關(guān)于再生混凝土材料一些問(wèn)題的展望

李杰 金專

摘 要：再生混凝土的興起和應(yīng)用，是解決資源短缺、保護(hù)自然環(huán)境的有效措施。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外再生骨料混凝土相關(guān)性能研究的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要闡述了再生混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀，分類簡(jiǎn)述了配合比，水灰比的影響，外加劑的影響，及其他因素的影響，同時(shí)展望了再生混凝土組合結(jié)構(gòu)，并提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：再生混凝土；再生粗骨料；水灰比；強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）30-0366-02

1 引 言

人們應(yīng)用混凝土的歷史已有兩百多年，混凝土是建筑業(yè)中最常見(jiàn)、最基本的建筑材料，混凝土因其生產(chǎn)方法較為簡(jiǎn)單，材料易得，因此目前在建筑材料中，是使用范圍最廣、使用量最多的建材，而且相對(duì)于木材、鋼材等材料而言，其性價(jià)比較高。在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，混凝土生產(chǎn)和使用量大大增加，對(duì)粗骨料和細(xì)骨料的需求也與日俱增。伴隨著這種需求，若長(zhǎng)時(shí)間用開(kāi)采和消耗天然河沙，開(kāi)山取石等方式取得混凝土骨料，必然引起天然資源短缺的問(wèn)題，勢(shì)必造成資源枯竭；另一方面，隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的快速發(fā)展，大量混凝土結(jié)構(gòu)的拆除產(chǎn)生了數(shù)量龐大的廢棄混凝土，這些廢棄混凝土常常作為建筑垃圾隨意堆放，破壞自然環(huán)境。再生混凝土應(yīng)運(yùn)而生，并隨著國(guó)家倡導(dǎo)綠色環(huán)保材料運(yùn)用的力度不斷加強(qiáng)，再生混凝土得到持續(xù)發(fā)展研究。

從國(guó)家發(fā)展來(lái)分析，再生混凝土有利于保護(hù)自然資源，保護(hù)環(huán)境，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，具有良好的發(fā)展前景；從企業(yè)發(fā)展來(lái)分析，再生混凝土的研究順應(yīng)國(guó)家發(fā)展政策。再生混凝土的研究對(duì)工程實(shí)際應(yīng)用是具有指導(dǎo)意義的，同時(shí)可延伸現(xiàn)行規(guī)范對(duì)再生混凝土構(gòu)件的適用性，對(duì)豐富相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)資料，從而達(dá)到保護(hù)天然資源、減輕環(huán)境污染、推動(dòng)綠色節(jié)能材料的目的。

2 發(fā)展現(xiàn)狀概述

目前，世界很多國(guó)家都在積極開(kāi)展再生混凝土的探討和研究，美國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家對(duì)廢棄混凝土等的循環(huán)再利用研究得比較早，這些國(guó)家的廢棄混凝土的再生利用率高達(dá)90%。目前，我國(guó)建筑垃圾的數(shù)量已占城市垃圾總量的30～40%，且建筑垃圾資源化再生循環(huán)綜合利用率低。近二十多年，在我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展的背景下，每年有高達(dá)六億多平方米的房屋建設(shè)面積，同時(shí)大量的建筑垃圾不可避免地在此過(guò)程中產(chǎn)生。若能將建筑垃圾，如廢棄混凝土等進(jìn)行循環(huán)利用，就能保護(hù)日益減少的砂石等天然資源。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者已對(duì)再生骨料混凝土的配合比設(shè)計(jì)、孔隙率、和易性和力學(xué)性能等進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究并取得了一定的成果。而對(duì)于國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，要借鑒吸收國(guó)外的實(shí)驗(yàn)研究成果為我所用，經(jīng)濟(jì)合理地利用廢棄混凝土，要使國(guó)內(nèi)的廢棄混凝土的再生利用率達(dá)到較高水平，還需要大量突破性的實(shí)驗(yàn)研究工作，以及相關(guān)政策扶持。

3 再生骨料混凝土的配合比設(shè)計(jì)

普通混凝土與再生骨料混凝土的差別，最大之處在于粗骨料的取得途徑與質(zhì)量。再生粗骨料混凝土立方體抗壓強(qiáng)度隨再生粗骨料取代率的不同而變化的規(guī)律，現(xiàn)在尚無(wú)明確的界定。有的學(xué)者認(rèn)為，再生粗骨料混凝土立方體抗壓強(qiáng)度隨再生粗骨料取代率的逐漸增加而不斷降低；有的學(xué)者認(rèn)為，其變化規(guī)律并不是簡(jiǎn)單的遞增遞減關(guān)系，是有波動(dòng)的，可能是隨再生粗骨料取代率的逐漸增加，立方體抗壓強(qiáng)度先增加后降低，各方意見(jiàn)還未統(tǒng)一，尚無(wú)定論。

各個(gè)科研單位在進(jìn)行再生骨料混凝土配合比設(shè)計(jì)中，首先需要單獨(dú)測(cè)定再生骨料的表觀密度、吸水率、空隙率等基本指標(biāo)，其次根據(jù)再生粗骨料取代率計(jì)算確定水灰比、砂率等關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。另外，目前的實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)的是再生粗骨料，對(duì)再生混凝土砂率的研究較少，而再生混凝土砂率應(yīng)與再生粗骨料取代率，級(jí)配，表觀密度，孔隙率等有關(guān)，還需要進(jìn)一步的研究工作。

4 水灰比對(duì)再生骨料混凝土強(qiáng)度的影響

水灰比與再生粗骨料表面的砂漿附著率有很大關(guān)系，再生粗骨料表面的砂漿附著率與破碎篩分方式和技術(shù)有關(guān)系，這直接影響再生粗骨料混凝土的水灰比，從而影響其強(qiáng)度。目前尚無(wú)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)?zhí)行。水灰比影響著再生骨料混凝土的塌落度，流動(dòng)性能，骨料與水泥凝漿界面的微觀結(jié)構(gòu)，從而改變?cè)偕橇匣炷潦軌簳r(shí)的破壞發(fā)展路徑及破壞機(jī)理。因此水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的重要參數(shù)。

朋改非[1]將經(jīng)過(guò)熱處理去除附著砂漿后的再生混凝土進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得了高水膠比的再生骨料混凝土強(qiáng)度將提高，而低水膠比的再生骨料混凝土強(qiáng)度將降低。金莉[2]通過(guò)對(duì)相同坍落度的再生混凝土進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論，在相同坍落度情況下，再生混凝土比普通混凝土降低了約20%的抗壓強(qiáng)度。

有關(guān)研究表明，再生粗骨料表面的由于附著有砂漿，且這層砂漿不易去除，這就改變了再生粗骨料的表觀密度及其吸水率，要使再生骨料混凝土與普通混凝土有相當(dāng)?shù)暮鸵仔?、流?dòng)性，勢(shì)必要增大再生混凝土的水灰比。特別是高強(qiáng)再生骨料混凝土，對(duì)水灰比的變化更加敏感，高強(qiáng)再生骨料混凝土的水灰比往往接近普通混凝土的水灰比，這就使得高強(qiáng)再生骨料混凝土的強(qiáng)度大打折扣，隨著用水量的增大，再生混凝土的強(qiáng)度有所降低；另一方面，在破碎的過(guò)程中，粗骨料及其表面附著的砂漿難免存在裂紋，混凝土受壓時(shí)，裂紋就容易發(fā)展導(dǎo)致破壞，這也會(huì)使再生混凝土的強(qiáng)度有所降低。但從另一個(gè)角度考慮，再生粗骨料的高孔隙率會(huì)吸收大量的水，可以降低再生混凝土的實(shí)際水灰比，對(duì)提高再生混凝土的強(qiáng)度又會(huì)起到一定作用。因此再生粗骨料的摻量及水灰比的關(guān)系是一個(gè)值得研究的課題。

5 混凝土外加劑的影響

為了改善和提高再生混凝土性能，添加外加劑可以在一定程度上起到良好的作用，因此，外加劑在工程實(shí)際應(yīng)用中也得到頻繁使用。有關(guān)研究表明，硅酸鈉溶液對(duì)再生骨料混凝土基本沒(méi)有起到強(qiáng)化作用；對(duì)于再生骨料混凝土粉煤灰摻量不宜超過(guò)30%，在粉煤灰伴隨添加材料方面，加入礦渣的粉煤灰對(duì)提高強(qiáng)度的效果比單摻粉煤灰效果好；減水劑能有效降低水灰比，是制備高強(qiáng)混凝土的必要外加劑，但對(duì)于高強(qiáng)再生骨料混凝土而言，減水劑大大縮減了再生骨料混凝土初凝時(shí)間，同時(shí)很大程度上降低材料的和易性、流動(dòng)性，若增大用水量，又很難達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，因此，如何確定合理的減水劑摻量，保證生產(chǎn)出高強(qiáng)再生骨料混凝土具有設(shè)定的強(qiáng)度且有良好的和易性和流動(dòng)性，需要更多實(shí)驗(yàn)研究工作。

6 影響抗壓強(qiáng)度的其他因素

為了提高再生骨料混凝土各方面的性能，促進(jìn)再生骨料混凝土應(yīng)用，Purushothaman等[3]用HCl、H2SO4等酸性溶液浸泡處理再生粗骨料，得出結(jié)論經(jīng)過(guò)處理后的再生混凝土的抗壓強(qiáng)度能達(dá)到與普通混凝土一樣的水平。國(guó)內(nèi)其他研究表明，再生粗骨料的加入對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)再生混凝土力學(xué)性能的影響不盡相同，對(duì)高強(qiáng)再生混凝土而言，再生粗骨料的加入會(huì)降低高強(qiáng)再生混凝土強(qiáng)度，但是對(duì)其它強(qiáng)度再生混凝土而言，其減弱程度不明顯；對(duì)于再生混凝土的受壓疲勞性能，在一定的應(yīng)力水平條件下，兩種混凝土在疲勞性能表現(xiàn)方面，可觀察分析出近似的性能。

如何經(jīng)濟(jì)高效地處理再生骨料，提高其質(zhì)量，減輕其對(duì)再生骨料混凝土強(qiáng)度等性能的不利影響。以及在生產(chǎn)制備不同強(qiáng)度等級(jí)再生骨料混凝土的時(shí)，找到使再生骨料方便工程趨利避害加以應(yīng)用的方法也是重要的研究方向。

7 再生混凝土結(jié)構(gòu)

對(duì)再生混凝土抗震性能，彭有開(kāi)等進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表面，再生混凝土框架與普通混凝土框架梁在抗震性能方面有相似的表現(xiàn)，而兩種結(jié)構(gòu)的承載能力可用類似的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。陳宗平等對(duì)受高溫的鋼筋再生混凝土梁受力性能進(jìn)行了研究，得到再生混凝土梁破壞形式主要有剪切斜壓和彎曲兩種。且在溫度不斷升高的情況下，再生骨料取代率對(duì)性能的影響逐漸減弱。

通過(guò)一系列的試驗(yàn)研究可以發(fā)現(xiàn)，再生混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于工程實(shí)際是可行的。如何更好地利用再生骨料，使其不僅能應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)，而且也能應(yīng)用于鋼管再生混凝土組合結(jié)構(gòu)等，這是值得深入研究的課題。同時(shí)，隨著我國(guó)裝配式建筑的興起，國(guó)家政策的扶持力度加強(qiáng)的情況下，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)也可以考慮將再生混凝土應(yīng)用于預(yù)制構(gòu)件。

8 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，再生骨料混凝土無(wú)論是從水灰比的影響，外加劑的影響，還是用再生骨料制備不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土，并將再生混凝土應(yīng)用于鋼管再生混凝土組合結(jié)構(gòu)等方面，都是今后可進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]朋改非，黃艷竹，張九峰.骨料缺陷對(duì)再生混凝土力學(xué)性能的影響.建筑材料學(xué)報(bào)，2012，15（1）：8044.

[2]金 莉.再生混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)研究.混凝土，2006（7）：1143.

[3]Purushothaman R， Amirthavalli R， Karan L. Influence of treatment methods on the strength and performance characteristics of recycled aggregate concrete J . J. Mater. Civ. Eng，2015，27 （5）：1～7.

收稿日期：2018-9-22

作者簡(jiǎn)介：李 杰（1981-），男，漢族，貴州惠水人，講師，碩士研究生，主要從事教育教學(xué)工作。