再生混凝土力学性能的试验研究

张 婷（广东理工学院，广东 肇庆 526000）

我们国家现在正大力发展建设，在发展建设的同时又产生了一些问题。首先，新建建筑需要消耗大量的砂石、混凝土、水泥等材料，而这些材料也会随着时间的增加逐渐减少；其次，城市中大量的旧建筑物需要进行改造、拆除，必然会造成大量的建筑垃圾。根据统计发现，我们国家近年来每年所产生的建筑垃圾、废弃物将近达到7亿t左右，产生的环境、资源问题越来越严重[1]。肖建庄[2]总结发现通过再生混凝土可以很好解决建筑垃圾资源化问题，具有很重要的社会效益；杜婷等[3]从定性、定量的角度及微观、宏观方面综合分析认为，再生骨料具有很大的经济效益，以及大规模工业化的生产可以扩大该经济效益；徐亦冬等[4]用生命周期评价的方法证明了再生混凝土可以将废弃物的排放量从正排放转为负排放，具有很大的环境效益。国家可持续发展和绿色环保的趋势是将再生混凝土技术应用到国家建设中来。

再生混凝土（recycled aggregate concrete,RAC）是指将废弃混凝土块进行破碎、清洗、分级后得到的再生骨料，按着一定的比例和级配进行混合、一部分或者全部代替天然骨料制成的混凝土[5]。再生混凝土是我们国家今后发展的一个趋势，因为再生混凝土可以很大程度上解决我们国家现在资源紧缺，以及资源浪费的问题。

1 再生混凝土的现状及发展背景

在建筑行业中会用到各种各样的建筑材料，如混凝土、水泥、石子等，其中混凝土是不可缺少的重要材料，但是随着城市的大规模发展和混凝土的大规模使用，资源耗费的情况越来越严重，混凝土废弃物也越来越多，怎么重新利用起来，逐渐变成了全球都在关注的问题。混凝土的大量使用让混凝土的使用量已经达到了上限，针对这个问题我们国家相关人员一定要重视起来，想办法提高废弃物的再使用率，这对将来建筑行业的发展是一个非常重要的保障。最近几年许多国家都认识到了建筑废弃物的问题，逐步在研究如何加强废物再次使用的有效方法。我们国家也提倡绿色环保、可持续发展的理念，也在不断地开展相关建筑废弃物的实验研究，运用再生技术使废弃物能够多次的再重新应用到城市建设中来。

混凝土的基本成分包括粗骨料、细骨料、水泥和水，再生混凝土就是将废弃的混凝土经过破碎、筛选，再重新作为骨料填入新的混凝土中。再生混凝土根据掺加骨料的不同可以分成下面几种情况：第一种情况，骨料全部为再生骨料，称为全再生混凝土；第二种情况，粗骨料为再生粗骨料、细骨料仍然为天然砂；第三种情况，粗骨料为自然碎石块或鹅卵石、细骨料为再生细骨料；第四种情况，再生骨料替代一些粗骨料或细骨料。再生混凝土的发展经历了一个从认识到实践的过程，通过国家调研政策出台、研究活动开展、规范文件制定、应用实施等，得到一个结论——再生混凝土的发展历程与未来趋势[6,7,8]，如下图1所示，今后再生混凝土发展的一个新方向将是全再生混凝土。然而建筑垃圾在处理加工成再生粗骨料、细骨料过程中会产生大量的再生粉体[9]，再生粉体也是属于建筑垃圾，只有同时将这几种再生材料同时利用起来，才能达到最全面消纳建筑垃圾的目的，才能真正解决目前资源耗费的情况。未来，全再生混凝土的定义将是同时使用再生粗骨料、再生细骨料和再生粉体的混凝土[10]，图1为再生混凝土的发展历程。

2 粗骨料对再生混凝土力学性能的影响

对再生混凝土力学性能的影响因素有很多，包括废弃混凝土的强度、再生骨料的破碎工艺、再生骨料的取代率、矿物料掺量及配合比等，本文主要研究再生粗粗骨料在不同取代率情况下再生混凝土的抗压强度变化。

图1 再生混凝土的发展历程

2.1 试验原材料

粗骨料：天然粗骨料，再生粗骨料为5mm～20mm连续级配骨料。细骨料：天然河砂。水泥：42.5级水泥。

2.2 试验配合比设计

再生混凝土配合比设计的影响因素有很多，有些因素和普通混凝土配合比设计的影响因素相同，还有一些因素也会影响再生混凝土的性能，比如粗、细骨料的吸水性、表观密度和粗、细骨料替代率等其他因素。混凝土配合比设计的方法有很多，比如有基于水灰比的配合比设计方法、附加用水法[11]等，本试验配合比设计采用附加用水法。本试验所选用的粗骨料全部都是干燥状态，附加用水的多少由饱和状态下再生骨料和天然骨料的吸水率[12]来决定，如下式（1）所示。

式中mRA-再生骨料的质量，kg;

SRA-再生骨料的吸水率，%；

SNA-天然骨料的吸水率，%。

2.3 试验参数设计

对于再生混凝土配合比的研究是比较多的，但是由于再生骨料的特性波动性比较大，所得结论也不尽相同甚而可能相反[13]。本文的坍落度目标是控制在150mm左右，通过参考普通混凝土配合比设计方法，拟定各组试配配合比，再根据和易性、坍落度来调整用水量，满足泵送混凝土的要求。

砂率保持36%不变，主要的变量是再生粗骨料的占比，混凝土试验配合比见表1。各组坍落度均控制在140mm～160mm之间，基本符合目标坍落度要求，而且再生混凝土黏聚性、保水性也比较好。

表+ 混凝土试验配合比

2.4 试验结果分析

经过28d的龄期养护，各个试件的强度见表2。

表+ 28d抗压强度

从表2中可以看出2-5号再生混凝土的抗压强度相比天然骨料混凝土有不同程度的下降，比天然混凝土分别降低了0.5%、1.3%、1.8%、3.6%。但是，对于C35强度及以下等级的混凝土用再生粗骨料来替代是完全满足其强度要求的。

3 结语

再生混凝土的抗压强度等级随着再生粗骨料的取代率增大而逐渐减小，但是基本满足C35以下的混凝土强度要求。

用再生粗骨料制备再生混凝土，其配合比设计方法与普通混凝土配合比设计方法基本相同。但是再生粗骨料有较大的吸水性，而且表面水泥砂浆成分也比较高，在配制时需要用附加用水的方法来处理。

要想提高再生混凝土的力学性能，还可以考虑加入其他的掺合料，如粉煤灰、纤维等。

总之，通过对再生混凝土的配合比对混凝土力学性能的研究，可以对废弃混凝土进行再利用，既可以减少混凝土工程对天然材料的索取，又保障了生态自然环境，是未来建筑业绿色环保的发展趋势，也保障了现代化城市建设朝着可持续方向发展，使再生混凝土技术应用到国家建设中来，符合国家可持续发展和绿色环保的理念。