再生混凝土基本性能研究及存在的问题

陈小芳 李绛峰

(中铁十五局集团有限公司，河南 洛阳 471000)

0 引言

建筑垃圾资源的处理是现代社会特别是发达国家所追求的目标，而在所有建筑垃圾中废弃混凝土的量是最大的，也是最难以处理的。所以说如果可以将废弃的混凝土作为再生混凝土骨料来作为一种绿色建材将是具有重大环保意义的。国际上所指的绿色建材是指在该建材的生产制造、工程应用和废料的处理等对资源的消耗最小和对人类的健康无害的材料，而对废弃混凝土的再利用就是一种典型的绿色建材。

1 再生混凝土的概念

再生混凝土是把废弃的混凝土清洗、破碎、分级以及按比例混合后得到的骨料，而把得到的骨料作为部分和全部骨料配制成新的混凝土就叫做再生混凝土。再生混凝土根据骨料的组合形式可以分为以下4种形式:1)全部粗细骨料为再生骨料;2)细骨料为再生骨料;3)粗骨料为再生骨料;4)部分粗骨料和部分细骨料为再生骨料。

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较大的吸水率，且骨料的粗糙程度造成的棱角效应等导致在与普通混凝土相同配合比的条件下其流动性较差，但其粘聚性和保水性都比较好，并且随着再生骨料的使用比例的增加再生混凝土的坍落度减小。侯景鹏等[2]通过实验发现若要配制相同坍落度的混凝土，当混凝土中的粗骨料全部为再生混凝土则需要增加25 kg/m3，水增加15%。随着用水量的增加必然会造成水泥用量相应增加，随之带来的影响就是再生混凝土经济性的问题。在施工中可以通过添加减水剂的方法来满足施工的要求。

2.2 再生混凝土的力学性能

2.2.1 再生混凝土的强度

再生混凝土的强度是按原生混凝土的强度来划分的，主要可以分为以下几种:

1)高强骨料:骨料主要是来自于大于C50强度的混凝土;2)强骨料:骨料主要来自于C30～C50强度的混凝土;3)弱骨料:骨料主要来自于小于C30的混凝土;4)复合骨料:其骨料来自上述两种或两种以上混凝土的复合。再生混凝土的强度除了与原生混凝土强度有关外，与再生混凝土的破碎生产工艺、再生混凝土的配合比以及再生混凝土骨料的替代率都有极其密切的关系。再生混凝土强度变化没有相对较好的统一规律性，所以在研究过程中也得出了不同的结论。Hansen[3]通过试验得出再生混凝土的强度随着基体强度的降低而下降，但是对于不同强度等级的混凝土其影响程度是不一样的，基体强度对高强混凝土的影响最大，对低强度混凝土的影响最小，且再生混凝土的强度低于同等强度等级的普通混凝土和基体的抗压强度。通过分析再生混凝土抗压强度降低的主要原因是新旧水泥浆与骨料结合相对较弱。

此外再生混凝土的另一力学性能即抗拉强度和极限拉伸强度也是再生混凝土很重要的力学指标。为了提高再生混凝土抗裂性能，可以通过提高混凝土的抗拉强度并且适当的降低混凝土的弹性模量。邢振贤[4]通过对再生混凝土的抗裂性能试验，初步得出再生混凝土的抗裂性能高于基体混凝土，与普通混凝土相比其极限延伸率提高了27.7%，同时弹性模量降低了约35%。

2.2.2 再生混凝土的弹性模量

再生混凝土的弹性模量一般比普通混凝土的低，其弹性模量一般为基体混凝土弹性模量的70%～80%。造成再生混凝土弹性模量降低的原因是原骨料上附着大量原来的砂浆。正是由于弹性模量的减小，再生混凝土的变形较大。曲志中等人通过试验得出在再生混凝土中加入10%左右的膨胀剂后再生混凝土的弹性模量能增加8%～10%左右。刘学艳等人[5]通过试验得出再生混凝土的弹性模量还和水灰比有直接关系，当水灰比由0.8减少到0.4时，再生混凝土的弹性模量增加33.7%。

2.2.3 再生混凝土的徐变及干缩

混凝土的干缩与徐变是混凝土的一个重要的性能指标，该指标直接关系到混凝土的耐久性、强度以及体积稳定性等一系列的性能指标。再生混凝土与普通混凝土相比较，其徐变量和干缩量都会明显增加，且能达到40%～80%。造成这一现象的原因与再生混凝土骨料颗粒棱角多，且在再生骨料中含有较多的硬化水泥砂浆，这些砂浆本身孔隙率较大，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会导致混凝土的徐变和干缩增大。Yamato[6]通过试验研究得出当再生骨料和天然骨料混合使用时，再生混凝土的干缩率增大;随着水灰比的增加，其干缩率也会随之增大。水中和等人[7]通过对6种混凝土的干缩曲线的研究得出再生混凝土的干缩量随着龄期的增加而增长，并且再生混凝土的干缩率与骨料的类型也有密切的关系，也就是说再生混凝土的干缩率和徐变会随着骨料类型和含量的不同而显著发生变化。

2.3 再生混凝土的耐久性

2.3.1 再生混凝土的抗渗性

混凝土的抗渗性也是衡量混凝土耐久性是否良好的重要指标。抗渗性好的混凝土阻滞水进入混凝土内部，从而减小混凝土侵蚀和冰冻等破坏，进一步阻止钢筋的锈蚀，从而提高混凝土的耐久性。影响混凝土渗透性的因素主要有两类，第一类因素是混凝土的配合比和在制备成型中的工艺参数;第二类因素是混凝土的内部随着时间和外部因素发生的物理和化学变化，比如说外部温度，结构受力等。基于自由水灰比设计，再生混凝土骨料的孔隙率较大的原因，再生混凝土的抗渗性相比于普通混凝土较差。

2.3.2 再生混凝土的抗冻性

混凝土耐久性的另一重要指标是混凝土的抗冻融性。Yamato[6]通过试验得出减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冻性。国内刘学艳等人[5]通过采用31 MPa的废旧混凝土的冻融循环实验初步研究表明再生混凝土经过冻融循环后，强度和质量的损失率都很小，这也说明了再生混凝土的抗冻性能良好。

2.3.3 再生混凝土的抗硫酸盐酸侵蚀性

由于再生混凝土的孔隙率大，抗渗性能比普通混凝土差，因此再生混凝土的抗硫酸盐以及酸的侵蚀性较差。Saroj MANDAL等人[8]通过试验得出在再生混凝土中加入适量的粉煤灰后，再生混凝土的抗硫酸盐酸的侵蚀性会得到很大的改善，这主要是由于粉煤灰能细化毛细孔道而使得再生混凝土抗渗性增强，从而提高其耐腐蚀性。

3 再生混凝土存在的一些问题

通过前面对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较具有强度低，孔隙率大，吸水性强等特点。再生混凝土首先存在的问题是强度问题，由于再生混凝土骨料组分不同，新旧水泥浆与骨料结合程度较弱导致再生混凝土现在主要用于配制中低强度的混凝土中，要想用于高强混凝土的配制需要经过一系列的强化处理与研究。再生混凝土面临的第二个问题是混凝土的收缩大的问题，因此在再生混凝土的配制过程中要对骨料、配合比、混凝土的养护环境和方法、水泥品种、外加剂等综合考虑。再生混凝土面临另一重要问题是造价问题，因为从废弃混凝土得到再生混凝土这一过程单纯从成本看会高于天然骨料混凝土，但是对再生混凝土的造价应进行综合经济分析，具体应用到工程中的效益、质量可靠性评价以及质量成本控制等综合技术经济评价。

[1]郑建军，盛毅生，孔德玉，等.再生混凝土技术与发展[J].浙江工业大学学报，2006，34(1):1-7.

[2]侯景鹏，史 威，宋玉普.再生混凝土技术研究与应用推广[J].建筑技术，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]邢振贤，周曰农.再生混凝土的基本性能研究[J].华北水利水电学院学报，1998，19(2):30-32.

[5]刘学艳，刘彦龙.混凝土再生利用的试验研究[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，赵正齐，等.再生混凝土骨料含水状态与新拌混凝土的性能[J].国外建材科技，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.