再生混凝土耐久性分析★

蒙秋江 应敬伟,2*

(1.广西大学土木建筑工程学院，广西 南宁 530004； 2.广西理工科学实验中心，广西 南宁 530004)



·建筑材料及应用·

再生混凝土耐久性分析★

蒙秋江1应敬伟1,2*

(1.广西大学土木建筑工程学院，广西 南宁 530004； 2.广西理工科学实验中心，广西 南宁 530004)

通过分析文献资料，总结了国内外再生混凝土耐久性特征，获得了再生混凝土耐久性的一些规律：含水率对再生混凝土的冻融循环性能影响较大，再生混凝土的抗水、气扩散性能受再生骨料取代率影响较大，混凝土组成成分特征对再生混凝土碳化性能影响较大，可以通过不同方法得到再生混凝土氯离子扩散性能，但是其结果略有差异。

耐久性，冻融循环，扩散，碳化

耐久性是混凝土的重要性能之一，耐久性不足的混凝土可能会进一步影响混凝土结构安全，例如若钢筋混凝土中混凝土保护层质量较差，外界有害介质如硫酸盐、氯盐等就容易侵入到内部导致钢筋锈蚀，进而造成钢筋锈蚀。在北方地区，混凝土遭受冻融破坏比较普遍，经历一定的冻融次数后，混凝土的强度会有所下降，因此提高混凝土抗冻融破坏的能力也得到了相关学者的重视。

1 冻融循环

对于RAC的抗冻性，不同学者从不同角度进行研究。Gokce等研究了附着于骨料的老砂浆含量对RAC抵抗冻融的影响，研究发现，假定混凝土的碎石质量良好，附着砂浆并不一定对RAC性能产生不利影响，再生混凝土的相对动弹性模量随着冻融循环次数的增加而下降，其下降速度随着再生粗骨料取代率的增加而变大。Zaharieva等认为考虑到暴露条件，确定抗冻的标准混凝土的水饱和程度是非常重要的。例如，对于含有再生粗骨料的RAC，对于Hirschwald的水饱和度，直到300个循环后，RAC仍然没有损坏。在经历冻融循环后，对于管吸测试中的边缘湿度敏感率，haul-back方式破碎的再生混凝土材料以大量的刚度损失为特征；而拆除的再生混凝土材料以非湿度敏感进行评估。

2 再生混凝土的抗水、气扩散性能

混凝土结构中使用再生骨料的主要问题是高的吸水率，其导致难以控制新拌混凝土的性能，因此影响硬化混凝土的强度和耐久性，降低水灰比可以增加RAC的耐久性特征。Levy试验得出吸水率和总的孔隙率随着再生粗骨料取代率的增加而变大。再生细骨料的吸水率比天然骨料高6倍～10倍。RAC也比一般混凝土吸附更多的水分，它们也更加容易受到各种侵蚀。对于硅粉混凝土，再生骨料取代率越高，初始表面吸附率减小得越显著。一些试验得出，再生混凝土抗渗性能低于同配比普通混凝土，再生混凝土的抗渗性能随再生粗集料取代率的增加而降低。Rasheeduzzafar(1984)的试验还进一步得出，再生混凝土的水灰比较普通混凝土降低0.05～0.1，但几乎可达到与普通混凝土相同的抗渗性能。当再生粗集料取代率小于30%时，再生混凝土抗渗性能降低不大；随再生粗集料取代率进一步增大，再生混凝土抗渗性能降低较大。再生混凝土的氧气渗透指数(抗气渗透性能)随再生集料取代率的增大而减小，随龄期增长而增大。

3 碳化

Otsuki N.S.(2003)的研究表明，RAC的抗碳化性能略微低于NAC，但是可以通过在高水灰比混凝土中的双掺法来提高。Eguchi通过加速碳化的测试表明，碳化深度和耐久性指数与普通混凝土的相同，但是少量样品试块显示下降的情况。通常，RAC的碳化深度随着原始混凝土强度等级的增大而降低，当RAC的取代方法等。

率低于70%时，RAC的碳化深度随着再生粗骨料含量的增加而变大。Levy(2004)研究表明最高孔隙率并不与相同20 MPa，30 MPa和40 MPa强度等级的混凝土的碳化程度相对应。一些混凝土组成成分特征对混凝土的耐久性有更加重要的影响。

4 氯离子扩散

对于钢筋混凝土耐久性，混凝土的传输性能非常重要，因为它们定义了钢筋锈蚀初始时间。目前再生粗骨料对钢筋混凝土耐久性的影响还没有完全地确定。众所周知，骨料附近的水泥的结构与纯水泥石的结构不同。RAC的微观结构，包括了破裂的附着砂浆、界面过渡区(ITZ)的裂缝和新砂浆。在附着砂浆中微裂缝数量的密度很高，可能是由于在破裂过程中荷载施加在低强度的再生骨料所致。RAC含有两个ITZ，一个是在再生骨料与新砂浆之间，即新ITZ，另一个在再生骨料与附着老砂浆之间，即老ITZ。 在RAC中，附着的水泥砂浆和再生骨料的ITZ形成软弱区，它包含许多微小孔隙和裂纹，而且它极大地影响RAC的最终强度。这些孔隙和裂纹也吸水，导致RAC的新ITZ中含有较高的水分，因此在再生骨料的孔隙中将形成更多的氢氧化钙晶体，且将积聚在老的混凝土的表面。因此，与新骨料混凝土相比，RAC的抗压强度和抗氯离子渗透性明显降低。不过，由于混凝土的扩散率受到许多参数的影响，不仅由于水泥浆自身结构(孔隙度和孔结构)，而且由于在骨料颗粒和水泥石之间界面过渡区的性能，很难真实地预测普通混凝土和RAC的扩散率。此外，主要是由于测试的困难，目前还没有确立混凝土扩散率的标准测试方法。

最近几年，大量试验和理论研究使得人们对再生混凝土认识已经更加深入。Zaharieva等(2003)的研究表明RAC的渗透性能依赖于配合比、养护条件、样品的干燥程度。Kou(2006)的研究表明再生骨料含量的增加，混凝土总的孔隙率和平均孔径也随着增加。再生骨料含量的增加降低了RAC的氯离子渗透性，然而，用 25%的粉煤灰代替水泥可以提高RAC的抗氯离子渗透性，且此时RAC的孔径和总的孔隙率也随着下降，并降低干燥收缩和RAC的徐变。Rao(2007)的研究表明RAC比普通混凝土更加容易渗透，但其耐久性可以通过使用粉煤灰、硅粉等来提高。基于ASTM C 1202-91试验方法，由快速氯离子测试可知，粉煤灰和矿渣的加入可以有效地提高混凝土的抗氯离子渗透性。Ann(2008)的研究发现，在初始锈蚀以后，掺有30%的粉煤灰和65%矿渣的RAC的锈蚀率保持在较低的水平。Du(2008)的研究表明含有矿物掺合料的RAC的抗氯离子渗透性可以满足工程规范的要求。Li(2008)的研究表明RAC的氯离子渗透性随着混凝土抗压强度等级的增加而变大，并与NAC类似。但是当再生粗骨料含量增加时，RAC的抗氯离子渗透性变差。不过，当再生粗骨料含量小于50%时，基于ASTM C1202试验方法，RAC抗氯离子渗透的能力可以认为是“低”的，而当再生粗骨料超过50%时，其开始变为“中”，为了提高RAC的抗氯离子渗透性，发现加入粉煤灰或矿渣对提高再生混凝土抗氯离子渗透性是有效的。再生骨料的加入造成两个相反的作用，它同时提高氯离子渗透率和氯离子结合能力。Berndt(2009)的研究表明采用再生粗骨料可以稍微地增加氯离子的扩散率和渗透系数，但通过加入矿渣可以降低RAC的氯离子扩散率。Debieb等(2009)研究表明，受污染的再生粗骨料的氯离子含量比硫酸盐含量要多，如果它们浸泡在水中，氯离子就更加容易析出。OLORUNSOGO(2002)和OTSUKI(2003)的研究表明再生混凝土的抗氯离子渗透性能略低于或明显低于同配合比的普通混凝土。肖开涛(2004)和Kou(2004)试验均得出，再生混凝土抗氯离子渗透性能随再生集料取代率的增加而降低。减小水灰比、掺加适量矿物掺合料(如粉煤灰、矿渣粉、硅粉等)及外加剂(减水剂、界面改性剂等)、对再生集料进行改性处理以及采用蒸汽养护等均可以提高再生混凝土抗渗性能，并可以达到甚至超过普通混凝土的抗渗水平。

5 结语

通过以上分析，得出再生混凝土耐久性一些规律为：

1)含水率对再生混凝土的冻融循环性能影响较大；

2)再生混凝土的抗水、气扩散性能受再生骨料取代率影响较大；

3)混凝土组成成分特征对再生混凝土碳化性能影响较大，可以通过不同方法得到再生混凝土氯离子扩散性能，但是其结果略有差异。

[1]Gokce A,Nagataki S,Saeki T,et al.Freezing and thawing resistance of air-entrained concrete incorporating recycled coarse aggregate: The role of air content in demolished concrete.Cement and Concrete Research,2004,34(5):799-806.

[2]Levy S,Helene P.Durability of concrete mixed with fine recycled aggregates .Sustainable Construction Materials and Technologies,2007(10)：45-51.

[3]Eguchi K,Teranishi K,Nakagome A,et al.Application of recycled coarse aggregate by mixture to concrete construction .Construction and Building Materials,2007,21(7):1542-1551.

[4]Kong D Y,Lei T,Zheng J J,et al.Effect and mechanism of surface-coating pozzalanics materials around aggregate on properties and ITZ microstructure of recycled aggregate concrete.Construction and Building Materials,2010,24(5):701-708.

Analysis on the durability of recycled concrete★

Meng Qiujiang1Ying Jingwei1,2*

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

The paper analyzes relative literature and summarize the durability characteristics of concrete in the world, and some rules of recycled concrete durability have been gained: the property of recycled concrete resistance to water, gas diffusion is normally influenced by recycled aggregate replacement ratio, carbonation properties of recycled concrete are influenced the composition of the concrete impact on the characteristics of recycled concrete carbonation properties of large, it can get recycled concrete chlorine ion diffusion properties by different ways, but there are slightly difference.

durability, freeze-thaw cycles, diffusion, carbonation

1009-6825(2015)18-0116-02

2015-04-17★：广西大学科研基金资助项目(项目编号：XJZ140232)；广西人才小高地基金资助项目

蒙秋江(1991- )，男，在读硕士

应敬伟(1983- )，男，博士，讲师

TU528

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