碎砖骨料再生混凝土耐久性研究综述

宗兰，顾月芹，张士萍，汤洁，王磊

（1.南京工程学院，江苏 南京 211100；2.安徽建筑大学土木工程学院，安徽 合肥 230601）

碎砖骨料再生混凝土耐久性研究综述

宗兰1，顾月芹2，张士萍1，汤洁2，王磊1

（1.南京工程学院，江苏 南京 211100；2.安徽建筑大学土木工程学院，安徽 合肥 230601）

介绍了碎砖骨料再生混凝土耐久性的研究现状及意义，并对碎砖骨料再生混凝土耐久性的试验研究内容、研究思路、工艺路线、关键问题等进行了具体阐述。

碎砖骨料；再生混凝土；耐久性；工艺路线

0 引言

碎砖再生混凝土骨料是指把拆迁既有建筑的剩余物碎砖，经过鄂式破碎机破碎、筛分，并按一定的级配混合后形成的，满足配置不同性能和使用要求的混凝土骨料。再生骨料的材料有多种[1]，本文主要讲述碎砖骨料再生混凝土。

与普通混凝土相比，碎砖骨料再生混凝土具有以下特点[2]：①再生混凝土拌合物的粘聚性和保水性好；②再生碎砖骨料混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗拉弹性模量均降低，表明再生混凝土脆性降低，韧性增加；③再生碎砖骨料混凝土孔隙率大，保温和隔音效果较好。

碎砖骨料再生混凝土是绿色混凝土，完全满足世界环境组织提出的“绿色”的3项意义，即：节约资源、能源；不破坏环境，更有利于环境保护；资源的重复利用，既能满足当代人对建筑功能的需求，又不给后代人留下垃圾，碎砖骨料再生混凝土是一种绿色混凝土[3]。碎砖骨料再生混凝土可用在多种构筑物中，另外，发展再生骨料混凝土在灾后恢复自救上具有重大的经济意义[4]。

1 碎砖类骨料再生混凝土耐久性的研究目的与意义

在已经结题的住建部研究课题“碎砖类骨料再生混凝土的性能研究”中，已经研究了碎砖类骨料再生混凝土的制备方法，而且研究了碎砖骨料再生混凝土的工作性能和基本力学性能。专家鉴定认为:把既有建筑拆除的碎砖，经过加工破碎，部分代替天然碎石，不仅使废物得到利用，又节约碎石，有利于环境保护和可持续发展。同时，专家也提出了一些问题，其中最主要的就是碎砖类骨料再生混凝土的耐久性问题。如果经过研究，能够基本掌握碎砖骨料再生混凝土耐久性的规律，探讨出提高碎砖类骨料再生混凝土耐久性的方法，这就为碎砖骨料再生混凝土在实际工程推广应用提供依据。即推动既有建筑拆余物的再生利用，又能推动我国建筑业向绿色、环保减排发展，能够起到示范作用。

2 再生混凝土耐久性研究状况和发展趋势

再生混凝土技术始于二战期间。几十年来的研究主要包括以下主要内容。

2.1 碎砖骨料再生骨料氯离子侵入

氯离子通过再生混凝土内部的孔隙和微裂缝体系从周围环境向再生混凝土内部迁移，其传输过程是一个涉及到许多机理、复杂的物理化学过程。氯离子的渗透会引起钢筋锈蚀，严重威胁再生混凝土结构的耐久性。

杜婷[5]、肖开涛[6]等认为再生混凝土加入矿物掺合料可以有效地改善再生骨料混凝土的氯离子渗透性。 胡波等[7]通过试验证实，虽然再生混凝土的抗氯离子渗透性要比普通混凝土差,但仍能满足一般条件下的使用要求。

2.2 大气中CO2对再生混凝土碳化作用

再生混凝土的碳化是指空气中的CO2气体与混凝土中液相的Ca(OH)2作用，造成混凝土pH值下降和混凝土中化学成分改变。它也是钢筋锈蚀的重要原因之一。

张珍等[8]提出，再生混凝土的碳化深度随再生粗骨料取代率的增加而增大；肖建庄等[9]认为再生混凝土的碳化深度与碳化时间的平方根成正比,碳化速率随碳化龄期的增长而减缓。

2.3 冻融作用

碎砖骨料再生混凝土的冻害是由于游离水和孔径较大的毛细水结冰造成的，对其冻融破坏的机理认识，目前尚无公认的、完全反映混凝土冻融破坏机理的理论，公认程度较高的是静水压假说和渗透压假说。覃银辉等[10]认为，在未掺防冻剂之前,再生混凝土根本就不适合受冻。王军强等[11]提出采取外掺粉煤灰配置再生混凝土,其抗冻性会有很大程度的提高,可以满足寒冷区域环境下使用。

2.4 碎砖骨料再生混凝土徐变收缩

碎砖骨料再生混凝土的收缩机理同普通混凝土基本一样，但是目前关于碎砖骨料再生混凝土的收缩值还没有文献记载。

2.5 水渗透

碎砖骨料再生集料在破碎过程中产生的裂缝，还有碎砖再生集料中的老界面都将改变再生混凝土内部的孔结构，增大再生混凝土的孔隙率，从而增大其渗透能力[12-14]。

Limbachiya[15]的试验得出：粗集料取代率小于30%时，再生混凝土抗渗性能降低不大；Helene[16]的试验结果表明：对于水灰比相同的再生混凝土与普通混凝土，再生混凝土的渗透性随水灰比的增大而增加；再生混凝土的渗透性则约为普通混凝土的3倍。碎砖骨料再生混凝土的渗透性能目前也未见文献记载。

3 研究方法和研究思路

3.1 研究方法

由于碎砖骨料再生混凝土目前没有规程和标准，本实验参照混凝土相关试验方法和再生混凝土试验方法，同时借鉴砌体结构的试验方法，探讨碎砖骨料再生混凝土的收缩率和耐久性能。

3.2 研究思路

首先配置混凝土力学性能试件，已取得力学性能的相关数据，按照混凝土收缩率的标准试验方法制作试件，测定出再生骨料混凝土的收缩率；再按照混凝土耐久性的标准试验方法制作试件，以满足混凝土碳化试验、孔结构试验、混凝土含气试验、渗透试验、冻融试验等规定试件的要求。通过对比试验，掌握影响耐久性的主要因素和影响规律。

（1）再生混凝土收缩试验

①试件制备：试件截面尺寸根据混凝土中骨料的最大粒径确定。因采用石料最大粒径为31.5 mm，故试件截面尺寸应为150 mm×150 mm。又根据规定，试件的长度至少应比采用的测量标距长处一个截面边长，拟采用标距为200 mm，所以试件尺寸定为：150 mm×150 mm×400 mm。

②试验方法：收缩试件需在两侧面安装千分表，因此需要安装固定仪表的侧头，采用埋入式侧头，固定侧头时要注意使侧头埋在试件中部并保持其轴线与试件长轴一致；千分表的延伸杆采用玻璃棒，将玻璃棒端部磨平后粘结方形玻璃片，具体尺寸依具体情况而定，在固定千分表时要注意松紧适度。每组试件一次性搅拌、振捣成型，所有试件一并养护，养护3 d后安装千分表（自混凝土搅拌、加水开始计算），读初始读数[17]。

③试验结果：采用60 d龄期内的实验结果，混凝土的收缩值按下式计算：

式中：εα—t d后混凝土的收缩值；Nt—t d后混凝土的总变形值 （mm）；N0—混凝土的初始变形值（mm）；L0—测量标距（mm）;

每组取3个试件收缩值的平均值作为该混凝土的收缩值。

（2）抗碳化试验

试验采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》的快速碳化法。碳化深度测定：①在混凝土表面可采用适当的工具在测区表面形成直径约15 mm的孔洞，其深度应大于混凝土的碳化深度 （大于10 mm）；②用洗耳球或小皮老虎吹掉灰尘碎屑，并不得用水擦洗；③在凿开的混凝土表面滴或者喷1%的酚酞酒精溶液；④用游标卡尺或碳化深度深度测定仪测定没有变色的砼的深度。

（3）冻融性能试验

试验采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ82-85）快速冻融法。

3.3 工艺路线和关键问题的解决措施

（1）工艺路线；

（2）关键技术和问题及其解决措施。

关键技术是碎砖骨料再生混凝土的收缩率试验，试将碎砖骨料再生混凝土用到工程中推广的关键问题之一；碎砖骨料再生混凝土的耐久性能试验，也是碎砖骨料再生混凝土能否在实际工程中推广应用的重要问题。关键问题就是碎砖骨料再生混凝土的配置以及混凝土力学性能的稳定性。采取的措施：拟选定同一批碎砖骨料、同一批次水泥、同一批次碎石和黄砂、同一批次减水剂，配合比执行同一配合比，保证力学性能的稳定性以及耐久性测试的可比性。

[1]董云.再生骨料及再生混凝土研究进展[J].基建优化，2006，（1）：104－108.

[2]王莉莉.建筑废料再生混凝土的试验研究[D].西安：西北工业大学，2004.

[3]韩越，张新东，李福新，等.再生混凝土的应用分析[J].塔里木大学报，2007，（4）97－99.

[4]王凤.再生混凝土制备技术及主要性能试验研究[D].东北：东北石油大学，2006.

[5]杜婷,李惠强,郭太平,等.再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性试验研究 [J].武汉理工大学学报,

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[6]肖开涛,林宗寿,万惠文,等.再生混凝土氯离子渗透性研究[J].山东建材,2004，(1):31-33.

[7]胡波,柳炳康,张李黎.再生混凝土氯离子渗透性能测试与分析 [J].合肥工业大学学报,2009,(8): 1240-1243.

[8]张珍,闫宏生.再生混凝土的碳化 [J].混凝土, 2009，(11):34-36.

[9]雷斌,肖建庄.再生混凝土抗碳化性能的研究[J].建筑材料学报,2008，（5）:605-611.

[10]覃银辉,邓寿昌,张学兵.再生混凝土与普通混凝土抗冻性能的比较[J].混凝土,2007，(7):34-36.

[11]王军强,陈年和,蒲琪.再生混凝土强度和耐久性能试验[J].混凝土,2007，(5)：53-56.

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[13]Ravindrarajah R S,Tam C T.Properties of concrete made with crushed concrete as coarse aggregate [J].Magazine of Concrete Research,1985,37(130):29-38.

[14]刘玉莲，曹明莉，张会霞.再生混凝土耐久性研究进展[J].混凝土，2013（4）：94-97.

[15]Dhir R K,Limbachiya M C.Suitability of recycled aggregate for use in BS 5328 designated mixed [J].Proceedings of the Institution of Civil Engineers，1999，134(3):257-274.

[16]Salomon M,Levy,Helene P.Durability of recycled aggregates concrete:a safe way to sustainable development[J].Cement and Concrete Research,2004，(34): 1975-1980.

[17]GBJ82-85,普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法[S].

This article introduces the durability of recycled brick aggregate concrete and its study purpose, status quo and significance,and elaborates on the research content，research ideas,process routes and key problems of the durability of recycled brick aggregate concrete.

brick aggregate;recycled concrete;durability;process routes

宗兰（1956-），男，硕士，教授，长期从事建筑结构教学与理论研究。

岚嵘）（

2014-9-2）

本课题为①江苏省住建厅项目（NO：2013ZB07）；②南京工程学院大学生创新项目。