学文网摘要：本文分析了再生混凝土力学性能与耐久性的缺陷，针对抗压强度、弹性模量、抗渗性、抗碳化性四个方面，提出具体优化方法。
关键词：再生骨料、抗压强度、弹性模量、抗渗性、碳化
Summary：Analyzing the defects of the RAC’s mechanical properties and durability, we propose the detailed optimization methods about compressive strength, modulus of elasticity, impermeability and carbonation resistance.
Key words：recycled aggregate、compressive strength、modulus of elasticity、impermeabilitycarbonization
中***分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：
1.前言
当建筑物达到一定使用年限，或因其他原因拆除的时候，将产生大量的废弃混凝土，这些混凝土无论是露天堆放还是填满，都需要消耗大量的资金，而且势必导致植被被毁、土地被占用，从而造成环境污染与生态破坏。将废弃混凝土破碎、加工成再生骨料， 再进一步对其加工，用其部分或全部骨料配制成再生混凝土，重新作为建筑材料使用，这有利于减少天然石料的开采，进行资源的循环利用以及生态保护。
但是，与天然骨料混凝土相比，再生骨料混凝土在力学性能与耐久性上仍存在一定的不足，本文主要研究再生骨料的缺陷，并针对其缺陷，总结现有的优化手段，概括再生混凝土性能的优化方法。
2.再生混凝土的缺陷
2.1再生混凝土抗压强度较低
与普通混凝土相比，再生混凝土立方体抗压强度较低，研究表明[1]，再生骨料的取代率对再生混凝土抗压强度有较大影响。在不掺任何外加剂的情况下，再生混凝土抗压强度随着再生骨料取代率的提高而降低，降低幅度的范围为16.5%-34%。其主要原因是再生骨料内部存在大量微裂缝，导致再生混凝土的孔隙率较高，在承受轴向应力时，容易形成应力集中。同时，由于再生骨料与新水泥砂浆结合面较为薄弱，导致影响再生混凝土的抗压强度降低 [2]。
魏丽等人的研究表明[3]，水灰比对再生混凝土抗压强度也有一影响，当水灰比低于0.5时，再生混凝土的抗压强度低于普通混凝土。主要原因是水灰比较低时，再生骨料的吸水率很大，使得再生混凝土中水泥浆的流动性较差，再生骨料与水泥浆之间的结合力变弱。
2.2再生混凝土弹性模量较低
国内外研究结果表明，由于再生骨料表面附着着的废旧砂浆以及再生骨料大量微裂缝的存在，导致再生骨料弹性模量降低，再生混凝土的弹性模量与普通混凝土相比较低。因此，再生骨料的取代率较大时，再生混凝土的弹性模量随着取代率的增加而不断减小。这主要是因为当再生骨料掺量较低时，其镶嵌力和旧水泥砂浆的密实化作用发挥了主要作用。当再生骨料掺量较高时，混凝土孔隙率随之增高，不利于混凝土弹性模量的发展[4]。
2.3混凝土的抗渗性差
混凝土的抗渗性是指：混凝土材料抵抗压力水渗透的能力，它是决定混凝土耐久性最基本的因素。再生混凝土的抗渗性与其孔隙率、吸水率和水灰比有关。由于再生骨料较天然骨料相比存在一定的缺陷，导致再生骨料混凝土抗渗性比天然骨料的抗渗性差[5]。再生骨料的表面附着了一层硬化水泥砂浆，配置再生混凝土时，新旧水泥砂浆的总量大大增加，导致再生混凝土的吸水率比天然混凝土大，孔隙率增加，渗透性差。同时，由于在破碎的过程中再生骨料产生了大量的微裂缝，导致再生骨料的孔隙率大大增加，抗渗性进一步减弱。另外有研究表明，一定范围内，再生混凝土的水灰比越大，抗渗性越差，因为水灰比越大，再生混凝土中自由水越多，导致再生混凝土中孔隙率越大，以致抗渗性越差[6]。
2.4再生混凝土的抗碳化性差
碳化是空气中的二氧化碳与水泥石的水化产物在有水的条件下发生的化学反应，生产碳酸钙和水。碳化过程由表及里，使混凝土中PH值下降，使钢筋表面的钝化膜破坏，导致钢筋锈蚀，从而影响混凝土的耐久性。而再生混凝土由于存在多孔、多缝、强度低等缺陷，其抗碳化性能与普通混凝土相比大大降低。同时再生骨料取代率对再生混凝土抗碳化性能也有一定影响，崔正龙[7]等人的实验证明100%取代率的再生混凝土的抗碳化能力较差，其碳化速度几乎是普通混凝土碳化速度的3倍。
3.再生混凝土性能优化：
3.1再生混凝土抗压强度优化
再生骨料取代率对再生混凝土强度有较大影响。实验表明[9]，再生混凝土的强度随着再生粗骨料掺入量的不同而变化，总的变化趋势是：随着再生粗骨料掺入量的增加，再生混凝土的强度先增加后减少，当再生粗骨料的掺入量为30%、50%时，再生混凝土的28天抗压强度较天然混凝士增加14%、7.9%；当再生粗骨料的掺量为70%、100%时，再生混凝的强度较天然混凝土降低15.9%、18.6%。所以当再生骨料的取代率为50%时，再生骨料与天然骨料的级配可达到最优，再生混凝土的抗压强度将高于天然混凝土[8]。
合理的水灰比或水胶比有利于提高再生混凝土的抗压强度。研究表明[9]，水灰比设为0.57或水胶比设在0.26与0.60之间的再生混凝土抗压强度较高。当水灰比大于0.57时，再生混凝土的抗压强度随着水灰比的增大而减小，这与普通混凝土相类似；当水灰比在0.50-0.57范围内，随着水灰比的升高，由于再生骨料吸水，使得再生混凝土的实际水灰比下降，抗压强度反而升高[9]。同时，当水灰比在0.5～0.6之间变化时，以粗细骨料混合作为再生骨料的混凝土，其抗压强度值的变化趋势要小于仅由粗骨料（或细骨）料为再生骨料的混凝土[10]。
3.2 再生混凝土弹性模量优化
有研究表明[4]，再生骨料混凝土弹性模量随着粉煤灰掺入量的增加而增大。这主要还是因为粉煤灰的加入改善了再生骨料混凝土孔隙结构，使混凝土内部结构更加密实所致。同时，混凝土中骨料的体积比越大，混凝土的弹性模量越大[11]。因此添加粉煤灰，增大再生骨料体积有助于改善混凝土的弹性模量。
3.3再生混凝土抗渗性优化
在钢筋腐蚀、冻融循环、硫酸盐腐蚀等导致混凝土品质恶化的原因中，水能够渗透到混凝土内部都是破坏的前提，可见渗透性对混凝土耐久性的重要意义。Rasheeduzzafar和Khan[12]的研究表明，通过降低再生骨料混凝土的水灰比可以提高再生混凝土的抗渗性能，他们通过实验发现，当再生混凝土的水灰比降低至低于普通混凝土的0.05-0.10时，两者的吸水率相差不大。Mandal等人的试验表明粉煤灰可以改善再生混凝土的抗渗性[13]，他们的实验表明，粉煤灰的掺入量为10%时，掺加了粉煤灰的再生混凝土与未掺加的再生混凝土相比，渗透深度、吸水率和重量损失率分别降低了11%，30%和40%。因此，减小水灰比或添加粉煤灰可改善再生混凝土的抗渗性。
3.4再生混凝土抗碳化性能优化
研究表明，再生粗骨料的取代率、水胶比、加工工艺等因素直接影响再生骨料混凝土的抗碳化性能。Dhir[14]等人通过对不同再生骨料取代率的再生混凝土抗碳化性能研究，得出以下结论：当取代率低于50%时，再生混凝土的碳化速度与普通混凝土相差不大，随着再生骨料取代率的增大，再生混凝土的碳化速度逐渐增加。Ostuki[15] 、Hiroshi[16]的试验表明，采用二次振捣工艺可以提高再生骨料的抗碳化性能。雷斌、肖建庄[17]的实验还提到矿物掺和料可以细化再生混凝土内部孔隙、改善再生骨料与新水泥砂浆的界面，从而提高再生骨料的抗碳化性能，并且实验表明随着水泥用量增加，碳化深度逐渐减小。因此选择50%的最优取代率，添加矿物掺和料，适当增加水泥用量，同时采用二次振捣工艺有利于增强再生混凝土的抗碳化性能。
4.结论
（1）再生骨料表面存在大量微裂缝，孔隙率较高；表面附着了废弃的水泥砂浆，使再生混凝土的吸水率增加，这些缺陷导致再生混凝土与天然混凝土相比，其力学性能与耐久性较差；
（2）50%的再生骨料取代率与0.57的水灰比有利于提高再生混凝土的抗压强度；
（3）粉煤灰可以改善再生混凝土孔隙结构，提高其密实度，有利于增强再生混凝土的弹性模量；
（4）减小水灰比或添加粉煤灰可改善再生混凝土的抗渗性；
（5）选择50%的最优取代率，添加矿物掺和料，适当增加水泥用量，同时采用二次振捣工艺有利于增强再生混凝土的抗碳化性能。
参考文献:
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