再生混凝土技术与发展研究

再生混凝土技术与发展研究

摘要：总结了再生混凝土的技术发展，主要包括再生混凝土的配合比设计、结构性能、界面特征、改善措施。结果表明，废弃混凝土的再生利用是可行的，可以用于土木工程的非承重构件和某些承重构件中。最后，结合国家的可持续发展战略，提出了再生混凝土技术开发需要进一步研究的问题。

关键词：再生骨料；再生混凝土；力学性能；耐久性；造价分析【中图分类号】tu528

1 再生混凝土配合比设计和结构性能

1.1 配合比设计

混凝土配合比设计的任务是将水泥、粗细骨料和水等各项组分材料进行合理的配制，使所得混凝土满足工程所要求的各项技术指标，并符合经济原则。对于再生混凝土，还没有统一的配合比设计方法。常用的方法有如下几种：（1）遵循普通混凝土配合比设计方法。由于再生骨料吸水率高，用该法配制水灰比较低的再生混凝土工作性较差，又由于改变了水灰比，实际用水量降低，拌制的混凝土的强度有所提高。因此该方法适宜配制强度等级较低如c25及以下等级的再生混凝土；（2）以普通混凝土配合比设计方法为基础，根据再生骨料吸水率计算所得的水量计入拌和水中或用水对再生骨料进行预处理。该法的特点是所得的再生混凝土和易性较好，满足施工要求，但改变了水灰比，增加了实际需水量，在一定程度上降低了混凝土的强度；（3）以普通混凝土配合比设计方法为基础，

用相同水灰比的水泥浆对再生骨料进行预处理，或者拌合时直接增加水泥和水用量。该方法的最大特点是不会改变水灰比，混凝土的强度可以控制，但却增加了水泥的用量。粗骨料种类对混凝土性能有很大影响，在进行混凝土配合比设计时，强度公式中应考虑到粗骨料种类的影响。

1.2 结构性能

通过合理的配合比设计，再生混凝土的强度与普通混凝土相差不大，而在干缩、抗冻融性和抗渗透性等方面较普通混凝土差。因此，在合理设计的混凝土承重构件与结构中，使用再生混凝土是可行的。目前，对再生混凝土结构性能方面的研究相对较少，而且大部分研究主要集中在基本性能研究上。在研究再生钢筋混凝土梁的抗剪承载力试验中，采用12根钢筋再生混凝土梁来确定斜裂缝和梁的最终抗剪承载力。研究表明，用普通混凝土的设计方法设计的再生混凝土梁偏于不安全。再生混凝土预应力梁的变形较普通混凝土梁的变形显著增加，而且再生骨料含量越高，梁的变形越大。

2 再生混凝土的界面结构特征和改善措施

再生粗集料混凝土与普通混凝土相比，由于组分复杂，存在两种浆体和两种界面，因而其力学性能受更多种因素的影响。尽管如此，努力改善再生集料与新浆体之间的界面粘结仍不失为提高再生混

凝土强度的一种有效措施。

2.1 再生粗集料混凝土界面特征

再生粗集料混凝土拌合物中，再生粗集料由于再生混凝土集料部

分或全部被已硬化的“老”水泥浆（砂浆）所包裹，被认为部分可溶（即有部分离子可能溶出），则再生集料溶解释放的粒子其最大密度集中在集料的表面，溶出的离子应该可以参与水泥的水化反应。由于靠近再生粗集料表面的液相浓度最大，所生成的水化产物将填充在界面区毛细孔隙内，对提高界面粘结强度有利。另一方面，由于此界面过渡区的晶体及孔隙等仍较水泥浆本体的大，再加上晶体的定向排列，仍然会成为再生混凝土的薄弱环节。

一般认为再生集料与新水泥浆体界面结合较强的原因可归结为

如下三个方面：（1）再生集料亲水性较强，能很快被水润湿，表面水膜可以较薄；（2）再生混凝土中，再生集料表面包裹着新的硬化水泥浆体（或砂浆），而再生集料与新水泥浆体（砂浆）之间弹性模量相差较小，有助于改善界面；（3）再生集料表面存在较多微裂缝，这些微裂缝会吸入新的水泥颗粒，这些水泥颗粒水化后对形成致密的界面结构有帮助。由于再生混凝土界面结合存在可以加强的可能性，因而可以弥补再生集料强度较低的缺陷，对改善再生混凝土强度有一定帮助。

2.2 再生混凝土界面结构改性措施

根据前述普通混凝土界面区结构的改善措施分析，至少可以从两个方面对再生混凝土界面过渡区结构进行改善：（1）掺入活性矿物掺合料；（2）改善集料表面状态。理论上，通过机械活化和酸液活化方法都可以对再生集料表面的状态加以改善（粗糙化），而用界面剂、有机耦合剂或环氧树脂等事先涂抹在集料表面则可以增强集

料与水泥浆体（砂浆）之间的粘结强度。将水泥和四种不同外掺超细矿物质与水按比例调成浆液，分别对再生集料进行浸泡、干燥等处理，试验期望能直接填充再生集料的孔隙，或与再生集料中的某些成分（如母体混凝土中水泥水化产物ch，c2s2h等）反应生成物能填充于集料孔隙中，改善再生集料孔隙结构，或浆液能将再生集料在破碎加工过程中受强大冲击力后所产生的微裂纹填补，从而提高再生集料和再生混凝土强度。结果表明，采用化学浆液浸渍法的确能提高再生集料强度，但该法的工程实际意义尚有待探讨。尽管如此，它为我们寻求再生混凝土的有效增强改性措施提供了一定的技术参考。

3 结论和建议

通过本文研究可以得到以下主要结论：

（1）再生混凝土技术能够从根本上解决废弃混凝土的出路问题，既减轻了废弃混凝土对环境的污染，又能节省天然骨料资源。随着再生混凝土实践和研究的不断深入，再生混凝土将成为一种常用的建筑材料，应用于越来越多的结构中去，具有显著的社会、经济和环境效益，符合可持续发展的要求，是发展绿色混凝土的主要途径之一。

（2）再生混凝土的基本性能与再生骨料的性能以及再生混凝土的微观结构密切相关。为了提高再生混凝土的各种性能，应从再生骨料生产工艺的优化和微观结构入手对再生混凝土进行研究。改善再生集料与新浆体之间的界面粘结是提高再生混凝土强度的一种

有效措施。可通过掺加一定量活性矿物掺合料（如粉煤灰、高炉矿渣、硅粉等）来实现。对再生集料表面采取物理或化学活化措施，以及进行涂层处理，可以改善其与浆体之间的界面结构，但该方法的实用性有待进一步探讨。

（3）再生混凝土的配合比设计不能简单套用普通混凝土的配合比设计方法，再生混凝土的施工工艺也有别于普通混凝土。建议以普通混凝土配合比设计方法为基准，同时进行废混凝土骨料预吸水，并掺加粉煤灰、减水剂等，可使再生混凝土的性能满足设计要求。

（4）在工程应用研究中，不仅要进行提高再生混凝土强度的研究，而且对其耐久性如抗渗性、抗冻性及抗磨性等也要加强研究，逐步实现再生混凝土的高性能化。

（5）国内外对再生混凝土材料性能的研究成果表明，配合比设计合理的再生混凝土基本上能够达到普通混凝土的性能要求，应用于土木工程中是可行的。为了推广再生混凝土，需要对其结构性能（抗弯、抗剪、抗冲切等）进行专门的研究，制定出再生骨料品质评价的技术标准以及再生混凝土的结构设计规范。

（6）由于再生混凝土与普通混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面存在重要的差别，现行普通混凝土的标准、规程等不适合再生混凝土。因此，应从政策和财政上鼓励和资助再生骨料和再生混凝土的研究开发，并设立专门的基金资助对再生骨料以及再生混凝土的基本特性的研究，从而制定出适合我国国情的再生混凝土