再生混凝土基本性能研究及存在的問題

陳小芳 李絳峰

(中鐵十五局集團有限公司，河南 洛陽 471000)

0 引言

建筑垃圾資源的處理是現代社會特別是發達國家所追求的目標，而在所有建筑垃圾中廢棄混凝土的量是最大的，也是最難以處理的。所以說如果可以將廢棄的混凝土作為再生混凝土骨料來作為一種綠色建材將是具有重大環保意義的。國際上所指的綠色建材是指在該建材的生產制造、工程應用和廢料的處理等對資源的消耗最小和對人類的健康無害的材料，而對廢棄混凝土的再利用就是一種典型的綠色建材。

1 再生混凝土的概念

再生混凝土是把廢棄的混凝土清洗、破碎、分級以及按比例混合后得到的骨料，而把得到的骨料作為部分和全部骨料配制成新的混凝土就叫做再生混凝土。再生混凝土根據骨料的組合形式可以分為以下4種形式:1)全部粗細骨料為再生骨料;2)細骨料為再生骨料;3)粗骨料為再生骨料;4)部分粗骨料和部分細骨料為再生骨料。

2 再生混凝土的基本性能[1]

2.1 再生混凝土的和易性

再生混凝土骨料具有較大的吸水率，且骨料的粗糙程度造成的棱角效應等導致在與普通混凝土相同配合比的條件下其流動性較差，但其粘聚性和保水性都比較好，并且隨著再生骨料的使用比例的增加再生混凝土的坍落度減小。侯景鵬等[2]通過實驗發現若要配制相同坍落度的混凝土，當混凝土中的粗骨料全部為再生混凝土則需要增加25 kg/m3，水增加15%。隨著用水量的增加必然會造成水泥用量相應增加，隨之帶來的影響就是再生混凝土經濟性的問題。在施工中可以通過添加減水劑的方法來滿足施工的要求。

2.2 再生混凝土的力學性能

2.2.1 再生混凝土的強度

再生混凝土的強度是按原生混凝土的強度來劃分的，主要可以分為以下幾種:

1)高強骨料:骨料主要是來自于大于C50強度的混凝土;2)強骨料:骨料主要來自于C30～C50強度的混凝土;3)弱骨料:骨料主要來自于小于C30的混凝土;4)復合骨料:其骨料來自上述兩種或兩種以上混凝土的復合。再生混凝土的強度除了與原生混凝土強度有關外，與再生混凝土的破碎生產工藝、再生混凝土的配合比以及再生混凝土骨料的替代率都有極其密切的關系。再生混凝土強度變化沒有相對較好的統一規律性，所以在研究過程中也得出了不同的結論。Hansen[3]通過試驗得出再生混凝土的強度隨著基體強度的降低而下降，但是對于不同強度等級的混凝土其影響程度是不一樣的，基體強度對高強混凝土的影響最大，對低強度混凝土的影響最小，且再生混凝土的強度低于同等強度等級的普通混凝土和基體的抗壓強度。通過分析再生混凝土抗壓強度降低的主要原因是新舊水泥漿與骨料結合相對較弱。

此外再生混凝土的另一力學性能即抗拉強度和極限拉伸強度也是再生混凝土很重要的力學指標。為了提高再生混凝土抗裂性能，可以通過提高混凝土的抗拉強度并且適當的降低混凝土的彈性模量。邢振賢[4]通過對再生混凝土的抗裂性能試驗，初步得出再生混凝土的抗裂性能高于基體混凝土，與普通混凝土相比其極限延伸率提高了27.7%，同時彈性模量降低了約35%。

2.2.2 再生混凝土的彈性模量

再生混凝土的彈性模量一般比普通混凝土的低，其彈性模量一般為基體混凝土彈性模量的70%～80%。造成再生混凝土彈性模量降低的原因是原骨料上附著大量原來的砂漿。正是由于彈性模量的減小，再生混凝土的變形較大。曲志中等人通過試驗得出在再生混凝土中加入10%左右的膨脹劑后再生混凝土的彈性模量能增加8%～10%左右。劉學艷等人[5]通過試驗得出再生混凝土的彈性模量還和水灰比有直接關系，當水灰比由0.8減少到0.4時，再生混凝土的彈性模量增加33.7%。

2.2.3 再生混凝土的徐變及干縮

混凝土的干縮與徐變是混凝土的一個重要的性能指標，該指標直接關系到混凝土的耐久性、強度以及體積穩定性等一系列的性能指標。再生混凝土與普通混凝土相比較，其徐變量和干縮量都會明顯增加，且能達到40%～80%。造成這一現象的原因與再生混凝土骨料顆粒棱角多，且在再生骨料中含有較多的硬化水泥砂漿，這些砂漿本身孔隙率較大，造成再生混凝土的吸水率以及吸水的速率都增大，混凝土吸水率的增大必然會導致混凝土的徐變和干縮增大。Yamato[6]通過試驗研究得出當再生骨料和天然骨料混合使用時，再生混凝土的干縮率增大;隨著水灰比的增加，其干縮率也會隨之增大。水中和等人[7]通過對6種混凝土的干縮曲線的研究得出再生混凝土的干縮量隨著齡期的增加而增長，并且再生混凝土的干縮率與骨料的類型也有密切的關系，也就是說再生混凝土的干縮率和徐變會隨著骨料類型和含量的不同而顯著發生變化。

2.3 再生混凝土的耐久性

2.3.1 再生混凝土的抗滲性

混凝土的抗滲性也是衡量混凝土耐久性是否良好的重要指標。抗滲性好的混凝土阻滯水進入混凝土內部，從而減小混凝土侵蝕和冰凍等破壞，進一步阻止鋼筋的銹蝕，從而提高混凝土的耐久性。影響混凝土滲透性的因素主要有兩類，第一類因素是混凝土的配合比和在制備成型中的工藝參數;第二類因素是混凝土的內部隨著時間和外部因素發生的物理和化學變化，比如說外部溫度，結構受力等。基于自由水灰比設計，再生混凝土骨料的孔隙率較大的原因，再生混凝土的抗滲性相比于普通混凝土較差。

2.3.2 再生混凝土的抗凍性

混凝土耐久性的另一重要指標是混凝土的抗凍融性。Yamato[6]通過試驗得出減小再生混凝土的水灰比以及再生骨料和天然骨料的混合使用都是可以提高再生混凝土的抗凍性。國內劉學艷等人[5]通過采用31 MPa的廢舊混凝土的凍融循環實驗初步研究表明再生混凝土經過凍融循環后，強度和質量的損失率都很小，這也說明了再生混凝土的抗凍性能良好。

2.3.3 再生混凝土的抗硫酸鹽酸侵蝕性

由于再生混凝土的孔隙率大，抗滲性能比普通混凝土差，因此再生混凝土的抗硫酸鹽以及酸的侵蝕性較差。Saroj MANDAL等人[8]通過試驗得出在再生混凝土中加入適量的粉煤灰后，再生混凝土的抗硫酸鹽酸的侵蝕性會得到很大的改善，這主要是由于粉煤灰能細化毛細孔道而使得再生混凝土抗滲性增強，從而提高其耐腐蝕性。

3 再生混凝土存在的一些問題

通過前面對再生混凝土基本性能的研究可以看出再生骨料和天然骨料相比較具有強度低，孔隙率大，吸水性強等特點。再生混凝土首先存在的問題是強度問題，由于再生混凝土骨料組分不同，新舊水泥漿與骨料結合程度較弱導致再生混凝土現在主要用于配制中低強度的混凝土中，要想用于高強混凝土的配制需要經過一系列的強化處理與研究。再生混凝土面臨的第二個問題是混凝土的收縮大的問題，因此在再生混凝土的配制過程中要對骨料、配合比、混凝土的養護環境和方法、水泥品種、外加劑等綜合考慮。再生混凝土面臨另一重要問題是造價問題，因為從廢棄混凝土得到再生混凝土這一過程單純從成本看會高于天然骨料混凝土，但是對再生混凝土的造價應進行綜合經濟分析，具體應用到工程中的效益、質量可靠性評價以及質量成本控制等綜合技術經濟評價。

[1]鄭建軍，盛毅生，孔德玉，等.再生混凝土技術與發展[J].浙江工業大學學報，2006，34(1):1-7.

[2]侯景鵬，史 威，宋玉普.再生混凝土技術研究與應用推廣[J].建筑技術，2002，33(1):15-17.

[3]Hansen T C.Rcycled aggregate and recycled aggregate concrete[J].Materials and Structures，1986，19(5):201-246.

[4]邢振賢，周曰農.再生混凝土的基本性能研究[J].華北水利水電學院學報，1998，19(2):30-32.

[5]劉學艷，劉彥龍.混凝土再生利用的試驗研究[J].森林工程，2002，18(6):56-57.

[6]T.Yamato.Mechanical properties，drying shrinkage and resistance to freezing and thawing of concrete using recycled aggregate[J].ACI Special Publication，1998(179):23-24.

[7]水中和，邱 晨，趙正齊，等.再生混凝土骨料含水狀態與新拌混凝土的性能[J].國外建材科技，2003，24(5):1-2.

[8]Saroj MANDAL，Arundeb GUPTA.Strength and durability of recycled aggregate concrete[J].LABSE SYMPOSIUM MELBOURNE，2002(3):75-77.