基于再生骨料的再生混凝土力学性能研究进展

余燕妮，程 勇

广州华夏职业学院，广东 广州 510935

0 引言

建筑业的快速发展加快了我国城镇化的脚步，但是，大量建筑垃圾随之产生并堆积。目前，建筑垃圾多采用填埋或露天堆放等方式进行处理，占用大量的土地资源，而且对水和空气资源等均产生了比较严重的危害［1-2］。作为主要的建筑材料，混凝土的消耗量非常大；同时，废弃建筑物的拆除产生了大量的废弃混凝土。再生混凝土技术的提出正是针对这些问题的一剂良药，并得到了一定程度的发展和应用。

近年来，从国外到国内，诸多专家学者都在对再生混凝土如何进行循环再利用进行了探索，再生混凝土的研究也有了许多新的进展。近5年来，像上海市、福建省、四川省等，各地区根据地域情况总结实践经验，先后出台了《再生混凝土及其制品应用技术规程》，为再生混凝土技术的进一步发展提供了参考。

目前，国内外诸多学者探索如何通过强化再生骨料进而提高再生混凝土的力学性能。再生粗骨料强化的基本方法有：微生物强化法、化学强化法、物理强化法等三种类型。这三类方法或是用化学药剂弥补再生粗骨料的缺陷；或用物理方法去除骨料表面的水泥砂浆，提高再次利用时骨料与水泥浆的粘结性；又或是依靠矿化微生物修复骨料的微裂缝来提高骨料性能。在此基础上，也衍生出了多种再生粗骨料的强化方法。

1 再生混凝土力学性能国外研究进展

Saif I.Mohammed，Khalid B.Najim等［3］提出了利用再生骨料生产自密实混凝土，在粗细骨料及减水剂四种不同取代率下，测试了混凝土的抗压、抗折强度。并在此基础上，测定了8根100mm× 150mm×120mm钢筋混凝土梁的弯曲刚度和韧性。试验研究表明：随着再生骨料掺量的增加，材料弯曲刚度和韧性都有降低。但是，即使替代率为100%，自密实混凝土的抗压强度仍可达到39MPa。

M.C.Limbachiya［4］设计了试验：对强度大于50MPa的混凝土进行粗骨料取代试验，结果表明：当再生粗骨料的取代率控制在30%以下时，制成的再生混凝土的强度与未进行取代的混凝土强度差别不大。

Nixon P.J［5］通过试验研究发现：同强度等级下，再生混凝土的抗压强度比普通混凝土会有所下降，但下降幅度最多不超过20%。

WescheK和SchulzK等［6］的研究结果显示：再生混凝土的抗压强度比普通混凝土低约10%，主要原因在于：砂浆与再生粗骨料之间的粘结不够牢靠。

K.K.Sagoe-Crentsil［7］的研究结果表明：若采用强化后的再生粗骨料100%取代天然粗骨料，不同的水泥种类对再生混凝土的抗压强度产生的影响非常大。

2 再生混凝土力学性能国内研究进展

段珍华，江山山，肖建庄等［8］通过试验，研究再生粗骨料吸水率的对再生混凝土性能的影响。其试验利用三组不同含水状态的再生粗骨料100%取代天然粗骨料，制出再生混凝土试块，测试其力学性能并与参照组进行比对。其试验结果：再生粗骨料在气干状态下，对混凝土的力学性能产生的影响最微小。

Kai Ouyang，Caijun Shi，Hongqiang Chu等［9］的主要观点：引起再生混凝土质量劣化的主要原因是粗骨料的粘结砂浆，并采用去除、聚合物浸渍、火山灰浆液浸泡、加速碳化养护和生物沉积等方法对粗骨料进行处理，提高再生混凝土的力学性能。

范红波，韩达光等［10］设计试验：采用拆除银川机场大桥产生的废弃混凝土，经破碎、筛分等处理得到5～10mm粒径的再生粗骨料。制作出1、2、3、7、14、28d的共6组，每组6个150mm×150mm×150mm的标准立方体试块测试其不同龄期抗压、抗拉强度。试验研究表明：再生混凝土的7d抗压强度达到其28d抗压强度的77%，其抗压强度随龄期而增长。

安徽理工大学的吴素瑶等［12］用PVA对再生骨料进行处理，设计了混凝土力学性能及抗冻性的影响试验。研究显示，再生骨料的优劣会对再生混凝土性能产生直接影响，品质佳的再生骨料制出的再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均较高，抗冻性能佳。

肖倍，安旭文等［11］通过钻芯取样，采用武汉市某工程原生强度为C55的混凝土作为粗骨料的来源，设计了四种不同粗骨料取代率情况下的抗压强度试验。其研究结果总结：再生混凝土的抗压强度值随着取代率的增加呈先降后再降的趋势，取代率80%左右时，其性能最优。

Bao Jiuwen，Li Shuguo，Zhang Peng等［13］设计试验:制备了水胶比为0.33和0.39的两种再生混凝土，选择0%、30%、50%和100%不同的取代量，并进行抗压轻度、快速氯离子迁移试验。得到结论：随着再生粗骨料掺入量的增多，再生混凝土中的氯含量和渗透深度显着增加，混凝土质量下降。

杨宁等［14］在传统强化法的基础上，尝试在再生骨料表面喷涂聚乙烯醇溶液，形成聚乙烯醇粘结层，增加骨料和水泥的粘结性能。并设计试验：再生骨料来自青岛市城市改造中某办公楼拆迁的废弃混凝土，利用喷涂聚乙烯醇溶液进行强化，制作出再生混凝土试块测试其抗压强度并设计对比组试验。试验结果分析表明，该方法可以提高再生混凝土立方体抗压强度约22%。

崔正龙等［15］人的研究表明：如果提高再生粗骨料表面砂浆的强度，使其强度高于要配制的混凝土强度等级，则可以配制出与普通混凝土的抗压强度相同的再生混凝土，但是碳化深度却变大。

3 再生混凝土力学性能研究中存在的问题

3.1 再生混凝土力学性能的研究缺乏系统性

很多地区根据自己总结的实践经验，制定出了《再生混凝土及其制品应用技术规程》，同时，东南大学、同济大学等也都进行了这一方面的研究。但是，再生粗骨料混凝土的研究，骨料来源、骨料性能、胶凝材料的性能等原材料及配置方法的差异性等问题是必须要考虑的。再生混凝土要广泛使用，其性能研究就要考虑尽可能多的因素的影响。但是，再生粗骨料混凝土的研究要有大量的研究数据作支撑，但现阶段各专家学者的研究基本上是基于自己试验结果得来，哪怕是基于同一种因素，不同材料来源及性能设计的试验，其结果也不尽相同，研究缺乏系统性。

3.2 再生混凝土耐久性问题的研究

再生混凝土的耐久性是其关键指标，关系到其能否大范围应用于建筑结构。诸多学者也针对再生混凝土的抗渗性、抗冻融性、抗硫酸盐侵蚀性、抗氯离子渗透性等进行了大量的研究探索，目前也都处于初级阶段；此外，再生粗骨料混凝土与普通混凝土在配合比、施工工艺等方面有较大差异；很多学者也尝试在再生混凝土中掺入钢纤维、竹纤维或纺织产生的纤维制品，进而增强再生混凝土的力学性能。但是，要广泛系统的研究推广仍需要比较长的一段时间进行探索。

4 结论

目前，基于再生骨料的再生混凝土力学性能的研究，一方面是探索含水率、氯离子、水灰比、骨料粒径、掺入料等对再生混凝土力学性能的影响，另一方面探索在强化再生骨料且取代率不同的情况下，再生混凝土力学性能的变化及其原因。

因为再生混凝土力学性能影响因素繁杂、骨料来源及性能差异等诸多方面的原因，这一方面的研究依旧阻碍重重。文章梳理了再生混凝土力学性能的研究进展状况，并针对研究中存在的问题给出了建议，为后续进行工程应用研究提供参考。