再生混凝土耐久性分析★

蒙秋江 應(yīng)敬偉,2*

(1.廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，廣西 南寧 530004； 2.廣西理工科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，廣西 南寧 530004)

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·建筑材料及應(yīng)用·

再生混凝土耐久性分析★

蒙秋江1應(yīng)敬偉1,2*

(1.廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，廣西 南寧 530004； 2.廣西理工科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，廣西 南寧 530004)

通過(guò)分析文獻(xiàn)資料，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外再生混凝土耐久性特征，獲得了再生混凝土耐久性的一些規(guī)律：含水率對(duì)再生混凝土的凍融循環(huán)性能影響較大，再生混凝土的抗水、氣擴(kuò)散性能受再生骨料取代率影響較大，混凝土組成成分特征對(duì)再生混凝土碳化性能影響較大，可以通過(guò)不同方法得到再生混凝土氯離子擴(kuò)散性能，但是其結(jié)果略有差異。

耐久性，凍融循環(huán)，擴(kuò)散，碳化

耐久性是混凝土的重要性能之一，耐久性不足的混凝土可能會(huì)進(jìn)一步影響混凝土結(jié)構(gòu)安全，例如若鋼筋混凝土中混凝土保護(hù)層質(zhì)量較差，外界有害介質(zhì)如硫酸鹽、氯鹽等就容易侵入到內(nèi)部導(dǎo)致鋼筋銹蝕，進(jìn)而造成鋼筋銹蝕。在北方地區(qū)，混凝土遭受凍融破壞比較普遍，經(jīng)歷一定的凍融次數(shù)后，混凝土的強(qiáng)度會(huì)有所下降，因此提高混凝土抗凍融破壞的能力也得到了相關(guān)學(xué)者的重視。

1 凍融循環(huán)

對(duì)于RAC的抗凍性，不同學(xué)者從不同角度進(jìn)行研究。Gokce等研究了附著于骨料的老砂漿含量對(duì)RAC抵抗凍融的影響，研究發(fā)現(xiàn)，假定混凝土的碎石質(zhì)量良好，附著砂漿并不一定對(duì)RAC性能產(chǎn)生不利影響，再生混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而下降，其下降速度隨著再生粗骨料取代率的增加而變大。Zaharieva等認(rèn)為考慮到暴露條件，確定抗凍的標(biāo)準(zhǔn)混凝土的水飽和程度是非常重要的。例如，對(duì)于含有再生粗骨料的RAC，對(duì)于Hirschwald的水飽和度，直到300個(gè)循環(huán)后，RAC仍然沒(méi)有損壞。在經(jīng)歷凍融循環(huán)后，對(duì)于管吸測(cè)試中的邊緣濕度敏感率，haul-back方式破碎的再生混凝土材料以大量的剛度損失為特征；而拆除的再生混凝土材料以非濕度敏感進(jìn)行評(píng)估。

2 再生混凝土的抗水、氣擴(kuò)散性能

混凝土結(jié)構(gòu)中使用再生骨料的主要問(wèn)題是高的吸水率，其導(dǎo)致難以控制新拌混凝土的性能，因此影響硬化混凝土的強(qiáng)度和耐久性，降低水灰比可以增加RAC的耐久性特征。Levy試驗(yàn)得出吸水率和總的孔隙率隨著再生粗骨料取代率的增加而變大。再生細(xì)骨料的吸水率比天然骨料高6倍～10倍。RAC也比一般混凝土吸附更多的水分，它們也更加容易受到各種侵蝕。對(duì)于硅粉混凝土，再生骨料取代率越高，初始表面吸附率減小得越顯著。一些試驗(yàn)得出，再生混凝土抗?jié)B性能低于同配比普通混凝土，再生混凝土的抗?jié)B性能隨再生粗集料取代率的增加而降低。Rasheeduzzafar(1984)的試驗(yàn)還進(jìn)一步得出，再生混凝土的水灰比較普通混凝土降低0.05～0.1，但幾乎可達(dá)到與普通混凝土相同的抗?jié)B性能。當(dāng)再生粗集料取代率小于30%時(shí)，再生混凝土抗?jié)B性能降低不大；隨再生粗集料取代率進(jìn)一步增大，再生混凝土抗?jié)B性能降低較大。再生混凝土的氧氣滲透指數(shù)(抗氣滲透性能)隨再生集料取代率的增大而減小，隨齡期增長(zhǎng)而增大。

3 碳化

Otsuki N.S.(2003)的研究表明，RAC的抗碳化性能略微低于NAC，但是可以通過(guò)在高水灰比混凝土中的雙摻法來(lái)提高。Eguchi通過(guò)加速碳化的測(cè)試表明，碳化深度和耐久性指數(shù)與普通混凝土的相同，但是少量樣品試塊顯示下降的情況。通常，RAC的碳化深度隨著原始混凝土強(qiáng)度等級(jí)的增大而降低，當(dāng)RAC的取代方法等。

率低于70%時(shí)，RAC的碳化深度隨著再生粗骨料含量的增加而變大。Levy(2004)研究表明最高孔隙率并不與相同20 MPa，30 MPa和40 MPa強(qiáng)度等級(jí)的混凝土的碳化程度相對(duì)應(yīng)。一些混凝土組成成分特征對(duì)混凝土的耐久性有更加重要的影響。

4 氯離子擴(kuò)散

對(duì)于鋼筋混凝土耐久性，混凝土的傳輸性能非常重要，因?yàn)樗鼈兌x了鋼筋銹蝕初始時(shí)間。目前再生粗骨料對(duì)鋼筋混凝土耐久性的影響還沒(méi)有完全地確定。眾所周知，骨料附近的水泥的結(jié)構(gòu)與純水泥石的結(jié)構(gòu)不同。RAC的微觀結(jié)構(gòu)，包括了破裂的附著砂漿、界面過(guò)渡區(qū)(ITZ)的裂縫和新砂漿。在附著砂漿中微裂縫數(shù)量的密度很高，可能是由于在破裂過(guò)程中荷載施加在低強(qiáng)度的再生骨料所致。RAC含有兩個(gè)ITZ，一個(gè)是在再生骨料與新砂漿之間，即新ITZ，另一個(gè)在再生骨料與附著老砂漿之間，即老ITZ。 在RAC中，附著的水泥砂漿和再生骨料的ITZ形成軟弱區(qū)，它包含許多微小孔隙和裂紋，而且它極大地影響RAC的最終強(qiáng)度。這些孔隙和裂紋也吸水，導(dǎo)致RAC的新ITZ中含有較高的水分，因此在再生骨料的孔隙中將形成更多的氫氧化鈣晶體，且將積聚在老的混凝土的表面。因此，與新骨料混凝土相比，RAC的抗壓強(qiáng)度和抗氯離子滲透性明顯降低。不過(guò)，由于混凝土的擴(kuò)散率受到許多參數(shù)的影響，不僅由于水泥漿自身結(jié)構(gòu)(孔隙度和孔結(jié)構(gòu))，而且由于在骨料顆粒和水泥石之間界面過(guò)渡區(qū)的性能，很難真實(shí)地預(yù)測(cè)普通混凝土和RAC的擴(kuò)散率。此外，主要是由于測(cè)試的困難，目前還沒(méi)有確立混凝土擴(kuò)散率的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。

最近幾年，大量試驗(yàn)和理論研究使得人們對(duì)再生混凝土認(rèn)識(shí)已經(jīng)更加深入。Zaharieva等(2003)的研究表明RAC的滲透性能依賴于配合比、養(yǎng)護(hù)條件、樣品的干燥程度。Kou(2006)的研究表明再生骨料含量的增加，混凝土總的孔隙率和平均孔徑也隨著增加。再生骨料含量的增加降低了RAC的氯離子滲透性，然而，用 25%的粉煤灰代替水泥可以提高RAC的抗氯離子滲透性，且此時(shí)RAC的孔徑和總的孔隙率也隨著下降，并降低干燥收縮和RAC的徐變。Rao(2007)的研究表明RAC比普通混凝土更加容易滲透，但其耐久性可以通過(guò)使用粉煤灰、硅粉等來(lái)提高?；贏STM C 1202-91試驗(yàn)方法，由快速氯離子測(cè)試可知，粉煤灰和礦渣的加入可以有效地提高混凝土的抗氯離子滲透性。Ann(2008)的研究發(fā)現(xiàn)，在初始銹蝕以后，摻有30%的粉煤灰和65%礦渣的RAC的銹蝕率保持在較低的水平。Du(2008)的研究表明含有礦物摻合料的RAC的抗氯離子滲透性可以滿足工程規(guī)范的要求。Li(2008)的研究表明RAC的氯離子滲透性隨著混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)的增加而變大，并與NAC類似。但是當(dāng)再生粗骨料含量增加時(shí)，RAC的抗氯離子滲透性變差。不過(guò)，當(dāng)再生粗骨料含量小于50%時(shí)，基于ASTM C1202試驗(yàn)方法，RAC抗氯離子滲透的能力可以認(rèn)為是“低”的，而當(dāng)再生粗骨料超過(guò)50%時(shí)，其開(kāi)始變?yōu)椤爸小?，為了提高RAC的抗氯離子滲透性，發(fā)現(xiàn)加入粉煤灰或礦渣對(duì)提高再生混凝土抗氯離子滲透性是有效的。再生骨料的加入造成兩個(gè)相反的作用，它同時(shí)提高氯離子滲透率和氯離子結(jié)合能力。Berndt(2009)的研究表明采用再生粗骨料可以稍微地增加氯離子的擴(kuò)散率和滲透系數(shù)，但通過(guò)加入礦渣可以降低RAC的氯離子擴(kuò)散率。Debieb等(2009)研究表明，受污染的再生粗骨料的氯離子含量比硫酸鹽含量要多，如果它們浸泡在水中，氯離子就更加容易析出。OLORUNSOGO(2002)和OTSUKI(2003)的研究表明再生混凝土的抗氯離子滲透性能略低于或明顯低于同配合比的普通混凝土。肖開(kāi)濤(2004)和Kou(2004)試驗(yàn)均得出，再生混凝土抗氯離子滲透性能隨再生集料取代率的增加而降低。減小水灰比、摻加適量礦物摻合料(如粉煤灰、礦渣粉、硅粉等)及外加劑(減水劑、界面改性劑等)、對(duì)再生集料進(jìn)行改性處理以及采用蒸汽養(yǎng)護(hù)等均可以提高再生混凝土抗?jié)B性能，并可以達(dá)到甚至超過(guò)普通混凝土的抗?jié)B水平。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析，得出再生混凝土耐久性一些規(guī)律為：

1)含水率對(duì)再生混凝土的凍融循環(huán)性能影響較大；

2)再生混凝土的抗水、氣擴(kuò)散性能受再生骨料取代率影響較大；

3)混凝土組成成分特征對(duì)再生混凝土碳化性能影響較大，可以通過(guò)不同方法得到再生混凝土氯離子擴(kuò)散性能，但是其結(jié)果略有差異。

[1]Gokce A,Nagataki S,Saeki T,et al.Freezing and thawing resistance of air-entrained concrete incorporating recycled coarse aggregate: The role of air content in demolished concrete.Cement and Concrete Research,2004,34(5):799-806.

[2]Levy S,Helene P.Durability of concrete mixed with fine recycled aggregates .Sustainable Construction Materials and Technologies,2007(10)：45-51.

[3]Eguchi K,Teranishi K,Nakagome A,et al.Application of recycled coarse aggregate by mixture to concrete construction .Construction and Building Materials,2007,21(7):1542-1551.

[4]Kong D Y,Lei T,Zheng J J,et al.Effect and mechanism of surface-coating pozzalanics materials around aggregate on properties and ITZ microstructure of recycled aggregate concrete.Construction and Building Materials,2010,24(5):701-708.

Analysis on the durability of recycled concrete★

Meng Qiujiang1Ying Jingwei1,2*

(1.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,GuangxiUniversity,Nanning530004,China；2.GuangxiScienceandTechnologyLabCenter,Nanning530004,China)

The paper analyzes relative literature and summarize the durability characteristics of concrete in the world, and some rules of recycled concrete durability have been gained: the property of recycled concrete resistance to water, gas diffusion is normally influenced by recycled aggregate replacement ratio, carbonation properties of recycled concrete are influenced the composition of the concrete impact on the characteristics of recycled concrete carbonation properties of large, it can get recycled concrete chlorine ion diffusion properties by different ways, but there are slightly difference.

durability, freeze-thaw cycles, diffusion, carbonation

1009-6825(2015)18-0116-02

2015-04-17★：廣西大學(xué)科研基金資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：XJZ140232)；廣西人才小高地基金資助項(xiàng)目

蒙秋江(1991- )，男，在讀碩士

應(yīng)敬偉(1983- )，男，博士，講師

TU528

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