關于再生混凝土材料一些問題的展望

李杰 金專

摘 要：再生混凝土的興起和應用，是解決資源短缺、保護自然環境的有效措施。本文在對國內外再生骨料混凝土相關性能研究的基礎上，簡要闡述了再生混凝土的發展現狀，分類簡述了配合比，水灰比的影響，外加劑的影響，及其他因素的影響，同時展望了再生混凝土組合結構，并提出了一些建議。

關鍵詞：再生混凝土；再生粗骨料；水灰比；強度

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0366-02

1 引 言

人們應用混凝土的歷史已有兩百多年，混凝土是建筑業中最常見、最基本的建筑材料，混凝土因其生產方法較為簡單，材料易得，因此目前在建筑材料中，是使用范圍最廣、使用量最多的建材，而且相對于木材、鋼材等材料而言，其性價比較高。在經濟社會發展進程中，混凝土生產和使用量大大增加，對粗骨料和細骨料的需求也與日俱增。伴隨著這種需求，若長時間用開采和消耗天然河沙，開山取石等方式取得混凝土骨料，必然引起天然資源短缺的問題，勢必造成資源枯竭；另一方面，隨著城鎮建設的快速發展，大量混凝土結構的拆除產生了數量龐大的廢棄混凝土，這些廢棄混凝土常常作為建筑垃圾隨意堆放，破壞自然環境。再生混凝土應運而生，并隨著國家倡導綠色環保材料運用的力度不斷加強，再生混凝土得到持續發展研究。

從國家發展來分析，再生混凝土有利于保護自然資源，保護環境，符合國家可持續發展戰略，具有良好的發展前景；從企業發展來分析，再生混凝土的研究順應國家發展政策。再生混凝土的研究對工程實際應用是具有指導意義的，同時可延伸現行規范對再生混凝土構件的適用性，對豐富相關技術文獻資料，從而達到保護天然資源、減輕環境污染、推動綠色節能材料的目的。

2 發展現狀概述

目前，世界很多國家都在積極開展再生混凝土的探討和研究，美國、韓國等國家對廢棄混凝土等的循環再利用研究得比較早，這些國家的廢棄混凝土的再生利用率高達90%。目前，我國建筑垃圾的數量已占城市垃圾總量的30～40%，且建筑垃圾資源化再生循環綜合利用率低。近二十多年，在我國建筑行業的快速發展的背景下，每年有高達六億多平方米的房屋建設面積，同時大量的建筑垃圾不可避免地在此過程中產生。若能將建筑垃圾，如廢棄混凝土等進行循環利用，就能保護日益減少的砂石等天然資源。近年來，國內外大量學者已對再生骨料混凝土的配合比設計、孔隙率、和易性和力學性能等進行了相關實驗研究并取得了一定的成果。而對于國內來說，要借鑒吸收國外的實驗研究成果為我所用，經濟合理地利用廢棄混凝土，要使國內的廢棄混凝土的再生利用率達到較高水平，還需要大量突破性的實驗研究工作，以及相關政策扶持。

3 再生骨料混凝土的配合比設計

普通混凝土與再生骨料混凝土的差別，最大之處在于粗骨料的取得途徑與質量。再生粗骨料混凝土立方體抗壓強度隨再生粗骨料取代率的不同而變化的規律，現在尚無明確的界定。有的學者認為，再生粗骨料混凝土立方體抗壓強度隨再生粗骨料取代率的逐漸增加而不斷降低；有的學者認為，其變化規律并不是簡單的遞增遞減關系，是有波動的，可能是隨再生粗骨料取代率的逐漸增加，立方體抗壓強度先增加后降低，各方意見還未統一，尚無定論。

各個科研單位在進行再生骨料混凝土配合比設計中，首先需要單獨測定再生骨料的表觀密度、吸水率、空隙率等基本指標，其次根據再生粗骨料取代率計算確定水灰比、砂率等關鍵設計參數。另外，目前的實驗主要針對的是再生粗骨料，對再生混凝土砂率的研究較少，而再生混凝土砂率應與再生粗骨料取代率，級配，表觀密度，孔隙率等有關，還需要進一步的研究工作。

4 水灰比對再生骨料混凝土強度的影響

水灰比與再生粗骨料表面的砂漿附著率有很大關系，再生粗骨料表面的砂漿附著率與破碎篩分方式和技術有關系，這直接影響再生粗骨料混凝土的水灰比，從而影響其強度。目前尚無相關的標準參照執行。水灰比影響著再生骨料混凝土的塌落度，流動性能，骨料與水泥凝漿界面的微觀結構，從而改變再生骨料混凝土受壓時的破壞發展路徑及破壞機理。因此水灰比是影響混凝土強度的重要參數。

朋改非[1]將經過熱處理去除附著砂漿后的再生混凝土進行實驗，獲得了高水膠比的再生骨料混凝土強度將提高，而低水膠比的再生骨料混凝土強度將降低。金莉[2]通過對相同坍落度的再生混凝土進行抗壓強度的實驗，得出結論，在相同坍落度情況下，再生混凝土比普通混凝土降低了約20%的抗壓強度。

有關研究表明，再生粗骨料表面的由于附著有砂漿，且這層砂漿不易去除，這就改變了再生粗骨料的表觀密度及其吸水率，要使再生骨料混凝土與普通混凝土有相當的和易性、流動性，勢必要增大再生混凝土的水灰比。特別是高強再生骨料混凝土，對水灰比的變化更加敏感，高強再生骨料混凝土的水灰比往往接近普通混凝土的水灰比，這就使得高強再生骨料混凝土的強度大打折扣，隨著用水量的增大，再生混凝土的強度有所降低；另一方面，在破碎的過程中，粗骨料及其表面附著的砂漿難免存在裂紋，混凝土受壓時，裂紋就容易發展導致破壞，這也會使再生混凝土的強度有所降低。但從另一個角度考慮，再生粗骨料的高孔隙率會吸收大量的水，可以降低再生混凝土的實際水灰比，對提高再生混凝土的強度又會起到一定作用。因此再生粗骨料的摻量及水灰比的關系是一個值得研究的課題。

5 混凝土外加劑的影響

為了改善和提高再生混凝土性能，添加外加劑可以在一定程度上起到良好的作用，因此，外加劑在工程實際應用中也得到頻繁使用。有關研究表明，硅酸鈉溶液對再生骨料混凝土基本沒有起到強化作用；對于再生骨料混凝土粉煤灰摻量不宜超過30%，在粉煤灰伴隨添加材料方面，加入礦渣的粉煤灰對提高強度的效果比單摻粉煤灰效果好；減水劑能有效降低水灰比，是制備高強混凝土的必要外加劑，但對于高強再生骨料混凝土而言，減水劑大大縮減了再生骨料混凝土初凝時間，同時很大程度上降低材料的和易性、流動性，若增大用水量，又很難達到設計強度，因此，如何確定合理的減水劑摻量，保證生產出高強再生骨料混凝土具有設定的強度且有良好的和易性和流動性，需要更多實驗研究工作。

6 影響抗壓強度的其他因素

為了提高再生骨料混凝土各方面的性能，促進再生骨料混凝土應用，Purushothaman等[3]用HCl、H2SO4等酸性溶液浸泡處理再生粗骨料，得出結論經過處理后的再生混凝土的抗壓強度能達到與普通混凝土一樣的水平。國內其他研究表明，再生粗骨料的加入對不同強度等級再生混凝土力學性能的影響不盡相同，對高強再生混凝土而言，再生粗骨料的加入會降低高強再生混凝土強度，但是對其它強度再生混凝土而言，其減弱程度不明顯；對于再生混凝土的受壓疲勞性能，在一定的應力水平條件下，兩種混凝土在疲勞性能表現方面，可觀察分析出近似的性能。

如何經濟高效地處理再生骨料，提高其質量，減輕其對再生骨料混凝土強度等性能的不利影響。以及在生產制備不同強度等級再生骨料混凝土的時，找到使再生骨料方便工程趨利避害加以應用的方法也是重要的研究方向。

7 再生混凝土結構

對再生混凝土抗震性能，彭有開等進行了試驗研究，結果表面，再生混凝土框架與普通混凝土框架梁在抗震性能方面有相似的表現，而兩種結構的承載能力可用類似的計算方法進行計算。陳宗平等對受高溫的鋼筋再生混凝土梁受力性能進行了研究，得到再生混凝土梁破壞形式主要有剪切斜壓和彎曲兩種。且在溫度不斷升高的情況下，再生骨料取代率對性能的影響逐漸減弱。

通過一系列的試驗研究可以發現，再生混凝土結構應用于工程實際是可行的。如何更好地利用再生骨料，使其不僅能應用于混凝土結構，而且也能應用于鋼管再生混凝土組合結構等，這是值得深入研究的課題。同時，隨著我國裝配式建筑的興起，國家政策的扶持力度加強的情況下，預制構件生產企業也可以考慮將再生混凝土應用于預制構件。

8 結 語

綜上所述，再生骨料混凝土無論是從水灰比的影響，外加劑的影響，還是用再生骨料制備不同強度等級混凝土，并將再生混凝土應用于鋼管再生混凝土組合結構等方面，都是今后可進一步研究的問題。

參考文獻

[1]朋改非，黃艷竹，張九峰.骨料缺陷對再生混凝土力學性能的影響.建筑材料學報，2012，15（1）：8044.

[2]金 莉.再生混凝土力學性能的試驗研究.混凝土，2006（7）：1143.

[3]Purushothaman R， Amirthavalli R， Karan L. Influence of treatment methods on the strength and performance characteristics of recycled aggregate concrete J . J. Mater. Civ. Eng，2015，27 （5）：1～7.

收稿日期：2018-9-22

作者簡介：李 杰（1981-），男，漢族，貴州惠水人，講師，碩士研究生，主要從事教育教學工作。