李敏1 李有凯2
1.德州学院，山东省，253023
2.山东交通学院，山东省，250357
摘要：再生混凝土可以将一部分建筑垃圾转化为混凝土的粗细骨料，从两方面减轻建筑行业对自然环境的影响。但目前国内对于再生混凝土的研究还有很多不足，由于再生混凝土原材料性质复杂，再生混凝土的配合比设计方法还需进一步研究，这需要大量的配合比试验数据；关于再生混凝土的耐久性研究与改善方法也较为薄弱。
关键词：再生混凝土；正交试验；耐久性；孔结构
中图分类号：TU528 文献标识码：A
引言
随着政府提倡并日益普及的“垃圾分类”新风尚，将废旧建筑垃圾回收重新作为骨料生产的再生混凝土既可变废为宝又能降低成本，这种再生混凝土若能广泛使用则会大幅提升经济效益和社会效益。与天然骨料相比，再生骨料存在孔隙率比较大、微裂纹相对多的特点，导致再生混凝土的耐久性与强度都与同条件下的普通混凝土具有一定差距。我国北方地区的建筑物基本上都面临着遭受冻害的问题，抗冻性是混凝土耐久性中最重要的问题之一。
1 再生骨料混凝土的特性
（1）表观密度大。再生骨料是将废旧混凝土经机械破碎、清洗、筛分后形成的人工骨料，由于再生骨料表面会黏附部分水泥基体并且存在较多微观裂缝，导致其表观密度一般比同种类的原生骨料略有降低。通过文献测得试验数据，得出再生骨料表观密度下降 1.7%。（2）吸水率高。再生骨料细颗粒较多，比表面积越大，吸水率明显增大，使得同等条件下，再生混凝土水化反应过程中需水量增加。再生骨料可以洒水浸湿后再使用或者配合减水剂以及通过计算加大单位拌合用水量。（3）强度特性。区别于原生混凝土的特性是再生骨料混凝土强度与再生骨料取代率、再生骨料含水率、再生粗骨料品质等因素有关，受再生骨料取代率影响明显。主要表现为再生混凝土抗压强度随着再生骨料替代率的增大而减小。再生粗骨料取代率在一定范围内时抗压强度变化不大。取代率达到一定范围后（一般为 30%）抗压强度随取代率的增加快速减小。此外，再生骨料含水率越高、品质越好，来源越单一，再生骨料混凝土强度越大。
2 影响因素
2.1 再生粗骨料取代率及品质的影响
使用快冻法分别对再生粗骨料取代率为0、12.5%、25%、37.5%、50%的再生粗骨料混凝土进行了抗冻性能测试试验。不同再生粗骨料取代率的再生混凝土在经过最大120次冻融循环后，随着冻融循环次数的增加，再生混凝土的质量损失率越来越大，而由于再生粗骨料的空隙率较天然骨料要大得多，所以再生粗骨料的取代率越大，抗冻性能越差。相对弹性模量随再生骨料的增大也呈下降趋势。在经过120次最大冻融循环后，再生骨料取代率为12.5%的再生混凝土的相对弹性模量与天然骨料混凝土的相对弹性模量接近，可见在较低的再生骨料取代率下，再生混凝土的抗冻性能和天然骨料混凝土相差无几。但粗骨料取代率为50%时，再生混凝土的抗冻性能明显变差。
2.2 水灰比
再生混凝土水灰比的不同对其自收缩影响明显，主要是在不同的水灰比下再生混凝土内部的密实程度也有差异，内部水分迁移也随之改变。另外，混凝土低水灰比还使得混凝土内供水泥水化的自由水变少，混凝土在早期就可能产生较大的自收缩。与普通混凝土类似，全再生混凝土的自收缩出现相同的趋势，自收缩随着水灰比的降低而增大。通过实验发现全再生棱柱体试块的 28d、60d 的干燥收缩率随着水胶比大致呈现抛物线变化趋势。
2.3 纤维的影响
采用正交分析的研究方法研究了掺入不同种纤维（聚丙烯纤维、钢纤维）对再生混凝土抗冻性能的影响。在试验过程中采用快冻法进行试验，并通过测量经过最大 150 次冻融循环后试件的相对弹性模量和质量损失率作为评定混凝土抗冻性的指标。经过数据分析后，得到选用铣削波纹型钢纤维时的再生混凝土的抗冻性要好于掺入聚丙烯纤维的再生混凝土。纤维能够在混凝土中形成乱向结构，进而增强混凝土内部的约束力，抵消一部分膨胀应力，减小再生混凝土在冻融循环中的变形，抑制裂缝的进一步扩展，从而提升再生混凝土的强度和抗冻性能。
3 再生混凝土耐久性研究
3.1 氯离子扩散试验
采用清华大学研发的 NEL 法测试再生混凝土氯离子扩散系数[5]，通过测量一定时间内通过混凝土机体的氯离子电通量来反映混凝土的抗渗性能。试验所用仪器为 NEL-PD 型混凝土渗透性检测仪，先将切割后两组 100mm×100mm×50mm 的混凝土块在 20℃的水中真空保水 24h，之后放入专门的夹具中，在负极处倒入 3%浓度的 Na CL 溶液，在正极处倒入 0.3Mol/L 的 Na OH 溶液。 在相同试验条件下，以 A1 和 C40 各 3 块混凝土试块为一组进行氯离子扩散系数试验，最后对各组试验结果取平均值作为最后的结果，试验结果见图 1。由图 1 可以看出，强度相近的普通混凝土的氯离子扩散系数比再生混凝土小，再生混凝土的抗渗透能力比普通混凝土差，但氯离子渗透性能评价等级都是中等。本试验说明再生混凝土较普通混凝土致密性略差，在实际工程中可以采取加大混凝土保护层厚度或提高矿粉、粉煤灰等矿物掺合料改善其抗氯离子侵蚀性能。
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3.2 提高再生混凝土抗冻性能的措施
基于以上国内外关于再生混凝土抗冻性能的研究成果，归纳出以下再生混凝土施工时提高其抗冻性能的措施：①优选原材料，选取质量和级配良好的再生骨料并合理控制再生骨料取代率。②控制水灰比。研究表明，当 w/c 在 0.28 左右时，即使不添加任何外加剂，再生混凝土的抗冻性能也能满足要求。③掺入引气型外加剂。④掺入性能良好的矿物掺合料。大量试验研究表明，加入陶粒、粉煤灰、硅灰等矿物掺合料可使再生混凝土的抗冻性能有很大提高。⑤加强对再生混凝土的养护。再生混凝土的抗冻性会随水泥水化的程度而变化，养护的时间越长，水泥的水化程度越高，抗冻性能越好。
3.3 提高再生骨料品质
粒径大的骨料能够提供更大的收缩约束，对于水泥砂浆的水化收缩作用有着更大的阻力，对于降低再生混凝土的收缩有明显效果。预湿法能够在一定程度上去除再生骨料表面的部分老砂浆，增强骨料的基本性能以及界面性能，从而有效提升骨料对浆体的约束，改善混凝土的收缩性能。并且预湿法能够保证混凝土内部湿度保持一个较高的水平，延迟再生混凝土自收缩的时间。
3.4 耐硫酸钠侵蚀试验
A1和C40混凝土试块在硫酸干湿循环交替作用下线膨胀率不断增加，其中A1线膨胀率一直高于C40，这是由于有更多的硫酸根进入孔隙相对较大的再生混凝土中，反应生成的膨胀性钙矾石、石膏的量也相应变多。A1的线膨胀率增长幅度越来越快，这是因为硫酸盐腐蚀混凝土生成的膨胀性产物将混凝土机体胀裂，更多的硫酸盐进入混凝土内部，发生反应后生成了更多的膨胀性产物。
结束语
综上所述，随着环境保护要求的不断提高，再生骨料混凝土成了减少建筑固体废弃物、解决混凝土骨料开采不易、节约建设成本的不二之选，但是由于受再生骨料特性限制，再生骨料混凝土存在着自身缺点，限制了其推广应用。对其进行性质改良显得尤为迫切，今后改性再生骨料混凝土的研究和应用必将成为推动建筑业绿色发展的重要驱动力量。
参考文献
[1] 牛海成,范玉辉,张向冈,等.再生混凝土抗碳化性能试验研究[J].硅酸盐通报,2018,37(1):59-66.
[2] 高翔.骨料添加对再生混凝土抗冻性能的影响[J].粉煤灰综合利用,2019(2):39-41+45.
[3] 苏彩丽, 邢晓飞. 粉煤灰对再生混凝土力学性能影响的试验研究[J]. 散装水泥,2020(5):99-100.