再生混凝土基本性能研究現(xiàn)狀★

金文強(qiáng) 姚瀟南 宋子成 周亞楠 聞 超

(沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110870)

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再生混凝土基本性能研究現(xiàn)狀★

金文強(qiáng) 姚瀟南 宋子成 周亞楠 聞 超

(沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110870)

結(jié)合再生混凝土的研究現(xiàn)狀，分析了再生混凝土在力學(xué)性能、耐久性能及變形性能等方面存在的問(wèn)題，指出將一定比例的粉煤灰與硅粉雙摻入再生混凝土中，可提升再生混凝土的各項(xiàng)性能。

再生混凝土，力學(xué)性能，粉煤灰，硅粉

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，大量建筑拔地而起，我國(guó)的混凝土用量消耗大，居世界各國(guó)之首，砂、石等天然骨料開(kāi)采量也不斷增大，資源日益匱乏。同時(shí)我國(guó)在20世紀(jì)50年代建成的混凝土工程距今已將近70年，很多已經(jīng)超過(guò)使用年限，隨著這些混凝土工程的拆遷和損壞，將會(huì)有大量的建筑垃圾產(chǎn)生，如果不妥善處理，將帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等問(wèn)題。將廢棄混凝土應(yīng)用于混凝土工程中可以很好的解決這些問(wèn)題，產(chǎn)生良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益。

1 再生混凝土研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)學(xué)者徐恩祥等[1]利用廢棄混凝土柱人工破碎、篩分生產(chǎn)再生粗骨料進(jìn)行了再生混凝土基本性能試驗(yàn)，結(jié)果表明再生粗骨料取代率對(duì)再生混凝土流動(dòng)性有較大影響，隨著粗骨料取代率的增加，再生混凝土坍落度逐漸降低。李麗生等[2]也得到了類(lèi)似結(jié)論，并且發(fā)現(xiàn)隨著再生粗骨料取代率的增加，再生混凝土的黏聚性與保水性明顯增強(qiáng)。青島理工大學(xué)曹劍等[3]通過(guò)摻加粉煤灰、礦粉和硅灰等活性礦物對(duì)再生混凝土進(jìn)行改性研究，結(jié)果表明通過(guò)摻加一定量粉煤灰，礦粉，硅灰等活性礦物可以有效提升再生混凝土的工作性能。西南交通大學(xué)柴玉軍[4]通過(guò)試驗(yàn)證明，在一定范圍內(nèi)粉煤灰等量取代水泥可以有效提升再生混凝土的流動(dòng)性與保水性，但是拌合物的初凝和終凝時(shí)間都有所延長(zhǎng)。另外，國(guó)外學(xué)者對(duì)工作性能也開(kāi)展大量研究。Limbachiya等[5]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著再生骨料取代率的增加，再生混凝土的坍落度逐漸減小，但是仍符合英國(guó)規(guī)范規(guī)定，可正常使用。加拿大學(xué)者M(jìn)ukai[6]進(jìn)行再生混凝土粘結(jié)性基礎(chǔ)研究表明,全取代再生粗骨料混凝土要得到與天然碎石混凝土相同的坍落度,需增加用水量約5%，同時(shí)，Malhotra[7]，Hansen和Narud等[8]也得到了相同結(jié)論。

東南大學(xué)陳亮等[9]對(duì)再生混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)再生混凝土相比天然碎石混凝土，脆性有所降低，韌性增加，抗壓強(qiáng)度也有所增加，抗裂性能更好。哈爾濱工業(yè)大學(xué)苗壯[10]通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比得出結(jié)論，高強(qiáng)度的基體材料可大幅度提高再生混凝土的軸心抗壓性能，甚至接近于普通混凝土。駱行文等[11]研究表明，當(dāng)再生骨料的取代率大于20%時(shí)，隨著取代率的增加再生混凝土彈性模量的變化速度變快。邢振賢等[12]發(fā)現(xiàn)與同配合比的普通混凝土相比,全部采用再生骨料配制的再生混凝土強(qiáng)度有所下降，彈性模量下降約30%，抗裂性能有所增強(qiáng)。西班牙加泰羅尼亞理工大學(xué)M.Etxeberria等[13]通過(guò)不同再生粗骨料取代率的再生混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得再生混凝土與天然混凝土相比彈性模量較低，與國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究結(jié)論一致。葡萄牙里斯本理工大學(xué)N.Fonseca等[14]通過(guò)不同的養(yǎng)護(hù)條件分析再生混凝土的物理力學(xué)性能，并得出結(jié)論養(yǎng)護(hù)條件對(duì)再生混凝土的力學(xué)性能的影響情況與對(duì)普通混凝土基本相似。意大利學(xué)者Valeria Corinaldesi等[15]采用再生骨料30%取代天然骨料配制再生混凝土，研究了在周期荷載下再生混凝土適用于結(jié)構(gòu)的可行性，發(fā)現(xiàn)再生混凝土的抗拉強(qiáng)度與彈性模量較普通混凝土略低，但抗壓強(qiáng)度幾乎一致。

國(guó)內(nèi)學(xué)者魏應(yīng)樂(lè)[16]對(duì)再生混凝土的耐久性能進(jìn)行了分析，提出通過(guò)減小水灰比、限制再生骨料粒徑、采用二次攪拌工藝等措施可以提升再生混凝土耐久性能。肖開(kāi)濤等[17]對(duì)再生混凝土抗?jié)B性進(jìn)行了研究，成果發(fā)現(xiàn)隨著再生骨料用量的增加，再生混凝土抗氯離子滲透性逐漸變差,并且發(fā)現(xiàn)添加再生細(xì)骨料對(duì)混凝土滲透性的影響比再生粗骨料更為顯著。張健等[18]通過(guò)試驗(yàn)證明，經(jīng)過(guò)顆粒整形和篩分的高品質(zhì)再生細(xì)骨料有助于改善再生混凝土的抗?jié)B性，而高品質(zhì)再生粗骨料對(duì)改善再生混凝土的抗?jié)B性作用不明顯，摻加一定量的超細(xì)礦粉與硅粉均可顯著提升抗?jié)B性。毛高峰[19]通過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)論，任何取代率下的再生粗骨料混凝土的抗碳化性都能低于普通混凝土，并在相同水泥用量時(shí)，隨著取代率的增加,其碳化深度增加逐漸加快。美國(guó)學(xué)者麥迪遜分校A.Gokce等[20]通過(guò)對(duì)耐寒再生混凝土進(jìn)行凍融試驗(yàn)，研究成果表明判斷再生混凝土集料的堅(jiān)固性采用直接凍融堅(jiān)固性試驗(yàn)更為實(shí)際，而不宜采用硫酸鹽堅(jiān)固性試驗(yàn)。英國(guó)學(xué)者Alan Richardson等[21]采用對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)再生混凝土的耐久性進(jìn)行了研究，試驗(yàn)結(jié)論證明在凍融耐久性方面，再生混凝土與普通混凝土具有類(lèi)似性狀。Rasheeduzafar和Khan[22]研究發(fā)現(xiàn)水灰比對(duì)再生混凝土有不利影響，隨水灰比增大，再生混凝土滲透性逐漸增加。當(dāng)水灰比較高時(shí)，再生混凝土的抗?jié)B性與普通混凝土差別不大；水灰比較低時(shí)，其抗?jié)B性會(huì)得到顯著改善，約為天然混凝土的3倍。Roumiana Zaharieva等人[23]研究發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)護(hù)環(huán)境和配合比對(duì)再生混凝土的抗?jié)B性有一定影響，摻加粉煤灰有助于提升再生混凝土的抗?jié)B性。

潘智生等[24]通過(guò)不同水灰比對(duì)再生混凝土干燥收縮性研究，發(fā)現(xiàn)水灰比越大，再生混凝土的變形性能越差。毛高峰[19]通過(guò)對(duì)再生粗骨料顆粒整形磨圓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論顆粒整形有利于改善再生混凝土的變形性能。駱行文等[11]的試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同配合比下，再生混凝土較天然碎石混凝土干燥收縮值有較大幅度的增加。劉數(shù)華等[25]通過(guò)研究再生混凝土變形性能也得出了類(lèi)似的結(jié)論，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，再生骨料取代率與水灰比的增加都會(huì)使再生混凝土干縮率增大，并且早期干縮增長(zhǎng)速率較快，后期增長(zhǎng)速率較慢。吳祖達(dá)[26]同樣發(fā)現(xiàn)了取代率對(duì)再生骨料混凝土的收縮具有一定影響，并且隨著再生骨料取代率的增加而變大，但其絕對(duì)值卻不大，對(duì)再生混凝土的使用幾乎不產(chǎn)生影響。此外，國(guó)外學(xué)者對(duì)再生混凝土的變形性能也做了一系列的試驗(yàn)研究。西班牙學(xué)者Sanchez de Juan[27]的試驗(yàn)表明，與天然碎石混凝土相比，再生混凝土的干燥收縮值有明顯增加，增加幅度為15%～60%。Gómez-Soberón[28]的試驗(yàn)也得到了相似結(jié)論。A.Domingo-Cabo等[29]發(fā)現(xiàn)，再生骨料取代率是影響變形性能的主要原因之一，隨著再生骨料取代率的增加，再生混凝土的干燥收縮值變大。Khatib[30]通過(guò)試驗(yàn)證明，再生細(xì)集料的干縮變形在前期增長(zhǎng)較快，后期增長(zhǎng)速度減緩。

2 再生混凝土存在的問(wèn)題

再生骨料與天然骨料相比，由于集料成分中含有較多的包裹砂漿的石子和少量拌和不均勻所產(chǎn)生的水泥砂漿塊，并且在再生混凝土集料生產(chǎn)過(guò)程中，累積損傷使再生骨料內(nèi)部出現(xiàn)大量細(xì)微裂縫，從而導(dǎo)致再生集料產(chǎn)生較多孔隙。因此再生骨料較天然骨料會(huì)有孔隙率高、表觀密度低，強(qiáng)度低、吸水性大等特征。粉煤灰顆粒的表面圓滑的形態(tài)效應(yīng)可以有效改善混凝土拌合物的工作性能。粉煤灰的微集料作用可以填充再生骨料中的孔隙，降低混凝土的孔隙率，提高再生混凝土的密實(shí)性。此外，粉煤灰顆粒還具有增加吸附混凝土中的氯離子的作用，改善再生混凝土的耐久性能。但是粉煤灰會(huì)降低混凝土的早期強(qiáng)度，影響工程進(jìn)度和混凝土的耐久性能。

有關(guān)研究資料表明,硅粉可以顯著提高混凝土的早期強(qiáng)度,同時(shí)還可以提升混凝土的抗氯化物滲透、抗凍融和抗堿硅反應(yīng)能力,顯著提升混凝土的抗沖磨、抗腐蝕性能。所以采用硅粉與粉煤灰雙摻技術(shù)制備混凝土,不僅可以通過(guò)摻拌硅粉來(lái)克服單摻粉煤灰?guī)?lái)的再生混凝土早期強(qiáng)度低的特點(diǎn),還可以利用摻拌粉煤灰來(lái)克服單摻硅粉的再生混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢的缺點(diǎn),并且還可以提升混凝土強(qiáng)度、抗沖磨等性能,使混凝土具備良好的耐久性與和易性,并且減少水泥用量,減輕溫控負(fù)擔(dān)，降低工程造價(jià)。因此可以看出：采用粉煤灰和硅粉雙摻，將會(huì)是解決再生混凝土基本性能缺陷的有效手段。

3 結(jié)語(yǔ)

1)隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，利用再生混凝土成為解決這個(gè)問(wèn)題的有效方法，具有廣泛的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

2)通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外對(duì)于再生混凝土的研究現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)再生混凝土技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但是，與普通混凝土相比，在工作性能、力學(xué)性能、耐久性能、變形性能方面均存在一定的差距，不能滿(mǎn)足混凝土設(shè)計(jì)使用要求。

3)利用粉煤灰和硅粉按照一定的比例進(jìn)行雙摻方法，可以有效的改善再生混凝土的基本性能。這將是我們研究再生混凝土性能的主要方向。

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Research status of basic performance of recycled concrete★

Jin Wenqiang Yao Xiaonan Song Zicheng Zhou Yanan Wen Chao

(CollegeofBuilding&CivilEngineering,ShenyangUniversityofIndustry,Shenyang110870,China)

Combining with recycled concrete research status, the paper analyzes recycled concrete problems in aspects of mechanical performance, durable performance and deformation performance, and finally points out that will improve recycled concrete properties through mixing fly ash and ganister sand with certain ratio into recycled concrete.

recycled concrete, mechanical property, fly ash, ganister sand

1009-6825(2017)13-0105-03

2017-02-22★：遼寧省博士啟動(dòng)基金項(xiàng)目(201601171)

金文強(qiáng)(1995- )，男，在讀本科生； 姚瀟南(1995- )，男，在讀本科生； 宋子成(1995- )，男，在讀本科生； 周亞楠(1995- )，女，在讀本科生； 聞 超(1995- )，男，在讀本科生

TU528

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