道路再生混凝土耐久性能研究進(jìn)展

周磊磊，侯永利,2

(1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，呼和浩特 010051；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)土木工程結(jié)構(gòu)與力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，呼和浩特 010051)

0 引 言

將廢棄混凝土經(jīng)過破碎、清洗、篩選和分級等一系列工序后得到再生骨料，將再生骨料按一定級配混合，部分或全部代替天然砂石骨料配制而成的混凝土即再生混凝土。再生混凝土是建筑廢物再生利用的重要方式，將其應(yīng)用于道路建設(shè)，有利于城市建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，并減少天然砂石的開采，緩減天然骨料日趨匱乏的壓力，日益受到研究者和工程界的關(guān)注與重視。但研究表明，與天然骨料相比，再生骨料由于機(jī)械破壞以及損傷積累會(huì)在內(nèi)部及表面形成不同程度的損傷裂縫，且外表面附著有質(zhì)地疏松的殘余砂漿，這些特點(diǎn)造成了再生骨料吸水率較高、孔隙率較大、密度較小，使得再生混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，耐久性能較普通混凝土也有所降低。同時(shí)，再生集料來源廣泛，質(zhì)量參差不齊，也會(huì)使再生混凝土相關(guān)性能的研究結(jié)果產(chǎn)生較大偏差。作為路面材料，所受到車輛及環(huán)境氣候等多種因素的作用直接會(huì)影響其使用壽命及行車安全，因此，研究再生混凝土的耐久性能就顯得尤為重要。

1 再生混凝土的抗凍性

再生混凝土抗凍性能的影響因素，根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者一系列的理論研究，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面：再生骨料取代率、礦物摻合料、水灰比、再生骨料含水率、外加劑、改性骨料。

1.1 再生骨料取代率

許多學(xué)者[1-9]研究表明，再生混凝土的抗凍性能低于普通混凝土，且隨著再生粗骨料取代率的增加這種現(xiàn)象更加明顯。何曉瑩等[1]研究表明隨著再生粗骨料摻量的增加，再生混凝土抗凍性減弱，在凍融循環(huán)300次后粗骨料取代率為100%的質(zhì)量損失率已經(jīng)超過5%，相對動(dòng)彈性模量下降到77%，而普通混凝土的質(zhì)量損失率還不到4%，相對動(dòng)彈性模量下降至85%。陳德玉等[2]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)再生混凝土在凍融循環(huán)次數(shù)超過150次時(shí)，再生粗骨料取代率對抗凍性的影響更加明顯，取代率為100%的再生混凝土在300次凍融循環(huán)后相對動(dòng)彈性模量下降到74%，取代率為0%和30%的再生混凝土相對動(dòng)彈性模量下降至92%左右，李衛(wèi)寧[3]通過試驗(yàn)得到了類似的結(jié)論。Yildirim等[4]認(rèn)為隨著再生骨料含量的增大，再生混凝土在凍融循環(huán)中受到的損傷也會(huì)增大，試驗(yàn)得出水灰比為0.5，粗細(xì)骨料取代率均為100%的再生混凝土在凍融循環(huán)300次后質(zhì)量損失率達(dá)到3.51%，而對照組即骨料均為原生骨料的質(zhì)量損失率為2.44%。李雪梅等[5]研究表明當(dāng)再生粗骨料取代率超過50%且凍融循環(huán)超過200次后，再生混凝土抗凍性能下降明顯，取代率為100%的再生混凝土在300次凍融循環(huán)后相對動(dòng)彈性模量為67.2%，質(zhì)量損失約為1.2%，取代率為25%的相對動(dòng)彈性模量約為95%，質(zhì)量損失約為0.5%。陳愛玖等[6]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在通過250次凍融循環(huán)后粗骨料摻量為40%、70%、100%的再生混凝土相對動(dòng)彈性模量比普通混凝土分別降低1.7%、6.1%、7.1%。周宇等[7]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過150次凍融循環(huán)后，粗骨料取代率為70%、100%的再生混凝土質(zhì)量損失已經(jīng)接近5%，取代率為0%、30%、50%的再生混凝土質(zhì)量損失約為2%。高翔[8]試驗(yàn)表明在經(jīng)過100次凍融循環(huán)后，粗骨料取代率為0%、12.5%、25%、37.5%、50%的再生混凝土質(zhì)量損失率分別為0.92%、1.04%、1.15%、1.32%、1.52%，相對動(dòng)彈性模量分別為80.6%、78.5%、75.4%、72.3%、68.2%。陳彥文等[9]以水膠比為0.50配制強(qiáng)度為C30的再生混凝土，粗骨料取代率為60%、80%、100%，經(jīng)過150次凍融循環(huán)后質(zhì)量損失分別為1.1%、1.4%、2.4%，抗壓強(qiáng)度損失分別為15%、20%、29%。但是也有一些學(xué)者[10-14]得出了不同的結(jié)論。鄭秀梅等[10]通過試驗(yàn)得出粗骨料取代率為100%的再生混凝土抗凍性能最好。研究認(rèn)為天然骨料與再生骨料的凍脹系數(shù)不同，摻入部分再生骨料反而沒有取代率為100%的再生混凝土抗凍性好。Debieb等[11]試驗(yàn)表明再生骨料不管用何種溶液處理過(氯化物、硫酸鹽、海水)，替代率為100%的再生混凝土在經(jīng)過14次凍融循環(huán)后質(zhì)量損失率均小于1%，具有較好的抗凍性能。謝靜靜等[12]研究表明當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)低于100次時(shí)，質(zhì)量損失率隨再生粗骨料摻量的增加先減小后增大，其中摻量為50%時(shí)質(zhì)量損失率最小，相對動(dòng)彈性模量出現(xiàn)先增大后減小的趨勢，最大值出現(xiàn)在50%～60%之間，陳愛玖等[13]研究得出相近的結(jié)論。Richardson等[14]研究發(fā)現(xiàn)再生粗骨料取代率為100%(其中磚骨料為70%)的再生混凝土在經(jīng)過56次凍融循環(huán)后質(zhì)量損失率僅為1.8%，普通混凝土的質(zhì)量損失率為20.7%，認(rèn)為再生混凝土的抗凍耐久性不遜于普通混凝土。

1.2 礦物摻合料

由于再生骨料在破碎過程中損傷積累形成裂縫，且表面含有質(zhì)地酥松的砂漿，導(dǎo)致其吸水率、壓碎值比天然骨料高。再生混凝土中摻加礦物摻合料，其水化產(chǎn)物可以填充再生骨料的一部分裂縫，且其微集料填充作用細(xì)化了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，減少了再生混凝土的毛細(xì)孔含量，使結(jié)構(gòu)趨于密實(shí)，故能提高再生混凝土的抗凍性能。目前，礦粉、粉煤灰及硅灰等礦物摻合料應(yīng)用較為廣泛。鄧媛媛[15]研究發(fā)現(xiàn)，硅灰能明顯提高再生混凝土的抗凍性能，其次是礦粉，而粉煤灰效果一般。馮嘉等[16]研究表明，普通礦粉摻量為50%的再生混凝土，抗凍性優(yōu)于摻入50%粉煤灰的再生混凝土，在經(jīng)過300次凍融循環(huán)后相對動(dòng)彈性模量大約高10%，用8%硅灰分別取代等量礦粉和粉煤灰后，在經(jīng)過300次凍融循環(huán)后相對動(dòng)彈性模量均出現(xiàn)了增長，可見硅灰對再生混凝土抗凍性能的改善優(yōu)于礦粉和粉煤灰。何曉瑩等[1]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)粉煤灰摻量為10%和20%的再生混凝土在經(jīng)過300次凍融循環(huán)后質(zhì)量損失率比未摻粉煤灰的再生混凝土低0.153%和0.183%，相對動(dòng)彈性模量高4.63%和9.63%，說明粉煤灰能改善再生混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高其抗凍性能，黃秀亮[17]、姚烈波[18]、吳瑾炎[19]、陳愛玖[13]、尹興偉[20]等的試驗(yàn)研究也有相似的結(jié)論。陳德玉等[2]研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰摻量為10%、20%、30%的再生混凝土在250次凍融循環(huán)后相對動(dòng)彈性模量都下降到了40%以下，其中摻量30%時(shí)下降最快，摻量10%時(shí)下降最慢，未摻粉煤灰的再生混凝土在經(jīng)過250次凍融循環(huán)后相對動(dòng)彈性模量在80%以上，所以摻入粉煤灰對混凝土抗凍性的影響是不利的，且抗凍性能下降趨勢隨著粉煤灰摻量的增加而增加，而摻入10%的硅灰能使其抗凍性能有顯著的提高，故在配制有抗凍要求的道路再生混凝土?xí)r應(yīng)合理選擇適量的礦物摻合料。

1.3 水灰比

研究表明，隨著水灰比的增加，再生混凝土的抗凍性能呈下降趨勢。崔正龍等[21]研究發(fā)現(xiàn)再生骨料替代率為100%的再生混凝土與普通混凝土相比，在水灰比為0.45時(shí)，二者經(jīng)過300次凍融循環(huán)后相對動(dòng)彈性模量仍保持在90%以上，質(zhì)量損失率均在1%以下，隨著水灰比增加到0.55，相對動(dòng)彈性模量下降到70%左右，質(zhì)量損失率也達(dá)到4%左右，因?yàn)殡S著水灰比的增加，混凝土強(qiáng)度及內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)度均呈下降趨勢。陳德玉等[22]試驗(yàn)表明水灰比在0.28以下的高強(qiáng)再生混凝土，不摻引氣劑也有非常好的抗凍性；劉慶濤等[23]認(rèn)為在增大含氣量和降低水灰比的同時(shí)，若基體混凝土有一定的含氣量，則可以配制出抗凍性能更好的再生混凝土；王軍強(qiáng)等[24]研究結(jié)果表明，降低水灰比可以提高普通混凝土的抗凍性能，但對于提高再生混凝土抗凍性的效果不是很理想。

1.4 再生骨料含水率

研究學(xué)者在拌制再生混凝土前都會(huì)將再生骨料進(jìn)行預(yù)吸水處理，使其達(dá)到飽和面干狀態(tài)。這是由于再生骨料孔隙率較大，吸水率較高，未經(jīng)提前吸水處理的再生骨料會(huì)因其高吸水率使其在攪拌過程中大量吸水，使參加水化反應(yīng)的水量減少，這將會(huì)嚴(yán)重影響混凝土的性能，其中就包括抗凍性。Oliveira等[25]研究了骨料完全干燥(飽和度為0%)、飽和面干(飽和度為100%)和半飽和面干(飽和度分別為89.5%和88.1%)等再生骨料含水率對再生混凝土抗凍性能的影響，再生骨料取代率為100%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，半飽和面干狀態(tài)的再生骨料配制的再生混凝土抗凍性最好，凍融循環(huán)次數(shù)能達(dá)到80次和100多次，飽和面干和完全干燥狀態(tài)能達(dá)到的凍融循環(huán)次數(shù)分別為20次和40次。Yildirim等[4]試驗(yàn)研究了不同再生骨料取代率下的骨料含水率對再生混凝土抗凍性能的影響，結(jié)果表明當(dāng)粗骨料與細(xì)骨料各50%被再生骨料取代時(shí)，經(jīng)過300次凍融循環(huán)后，再生骨料含水率為50%(即半飽和面干狀態(tài))的損傷最低，抗凍性能最好；當(dāng)粗骨料與細(xì)骨料均被再生骨料取代時(shí)，再生骨料含水率為100%(即飽和面干狀態(tài))時(shí)的抗凍性能最好；當(dāng)只有細(xì)骨料被再生骨料全部取代時(shí)，半飽和面干狀態(tài)的抗凍性能最好。

1.5 外加劑

眾多學(xué)者[2,13,22-23,26-29]通過試驗(yàn)研究得出添加外加劑能改善再生混凝土的抗凍性能。例如陳德玉[2]、陳愛玖[13]等研究發(fā)現(xiàn)摻入引氣劑能明顯提高再生混凝土的抗凍性能，由于引氣劑的使用引入了均勻分布的微小氣泡，改善了再生混凝土的孔結(jié)構(gòu)和孔分布、氣泡的壓縮性及可容納自由水的遷移，導(dǎo)致再生混凝土抗凍性得到改善。陳德玉等[22]研究發(fā)現(xiàn)，水灰比為0.42和0.56中高水灰比的再生混凝土，摻入引氣劑后，抗凍性能基本接近高強(qiáng)再生混凝土。王欣然[26]研究了基體混凝土含氣量對再生混凝土抗凍性的影響，結(jié)果表明當(dāng)基體含氣量較低時(shí)(不超過7%)，再生混凝土抗凍性隨著含氣量的增加越來越好；當(dāng)超過7%時(shí)，由于連通孔增加，致密性減弱，致使再生混凝土抗凍性逐漸減弱。劉慶濤等[23]認(rèn)為，對有抗凍要求的地區(qū)道路再生混凝土的含氣量應(yīng)控制在5%～6%，比道路原生混凝土的含氣量高1%。覃銀輝等[27-28]試驗(yàn)表明再生混凝土一旦摻加防凍劑后, 抗凍性能大大改善, 可以使其在-10 ℃下長時(shí)間不遭受凍害，蘇曉寧[29]得出了相似的結(jié)論。

1.6 改性骨料

改性骨料是再生骨料經(jīng)過一系列物理、化學(xué)措施處理后得到的具有較高品質(zhì)的再生骨料，其粒形與級配更加合理，密實(shí)度更高。曹劍[30]配制了粗骨料取代率為100%的再生混凝土，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過250次凍融循環(huán)后，骨料未經(jīng)處理的再生混凝土質(zhì)量損失超過了5%，相對動(dòng)彈性模量低于60%，而骨料經(jīng)過物理強(qiáng)化的再生混凝土質(zhì)量損失率僅為3.9%，相對動(dòng)彈性模量為71.3%。陳德玉等[2]比較了再生骨料經(jīng)不同方法改性后再生混凝土的抗凍性，結(jié)果顯示摻有機(jī)硅防水劑改性骨料的再生混凝土抗凍性能最好，摻硅灰和水泥漿改性骨料的抗凍性次之，摻水浸泡改性骨料的抗凍性較差，但仍好于再生骨料未經(jīng)任何處理的參照試件。陳彥文等[9]試驗(yàn)表明粗骨料取代率為100%，水灰比分別為0.50、0.34的再生混凝土在經(jīng)過150次凍融循環(huán)后裹漿處理的質(zhì)量損失率比沒經(jīng)過處理的分別減少1.5%和0.9%。王玲玲等[31]研究發(fā)現(xiàn)再生骨料摻量為20%和40%時(shí)，骨料經(jīng)過水玻璃溶液強(qiáng)化的再生混凝土抗凍性能提高8.3%和9.5%。改性骨料雖然可以提高再生混凝土的抗凍性，但相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)成本也會(huì)提高，在使用時(shí)應(yīng)綜合考慮。

2 再生混凝土的抗?jié)B性

混凝土的耐久性受到各種因素的影響，其中滲透性就是一個(gè)十分重要的因素。再生混凝土抗?jié)B性的強(qiáng)弱，對抗凍性、抗碳化性都有直接的影響。通常來講，混凝土的抗?jié)B性取決于再生混凝土孔隙率的大小，也與孔隙的大小、分布范圍以及連通性有著密切的關(guān)系。再生骨料表面粘附著一些砂漿，砂漿比普通集料孔隙率高，強(qiáng)度低，連通孔多，且再生骨料在破碎時(shí)表面及內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一些裂縫，故再生混凝土比普通混凝土孔隙率高，抗?jié)B性弱。

2.1 水的滲透性

與普通混凝土一樣，水灰比對再生混凝土抗?jié)B性的影響也十分重要，通常低水灰比的再生混凝土有著較好的抗?jié)B性能。同時(shí)，通過降低再生粗骨料取代率、摻加礦物摻合料也能提高再生混凝土抗?jié)B性能。Rasheeduzzafar等[32]認(rèn)為當(dāng)再生混凝土水灰比比普通混凝土低0.05～0.10時(shí)，兩者水的滲透性能相差不大。Mandal等[33]研究了普通混凝土與同配合比再生混凝土的滲透深度和吸水率，水灰比為0.4時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果顯示再生混凝土的滲透深度和吸水率比普通混凝土增加38%和44%，表明再生混凝土的抗?jié)B性比同配合比普通混凝土差。Tangchirapat等[34]試驗(yàn)表明再生混凝土水的滲透系數(shù)比普通混凝土高，粗骨料取代率為100%的再生混凝土在28 d與90 d時(shí)水的滲透系數(shù)比普通混凝土分別高出4倍和2倍，摻粉煤灰能明顯減小再生混凝土水的滲透系數(shù)，且摻量為20%時(shí)效果最好。Limbachiya等[35]研究發(fā)現(xiàn)隨著再生粗骨料摻量的增加，再生混凝土在10 min的吸水性能會(huì)逐漸增強(qiáng)，再生粗骨料替代率低于30%的再生混凝土在10 min的吸水性能變化不大，隨時(shí)間吸收速率的衰減速度會(huì)隨著再生骨料含量的增加而增加。孫浩等[36]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)粗骨料摻量為60%的再生混凝土滲透系數(shù)比普通混凝土增加近一倍；通過摻加礦物摻合料能提高再生混凝土的抗?jié)B性，其中礦渣效果最好，粉煤灰次之，鋼渣效果一般。陳樹亮等[37]試驗(yàn)表明雙摻粉煤灰及聚羧酸減水劑能提高再生混凝土的最大滲水壓力。

2.2 氯離子的滲透性

氯離子的滲入能使鋼筋混凝土迅速被侵蝕破壞，所以氯離子滲透性對再生混凝土的耐久性有著顯著影響。再生混凝土抗氯離子滲透性能稍弱于普通混凝土，眾多學(xué)者[38-48]發(fā)現(xiàn)摻入礦物摻和料和降低水灰比能提高再生混凝土的抗氯離子滲透性能，且隨著粗骨料取代率的增加抗氯離子滲透性能降低。吳相豪等[38]試驗(yàn)表明粉煤灰能提高再生混凝土抗氯離子滲透能力，但增加的趨勢不是隨著粉煤灰摻量的增加而增加，而是先增加后減小，建議最佳摻量為20%，同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，干濕循環(huán)對氯離子滲透有著明顯的促進(jìn)作用。羅伯光等[39]發(fā)現(xiàn)隨著水灰比增大，再生混凝土氯離子滲透能力增強(qiáng)，且礦物摻合料能提高再生混凝土的抗?jié)B性，其中硅灰效果最好，粉煤灰和礦渣粉效果相差不多。8%硅灰等量取代水泥時(shí)不同水灰比的再生混凝土氯離子滲透系數(shù)最少可減少30.2%，25%礦渣和粉煤灰等量取代水泥時(shí)氯離子滲透系數(shù)最少可減少18.0%和19.9%，且隨著水灰比的增加，礦物摻合料對再生混凝土抗?jié)B性能的提高就愈加明顯。應(yīng)敬偉等[40]試驗(yàn)結(jié)果表明再生混凝土氯離子滲透性隨再生粗骨料取代率的增加而增加，并受水灰比的影響較大，其次，礦物摻合料和混凝土齡期也會(huì)影響再生混凝土的抗?jié)B性，摻加粉煤灰可以提高再生混凝土的抗?jié)B性，混凝土的齡期越長，內(nèi)部的水化反應(yīng)越徹底，內(nèi)部結(jié)構(gòu)越密實(shí)，連通孔越少，抗?jié)B性越好。肖建莊等[41]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)復(fù)摻2%納米二氧化硅和30%粉煤灰能顯著提高再生混凝土抗氯離子滲透性，84 d的電通量和氯離子遷移系數(shù)分別降低了89.1%和72.3%。管小健[42]研究發(fā)現(xiàn)粗骨料取代率為100%的再生混凝土，粉煤灰摻量為30%時(shí)氯離子擴(kuò)散系數(shù)比不摻粉煤灰降低約27%，甚至比普通混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)還要低9%。同時(shí)，再生混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)隨石粉摻量的增加先減小后增大，當(dāng)石粉摻量為5%時(shí)氯離子擴(kuò)散系數(shù)為最小值。覃荷瑛等[43]試驗(yàn)表明硅灰能降低再生混凝土氯離子的滲透系數(shù)，摻入8%硅灰的再生混凝土氯離子滲透系數(shù)隨著粗骨料含量的增加先增加后降低，總體呈降低趨勢，粗骨料摻量為49%的再生混凝土摻入8%硅灰后氯離子滲透系數(shù)約為不加硅灰的52%。鄧婉君等[44]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)粗骨料取代率為100%的再生混凝土，在摻入25%粉煤灰、25%礦渣、25%硅粉后氯離子遷移系數(shù)分別降低了40.7%、23.7%、49.3%，羅伯光等[45]通過試驗(yàn)得出了相似的結(jié)論。楊波[46]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著再生粗骨料舊砂漿附著率的增高再生混凝土氯離子遷移系數(shù)增高，再生粗骨料取代率為50%，舊砂漿附著率為80%的再生混凝土氯離子遷移系數(shù)比普通混凝土高約50%。顧榮軍等[47]研究發(fā)現(xiàn)不論是普通混凝土還是再生混凝土，水灰比越小抗氯離子滲透能力越高。同時(shí)，再生混凝土抗氯離子滲透能力隨著再生骨料摻量的增加而降低。普通混凝土、粗骨料取代率為30%、70%的再生混凝土氯離子濃度分別是粗骨料取代率為100%再生混凝土的81.2%、85.4%、92.8%，張李黎等[48]的研究也有類似的結(jié)論。陳愛玖等[49]通過NEL方法的測定發(fā)現(xiàn)，再生混凝土氯離子的擴(kuò)散系數(shù)在經(jīng)過凍融循環(huán)后會(huì)明顯增大。Otsiki等[50]試驗(yàn)表明改善攪拌工藝能提高再生混凝土的抗氯離子滲透性能，其中二次攪拌能提高約23%。韓帥等[51]研究發(fā)現(xiàn)顆粒整形能提高再生混凝土的抗氯離子滲透能力，其中二次顆粒整形的再生混凝土抗氯離子滲透能力優(yōu)于普通混凝土。所以在配制道路再生混凝土?xí)r可以通過合理的措施來提高氯離子的抗?jié)B性。

3 再生混凝土的抗碳化性

再生混凝土的碳化與二氧化碳密切相關(guān)，碳化的實(shí)質(zhì)就是二氧化碳與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣等堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低。許多學(xué)者[40,52-55]研究發(fā)現(xiàn)，再生混凝土的碳化深度會(huì)隨著再生粗骨料摻量的增加而增加。雷斌等[56]試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著再生粗骨料摻量的增加再生混凝土的抗碳化性隨之減弱(取代率小于70%)，取代率為70%的再生混凝土在28 d的碳化深度比普通混凝土增加33%，當(dāng)再生粗骨料取代率大于70%時(shí)，碳化深度反而有所下降，取代率為100%的再生混凝土比普通混凝土碳化深度增加3%，基本和普通混凝土一樣。一方面，再生骨料的裂縫比原生骨料多，相同水膠比下再生混凝土的孔隙率比普通混凝土高，這肯定會(huì)降低再生混凝土的抗碳化性；另一方面，再生骨料表面含有舊砂漿，讓再生混凝土中的可碳化物質(zhì)比同配合比的普通混凝土多，間接的增加了再生混凝土的抗碳化性。Kou等[52]認(rèn)為粉煤灰替代水泥會(huì)使再生混凝土碳化深度增加，抗碳化性減弱，且隨著粉煤灰摻量的增加，這種趨勢愈加明顯，學(xué)者董偉[57]、黃秀亮[58]等得出了相似的結(jié)論。眾多學(xué)者[50,55-56,59-60]試驗(yàn)表明再生混凝土的碳化深度隨著水灰比的增加而增加。黃瑩等[59]研究結(jié)果顯示水灰比增大對碳化的影響前期要大于后期，普通混凝土大于再生混凝土。Evangelista等[61]研究發(fā)現(xiàn)再生細(xì)骨料摻量為100%的再生混凝土在21 d的碳化深度比摻量為30%的高50%，劉星偉等[62]的研究有著相似結(jié)論。

一些學(xué)者對于如何提高再生混凝土的抗碳化性也做了針對性的研究。Otsiki等[50]試驗(yàn)結(jié)果表明二次攪拌能使水泥與粗細(xì)骨料混合的更加充分，水化反應(yīng)進(jìn)行的更加徹底，使混凝土的密實(shí)度提高，連通孔的數(shù)量減少，提高再生混凝土的抗碳化性能。孫浩等[36]研究發(fā)現(xiàn)再生混凝土中加入礦物摻合料能提高抗碳化性，在再生粗骨料摻量為40%或60%的再生混凝土中分別加入30%的礦渣和10%的鋼渣，再生混凝土的碳化深度在各個(gè)齡期明顯減少。Tian等[63]認(rèn)為添加礦物摻合料，即粉煤灰取代部分膠凝材料，能提高再生混凝土的抗碳化性。一些學(xué)者[62,64-65]研究表明顆粒整形能提高再生混凝土的抗碳化性。

4 再生混凝土的耐磨性

再生混凝土道路路面要長期經(jīng)受行車荷載的反復(fù)作用，車輪對路面的沖擊與擠壓導(dǎo)致路面的磨損比較嚴(yán)重，因此對再生混凝土耐磨性能應(yīng)該有著較高的要求。磨損量是評定再生混凝土耐磨性能的一個(gè)重要指標(biāo)，磨損量的大小往往取決于材料面層的強(qiáng)度和硬度。許多學(xué)者[66-70]研究發(fā)現(xiàn)再生混凝土的磨損量隨著再生粗骨料取代率的增加而增加，且取代率低于50%時(shí)磨損量增長不明顯。梅迎軍等[69]試驗(yàn)表明在養(yǎng)護(hù)28 d后再生粗骨料取代率為50%的再生混凝土耐磨性與普通混凝土基本沒有差異，取代率為100%時(shí)比普通混凝土稍差。陳建良[70]研究發(fā)現(xiàn)28 d齡期時(shí)，粗骨料取代率為25%與50%的再生混凝土磨損量與普通混凝土磨損量相當(dāng)，取代率為75%和100%的再生混凝土磨損量比普通混凝土磨損量分別增加14.7%和28.4%。彭松梟等[71]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)粗骨料取代率為100%的再生混凝土磨損量在各個(gè)齡期都高于普通混凝土，3 d、7 d和28 d齡期再生混凝土磨損量比普通混凝土分別增加11%、9%和31%，強(qiáng)度分別降低6%、5%和13%。再生混凝土耐磨性較差除了自身強(qiáng)度低的原因外，還與再生骨料的特性有關(guān)，再生骨料表面粘附著耐磨性較差的砂漿和存在因破碎產(chǎn)生的裂縫。Fonseca等[72]研究發(fā)現(xiàn)，在4種取代率0%、20%、50%、100%和4種養(yǎng)護(hù)條件下，只有在取代率為50%，養(yǎng)護(hù)條件為溫度20 ℃、相對濕度為100%時(shí)再生混凝土磨損量比普通混凝土高出10%，其它情況下磨損量不超過5.4%，并且絕大多數(shù)再生混凝土的磨損量比普通混凝土低，低變化表明無論養(yǎng)護(hù)條件如何，再生混凝土的耐磨性與普通混凝土相當(dāng)，并且在相同養(yǎng)護(hù)條件下，再生骨料摻量為100%的再生混凝土磨損量比同水膠比的普通混凝土低，并且是所有取代率里最低的，可能是因?yàn)樵偕橇峡紫堵瘦^高，水泥與骨料之間形成了較好的粘結(jié)。魏應(yīng)樂[60]試驗(yàn)表明C20、C30、C35三種強(qiáng)度等級的再生混凝土磨損量比同配合比的普通混凝土分別高出9.2%、7.8%、4.9%，強(qiáng)度等級越高兩者之間的磨損量差值越小。

此外，水膠比、礦物摻合料及外加劑均可以影響再生混凝土的耐磨性。楊寧等[68]研究發(fā)現(xiàn)隨著水膠比的增大，再生混凝土的磨損量也逐漸增加。Sagoe-Crentsil等[73]試驗(yàn)表明，摻礦渣可以減小再生混凝土的磨損深度，但磨損深度不會(huì)低于普通混凝土。陳愛玖等[74]認(rèn)為控制再生粗骨料的取代率、摻加聚丙烯纖維和引氣減水劑均能降低再生混凝土的磨損量，提高耐磨性。再生粗骨料摻量為40%時(shí)，聚丙烯纖維摻量對再生混凝土磨損量影響不大，纖維摻量為0.4%時(shí)磨損量有最低值，當(dāng)再生粗骨料摻量為70%時(shí)，再生混凝土磨損量會(huì)隨著聚丙烯纖維摻量的增加而下降，纖維摻量為0.7%時(shí)磨損量有最低值；同時(shí)，隨著引氣減水劑摻量的增加耐磨性有下降的趨勢，再生骨料摻量為70%，引氣減水劑摻量為0.4%時(shí)磨損量最大。影響再生混凝土耐磨性各因素的主次順序?yàn)椋涸偕止橇蠐搅孔罡?，聚丙烯纖維摻量次之，引氣減水劑摻量最低。陳建良[70]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，粉煤灰摻量為10%、20%、30%時(shí)，再生混凝土28 d的磨損量比同配合比未摻粉煤灰的再生混凝土依次降低1.4%、5.3%和7.8%，比普通混凝土依次降低0.4%、4.3%、6.8%，這可能是因?yàn)榉勖夯野l(fā)揮了火山灰效應(yīng)，讓水化反應(yīng)更加充分，同時(shí)粉煤灰的微集料填充使再生混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，所以粉煤灰取代部分水泥能提高再生混凝土的耐磨性。

5 結(jié) 論

(1)控制再生骨料取代率、摻加礦物摻合料、減小水灰比、控制再生骨料含水率、添加外加劑、使用經(jīng)過處理的改性骨料等措施,能有效改善再生混凝土的抗凍性能。

(2)減小水灰比、控制再生粗骨料取代率、摻加適量礦物摻合料與外加劑、增加混凝土的養(yǎng)護(hù)齡期、減少干濕循環(huán)與凍融循環(huán)、進(jìn)行顆粒整形等措施能提高再生混凝土的抗?jié)B性。

(3)控制再生骨料取代率、摻加合適礦物摻合料、降低水灰比、采用二次攪拌工藝、使用改性骨料等措施能提高再生混凝土的抗碳化性。

(4)控制再生骨料取代率、提高再生混凝土強(qiáng)度等級、減小水膠比、摻加礦物摻合料和外加劑等措施能有效提高再生混凝土的耐磨性能。

(5)再生混凝土的耐久性能不及普通混凝土，而且當(dāng)前大部分研究都是基于單因素作用得到的結(jié)果，由于道路同時(shí)受到多因素的影響，因此，對于多因素耦合作用下再生混凝土的耐久性能還需要進(jìn)一步深入研究。