基于再生混凝土在建筑工程中的應用及其性能評價

滕 艷（深圳市太科檢驗有限公司，廣東 深圳518049）

隨著我國房地產建設的大規模發展，我國已經成為了世界上最大的混凝土生產與消費大國。根據有關方面的統計，2009 年，我國混凝土的消費量已超過30 億噸。而混凝土中砂石骨料占總質量的80%以上。因此我國每年的開山采砂石約為20 億m3，造成了大量的環境污染。另一方面，由于市政拆遷改造、無序建造、重復建造等因素的存在，建筑垃圾也在不斷增加，其中廢棄混凝土占了很大的比例。由于廢棄混凝土塊中含有大量砂石骨料，如果能就地回收，進行再生利用，生產再生混凝土用到新的建筑工程上，則不但可以降低成本，還能減少環境污染。本文為此具體探討了基于再生混凝土在建筑工程中的應用及其性能評價。

1 背景技術

在建筑工程中，混凝土作為主要的人造材料對自然資源的占用及對城市環境的負面影響是非常嚴重的。當前我國每年拆除的廢舊混凝土、新建建筑產生的廢舊混凝土以及工廠所生產的廢舊混凝土的數量是巨大的。處理廢舊混凝土不僅處理費用驚人，還需要占用大量的空間存放，污染環境嚴重，也嚴重浪費耕地，而由此引起的環境問題也十分出。為了解決環境與骨料的問題，混凝土的生產及施工技術迫切需要改進，走可持續發展的道路。理論和實踐都證明再生混凝土是一種可持續發展的綠色混凝土，符合我國建筑業特別是房地產業可持續發展戰略的要求，是今后混凝土的一個發展方向。

2 工作性能

在基本的功能性能上，再生混凝土隨著取代天然骨料用量的增加，再生混凝土的密度有規律的下降；當100%取代天然骨料時，再生混凝土的密度為天然骨料混凝土的90%左右。據此可知，再生混凝土配制的再生混凝土構件的自重較低，有利于降低結構自重，提高建筑工程的穩定性能。同時，由于其孔隙率大，全部使用再生粗骨料的再生混凝土較天然骨料混凝土的熱導率降低30%左右，再生混凝土引氣后熱導率降低40%左右，由此可見，使用再生混凝土能夠有效地提高建筑工程的保溫隔熱性。

3 力學性能

再生混凝土的力學性能主要可以從以下幾個方面進行分析：(1)再生混凝土的抗壓強度低于相同配合比的天然骨料混凝土的抗壓強度，而且再生混凝土的強度隨基體混凝土強度的提高而上升；并隨再生混凝土摻量的增加而降低，但是當再生混凝土的取代率小于30%時，再生混凝土強度降低很少。(2)水灰比對再生混凝土強度的影響較大，隨著水灰比的減小，與天然骨料混凝土強度對比，再生混凝土強度降低的幅度越來越小。其中配制高強再生混凝土時，再生混凝土的來源和性質對再生混凝土的強度影響最大，而配制低強度的再生混凝土時，其對再生混凝上的強度影響很小。(3)再生混凝土與天然骨料混凝土相比，其干徐變量平均增加約為60%。收縮和徐變較大會對再生混凝土的推廣和應用有一定的影響，這會使再生混凝土結構產生較多非受力裂縫，不利于結構的耐久性。但如采用較低水灰比或較高強度的再生混凝土，試驗結果顯示，可以降低再生混凝土的干縮和徐變。

4 耐久性能

耐久性是混凝土重要的力學性能，混凝土的耐久性通常被定義為抵抗外力而不受破壞的能力，而破壞有時等同于出現規定寬度的裂縫。再生混凝土中，再生混凝土表面包裹著水泥砂漿，同時，再生混凝土的親水性強，能很快被水濕潤，再生混凝土表面的許多微裂縫會吸入新的水泥顆粒，使接觸區的水化更加完全，形成致密的界面結構。這樣，由于界面結合得到加強，因再生混凝土耐久性較低而導致的再生混凝土性能的劣化會得到一定程度的改善。另外，由于表面粘附水泥砂漿，使再生混凝土的表面粗糙度比天然骨料有較大的提高。再加上在解體破碎的過程中，又增加了棱角效應，能夠滿足配置再生混凝土的需要。

5 影響因素

5.1 取代率

隨著再生混凝土取代天然碎石骨料的增加，再生混凝土的抗壓強度逐漸增大。當再生骨料完全取代天然骨料時，強度有一定幅度的下降。有研究顯示，用再生混凝土50%取代天然碎石配置的再生混凝土的抗壓強度與天然骨料配置的混凝土的抗壓強度比較，再生混凝土的抗壓強度反而增加。而還有研究顯示再生混凝土隨著再生混凝土的取代率的增加，再生混凝土的抗壓強度會越來越低。但是也有資料表明如果廢棄混凝土具有較高的抗壓強度，即再生混凝土的強度比配置再生混凝土的強度高，則再生混凝土的強度隨著再生混凝土的增加而增加。

5.2 砂率

在再生混凝土取代率一定的條件下，隨著砂率的不斷增加，再生混凝土不同齡期的強度也會發生變化。研究表明要獲得一個工作性能良好的混凝土拌合物，在配合比設計時必須使砂漿能夠包裹與粗骨料的表面，并能充滿粗骨料之間的間隙，同時還有一定的砂漿富余。因此，在砂率過大時，在相同的水泥用量的條件下，在骨料表面的水泥漿就相對變得少了，使骨料之間的膠結力下降，此時的混凝土拌合物和易性也較差，造成混凝土的強度降低。在砂率較小時砂漿不足以完全包裹粗骨料的表面和填充骨料間的間隙，導致混凝土的和易性較差，密實性降低，從而降低混凝土的抗壓強度。

5.3 水灰比

水灰比是影響混凝土抗壓強度的最主要因素之一，在再生混凝土取代率、砂率一定的條件下，對于普通混凝土而言，混凝土的抗壓強度一般與水灰比成反比關系，即水灰比越低，抗壓強度越高。但對于再生混凝土而言，其強度與基體混凝土的強度和再生混凝土的配合比等密切相關。有研究顯示，隨著再生混凝土取代率的增加，混凝土的水灰比逐漸增大，混凝土各個齡期的抗壓強度呈遞減趨勢，最大降幅在1/3 左右。機制在于增大了水灰比，混凝土的流動性明顯改善，但保水性和粘聚性逐漸變差，混凝土抗壓強度也隨著水灰比的增大而逐漸降低。

6 前景展望

總之，再生混凝土是一種新型的綠色混凝土，解決了混凝土作為最主要的人造材料對環境的破壞與對生產資料的浪費。目前國內外對再生混凝土的基本性能研究工作正逐步深入，但由于再生混凝土的來源、生產工藝、實驗條件和方法的差異，使再生混凝土性能不如普通混凝土穩定。為此仍需在以下方面進行研究：進一步研究不同再生混凝土取代率的再生混凝土建筑工程的性能，進一步研究不同再生混凝土砂率的再生混凝土建筑工程的性能，進一步研究不同再生混凝土水灰比的再生混凝土建筑工程的性能，建立再生混凝土建筑工程的有限元分析理論模型和方法。深入研究不同形式的再生混凝土建筑工程的性能，使研究成果系統化，以便應用于不同類型的實際工程。

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