基于再生骨料的再生混凝土力學(xué)性能研究進(jìn)展

余燕妮，程 勇

廣州華夏職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510935

0 引言

建筑業(yè)的快速發(fā)展加快了我國城鎮(zhèn)化的腳步，但是，大量建筑垃圾隨之產(chǎn)生并堆積。目前，建筑垃圾多采用填埋或露天堆放等方式進(jìn)行處理，占用大量的土地資源，而且對水和空氣資源等均產(chǎn)生了比較嚴(yán)重的危害［1-2］。作為主要的建筑材料，混凝土的消耗量非常大；同時，廢棄建筑物的拆除產(chǎn)生了大量的廢棄混凝土。再生混凝土技術(shù)的提出正是針對這些問題的一劑良藥，并得到了一定程度的發(fā)展和應(yīng)用。

近年來，從國外到國內(nèi)，諸多專家學(xué)者都在對再生混凝土如何進(jìn)行循環(huán)再利用進(jìn)行了探索，再生混凝土的研究也有了許多新的進(jìn)展。近5年來，像上海市、福建省、四川省等，各地區(qū)根據(jù)地域情況總結(jié)實踐經(jīng)驗，先后出臺了《再生混凝土及其制品應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，為再生混凝土技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了參考。

目前，國內(nèi)外諸多學(xué)者探索如何通過強(qiáng)化再生骨料進(jìn)而提高再生混凝土的力學(xué)性能。再生粗骨料強(qiáng)化的基本方法有：微生物強(qiáng)化法、化學(xué)強(qiáng)化法、物理強(qiáng)化法等三種類型。這三類方法或是用化學(xué)藥劑彌補(bǔ)再生粗骨料的缺陷；或用物理方法去除骨料表面的水泥砂漿，提高再次利用時骨料與水泥漿的粘結(jié)性；又或是依靠礦化微生物修復(fù)骨料的微裂縫來提高骨料性能。在此基礎(chǔ)上，也衍生出了多種再生粗骨料的強(qiáng)化方法。

1 再生混凝土力學(xué)性能國外研究進(jìn)展

Saif I.Mohammed，Khalid B.Najim等［3］提出了利用再生骨料生產(chǎn)自密實混凝土，在粗細(xì)骨料及減水劑四種不同取代率下，測試了混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度。并在此基礎(chǔ)上，測定了8根100mm× 150mm×120mm鋼筋混凝土梁的彎曲剛度和韌性。試驗研究表明：隨著再生骨料摻量的增加，材料彎曲剛度和韌性都有降低。但是，即使替代率為100%，自密實混凝土的抗壓強(qiáng)度仍可達(dá)到39MPa。

M.C.Limbachiya［4］設(shè)計了試驗：對強(qiáng)度大于50MPa的混凝土進(jìn)行粗骨料取代試驗，結(jié)果表明：當(dāng)再生粗骨料的取代率控制在30%以下時，制成的再生混凝土的強(qiáng)度與未進(jìn)行取代的混凝土強(qiáng)度差別不大。

Nixon P.J［5］通過試驗研究發(fā)現(xiàn)：同強(qiáng)度等級下，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度比普通混凝土?xí)兴陆?，但下降幅度最多不超過20%。

WescheK和SchulzK等［6］的研究結(jié)果顯示：再生混凝土的抗壓強(qiáng)度比普通混凝土低約10%，主要原因在于：砂漿與再生粗骨料之間的粘結(jié)不夠牢靠。

K.K.Sagoe-Crentsil［7］的研究結(jié)果表明：若采用強(qiáng)化后的再生粗骨料100%取代天然粗骨料，不同的水泥種類對再生混凝土的抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生的影響非常大。

2 再生混凝土力學(xué)性能國內(nèi)研究進(jìn)展

段珍華，江山山，肖建莊等［8］通過試驗，研究再生粗骨料吸水率的對再生混凝土性能的影響。其試驗利用三組不同含水狀態(tài)的再生粗骨料100%取代天然粗骨料，制出再生混凝土試塊，測試其力學(xué)性能并與參照組進(jìn)行比對。其試驗結(jié)果：再生粗骨料在氣干狀態(tài)下，對混凝土的力學(xué)性能產(chǎn)生的影響最微小。

Kai Ouyang，Caijun Shi，Hongqiang Chu等［9］的主要觀點(diǎn)：引起再生混凝土質(zhì)量劣化的主要原因是粗骨料的粘結(jié)砂漿，并采用去除、聚合物浸漬、火山灰漿液浸泡、加速碳化養(yǎng)護(hù)和生物沉積等方法對粗骨料進(jìn)行處理，提高再生混凝土的力學(xué)性能。

范紅波，韓達(dá)光等［10］設(shè)計試驗：采用拆除銀川機(jī)場大橋產(chǎn)生的廢棄混凝土，經(jīng)破碎、篩分等處理得到5～10mm粒徑的再生粗骨料。制作出1、2、3、7、14、28d的共6組，每組6個150mm×150mm×150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊測試其不同齡期抗壓、抗拉強(qiáng)度。試驗研究表明：再生混凝土的7d抗壓強(qiáng)度達(dá)到其28d抗壓強(qiáng)度的77%，其抗壓強(qiáng)度隨齡期而增長。

安徽理工大學(xué)的吳素瑤等［12］用PVA對再生骨料進(jìn)行處理，設(shè)計了混凝土力學(xué)性能及抗凍性的影響試驗。研究顯示，再生骨料的優(yōu)劣會對再生混凝土性能產(chǎn)生直接影響，品質(zhì)佳的再生骨料制出的再生混凝土抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度均較高，抗凍性能佳。

肖倍，安旭文等［11］通過鉆芯取樣，采用武漢市某工程原生強(qiáng)度為C55的混凝土作為粗骨料的來源，設(shè)計了四種不同粗骨料取代率情況下的抗壓強(qiáng)度試驗。其研究結(jié)果總結(jié)：再生混凝土的抗壓強(qiáng)度值隨著取代率的增加呈先降后再降的趨勢，取代率80%左右時，其性能最優(yōu)。

Bao Jiuwen，Li Shuguo，Zhang Peng等［13］設(shè)計試驗:制備了水膠比為0.33和0.39的兩種再生混凝土，選擇0%、30%、50%和100%不同的取代量，并進(jìn)行抗壓輕度、快速氯離子遷移試驗。得到結(jié)論：隨著再生粗骨料摻入量的增多，再生混凝土中的氯含量和滲透深度顯著增加，混凝土質(zhì)量下降。

楊寧等［14］在傳統(tǒng)強(qiáng)化法的基礎(chǔ)上，嘗試在再生骨料表面噴涂聚乙烯醇溶液，形成聚乙烯醇粘結(jié)層，增加骨料和水泥的粘結(jié)性能。并設(shè)計試驗：再生骨料來自青島市城市改造中某辦公樓拆遷的廢棄混凝土，利用噴涂聚乙烯醇溶液進(jìn)行強(qiáng)化，制作出再生混凝土試塊測試其抗壓強(qiáng)度并設(shè)計對比組試驗。試驗結(jié)果分析表明，該方法可以提高再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度約22%。

崔正龍等［15］人的研究表明：如果提高再生粗骨料表面砂漿的強(qiáng)度，使其強(qiáng)度高于要配制的混凝土強(qiáng)度等級，則可以配制出與普通混凝土的抗壓強(qiáng)度相同的再生混凝土，但是碳化深度卻變大。

3 再生混凝土力學(xué)性能研究中存在的問題

3.1 再生混凝土力學(xué)性能的研究缺乏系統(tǒng)性

很多地區(qū)根據(jù)自己總結(jié)的實踐經(jīng)驗，制定出了《再生混凝土及其制品應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，同時，東南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等也都進(jìn)行了這一方面的研究。但是，再生粗骨料混凝土的研究，骨料來源、骨料性能、膠凝材料的性能等原材料及配置方法的差異性等問題是必須要考慮的。再生混凝土要廣泛使用，其性能研究就要考慮盡可能多的因素的影響。但是，再生粗骨料混凝土的研究要有大量的研究數(shù)據(jù)作支撐，但現(xiàn)階段各專家學(xué)者的研究基本上是基于自己試驗結(jié)果得來，哪怕是基于同一種因素，不同材料來源及性能設(shè)計的試驗，其結(jié)果也不盡相同，研究缺乏系統(tǒng)性。

3.2 再生混凝土耐久性問題的研究

再生混凝土的耐久性是其關(guān)鍵指標(biāo)，關(guān)系到其能否大范圍應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)。諸多學(xué)者也針對再生混凝土的抗?jié)B性、抗凍融性、抗硫酸鹽侵蝕性、抗氯離子滲透性等進(jìn)行了大量的研究探索，目前也都處于初級階段；此外，再生粗骨料混凝土與普通混凝土在配合比、施工工藝等方面有較大差異；很多學(xué)者也嘗試在再生混凝土中摻入鋼纖維、竹纖維或紡織產(chǎn)生的纖維制品，進(jìn)而增強(qiáng)再生混凝土的力學(xué)性能。但是，要廣泛系統(tǒng)的研究推廣仍需要比較長的一段時間進(jìn)行探索。

4 結(jié)論

目前，基于再生骨料的再生混凝土力學(xué)性能的研究，一方面是探索含水率、氯離子、水灰比、骨料粒徑、摻入料等對再生混凝土力學(xué)性能的影響，另一方面探索在強(qiáng)化再生骨料且取代率不同的情況下，再生混凝土力學(xué)性能的變化及其原因。

因為再生混凝土力學(xué)性能影響因素繁雜、骨料來源及性能差異等諸多方面的原因，這一方面的研究依舊阻礙重重。文章梳理了再生混凝土力學(xué)性能的研究進(jìn)展?fàn)顩r，并針對研究中存在的問題給出了建議，為后續(xù)進(jìn)行工程應(yīng)用研究提供參考。