再生混凝土耐久性影響因素分析★

蒙秋江 應敬偉,2*

(1.廣西大學土木建筑工程學院，廣西 南寧 530004； 2.廣西理工科學實驗中心，廣西 南寧 530004)

再生混凝土耐久性影響因素分析★

蒙秋江1應敬偉1,2*

(1.廣西大學土木建筑工程學院，廣西 南寧 530004； 2.廣西理工科學實驗中心，廣西 南寧 530004)

通過總結(jié)再生混凝土耐久性的影響因素，得出了不同因素對再生混凝土耐久性的影響特征。在相同配合比和再生骨料品質(zhì)的情況下，混凝土的耐久性隨著再生骨料取代率的增加而降低，但隨著齡期的增加而增強；再生骨料中所含有的濕度對新拌混凝土的耐久性的影響是明顯的，RAC抵抗周期荷載循環(huán)的能力隨著水飽和度的增加而變大；對于潮濕養(yǎng)護條件，再生骨料對混凝土滲透性的影響并不明顯。

再生混凝土，取代率，齡期，濕度

0 引言

再生混凝土的質(zhì)量受到許多因素的影響，其影響因素如圖1所示。

圖1 再生混凝土的質(zhì)量影響因素

本文主要集中分析RAC自身因素的影響,即再生骨料取代率、齡期、水灰比等，并分析再生骨料取代率對耐久性的影響。

1 再生骨料取代率

由于再生粗骨料與天然粗骨料相比多了附著老砂漿，附著老砂漿的質(zhì)量往往低于天然粗骨料，且再生骨料具有更大的吸水率和孔隙率，這將導致再生混凝土的耐久性隨著再生骨料取代率而變化。在相同配合比和再生骨料品質(zhì)的情況下，混凝土的耐久性隨著再生骨料取代率的增加而降低[1,2]。隨著再生骨料取代率的增加，混凝土的物理、力學性能、耐久性能和變形性能逐漸變差[3]。當采取一定措施控制混凝土性能時，例如控制骨料含量、抗壓強度和耐久性，當再生粗骨料取代率小于25%時，ETXEBERRIA[4]認為再生粗骨料可以用于結(jié)構上。與傳統(tǒng)的配合比方法相比，用等砂漿體積法配置的RAC有更高的抗凍融循環(huán)性能、抗氯離子滲透性和抗碳化性能[5]。采用河砂和破碎再生細骨料配置的自密實混凝土之間只是顯示略微的差異[6]。一些學者研究的再生骨料混凝土與天然骨料混凝土沒有明顯差別，其原因可能在于其配合比沒有考慮再生骨料吸水率的影響，即采用質(zhì)量法配置再生混凝土時，隨著再生骨料質(zhì)量取代率的增加，由于再生骨料表觀密度與天然骨料不同，其體積取代率并沒有產(chǎn)生同樣的線性增加，且如果再生骨料混凝土的絕對用水量與天然粗骨料混凝土相同，由于再生骨料具有更大的吸水率，那么再生混凝土的有效水灰比將會快于天然粗骨料，這樣得出的再生混凝土可能與天然骨料混凝土的強度相差不大，但是它們的混凝土工作性能由于受到有效水灰比的影響，再生混凝土的工作性例如坍落度將小于天然粗骨料混凝土。

2 齡期

RAC的耐久性依賴于RAC骨料的齡期。在結(jié)構混凝土中，如果滿足普通骨料混凝土的一些性能，例如吸水率、氯離子滲透、鹽分擴散和抵抗鋼筋銹蝕，采用附著老砂漿已經(jīng)十分硬化的再生骨料作為粗骨料，與天然砂混合，可以得到性能較好的RAC。混凝土結(jié)構的適用性是一個耦合的問題，其中，斷裂與損壞伴隨著環(huán)境的侵蝕。由于鈣質(zhì)的溢出，化學力學耦合作用造成損壞的研究表明，斷裂特征，即內(nèi)部連續(xù)模型的演化與齡期伴隨。混凝土的品質(zhì)隨著齡期的增加而變好。對于氯離子傳導性和吸水率，在56 d時，100%再生粗骨料含量的混凝土性能的相關指標與100%天然粗骨料混凝土性能的相關指標依次增加了86.5%和28.8%。對于相同混凝土配合比，對應的氧滲透指數(shù)(OPI)減少了10.0%。對于50%的再生粗骨料混凝土，在氯離子傳導性和吸水率指數(shù)方面，在齡期56 d與3 d時相比，減少量依次為62.7%和42.7%。OPI相應的計算增加了37.6%[7]。

3 濕度

再生骨料中所含有的濕度對新拌混凝土耐久性的影響是明顯的，RAC抵抗周期荷載循環(huán)的能力隨著水飽和度的增加而變大。對于潮濕養(yǎng)護條件，再生骨料對混凝土滲透性的影響并不明顯。RAC的特征是有更高的吸水率和空氣滲透性，且碳化的擴散速度也快。這導致RAC更不容易抵抗環(huán)境的侵蝕。由于再生細骨料對濕度的影響更加敏感，所以就需要限制它。另外一種提高RAC耐久性的途徑似乎是在較為濕潤環(huán)境下養(yǎng)護[8]。在建筑業(yè)中，由建筑垃圾生產(chǎn)的骨料可以作為局部替代物。但是，由于目前沒有標準，人們普遍認為，再生粗骨料對混凝土的耐久性有不利的影響。考慮到高傳輸現(xiàn)象，包括由毛細作用引起的吸水率，混凝土內(nèi)的濕度在RAC耐久性方面起到重要作用，再生粗骨料用在水工混凝土中仍然沒有被研究[9]。

4 外加劑和摻合料

外加劑對RAC的性能有較好的改善作用。無論對于新拌混凝土還是硬化混凝土，外加劑對混凝土的性能都沒有不利的影響[1]，并且水化控制化學系統(tǒng)的使用對混凝土耐久性的參數(shù)并沒有不利的影響。外加劑包括減水劑、引氣劑等，這些均能夠提高混凝土的質(zhì)量，改善再生混凝土界面特征。摻合料包括硅粉、粉煤灰等，硅粉由于其顆粒比較小，可以填充再生骨料周圍界面過渡區(qū)的微孔隙，改善再生混凝土的力學性能和耐久性，粉煤灰作為一種工業(yè)廢料，將其摻和到再生混凝土中具有良好的效果，可以明顯地提高再生混凝土的抗氯離子滲透性。從強度觀點來講，在許多方面，再生骨料可以充當天然骨料，因此，有各種潛在的應用。從抗凍方面來講，再生骨料對混凝土耐久性有不利的影響。不過，SALEM[10]通過使用化學外加劑，尤其是引氣劑，發(fā)現(xiàn)RAC與NAC一樣耐久。水泥漿體、環(huán)氧樹脂和硅酸鈉可以用來提高再生骨料表面性能，減少吸水率，并提高再生骨料的強度[11]。預熱的再生細骨料可以發(fā)生再水化反應。粉煤灰和波蘭特水泥加入到預熱的再生細骨料中可以明顯地提高再水化的強度[12]。

5 荷載

荷載作用下的混凝土比非荷載下的有更多的裂縫，混凝土的開裂是影響介質(zhì)侵蝕的一個重要因素。混凝土卸荷后的裂縫特征與荷載下的裂縫很不相同。一旦卸荷，裂縫可以部分地愈合。因此在沒有考慮荷載情況下，就不能準確地反映和預測混凝土的劣化速度。當荷載超過臨界值時，開裂混凝土的擴散率將快速增加[13]。同樣，對于再生混凝土，當荷載達到一定程度，混凝土中附著老砂漿和再生骨料周圍的界面過渡區(qū)首先出現(xiàn)裂縫[14]，由此推測氯離子的滲透速度也將隨著裂縫的增加而變大。

6 結(jié)語

通過以上分析，得到不同因素對再生混凝土耐久性的影響規(guī)律如下：

1)在相同配合比和再生骨料品質(zhì)的情況下，混凝土的耐久性隨著再生骨料取代率的增加而降低；2)混凝土的品質(zhì)隨著齡期的增加而變好；再生骨料中所含有的濕度對新拌混凝土的耐久性的影響是明顯的，RAC抵抗周期荷載循環(huán)的能力隨著水飽和度的增加而變大；3)對于潮濕養(yǎng)護條件，再生骨料對混凝土滲透性的影響并不明顯。RAC的特征是有更高的吸水率和空氣滲透性，且碳化的擴散速度也快。這導致RAC更不容易抵抗環(huán)境的侵蝕；4)外加劑對RAC的性能有較好的改善作用。無論對于新拌混凝土還是硬化混凝土，外加劑對混凝土的性能并沒有不利的影響；5)荷載作用下的混凝土比非荷載下的有更多的裂縫，混凝土的開裂是影響介質(zhì)侵蝕的一個重要因素。

[1] LIMBACHIYA M C, LEELAWAT T, DHIR R K. Use of recycled concrete aggregate in high-strength concrete [J].Materials and Structures,2000,33(233):574-580.

[2] ABOU-ZEID M N, MCCABE S L. Feasibility of waste concrete as recycled aggregates in construction [J]. Waste Management and the Environment,2002(42)：537-546.

[3] TAM V W Y, TAM C M. Assessment of durability of recycled aggregate concrete produced by two-stage mixing approach [J].Journal of Materials Science,2007,42(10):3592-3602.

[4] ETXEBERRIA M, MARI A R, VAZQUEZ E. Recycled aggregate concrete as structural material [J].Materials and Structures,2007,40(5):529-541.

[5] ABBAS A, FATHIFAZL G, ISGOR O B, et al. Durability of recycled aggregate concrete designed with equivalent mortar volume method [J].Cement & Concrete Composites,2009,31(8):555-563.

[6] KOU S C, POON C S. Properties of self-compacting concrete prepared with coarse and fine recycled concrete aggregates [J].Cement & Concrete Composites,2009,31(9):622-627.

[7] OLORUNSOGO F T, PADAYACHEE N. Performance of recycled aggregate concrete monitored by durability indexes [J]. Cement and Concrete Research,2002,32(2):179-185.

[8] BUYLE-BODIN F, HADJIEVA-ZAHARIEVA R. Influence of industrially produced recycled aggregates on flow properties of concrete [J].Materials and Structures,2002,35(252):504-509.

[9] WIRQUIN E, HADJIEVA-ZAHARIEVA R, BUYLE-BODIN F. Use of water absorption by concrete as a criterion of the durability of concrete-Application to recycled aggregate concrete [J].Materials and Structures,2000,33(230):403-408.

[10] SALEM R M, BURDETTE E G. Role of chemical and mineral admixtures on physical properties and frost-resistance of recycled aggregate concrete [J].ACI Materials Journal,1998,95(Compendex):558-563.

[11] MA L G, LUO Y P. Influence of Property of Recycled Coarse Aggregate on Impermeability of Recycled Aggregate Concrete [J].Proceedings of the 3rd International Conference on the Concrete Future,2008(38):313-318.

[12] SHUI Z H, XUAN D X, WAN H W, et al. Rehydration reactivity of recycled mortar from concrete waste experienced to thermal treatment [J].Construction and Building Materials, 2008,22(8):1723-1729.

[13] WANG L, SODA M, UEDA T. Simulation of chloride diffusivity for cracked concrete based on RBSM and truss network model [J].Journal of Advanced Concrete Technology, 2008,6(1):143-155.

[14] XIAO J Z, LI W G, SUN Z H, et al. Crack Propagation in Recycled Aggregate Concrete under Uniaxial Compressive Loading [J].Aci Materials Journal,2012,109(4):451-461.

Analysis on factors influencing on the durability of recycled concrete★

Meng Qiujiang1Ying Jingwei1,2*

(1.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,GuangxiUniversity,Nanning530004,China; 2.GuangxiScienceandTechnologyLabCenter,Nanning530004,China)

According ot the summary of the influencing factors of the recycled concrete’s durability, the paper concludes the influence features of the various factors on the durability, indicates the concrete durability lowers along with the increasing the replacing ratio of recycled aggregate under the same mix proportion and quality of the recycled aggregate, but it turns to be better with increasing ages， illustrates the humidity in the recycled aggregate has the evident influence on the newly-mixed concrete durability, while the RAC capacity to resist the period loading circle， and proves the recycled aggregate has unclear influence on concrete’s permeability under the moist maintenance.

recycled concrete, replacement ratio, age, humidity

2015-03-27★：廣西大學科研基金資助項目(項目編號：XJZ140232)；廣西人才小高地基金資助項目

蒙秋江(1991- )，男，在讀碩士

應敬偉(1983- )，男，博士，講師

1009-6825(2015)16-0104-02

TU528

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