再生混凝土力學(xué)性能研究及進(jìn)展

杜文琦

（山東科技大學(xué)，山東 泰安271000）

1 再生混凝土簡介

再生混凝土是指將建筑過程中已廢棄的混凝土塊經(jīng)過一定的加工程序處理之后，按照相對(duì)應(yīng)的比例與級(jí)配混合，可以代替一部分天然集料，最后經(jīng)過一定的加工工藝配成的新混凝土。因此，再生混凝土可以有效的利用建筑垃圾，解決建筑垃圾污染的問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

因此，本文研究有關(guān)再生混凝土力學(xué)性能影響因素的文獻(xiàn)，進(jìn)而進(jìn)行綜述，研究了其物理力學(xué)性能影響因素，變形性能影響因素以及抗?jié)B性影響因素三個(gè)方面，總結(jié)了再生混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)。為再生混凝土的進(jìn)一步研究及其工程實(shí)際應(yīng)用范圍的擴(kuò)展提供了一定的理論依據(jù)。

2 物理力學(xué)性能影響因素

由于原生混凝土在制備過程中會(huì)產(chǎn)生孔隙、裂縫，再生混凝土也存在這樣的缺陷，當(dāng)兩類混凝土一起制備時(shí)的孔隙會(huì)形成相疊加的效果。所以再生混凝土在相比于原生混凝土存在更大的孔隙率。研究表明，在導(dǎo)熱系數(shù)方面，再生混凝土與原生混凝土相比較低，說明再生混凝土的保溫作用更加顯著[1]。王建超[2]研究了廢棄纖維再生混凝土的力學(xué)性能，建立了再生混凝土抗壓強(qiáng)度、彈性模量等變化的函數(shù)關(guān)系式。賈飛[3]研究了骨料侵蝕程度對(duì)再生混凝土力學(xué)性能的影響。得出了其力學(xué)性能受粗骨料取代率、水灰比等因素的影響很大。

3 荷載作用下的變形性能影響因素

影響再生混凝土性能的因素還有變形影響因素。變形影響因素主要分為荷載作用下及非荷載作用下的變形影響因素。其中，荷載作用又分為短期荷載影響與長期荷載影響。

3.1 非荷載作用下的變形

再生混凝土非荷載作用下的變形是指再生混凝土由于受到自身理化性質(zhì)影響而產(chǎn)生的變形。在非荷載作用的影響下，再生混凝土?xí)a(chǎn)生干縮變形、溫度變形等，進(jìn)一步造成產(chǎn)生裂縫，影響建筑的穩(wěn)定。經(jīng)研究得出，目前我國實(shí)際工程中產(chǎn)生的裂縫主要由再生混凝土干縮變形、自收縮變形、碳化收縮變形、溫度變形等變形因素所引起的。

（1）再生混凝土干縮變形

干縮變形是混凝土中的吸附水發(fā)生了不可逆的收縮，在再生混凝土的總變形量中所占的百分比為80%-90%[4]。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究可以得出，水灰比、再生骨料的取代率等其他因素對(duì)于再生混凝土的干縮變形有較大的影響。

2. 再生骨料取代率。干縮變形的大小受非常多的因素影響，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，再生骨料取代率對(duì)干縮變形的影響程度很大。

3. 水灰比。劉數(shù)華等[5]研究得出了當(dāng)水灰比越大時(shí)，干縮率就越高，并且得出了早期干縮相較于后期的干縮更快的結(jié)論。

4. 外加劑。孫東宇等[6]研究發(fā)現(xiàn)了再生骨料的天然干縮量是同等級(jí)混凝土的1.1～1.3倍,再生混凝土的收縮變形可以通過加入哦鞥掌機(jī)而減小。

（2）其他因素。

再生混凝土自收縮變形、碳化收縮變形、溫度變形等變形因素所也會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生影響。

3.2 荷載作用下的變形

（1）短期荷載作用下的變形

目前國內(nèi)外對(duì)短期荷載作用下的變形的初步探究主要從再生骨料的取代率與其變形的關(guān)系入手。白文輝[7]研究得出，在短期荷載的作用下，隨著再生骨料所占比例不斷地增大，再生混凝土的變形量也呈現(xiàn)正相關(guān)的增長模式。

由國內(nèi)外的科學(xué)研究可以得出，在短期荷載作用的影響下，再生骨料的取代率越大，則再生混凝土的變形也在不斷增大，骨料、過渡區(qū)等因素成為了影響其取代率的主要原因。

（2）長期荷載作用下的變形

長期荷載作用下的變形是徐變。徐變是指在長期穩(wěn)定的荷載作用下，混凝土的變形量隨著時(shí)間的增長而持續(xù)增長的現(xiàn)象。再生骨料的取代率不僅影響了短期荷載作用下的變形，其對(duì)于再生混凝土的徐變同樣起著決定性作用。羅素蓉等[8]通過大量的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)改變?cè)偕止橇系娜〈手荡笮r(shí)，再生混凝土的徐變量也在不斷改變。當(dāng)控制取代率的數(shù)值分別為50%和100%時(shí)，將其分別配置成再生混凝土，得出在此條件下的再生混凝土的徐變量要大于一般混凝土的量，并且當(dāng)取代率不斷增大時(shí)，再生混凝土的徐變量會(huì)產(chǎn)生程度較大的變化，數(shù)值也在不斷增大。

基于上述相關(guān)試驗(yàn)研究結(jié)論可得出：再生混凝土的各項(xiàng)變形量都大于普通混凝土，也就是說再生混凝土的相對(duì)于普通混凝土來說，其變形性能差。在實(shí)際工程當(dāng)中，可以對(duì)再生骨料的取代率進(jìn)行嚴(yán)格控制、選擇級(jí)配較高的骨料、選用合適的外加劑進(jìn)行控制等方式來充分提高再生混凝土的變形性能。

4 再生混凝土抗?jié)B性影響因素及分析

4.1 抗?jié)B性影響因素

抗?jié)B性是檢驗(yàn)混凝土是否具有良好的耐久性最基本的指標(biāo)之一。由大量的實(shí)驗(yàn)可以得出以下結(jié)論：

（1）再生混凝土的抗?jié)B能力與水灰比的大小呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，即抗?jié)B能力隨著水灰比的增大而減小。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)研究得出，若想更好的提高再生混凝土的抗?jié)B能力，可以將水灰比的數(shù)值控制在0.4左右，。

（2）由實(shí)驗(yàn)可以得出，在制備再生混凝土?xí)r，可以加入50%的天然骨料，可以起到節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本的效果，并且對(duì)于再生混凝土抗?jié)B能力的提高有著重要的作用。

（3）提高再生混凝土的抗?jié)B性能，可以選擇加入粉煤灰摻量為30%左右的低含量的粉煤灰去代替原本的水泥，同時(shí)對(duì)于再生混凝土的抗?jié)B性能也有較好的幫助。

（4）經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)可以看出，相比于目前建筑中常用的一般混凝土，再生混凝土可以起到循環(huán)利用現(xiàn)有廢棄資源的效果，更好的踐行了可持續(xù)發(fā)展的理念，同時(shí)也節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，有更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[9]。

由以上實(shí)驗(yàn)與結(jié)論可知，對(duì)于再生混凝土的利用方面，存在多種方式可以提高其性能，以便于其能夠更好的運(yùn)用到建筑中。

5 結(jié)論

再生混凝土可以顯著提高建筑垃圾的利用率，可以減少砂、砂礫等不可再生資源的消耗。其有效地利用建筑垃圾，踐行可持續(xù)發(fā)展觀。本文通過分析再生混凝土的物理力學(xué)性能影響因素、荷載作用下的變形影響因素以及抗?jié)B性影響因素，總結(jié)了提高再生混凝土的力學(xué)性能的措施，為擴(kuò)大再生混凝土的應(yīng)用范圍提供參考。