實(shí)，雖然再生混凝土的抗氯離子滲透性要比普通混凝土差,但仍能滿(mǎn)足一般條件下的使用要求。

2.2 大氣中CO2對(duì)再生混凝土碳化作用

再生混凝土的碳化是指空氣中的CO2氣體與混凝土中液相的Ca(OH)2作用，造成混凝土pH值下降和混凝土中化學(xué)成分改變。它也是鋼筋銹蝕的重要原因之一。

張珍等[8]提出，再生混凝土的碳化深度隨再生粗骨料取代率的增加而增大；肖建莊等[9]認(rèn)為再生混凝土的碳化深度與碳化時(shí)間的平方根成正比,碳化速率隨碳化齡期的增長(zhǎng)而減緩。

2.3 凍融作用

碎磚骨料再生混凝土的凍害是由于游離水和孔徑較大的毛細(xì)水結(jié)冰造成的，對(duì)其凍融破壞的機(jī)理認(rèn)識(shí)，目前尚無(wú)公認(rèn)的、完全反映混凝土凍融破壞機(jī)理的理論，公認(rèn)程度較高的是靜水壓假說(shuō)和滲透壓假說(shuō)。覃銀輝等[10]認(rèn)為，在未摻防凍劑之前,再生混凝土根本就不適合受凍。王軍強(qiáng)等[11]提出采取外摻粉煤灰配置再生混凝土,其抗凍性會(huì)有很大程度的提高,可以滿(mǎn)足寒冷區(qū)域環(huán)境下使用。

2.4 碎磚骨料再生混凝土徐變收縮

碎磚骨料再生混凝土的收縮機(jī)理同普通混凝土基本一樣，但是目前關(guān)于碎磚骨料再生混凝土的收縮值還沒(méi)有文獻(xiàn)記載。

2.5 水滲透

碎磚骨料再生集料在破碎過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫，還有碎磚再生集料中的老界面都將改變?cè)偕炷羶?nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，增大再生混凝土的孔隙率，從而增大其滲透能力[12-14]。

Limbachiya[15]的試驗(yàn)得出：粗集料取代率小于30%時(shí)，再生混凝土抗?jié)B性能降低不大；Helene[16]的試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于水灰比相同的再生混凝土與普通混凝土，再生混凝土的滲透性隨水灰比的增大而增加；再生混凝土的滲透性則約為普通混凝土的3倍。碎磚骨料再生混凝土的滲透性能目前也未見(jiàn)文獻(xiàn)記載。

3 研究方法和研究思路

3.1 研究方法

由于碎磚骨料再生混凝土目前沒(méi)有規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)驗(yàn)參照混凝土相關(guān)試驗(yàn)方法和再生混凝土試驗(yàn)方法，同時(shí)借鑒砌體結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)方法，探討碎磚骨料再生混凝土的收縮率和耐久性能。

3.2 研究思路

首先配置混凝土力學(xué)性能試件，已取得力學(xué)性能的相關(guān)數(shù)據(jù)，按照混凝土收縮率的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法制作試件，測(cè)定出再生骨料混凝土的收縮率；再按照混凝土耐久性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法制作試件，以滿(mǎn)足混凝土碳化試驗(yàn)、孔結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、混凝土含氣試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、凍融試驗(yàn)等規(guī)定試件的要求。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，掌握影響耐久性的主要因素和影響規(guī)律。

（1）再生混凝土收縮試驗(yàn)

①試件制備：試件截面尺寸根據(jù)混凝土中骨料的最大粒徑確定。因采用石料最大粒徑為31.5 mm，故試件截面尺寸應(yīng)為150 mm×150 mm。又根據(jù)規(guī)定，試件的長(zhǎng)度至少應(yīng)比采用的測(cè)量標(biāo)距長(zhǎng)處一個(gè)截面邊長(zhǎng)，擬采用標(biāo)距為200 mm，所以試件尺寸定為：150 mm×150 mm×400 mm。

②試驗(yàn)方法：收縮試件需在兩側(cè)面安裝千分表，因此需要安裝固定儀表的側(cè)頭，采用埋入式側(cè)頭，固定側(cè)頭時(shí)要注意使側(cè)頭埋在試件中部并保持其軸線(xiàn)與試件長(zhǎng)軸一致；千分表的延伸桿采用玻璃棒，將玻璃棒端部磨平后粘結(jié)方形玻璃片，具體尺寸依具體情況而定，在固定千分表時(shí)要注意松緊適度。每組試件一次性攪拌、振搗成型，所有試件一并養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)3 d后安裝千分表（自混凝土攪拌、加水開(kāi)始計(jì)算），讀初始讀數(shù)[17]。

③試驗(yàn)結(jié)果：采用60 d齡期內(nèi)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，混凝土的收縮值按下式計(jì)算：

式中：εα—t d后混凝土的收縮值；Nt—t d后混凝土的總變形值 （mm）；N0—混凝土的初始變形值（mm）；L0—測(cè)量標(biāo)距（mm）;

每組取3個(gè)試件收縮值的平均值作為該混凝土的收縮值。

（2）抗碳化試驗(yàn)

試驗(yàn)采用《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》的快速碳化法。碳化深度測(cè)定：①在混凝土表面可采用適當(dāng)?shù)墓ぞ咴跍y(cè)區(qū)表面形成直徑約15 mm的孔洞，其深度應(yīng)大于混凝土的碳化深度 （大于10 mm）；②用洗耳球或小皮老虎吹掉灰塵碎屑，并不得用水擦洗；③在鑿開(kāi)的混凝土表面滴或者噴1%的酚酞酒精溶液；④用游標(biāo)卡尺或碳化深度深度測(cè)定儀測(cè)定沒(méi)有變色的砼的深度。

（3）凍融性能試驗(yàn)

試驗(yàn)采用《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》（GBJ82-85）快速凍融法。

3.3 工藝路線(xiàn)和關(guān)鍵問(wèn)題的解決措施

（1）工藝路線(xiàn)；

（2）關(guān)鍵技術(shù)和問(wèn)題及其解決措施。

關(guān)鍵技術(shù)是碎磚骨料再生混凝土的收縮率試驗(yàn)，試將碎磚骨料再生混凝土用到工程中推廣的關(guān)鍵問(wèn)題之一；碎磚骨料再生混凝土的耐久性能試驗(yàn)，也是碎磚骨料再生混凝土能否在實(shí)際工程中推廣應(yīng)用的重要問(wèn)題。關(guān)鍵問(wèn)題就是碎磚骨料再生混凝土的配置以及混凝土力學(xué)性能的穩(wěn)定性。采取的措施：擬選定同一批碎磚骨料、同一批次水泥、同一批次碎石和黃砂、同一批次減水劑，配合比執(zhí)行同一配合比，保證力學(xué)性能的穩(wěn)定性以及耐久性測(cè)試的可比性。

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This article introduces the durability of recycled brick aggregate concrete and its study purpose, status quo and significance,and elaborates on the research content，research ideas,process routes and key problems of the durability of recycled brick aggregate concrete.

brick aggregate;recycled concrete;durability;process routes

宗蘭（1956-），男，碩士，教授，長(zhǎng)期從事建筑結(jié)構(gòu)教學(xué)與理論研究。

嵐嶸）（

2014-9-2）

本課題為①江蘇省住建廳項(xiàng)目（NO：2013ZB07）；②南京工程學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目。