吳衛(wèi)

摘 要：本文首先分析了再生混凝土的界面開裂特性，其次分析了再生混凝土的性能提升方法，包括酸溶液浸漬、火山灰材料預(yù)涂、碳化等方法，最后對再生混凝土相關(guān)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：再生混凝土;界面開裂特性;性能提升方法

1 引言

再生骨料混凝土是指將廢棄的混凝土塊經(jīng)過破碎、清洗、分級后，按一定比例與級配混合，部分或全部代替砂石等天然集料（主要是粗集料），再加入水泥、水等配制而成的混凝土。近年來，再生骨料混凝土因其自身的特性、環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約等優(yōu)點，在資源化利用方面具有一定的優(yōu)勢。它們的有效利用有助于建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)組成的不同，再生骨料一般可分為四類：再生混凝土骨料、再生磚骨料、混合再生骨料和建筑拆除再生骨料。與天然骨料相比，再生混凝土骨料具有相對較低的密度、較高的吸水率和壓碎值。由于再生骨料混凝土的力學(xué)性能和耐久性能較差，限制了再生骨料混凝土的應(yīng)用。

2 再生混凝土界面開裂特性

再生骨料混凝土的失效是界面過渡區(qū)失效和再生骨料內(nèi)部開裂共同作用的結(jié)果，而天然骨料混凝土的失效是裂紋沿界面過渡區(qū)擴展的結(jié)果。由于再生骨料存在微裂紋，當(dāng)它被澆筑到新的水泥漿體中時，舊的界面過渡區(qū)與新的界面過渡區(qū)融合，從而形成水泥基體與再生骨料的弱結(jié)合，進(jìn)而導(dǎo)致再生骨料混凝土的失效。Li^[1]等人利用數(shù)字圖像技術(shù)研究了單軸壓縮下再生骨料混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)中裂紋的發(fā)展。他們發(fā)現(xiàn)裂紋向加載方向發(fā)展。首先，再生骨料周圍產(chǎn)生微裂紋，裂紋寬度增大。裂縫從界面過渡區(qū)逐漸發(fā)展到水泥砂漿，最終導(dǎo)致再生骨料混凝土開裂。基于裂紋在低強度界面處萌生和擴展的思想，當(dāng)新界面強度低于舊界面強度時，新界面區(qū)出現(xiàn)第一個可觀察到的裂紋。然而，當(dāng)新的界面層的強度高于舊界面層時，舊界面層出現(xiàn)了第一個微裂紋。當(dāng)新界面的顯微硬度較高時，其強度取決于舊界面的質(zhì)量。當(dāng)舊界面硬度較高時，其強度取決于新界面的質(zhì)量。

3 再生混凝土性能提升方法

再生骨料一般由基體骨料、粘結(jié)砂漿和界面過渡區(qū)組成。再生骨料的內(nèi)在變異在很大程度上取決于粘結(jié)砂漿的質(zhì)量和數(shù)量。再生骨料上的粘結(jié)砂漿含量可在25%到70%之間變化，具體取決于混凝土來源、強度等級、破碎過程、粒度分布和試驗方法。目前已開發(fā)出幾種能顯著改善再生骨料質(zhì)量的預(yù)處理方法。迄今為止，大多數(shù)再生骨料預(yù)處理方法主要包括去除或強化粘結(jié)砂漿。酸預(yù)浸、熱處理、機械研磨和微波去除是從再生骨料中去除粘結(jié)砂漿的常用方法。

通過酸與附著砂漿中的水化產(chǎn)物的反應(yīng)，將再生骨料預(yù)浸泡在酸溶液中除去附著砂漿，可以減小舊界面裂縫的寬度、長度和附著砂漿的孔徑，提高新界面的密實度，提高再生骨料的質(zhì)量。HCl和H₂SO₄可用于強酸，CH₃COOH可用于弱酸。然而，CH₃COOH廢液中的Ca²⁺可以儲存CO₂，減少碳排放^[2]。

將再生骨料浸入或預(yù)涂火山灰漿可在再生骨料表面形成涂層。粉煤灰、高爐渣、偏高嶺土等火山灰材料能與Ca（OH）₂反應(yīng)生成C-S-H，有效地降低再生骨料的孔隙率，使界面過渡區(qū)致密，從而改善再生骨料混凝土的力學(xué)性能?；鹕交也牧鲜枪I(yè)副產(chǎn)品，其使用有利于固廢處理問題^[3]。

另外，與早期的常規(guī)混合方法相比，Ca（OH）₂由于水分不足而水化不完全。再生骨料中仍有許多裂縫和孔隙，且界面過渡區(qū)很弱。改進(jìn)后的混合方法可以在再生骨料表面形成一層低水灰比的水泥涂層，有效地減少再生骨料的裂縫和氣孔，改善界面過渡區(qū)，從而提高再生骨料的力學(xué)性能和耐久性能^[4]。

在混凝土移除和回收過程中，可能會發(fā)生自然碳化?；厥?噸混凝土可吸收11千克二氧化碳?；炷撂蓟磕昕蓽p少近3%的二氧化碳排放，對環(huán)境有利。在自然條件下，混凝土碳化是一個非常緩慢的過程，其速率取決于許多因素，如混凝土配合比設(shè)計、環(huán)境條件、混凝土構(gòu)件幾何形狀等。因此，在自然條件下，通常采用加速條件來測量混凝土碳化速率和預(yù)測碳化速率^[5]。

4 結(jié)語

通過去除再生骨料的附著砂漿，可以改善再生骨料的微觀結(jié)構(gòu)，回收質(zhì)量好的再生骨料。HCl溶液預(yù)浸再生骨料可用于無腐蝕性鋼筋混凝土的生產(chǎn)，但應(yīng)考慮HCl的濃度及其產(chǎn)生的廢液對環(huán)境的影響。粉煤灰、高爐渣等火山灰材料填充再生骨料表面，與Ca（OH）₂反應(yīng)生成C-S-H，在再生骨料表面包覆火山灰材料，可降低再生骨料的孔隙率，提高界面過渡區(qū)?；鹕交也牧献鳛楣I(yè)副產(chǎn)品很容易獲得，而且是環(huán)境友好的。與常規(guī)混合方法相比，不同的改良混合方法，預(yù)混再生骨料在再生骨料表面形成低水灰比的水泥涂層或火山灰涂層，能較好地填充再生骨料的孔隙和致密的界面過渡區(qū)。再生骨料通常在加速碳化條件下碳化。CO₂與Ca（OH）₂和C-S-H反應(yīng)生成碳酸鈣，降低再生骨料的孔隙率，提高界面過渡區(qū)。碳化再生骨料被推薦用于鋼筋混凝土，碳化吸收CO₂，有利于保護(hù)環(huán)境。