再生混凝土研究现状

摘 要：通过对大量国内外相关文献的研究与分析，总结了再生混凝土的研究与发展历程，主要包括再生骨料混凝土、再生混合构件的研究。研究表明，再生混凝土的相关性能要弱于普通混凝土，但再生混凝土构件/结构的力学性能却与普通混凝土构件/结构相差不大。

关键词：再生混凝土；再生骨料混凝土；再生混合构件；力学性能

Abstract: Based on the review of large quantity related national and international references, the state-of-arts of the research and development on recycled concrete is presented in this paper. The performance of recycled aggregate concrete and structural members filled with demolished concrete segment/lump are mainly investigated. The results indicate that some performances of recycled concrete are not as well as natural aggregate concrete, but the performances of recycled concrete members/structure are almost the same as natural aggregate concrete members/structure.

Keywords: recycled concrete; recycled aggregate concrete; structural members filled with demolished concrete segment/lump; mechanical property

中图分类号： [TQ178] 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

引言

本文中的再生混凝土包括再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete ,RAC)以及吴波等[1]提出的再生混合构件。

目前，再生骨料混凝土在国内外均已得到了一定程度的研究[2] ,但在我国建筑行业的应用还较为少见。所谓再生骨料混凝土，就是将旧有建筑物拆除所得的废弃构件，经过破碎、筛分、净化等过程，获取大量骨料尺度的颗粒，然后利用其配制而得的混凝土。但上述处理程序不但过程繁琐，而且消耗大量能源，而且再生骨料混凝土的配制过程中仍然需要耗费大量水、水泥和能源。

再生混合构件，就是将旧有建筑物拆除所得的废弃混凝土构件，去除纵筋、箍筋之后的素混凝土部分进行较大尺寸的分段（块）处理，然后与现浇混凝土交替置入模板或型钢内混合振捣而成的构件。与国内外已有的再生骨料混凝土相比，再生混合构件的特点主要是从更为宏观的角度(即节段、块状层次而非骨料层次) 对废弃构件进行回收利用，从而进一步节省废弃构件破碎、筛分、净化等过程中所消耗的大量能源，以及与再生节段体积相当的再生骨料混凝土配制所耗费的大量水、水泥和能源[3]。

1 再生骨料混凝土

1.1 再生骨料的性能

废弃混凝土经过破碎处理，生产出的再生骨料含有30%左右的硬化水泥砂浆，这些水泥砂浆大多数独立成块，少量附着在天然骨料的表面，导致再生骨料密度小，吸水率高，粘结能力弱。一般来讲，再生骨料棱角较多，表面粗糙。废弃混凝土块再生破坏过程中由于损伤积累会使再生骨料内部存在大量微裂纹。以往的研究表明，与天然骨料相比，再生骨料具有孔隙率较高，密度较小，吸水性增强和骨料强度较低等特点。

1.2 配合比

张亚梅等[4]在普通混凝土的配合比设计基础上，提出了废弃混凝土的预吸水配合比方法，认为通过掺加优质粉煤灰、减水剂或两者复合，可成功配置同时满足工作性和强度要求的再生骨料混凝土。为了解决再生骨料吸水率较大引起的再生骨料混凝土工作性、强度、耐久性问题，Tam Vivian WY等[5] 提出了二次搅拌的配合比设计方法，即先将再生骨料在水泥浆中搅拌，然后在加入剩余的水及细骨料等。与普通方法得到的再生骨料混凝土相比，二次搅拌法能明显提高再生骨料混凝土的抗压强度。Jiusu Li等[6]在二次搅拌法的基础上提出了预裹火山灰质粉末的方法，即在第一次搅拌的水泥浆中掺入粉煤灰、硅灰、高炉灰或其混合物。试验结果表明，再生骨料混凝土的工作性、强度及界面过渡区的密实度都有明显改善。

1.3 物理性能

由于再生骨料比天然骨料表观密度小,因此再生骨料混凝土的密度低于普通混凝土。随着再生骨料掺量的增加，再生骨料混凝土的密度有规律地降低。再生骨料混凝土的自重低，这对于降低结构自重，提高构件的抗震性能等有利。同时，由于其孔隙率大，使得再生骨料混凝土具有较好的保温性能。

1.4 力学性能

再生骨料混凝土强度与基体混凝土强度、再生骨料性能、再生骨料替代率、再生骨料混凝土配合比等因素密切相关。一般情况下，再生骨料混凝土的抗压强度低于基体混凝土或相同配合比的普通混凝土，降低幅度约10％～30％。再生骨料混凝土的抗压强度降低的主要原因是再生骨料与新旧水泥浆之间在一些区域结合较弱。但当基体混凝土强度较低或再生骨料混凝土设计强度较低时，再生骨料混凝土的强度反而高于基体混凝土的强度。

再生骨料混凝土的弹性模量较普通混凝土偏低15％～40％，且强度越高，弹性模量的降幅就越大。粉煤灰、硅灰等外掺剂的加入，能明显改善再生骨料混凝土的强度和弹性模量[6,7]。

1.5 干缩与徐变

与普通混凝土相比，再生骨料混凝土的干缩量和徐变量大约增加40％～80％。干缩率的大小取决于基体混凝土性能、再生骨料品质，以及再生骨料混凝土配合比。再生骨料表面粘附的水泥含量越高，再生骨料混凝土的干缩率就越大。Yamato和Emoto[8]研究发现，再生骨料与天然骨料同时使用时，再生骨料混凝土的干缩率增加；水灰比增加，再生骨料混凝土的干缩率增大。对于再生骨料混凝土干缩和徐变值较大的原因，通常认为是由于再生骨料表面附着的硬化水泥浆或再生骨料弹性模量较低导致的。还有观点认为，再生骨料本身的含砂增大了再生骨料混凝土的砂率，使得再生骨料混凝土的砂浆量提高，导致其干缩和徐变增大。

1.6 耐久性

由于再生骨料的孔隙率较高，吸水性较大，再生骨料混凝土的抗渗性、抗冻融性、抗硫酸盐腐蚀性、抗碳化性等耐久性指标较相同配合比的普通混凝土略差。粉煤灰能细化再生骨料的毛细孔道使抗渗透性有很大改善[6, 7,9]，从而提高再生骨料混凝土的抗冻融性、抗硫酸盐腐蚀性、抗碳化性。

1.7 结构性能

1.7.1 梁

Han等[10]、Belén等[11]、分别针对再生骨料混凝土梁的斜截面抗剪性能开展了相关试验工作，研究结果表明：相同混凝土强度的再生骨料混凝土梁与普通混凝土梁的变形和斜裂缝开展情况基本相似，但再生骨料混凝土的抗剪承载力偏小；随着再生粗骨料取代率的增加，再生骨料混凝土梁的抗剪承载力有下降的趋势。有关再生骨料混凝土梁的抗弯性能试验表明，再生骨料混凝土梁的承载能力与普通混凝土梁差别不大，但变形和裂缝宽度较普通混凝土梁略大。