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再生混凝土性能研究與評(píng)述論文
摘 要：為了有效減輕不斷增加的廢棄混凝土帶來(lái)的環(huán)保壓力，減少資源浪費(fèi)，建議對(duì)廢棄混凝土回收處理成再生骨料，部分或全部代替天然骨料來(lái)配置再生混凝土，使廢棄混凝土變成土木工程領(lǐng)域的綠色資源。文章從再生骨料生產(chǎn)工藝、性能，再生混凝土物理性能、力學(xué)性能及其耐久性等方面介紹了再生混凝土技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展，主要從材料、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能，耐久性方面分析了再生混凝土的基本特性及其研究存在的問(wèn)題，指出了需進(jìn)一步深入研究的方向，為再生混凝土技術(shù)在科研與工程應(yīng)用中提供參考意見(jiàn)。
關(guān)鍵詞：再生混凝土；再生骨料；力學(xué)性能；耐久性
1 再生混凝土簡(jiǎn)介及其研究的必要性
再生混凝土（Recycled Concrete），是指將廢棄混凝土塊經(jīng)裂解、破碎、清洗與篩分后，制成混凝土骨料，部分或全部代替天然骨料配制而成新混凝土。它是再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete，RAC）的簡(jiǎn)稱。
近年來(lái)，我國(guó)建筑垃圾逐年上升，建筑垃圾數(shù)量已占到城市垃圾總量的30%～40%，其中主要是廢棄混凝土，這些垃圾嚴(yán)重影響了城市生活環(huán)境，造成了很大的環(huán)境污染。目前國(guó)內(nèi)處理這些廢棄混凝土的方法有兩種：一、運(yùn)往郊外堆存。這會(huì)成為新的垃圾源，顯然不可��；二、作為回填材料簡(jiǎn)單地使用。這會(huì)浪費(fèi)資源，不符合我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)要求。據(jù)估計(jì)，2008年發(fā)生的汶川特大地震，產(chǎn)生的建筑垃圾約3億噸，地震所造成的建筑垃圾量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中國(guó)每年建筑施工所產(chǎn)生的建筑垃圾的總和，地震所造成的建筑垃圾量十分龐大，如何對(duì)其進(jìn)行資源化利用，是擺在我們面前的一個(gè)新的課題，也是一個(gè)挑戰(zhàn)。再生混凝土技術(shù)是一個(gè)很好的解決方法，通過(guò)對(duì)廢棄混凝土的再加工來(lái)恢復(fù)其原有性能，形成新的建材產(chǎn)品，從而既能對(duì)有限的資源進(jìn)行再利用，又解決了部分環(huán)保問(wèn)題。這既是發(fā)展綠色混凝土，實(shí)現(xiàn)建筑資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，也是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的具體體現(xiàn)。
2 再生骨料的生產(chǎn)工藝及性能
2.1 再生骨料的生產(chǎn)工藝
對(duì)廢棄混凝土進(jìn)行充分再利用的前提是要保證再生骨料生產(chǎn)工藝是經(jīng)濟(jì)可行的。再生骨料的生產(chǎn)需要解決一系列問(wèn)題，包括對(duì)廢棄混凝土塊或鋼筋混凝土塊的回收、破碎與篩分等。簡(jiǎn)單的混凝土破碎及篩分工藝如圖1所示。
2.2 再生骨料的性能
經(jīng)過(guò)破碎處理的廢棄混凝土，生產(chǎn)出的再生骨料含有30%左右的硬化水泥砂漿，這些水泥砂漿大多獨(dú)立成塊，只有少量附著在天然骨料的表面，導(dǎo)致了再生骨料密度小，吸水率高，粘結(jié)能力弱的特點(diǎn)。一般地，再生骨料棱角較多，表面比較粗糙。對(duì)廢棄混凝土塊進(jìn)行再生破壞過(guò)程中，由于積累了損傷，會(huì)使再生骨料內(nèi)部產(chǎn)生大量的微裂紋。研究表明，同天然骨料相比，再生骨料孔隙率較高，密度較小，吸水性增強(qiáng)和骨料強(qiáng)度較低。
3 再生混凝土物理性能及力學(xué)性能
3.1 再生混凝土物理性能
由于再生骨料的表觀密度比天然骨料小，因此再生混凝土的密度比普通混凝土低。隨著再生骨料摻量的增加，再生混凝土的密度有規(guī)律地減小，如果再生混凝土全部采用再生骨料，則其密度比普通混凝土相比，降低了7.5% 。再生混凝土有自重低的特點(diǎn)，這能降低結(jié)構(gòu)自重，提高構(gòu)件的抗震性能。同時(shí)，由于再生骨料孔隙較高，使得再生混凝土具有良好的保溫性能。
3.2 再生混凝土的強(qiáng)度
再生混凝土的強(qiáng)度與基體混凝土（相對(duì)于再生混凝土而言，用來(lái)生產(chǎn)再生骨料的原始混凝土稱為基體混凝土）的強(qiáng)度、再生骨料破碎工藝、再生骨料的替代率以及再生混凝土的配合比等密切相關(guān)。由于基體混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、使用環(huán)境各不相同，裂解、破碎的工藝及質(zhì)量控制措施的差異，導(dǎo)致再生混凝土強(qiáng)度變化的規(guī)律性不明顯，不同的研究者所得的結(jié)論也有所差異。Hansen的試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著基體混凝土強(qiáng)度的降低，再生混凝土的強(qiáng)度也下降。一般情況下，再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度基體混凝土或相同配比的普通混凝土的抗壓強(qiáng)度更低，降低范圍為0%-30%，平均降低15%。邢振賢等全部采用廢棄混凝土再生骨料制作出再生混凝土，指出再生混凝土的抗彎強(qiáng)度約為基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度的75%-90% 。和配合比相同的基準(zhǔn)混凝土相比，抗壓強(qiáng)度降低了9%，抗拉強(qiáng)度降低了7%。
應(yīng)該注意的是，再生骨料表面包裹著水泥砂漿，使再生骨料與新的水泥砂漿之間彈性模量基本一樣，界面結(jié)合可能得到一定的加強(qiáng)。以此同時(shí)，再生骨料表面的大量微裂縫會(huì)吸入新的水泥顆粒，使得接觸區(qū)的水化更加完全，最終形成致密的界面結(jié)構(gòu)。由于界面結(jié)合得到加強(qiáng)，一定程度的補(bǔ)償了因再生骨料強(qiáng)度較低而導(dǎo)致的再生混凝土性能的劣化。
3.3 再生混凝土的彈性模量
由于再生骨料中有大量的老舊砂漿附著于原骨料顆粒上，導(dǎo)致再生混凝土的彈性模量通常較低，一般約為基體混凝土的70%-80%。再生混凝土彈性模量低，變形大，因此它的抗震性能和抵抗動(dòng)荷載的能力較強(qiáng)。水灰比對(duì)再生混凝土的彈性模量影響較大，當(dāng)水灰比由0.8降低到0.4時(shí)，再生混凝土的抗壓彈性模量增加33.7%。
3.4 再生混凝土的干縮與徐變
再生混凝土的干縮量和徐變量比普通的混凝土增加了40%-80%。再生骨料的品質(zhì)、基體混凝土的性能以及再生混凝土的配合比決定了干縮率的增大數(shù)值。Yamato等人研究表明，當(dāng)天然骨料與再生骨料共同使用時(shí)，再生混凝土的干縮率會(huì)增加；水灰比增加時(shí)，再生混凝土的干縮率也會(huì)增加。
4 再生混凝土的耐久性
4.1 再生混凝土的抗?jié)B性
與混凝土滲透性有關(guān)因素主要分為兩類。
�。�1）混凝土拌和料的組分、拌和物配合比以及工藝參數(shù)，即拌和料的制備、成型和養(yǎng)護(hù)等；
�。�2）混凝土隨時(shí)間而發(fā)生的變化，即在外部環(huán)境、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、流體性能和滲透條件等因素作用下，混凝土內(nèi)部發(fā)生的物理和化學(xué)變化。
由于再生骨料的孔隙率較大，因此再生混凝土的抗?jié)B性比普通混凝土低。但是往再生混凝土里摻加粉煤灰之后，由于粉煤灰能使再生骨料的毛細(xì)孔道細(xì)化，因而很大地改善了再生混凝土的抗?jié)B性。
4.2 再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性
再生混凝土的孔隙率及滲透性較高，它的抗硫酸鹽侵蝕性比普通的混凝土差。同樣的，往里面摻加粉煤灰，能夠減少硫酸鹽的滲透，使其抗硫酸鹽侵蝕性有較大改善。
4.3 再生混凝土的抗裂性
與普通混凝土相比，再生混凝土極限伸長(zhǎng)率增加了27.7%。再生混凝土彈性模量較低，拉壓比較高，因此再生混凝土抗裂性比基體混凝土更好。
4.4 再生混凝土的抗凍融性
再生混凝土的抗凍融性比普通混凝土差。Yamato等人研究表明，再生骨料與天然骨料共同使用時(shí)或者減小水灰比可提高再生混凝土的抗凍融性。
5 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)再生混凝土的研究，我們得出以下結(jié)論與建議，希望能夠引起行業(yè)或者有關(guān)部門的重視。
第一，再生混凝土技術(shù)可以從根本上解決廢棄混凝土的出路問(wèn)題，既能減輕廢棄混凝土對(duì)環(huán)境的污染，又能節(jié)省天然骨料資源，具有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，是發(fā)展綠色混凝土的主要途徑之一，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。
第二，在工程應(yīng)用研究中，不單要對(duì)如何提高再生混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行研究，而且還要對(duì)其耐久性如抗?jié)B性、抗裂性等加強(qiáng)研究，來(lái)逐步提高再生混凝土的性能。
第三，同普通混凝土相比，再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)和施工工藝均有許多不同之處，應(yīng)區(qū)別對(duì)待。
第四，對(duì)再生混凝土進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，基本上能夠達(dá)到普通混凝土的性能要求。為了更好地推廣應(yīng)用再生混凝土技術(shù)，我們還需要對(duì)其結(jié)構(gòu)性能（抗彎，抗剪，抗沖切及抗震等）和設(shè)計(jì)方法多加強(qiáng)研究。
第五，再生混凝土與普通混凝土在原材料、配合比以及施工工藝等方面有重大差異，按照現(xiàn)行普通混凝土的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程等顯然是有許多不足之處的；另一方面，國(guó)內(nèi)的水泥、骨料與國(guó)外使用的水泥、骨料在成分和性能上差別也較大，因而更不能直接使用國(guó)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，建議結(jié)合再生骨料分級(jí)情況，盡早制定出適合國(guó)內(nèi)情祝的再生混凝土的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。
第六，通過(guò)對(duì)再生混凝土的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合研究，在我國(guó)廣泛推廣應(yīng)用再生混凝土，同樣需要xx積極的產(chǎn)業(yè)政策扶持和國(guó)家的法律法規(guī)保障。
參考文獻(xiàn)
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