再生混凝土性能研究與評述

黃齊

摘 要：為了有效減輕不斷增加的廢棄混凝土帶來的環(huán)保壓力，減少資源浪費，建議對廢棄混凝土回收處理成再生骨料，部分或全部代替天然骨料來配置再生混凝土，使廢棄混凝土變成土木工程領(lǐng)域的綠色資源。文章從再生骨料生產(chǎn)工藝、性能，再生混凝土物理性能、力學(xué)性能及其耐久性等方面介紹了再生混凝土技術(shù)在國內(nèi)外的研究進展，主要從材料、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能，耐久性方面分析了再生混凝土的基本特性及其研究存在的問題，指出了需進一步深入研究的方向，為再生混凝土技術(shù)在科研與工程應(yīng)用中提供參考意見。

關(guān)鍵詞：再生混凝土；再生骨料；力學(xué)性能；耐久性

1 再生混凝土簡介及其研究的必要性

再生混凝土（Recycled Concrete），是指將廢棄混凝土塊經(jīng)裂解、破碎、清洗與篩分后，制成混凝土骨料，部分或全部代替天然骨料配制而成新混凝土。它是再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete，RAC）的簡稱。

近年來，我國建筑垃圾逐年上升，建筑垃圾數(shù)量已占到城市垃圾總量的30%～40%，其中主要是廢棄混凝土，這些垃圾嚴(yán)重影響了城市生活環(huán)境，造成了很大的環(huán)境污染。目前國內(nèi)處理這些廢棄混凝土的方法有兩種：一、運往郊外堆存。這會成為新的垃圾源，顯然不可?。欢?、作為回填材料簡單地使用。這會浪費資源，不符合我國建設(shè)資源節(jié)約型社會要求。據(jù)估計，2008年發(fā)生的汶川特大地震，產(chǎn)生的建筑垃圾約3億噸，地震所造成的建筑垃圾量遠遠超過中國每年建筑施工所產(chǎn)生的建筑垃圾的總和，地震所造成的建筑垃圾量十分龐大，如何對其進行資源化利用，是擺在我們面前的一個新的課題，也是一個挑戰(zhàn)。再生混凝土技術(shù)是一個很好的解決方法，通過對廢棄混凝土的再加工來恢復(fù)其原有性能，形成新的建材產(chǎn)品，從而既能對有限的資源進行再利用，又解決了部分環(huán)保問題。這既是發(fā)展綠色混凝土，實現(xiàn)建筑資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，也是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的具體體現(xiàn)。

2 再生骨料的生產(chǎn)工藝及性能

2.1 再生骨料的生產(chǎn)工藝

對廢棄混凝土進行充分再利用的前提是要保證再生骨料生產(chǎn)工藝是經(jīng)濟可行的。再生骨料的生產(chǎn)需要解決一系列問題，包括對廢棄混凝土塊或鋼筋混凝土塊的回收、破碎與篩分等。簡單的混凝土破碎及篩分工藝如圖1所示。

2.2 再生骨料的性能

經(jīng)過破碎處理的廢棄混凝土，生產(chǎn)出的再生骨料含有30%左右的硬化水泥砂漿，這些水泥砂漿大多獨立成塊，只有少量附著在天然骨料的表面，導(dǎo)致了再生骨料密度小，吸水率高，粘結(jié)能力弱的特點。一般地，再生骨料棱角較多，表面比較粗糙。對廢棄混凝土塊進行再生破壞過程中，由于積累了損傷，會使再生骨料內(nèi)部產(chǎn)生大量的微裂紋。研究表明，同天然骨料相比，再生骨料孔隙率較高，密度較小，吸水性增強和骨料強度較低。

3 再生混凝土物理性能及力學(xué)性能

3.1 再生混凝土物理性能

由于再生骨料的表觀密度比天然骨料小，因此再生混凝土的密度比普通混凝土低。隨著再生骨料摻量的增加，再生混凝土的密度有規(guī)律地減小，如果再生混凝土全部采用再生骨料，則其密度比普通混凝土相比，降低了7.5% 。再生混凝土有自重低的特點，這能降低結(jié)構(gòu)自重，提高構(gòu)件的抗震性能。同時，由于再生骨料孔隙較高，使得再生混凝土具有良好的保溫性能。

3.2 再生混凝土的強度

再生混凝土的強度與基體混凝土（相對于再生混凝土而言，用來生產(chǎn)再生骨料的原始混凝土稱為基體混凝土）的強度、再生骨料破碎工藝、再生骨料的替代率以及再生混凝土的配合比等密切相關(guān)。由于基體混凝土的強度等級、使用環(huán)境各不相同，裂解、破碎的工藝及質(zhì)量控制措施的差異，導(dǎo)致再生混凝土強度變化的規(guī)律性不明顯，不同的研究者所得的結(jié)論也有所差異。Hansen的試驗結(jié)果表明，隨著基體混凝土強度的降低，再生混凝土的強度也下降。一般情況下，再生骨料混凝土的抗壓強度基體混凝土或相同配比的普通混凝土的抗壓強度更低，降低范圍為0%-30%，平均降低15%。邢振賢等全部采用廢棄混凝土再生骨料制作出再生混凝土，指出再生混凝土的抗彎強度約為基準(zhǔn)混凝土強度的75%-90% 。和配合比相同的基準(zhǔn)混凝土相比，抗壓強度降低了9%，抗拉強度降低了7%。

應(yīng)該注意的是，再生骨料表面包裹著水泥砂漿，使再生骨料與新的水泥砂漿之間彈性模量基本一樣，界面結(jié)合可能得到一定的加強。以此同時，再生骨料表面的大量微裂縫會吸入新的水泥顆粒，使得接觸區(qū)的水化更加完全，最終形成致密的界面結(jié)構(gòu)。由于界面結(jié)合得到加強，一定程度的補償了因再生骨料強度較低而導(dǎo)致的再生混凝土性能的劣化。

3.3 再生混凝土的彈性模量

由于再生骨料中有大量的老舊砂漿附著于原骨料顆粒上，導(dǎo)致再生混凝土的彈性模量通常較低，一般約為基體混凝土的70%-80%。再生混凝土彈性模量低，變形大，因此它的抗震性能和抵抗動荷載的能力較強。水灰比對再生混凝土的彈性模量影響較大，當(dāng)水灰比由0.8降低到0.4時，再生混凝土的抗壓彈性模量增加33.7%。

3.4 再生混凝土的干縮與徐變

再生混凝土的干縮量和徐變量比普通的混凝土增加了40%-80%。再生骨料的品質(zhì)、基體混凝土的性能以及再生混凝土的配合比決定了干縮率的增大數(shù)值。Yamato等人研究表明，當(dāng)天然骨料與再生骨料共同使用時，再生混凝土的干縮率會增加；水灰比增加時，再生混凝土的干縮率也會增加。

4 再生混凝土的耐久性

4.1 再生混凝土的抗?jié)B性

與混凝土滲透性有關(guān)因素主要分為兩類。（1）混凝土拌和料的組分、拌和物配合比以及工藝參數(shù)，即拌和料的制備、成型和養(yǎng)護等；（2）混凝土隨時間而發(fā)生的變化，即在外部環(huán)境、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、流體性能和滲透條件等因素作用下，混凝土內(nèi)部發(fā)生的物理和化學(xué)變化。由于再生骨料的孔隙率較大，因此再生混凝土的抗?jié)B性比普通混凝土低。但是往再生混凝土里摻加粉煤灰之后，由于粉煤灰能使再生骨料的毛細孔道細化，因而很大地改善了再生混凝土的抗?jié)B性。

4.2 再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性

再生混凝土的孔隙率及滲透性較高，它的抗硫酸鹽侵蝕性比普通的混凝土差。同樣的，往里面摻加粉煤灰，能夠減少硫酸鹽的滲透，使其抗硫酸鹽侵蝕性有較大改善。

4.3 再生混凝土的抗裂性

與普通混凝土相比，再生混凝土極限伸長率增加了27.7%。再生混凝土彈性模量較低，拉壓比較高，因此再生混凝土抗裂性比基體混凝土更好。

4.4 再生混凝土的抗凍融性

再生混凝土的抗凍融性比普通混凝土差。Yamato等人研究表明，再生骨料與天然骨料共同使用時或者減小水灰比可提高再生混凝土的抗凍融性。

5 結(jié)語

通過對再生混凝土的研究，我們得出以下結(jié)論與建議，希望能夠引起行業(yè)或者有關(guān)部門的重視。

第一，再生混凝土技術(shù)可以從根本上解決廢棄混凝土的出路問題，既能減輕廢棄混凝土對環(huán)境的污染，又能節(jié)省天然骨料資源，具有顯著的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益，是發(fā)展綠色混凝土的主要途徑之一，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。

第二，在工程應(yīng)用研究中，不單要對如何提高再生混凝土的強度進行研究，而且還要對其耐久性如抗?jié)B性、抗裂性等加強研究，來逐步提高再生混凝土的性能。

第三，同普通混凝土相比，再生混凝土的配合比設(shè)計和施工工藝均有許多不同之處，應(yīng)區(qū)別對待。

第四，對再生混凝土進行合理設(shè)計，基本上能夠達到普通混凝土的性能要求。為了更好地推廣應(yīng)用再生混凝土技術(shù)，我們還需要對其結(jié)構(gòu)性能（抗彎，抗剪，抗沖切及抗震等）和設(shè)計方法多加強研究。

第五，再生混凝土與普通混凝土在原材料、配合比以及施工工藝等方面有重大差異，按照現(xiàn)行普通混凝土的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程等顯然是有許多不足之處的；另一方面，國內(nèi)的水泥、骨料與國外使用的水泥、骨料在成分和性能上差別也較大，因而更不能直接使用國外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，建議結(jié)合再生骨料分級情況，盡早制定出適合國內(nèi)情祝的再生混凝土的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。

第六，通過對再生混凝土的經(jīng)濟性進行綜合研究，在我國廣泛推廣應(yīng)用再生混凝土，同樣需要政府積極的產(chǎn)業(yè)政策扶持和國家的法律法規(guī)保障。

參考文獻

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