金文強 姚瀟南 宋子成 周亞楠 聞 超

(沈陽工業(yè)大學建筑與土木工程學院，遼寧 沈陽 110870)

?

再生混凝土基本性能研究現(xiàn)狀★

金文強 姚瀟南 宋子成 周亞楠 聞 超

(沈陽工業(yè)大學建筑與土木工程學院，遼寧 沈陽 110870)

結(jié)合再生混凝土的研究現(xiàn)狀，分析了再生混凝土在力學性能、耐久性能及變形性能等方面存在的問題，指出將一定比例的粉煤灰與硅粉雙摻入再生混凝土中，可提升再生混凝土的各項性能。

再生混凝土，力學性能，粉煤灰，硅粉

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，基礎設施建設進程的不斷加快，大量建筑拔地而起，我國的混凝土用量消耗大，居世界各國之首，砂、石等天然骨料開采量也不斷增大，資源日益匱乏。同時我國在20世紀50年代建成的混凝土工程距今已將近70年，很多已經(jīng)超過使用年限，隨著這些混凝土工程的拆遷和損壞，將會有大量的建筑垃圾產(chǎn)生，如果不妥善處理，將帶來嚴重的環(huán)境污染和資源浪費等問題。將廢棄混凝土應用于混凝土工程中可以很好的解決這些問題，產(chǎn)生良好的社會效益、經(jīng)濟效益與環(huán)保效益。

1 再生混凝土研究現(xiàn)狀

國內(nèi)學者徐恩祥等[1]利用廢棄混凝土柱人工破碎、篩分生產(chǎn)再生粗骨料進行了再生混凝土基本性能試驗，結(jié)果表明再生粗骨料取代率對再生混凝土流動性有較大影響，隨著粗骨料取代率的增加，再生混凝土坍落度逐漸降低。李麗生等[2]也得到了類似結(jié)論，并且發(fā)現(xiàn)隨著再生粗骨料取代率的增加，再生混凝土的黏聚性與保水性明顯增強。青島理工大學曹劍等[3]通過摻加粉煤灰、礦粉和硅灰等活性礦物對再生混凝土進行改性研究，結(jié)果表明通過摻加一定量粉煤灰，礦粉，硅灰等活性礦物可以有效提升再生混凝土的工作性能。西南交通大學柴玉軍[4]通過試驗證明，在一定范圍內(nèi)粉煤灰等量取代水泥可以有效提升再生混凝土的流動性與保水性，但是拌合物的初凝和終凝時間都有所延長。另外，國外學者對工作性能也開展大量研究。Limbachiya等[5]通過實驗發(fā)現(xiàn)，隨著再生骨料取代率的增加，再生混凝土的坍落度逐漸減小，但是仍符合英國規(guī)范規(guī)定，可正常使用。加拿大學者Mukai[6]進行再生混凝土粘結(jié)性基礎研究表明,全取代再生粗骨料混凝土要得到與天然碎石混凝土相同的坍落度,需增加用水量約5%，同時，Malhotra[7]，Hansen和Narud等[8]也得到了相同結(jié)論。

東南大學陳亮等[9]對再生混凝土的力學性能進行研究，發(fā)現(xiàn)再生混凝土相比天然碎石混凝土，脆性有所降低，韌性增加，抗壓強度也有所增加，抗裂性能更好。哈爾濱工業(yè)大學苗壯[10]通過實驗對比得出結(jié)論，高強度的基體材料可大幅度提高再生混凝土的軸心抗壓性能，甚至接近于普通混凝土。駱行文等[11]研究表明，當再生骨料的取代率大于20%時，隨著取代率的增加再生混凝土彈性模量的變化速度變快。邢振賢等[12]發(fā)現(xiàn)與同配合比的普通混凝土相比,全部采用再生骨料配制的再生混凝土強度有所下降，彈性模量下降約30%，抗裂性能有所增強。西班牙加泰羅尼亞理工大學M.Etxeberria等[13]通過不同再生粗骨料取代率的再生混凝土進行試驗，測得再生混凝土與天然混凝土相比彈性模量較低，與國內(nèi)學者的研究結(jié)論一致。葡萄牙里斯本理工大學N.Fonseca等[14]通過不同的養(yǎng)護條件分析再生混凝土的物理力學性能，并得出結(jié)論養(yǎng)護條件對再生混凝土的力學性能的影響情況與對普通混凝土基本相似。意大利學者Valeria Corinaldesi等[15]采用再生骨料30%取代天然骨料配制再生混凝土，研究了在周期荷載下再生混凝土適用于結(jié)構的可行性，發(fā)現(xiàn)再生混凝土的抗拉強度與彈性模量較普通混凝土略低，但抗壓強度幾乎一致。

國內(nèi)學者魏應樂[16]對再生混凝土的耐久性能進行了分析，提出通過減小水灰比、限制再生骨料粒徑、采用二次攪拌工藝等措施可以提升再生混凝土耐久性能。肖開濤等[17]對再生混凝土抗?jié)B性進行了研究，成果發(fā)現(xiàn)隨著再生骨料用量的增加，再生混凝土抗氯離子滲透性逐漸變差,并且發(fā)現(xiàn)添加再生細骨料對混凝土滲透性的影響比再生粗骨料更為顯著。張健等[18]通過試驗證明，經(jīng)過顆粒整形和篩分的高品質(zhì)再生細骨料有助于改善再生混凝土的抗?jié)B性，而高品質(zhì)再生粗骨料對改善再生混凝土的抗?jié)B性作用不明顯，摻加一定量的超細礦粉與硅粉均可顯著提升抗?jié)B性。毛高峰[19]通過試驗得出結(jié)論，任何取代率下的再生粗骨料混凝土的抗碳化性都能低于普通混凝土，并在相同水泥用量時，隨著取代率的增加,其碳化深度增加逐漸加快。美國學者麥迪遜分校A.Gokce等[20]通過對耐寒再生混凝土進行凍融試驗，研究成果表明判斷再生混凝土集料的堅固性采用直接凍融堅固性試驗更為實際，而不宜采用硫酸鹽堅固性試驗。英國學者Alan Richardson等[21]采用對比試驗，對再生混凝土的耐久性進行了研究，試驗結(jié)論證明在凍融耐久性方面，再生混凝土與普通混凝土具有類似性狀。Rasheeduzafar和Khan[22]研究發(fā)現(xiàn)水灰比對再生混凝土有不利影響，隨水灰比增大，再生混凝土滲透性逐漸增加。當水灰比較高時，再生混凝土的抗?jié)B性與普通混凝土差別不大；水灰比較低時，其抗?jié)B性會得到顯著改善，約為天然混凝土的3倍。Roumiana Zaharieva等人[23]研究發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)護環(huán)境和配合比對再生混凝土的抗?jié)B性有一定影響，摻加粉煤灰有助于提升再生混凝土的抗?jié)B性。

潘智生等[24]通過不同水灰比對再生混凝土干燥收縮性研究，發(fā)現(xiàn)水灰比越大，再生混凝土的變形性能越差。毛高峰[19]通過對再生粗骨料顆粒整形磨圓進行實驗，得出結(jié)論顆粒整形有利于改善再生混凝土的變形性能。駱行文等[11]的試驗結(jié)果表明，在相同配合比下，再生混凝土較天然碎石混凝土干燥收縮值有較大幅度的增加。劉數(shù)華等[25]通過研究再生混凝土變形性能也得出了類似的結(jié)論，同時還發(fā)現(xiàn)，再生骨料取代率與水灰比的增加都會使再生混凝土干縮率增大，并且早期干縮增長速率較快，后期增長速率較慢。吳祖達[26]同樣發(fā)現(xiàn)了取代率對再生骨料混凝土的收縮具有一定影響，并且隨著再生骨料取代率的增加而變大，但其絕對值卻不大，對再生混凝土的使用幾乎不產(chǎn)生影響。此外，國外學者對再生混凝土的變形性能也做了一系列的試驗研究。西班牙學者Sanchez de Juan[27]的試驗表明，與天然碎石混凝土相比，再生混凝土的干燥收縮值有明顯增加，增加幅度為15%～60%。Gómez-Soberón[28]的試驗也得到了相似結(jié)論。A.Domingo-Cabo等[29]發(fā)現(xiàn)，再生骨料取代率是影響變形性能的主要原因之一，隨著再生骨料取代率的增加，再生混凝土的干燥收縮值變大。Khatib[30]通過試驗證明，再生細集料的干縮變形在前期增長較快，后期增長速度減緩。

2 再生混凝土存在的問題

再生骨料與天然骨料相比，由于集料成分中含有較多的包裹砂漿的石子和少量拌和不均勻所產(chǎn)生的水泥砂漿塊，并且在再生混凝土集料生產(chǎn)過程中，累積損傷使再生骨料內(nèi)部出現(xiàn)大量細微裂縫，從而導致再生集料產(chǎn)生較多孔隙。因此再生骨料較天然骨料會有孔隙率高、表觀密度低，強度低、吸水性大等特征。粉煤灰顆粒的表面圓滑的形態(tài)效應可以有效改善混凝土拌合物的工作性能。粉煤灰的微集料作用可以填充再生骨料中的孔隙，降低混凝土的孔隙率，提高再生混凝土的密實性。此外，粉煤灰顆粒還具有增加吸附混凝土中的氯離子的作用，改善再生混凝土的耐久性能。但是粉煤灰會降低混凝土的早期強度，影響工程進度和混凝土的耐久性能。

有關研究資料表明,硅粉可以顯著提高混凝土的早期強度,同時還可以提升混凝土的抗氯化物滲透、抗凍融和抗堿硅反應能力,顯著提升混凝土的抗沖磨、抗腐蝕性能。所以采用硅粉與粉煤灰雙摻技術制備混凝土,不僅可以通過摻拌硅粉來克服單摻粉煤灰?guī)淼脑偕炷猎缙趶姸鹊偷奶攸c,還可以利用摻拌粉煤灰來克服單摻硅粉的再生混凝土后期強度增長緩慢的缺點,并且還可以提升混凝土強度、抗沖磨等性能,使混凝土具備良好的耐久性與和易性,并且減少水泥用量,減輕溫控負擔，降低工程造價。因此可以看出：采用粉煤灰和硅粉雙摻，將會是解決再生混凝土基本性能缺陷的有效手段。

3 結(jié)語

1)隨著我國城市化進程的不斷發(fā)展，產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，利用再生混凝土成為解決這個問題的有效方法，具有廣泛的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

2)通過分析國內(nèi)外對于再生混凝土的研究現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)再生混凝土技術已經(jīng)取得了長足的進步。但是，與普通混凝土相比，在工作性能、力學性能、耐久性能、變形性能方面均存在一定的差距，不能滿足混凝土設計使用要求。

3)利用粉煤灰和硅粉按照一定的比例進行雙摻方法，可以有效的改善再生混凝土的基本性能。這將是我們研究再生混凝土性能的主要方向。

[1] 徐恩祥,張大長.再生混凝土基本性能的表征[J].南京工業(yè)大學學報(自然科學版),2010(2):58-61.

[2] 李麗生,彭玉林,龔愛民,等.再生粗骨料不同取代率對混凝土和易性及強度的影響規(guī)律分析[J].混凝土,2007(8):41-43.

[3] 曹 劍,張 健,李秋義.礦物摻和料和再生骨料對再生混凝土工作性的影響[J].青島理工大學學報,2009(4):140-144,165.

[4] 柴玉軍.再生混凝土工作性能研究[D].成都：西南交通大學,2009.

[5] M C Limbachiya,A Koulouris J J Roberts,A N Fried.PERFORMANCE OF RECYCLED AGGREGATE CONCRETE,2006.

[6] T.Mukai.Fundamental study on bond properties between recycled aggregate concrete and steel bars.Cement Association of Japan,1978.

[7] Malhotra V.M.Use of recycled concrete as a new aggregate.Report,Canada Center for Minenal and Energy Techology,Ottawa,Canada,1976:76-18.

[8] T.D.Hansen,H.Narud.Strength of recycled aggregate concrete made from crushed concrete coarse aggregate.Concrete international.January,1983：79-83.

[9] 陳 亮，陳忠范.再生混凝土現(xiàn)狀[J].混凝土，2009(10):116-119.

[10] 苗 壯.再生粗骨料對再生混凝土力學與耐久性能影響的試驗研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學,2015.

[11] 駱行文，管昌生.再生混凝土力學特性試驗研究[J].巖土力學，2007(11)：2440-2444.

[12] 邢振賢,周曰農(nóng).再生混凝土的基本性能研究[J].華北水利水電學院學報,1998(2):30-32.

[13] ETXEBERRIA M,VAZQUEZ,MARL A,et al.Influence of amount of recycled coarse aggregates and production process on properties of recycled aggregate concrete[J].Cement and Concrete Research,2007(37):735-742.

[14] FONSECA N,DE BRITO J,EVANGELISTA L,The influence of curing conditions on the mechanical performance of concrete made with recycled concrete waste[J].Cement Concrete composites，2011(33):637-643.

[15] VALERIA CORINALDESI,VIVIANA LETELIER,GIACOMO MORICONI.Behaviors of beam-column joints made of recycled-aggregate concrete under cyclic loading [J].Construction and Building Materials,2011(25):1877-1882.

[16] 魏應樂.再生混凝土的耐久性及控制措施研究[J].混凝土,2010(1):81-85.

[17] 肖開濤,林宗壽,萬惠文,等.再生混凝土氯離子滲透性研究[J].山東建材,2004(1):31-33.

[18] 張 健,李秋義,杜 俊,等.礦物摻合料和再生骨料對高性能再生混凝土滲透性的影響[J].混凝土,2009(2):94-97,116.

[19] 毛高峰.再生粗骨料混凝土試驗研究[D].青島：青島理工大學,2008.

[20] GOKCE A,NAGATAKI S,SAKEI T,et al,Identification of frost-susceptible recycled concrete aggregates for durability of concrete[J].Construction and Building Materials,2011(25):2426-2431.

[21] ALAN RICHARDSON,KATHRYN COVENTRY,JENNIFER BACON.Freeze/thaw durability of concrete with recycled demolition aggregate compared to virgin aggregate concrete[J].Journal of cleaner Production,2011(19):272-277.

[22] Rasheeduzafar,Khan.Recycled concrete-a source of new aggregate.Cement,Concrete and Aggregates(ASTM),1984,69(1):17-27.

[23] Roumiana Zaharieva,Francois Buyle-Bodin,Frederic SKoczylas,Eric Wirquin.Assessment of the surface permeation properties of recycled aggregate concrete[J].Cement & Concrete Composities,2003(25):223-232.

[24] 潘智生,寇世聰.香港建筑廢物再生骨料混凝土的研究進展[J].青島理工大學學報,2009(4):17-23.

[25] 劉數(shù)華，饒美娟．再生骨料混凝土變形性能和耐久性能研究綜述[J]．公路，2009(10):181.

[26] 吳祖達.再生骨料混凝土性能研究[D].福建：華僑大學,2014.

[27] Sanchez de Juan M,Alaejos Gutierrez P.Influence of attached mortar content on the properties of recycled concrete aggregate [C].Proc in RILEM Conf on the use of recycled materials in buildings and structures.Barcelona,Spain,2004.

[28] Gómez-Soberón J M V.Relationship between gas adsorption and the shrinkage and creep of recycled aggregate concrete[J].Cem Concr Aggr,2003,25(2)：42.

[29] Domingo A,Lazaro C,Gayarre F L.Long term deformations by creep and shrinkage in recycled aggregate concrete[J].Mater Struct,2010(43):1147.

[30] KHATIB JM.Properties of concrete incorporating fine recycled aggregate[J].Cement and Concrete Research,2005(35):25.

Research status of basic performance of recycled concrete★

Jin Wenqiang Yao Xiaonan Song Zicheng Zhou Yanan Wen Chao

(CollegeofBuilding&CivilEngineering,ShenyangUniversityofIndustry,Shenyang110870,China)

Combining with recycled concrete research status, the paper analyzes recycled concrete problems in aspects of mechanical performance, durable performance and deformation performance, and finally points out that will improve recycled concrete properties through mixing fly ash and ganister sand with certain ratio into recycled concrete.

recycled concrete, mechanical property, fly ash, ganister sand

1009-6825(2017)13-0105-03

2017-02-22★：遼寧省博士啟動基金項目(201601171)

金文強(1995- )，男，在讀本科生； 姚瀟南(1995- )，男，在讀本科生； 宋子成(1995- )，男，在讀本科生； 周亞楠(1995- )，女，在讀本科生； 聞 超(1995- )，男，在讀本科生

TU528

A