再生骨料混凝土研究现状及展望

周艳华 赵鹏 王凤霞

一、再生混凝土骨料的定义

将废弃了的混凝土回收利用，并使之作为再生混凝土骨料的来源称为母体混凝土，将回收后的混凝土破碎、清洗和分级后所得到骨料称为再生混凝土骨料。其中，公称粒径>5mm的骨料为再生混凝土粗骨料，公称粒径<5mm的骨料为再生混凝土细骨料。将再生混凝土骨料部分或者全部替换掉天然骨料配制成的混凝土为再生骨料混凝土。

二、再生骨料混凝土的研究意义

我国对建筑垃圾的处理多采用简单回收和少数利用的方法，施工中产生的大量废弃物，特别是拆除废弃物多作为垃圾倾倒在垃圾场或者是将其填埋地下，这样导致一些问题：比如占用大量土地；造成严重的环境污染及破坏土壤结构、造成地表沉降等。因此重复利用建筑垃圾，加强环境保护是可持续发展战略的一个重要组成部分，也是生态界物流规律所要求的。当综合考虑城市垃圾处理的有关费用、规划、政策和再生混凝土产生的环保效益以及本地区天然骨料储量、生产、价格、年需求量，从再生骨料和再生混凝土的工程造价和所产生的社会效益、环保效益上综合考察其经济指标上看，再生混凝土的研究与利用具有深远的意义。

三、再生骨料混凝土的研究現状及展望

再生混凝土技术的应用始于二次大战期间，由于战争破坏导致了大量废弃物的产生，许多欧洲国家在战后面临着严重的废弃物处理问题。二战结束之后，世界上一些发达国家如苏联、德国、日本等国，就开始了废弃混凝土回收再利用的研究，并提出混凝土必须绿色化。近些年来，国内外学者在再生混凝土进行了大量的研究工作，主要有以下几个方面：

（1）形成成套的再生骨料生产工艺，研制出相应的生产设备：日本研制出可生产高质量再生骨料的装置以及在施工现场可把废弃混凝土变成再生混凝土的设备；俄罗斯在建筑企业设立了专门的破碎钢筋混凝土块体工艺线；德国研制出可使垃圾中各种再生材料干净分离出来的工艺；美国则采用微波技术回收再生旧沥青混凝土路面材料。国内在这一方面也有所研究，主要是借鉴外国的生产工艺进行改进，取得了不错的效果，但是没有像国外那样研究出有突破性的再生骨料生产装置，也没有形成相应的生产工艺。

（2）再生骨料的性能研究：各个国家得出的结论大体一致，即与天然骨料相比，再生骨料具有孔隙率高、密度小、吸水性大、强度较低等特点。许岳周等利用废弃混凝土研究再生骨料的基本性能，试验发现再骨料的表观密度和堆积密度均随压碎指标的增大而减小，骨料的吸水率随压碎指标的增大而增大。

（3）再生混凝土的配合比设计研究：配合比对于再生混凝土来说也是至关重要的，它直接关系到再生混凝土的工作性能。基于国内外学者的大量研究表明，再生粗骨料的性质有别于天然粗骨料，所以在计算各成分用量时，应额外考虑到再生粗骨料的吸水率等其他因素。张亚梅等采用再生粗骨料预吸水的方法，配制C30和C40再生混凝土，即先按普通混凝土配合比设计，在此基础上，让再生粗骨料充分吸水，这样实际拌合混凝土的用水量等于通过配合比设计计算的用水量W1，加上再生粗骨料实际预吸水的用水量W2；这样做的好处是解决了再生混凝土流动性较差的问题。张学兵等在研究再生混凝土配合比时，分析了其单位体积用水量，并给出了相应的计算公式。

（4）再生混凝土的工作性能和物理性能的研究：邱怀中研究表明再生骨料经聚合物溶液和高效减水剂处理后能明显提高混凝土的流动性，在混凝土中掺加高效减水剂和磨细粉煤灰也能显著提高新拌混凝土流动性且黏聚性和保水性还优于原生混凝土。

（5）再生混凝土力学性能的研究：邢振贤等研究表明，当再生混凝土的水灰比由0.8下降到0.4时，其抗压弹性模量增加33.7%；骆行文等研究表明，再生混凝土的弹性模量与再生骨料含量有关，特别当取代率大于20%时，随取代率的增大其弹性模量变化速度较快。

（6）再生混凝土耐久性的研究：张伟选用昆明理工大学建筑工程学院综合实验室C40废弃混凝土作粗骨料制备再生混凝土，通过改变再生骨料取代率、粉煤灰替代水泥量、掺加外加剂及对再生骨料表面处理等进行试验配比的设计。在水灰比不变的条件下，随着再生骨料取代率的增大再生混凝土的抵抗氯离子渗透能力降低，矿物掺合料加入可以提高再生混凝土的抵抗氯离子渗透能力。

（7）再生混凝土的强化和改性研究：混凝土是一种高度不均匀的材料，其强度由多种因素决定，界面过渡区（ITZ）强度是因素之一，也是混凝土中的薄弱环节。目前还没标准试验方法测量ITZ强度及更为重要的集料表面与ITZ之间的黏结强度。J.S.RYU研究了界面过渡区的性质对再生混凝土的影响，结果表明再生骨料掺量对界面过渡区的强度影响不大，再生混凝土与原生混凝土的界面过渡区强度几乎一样，但随水灰比的增加而降低。研究还发现，再生混凝土的强度取决其新旧界面过渡区的性质，低水灰比时，混凝土的强度由旧的界面过渡区即再生骨料的性质决定，高水灰比时，由新的界面过渡区即水灰比决定。Mehta认为过渡区的性质和微观结构决定于集料的种类、集料的表面特征以及集料的孔结构，还决定于水泥浆的孔隙特性和集料下面的间隙水。当混凝土中有大于50nm的毛细管时将会影响其强度和透水性。因此提高混凝土界面过渡区强度是改善混凝土强度的一种有效途径。

我国对再生混凝土的研究在一定程度上起步相对较晚，但发展速度比较迅速，并在再生混凝土骨料研究方面取得了一些可喜的成绩。例如，颁布了GB/T25177-2010《混凝土用再生粗骨料》GB/T25176-2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》两部关于再生混凝土骨料的国家标准。

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