节能环境下再生混凝土的应用

节能环境下再生混凝土的应用

发表时间：2019-08-13T16:28:46.323Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：吴妙映

[导读] 本文拟试讨论用废旧混凝土制备再生粗骨料，用其替代部分普通粗骨料制备节能再生混凝土技术与经济的可行性。

东莞市光泰混凝土有限公司身份证号码：44190019850728xxxx

摘要：当前国内广泛采用的建筑垃圾处理办法是郊外填埋或堆放，相对简单。一是可能占用有限的潜在耕地资源，二是外运过程可能产生大量粉尘，对周边环境卫生和空气质量造成很多不利影响。如何提高建筑垃圾资源化率，成为摆在我国建筑行业节能发展面前的重要问题。本文拟试讨论用废旧混凝土制备再生粗骨料，用其替代部分普通粗骨料制备节能再生混凝土技术与经济的可行性。

关键词：再生混凝土；节能技术；应用

一、再生混凝土应用现状

再生混凝土技术，是将建筑垃圾通过清洗、破碎、分级后作为混凝土骨料，加入水泥砂浆配制混凝土的技术。这种混凝土具有减少建筑垃圾对环境的污染，降低天然砂石料开采量与开采能耗，保护绿色植被生态等特点，所以近些年来对再生混凝土的研究和应用开发，备受政府有关部门和建设工程界人士的关注。目前，国内对再生骨料的研究，主要是从建筑垃圾中分离出其中的混凝土块，然后经过破碎作为骨料进行研究。由于建筑垃圾中含有大量的废砖、废瓦、渣土等物质，所以此次试验的对象是含有废砖、废瓦、废混凝土块的建筑垃圾，将它们进行破碎，用作再生骨料进行研究。

相比普通混凝土，再生混凝土具有自重轻、孔隙率大、保温隔热性能好和透水性强及强度低的特点。当前再生骨料常用于道路工程垫层、素混凝土垫层、大体积混凝土、混凝土砌块砖等方面。通过一定的技术途径对再生骨料进行合理处理，也可以用来配制高性能混凝土从而广泛用于各种承重结构中。当前，对再生混凝土的应用还应从发展其优点并将其缺点转化成优点这一基本思想出发，提高废混凝土的利用价值。因而，鉴于再生混凝土的各种特点与普通混凝土相比有明显不同，可以针对再生混凝土的特点设计出相应的符合社会有关需求的产品。在技术可行性的前提下，性价比是决定再生混凝土能否得到广泛应用的最重要因素。经济性方面，应用再生混凝土除了要考虑其本身的生产成本外，还应当综合考虑城市垃圾处理的有关费用和再生商品混凝土产生的环保效益以及本地区天然骨料储备，从再生混凝土的工程造价和所产生的社会效益、环保效益进行综合经济评价。

二、再生混凝土研究与应用中存在的问题

1、我国对再生混凝土的研究与国外还有一定差距，尚不能很好地服务于再生混凝土的实际应用，无法根据原有混凝土性能和使用地域指导其工程应用。

2、我国地域广泛，配制混凝土的原材料存在很大差异，所制得再生骨料的质量也存在天壤之别，难以统一利用，不利于再生混凝土技术的推广。

3、目前废弃混凝土的强度普遍偏低，主要用于建筑的垫层和低强混凝土的配制，极少应用到建筑物的承重构件中，使用范围非常有限，不能完全保证建筑工程的需要。

4、为了提高再生混凝土的性能，需在其配制过程中添加硅粉、粉煤灰及外加剂等，其生产还需采用特定的机械和工艺，处于经济劣势。

5、目前缺乏针对再生混凝土的设计、施工和验收等方面的规程和标准，再生混凝土难以得到大范围应用。

三、影响再生混凝土性能的因素

1、原混凝土强度

在同水灰比的条件下，再生骨料强度越高，再生混凝土的强度也就越高。而再生骨料的强度与原混凝土的强度息息相关。高强原混凝土制得的再生骨料可用于配制高强再生混凝土。研究表明，用抗压强度为60MPa的原混凝土生产的再生骨料可以配制出抗压强度为80MPa 的再生混凝土，并且其应力应变曲线与普通混凝土相似[16]。

2、水灰比

再生混凝土抗压强度受水灰比的影响最大。有研究表明，当水灰比为0.38时，再生混凝土的强度仅为普通混凝土的60%，而当水灰比超过0.60时，再生混凝土的强度可达到普通混凝土的75%以上。另外，对再生骨料进行清洁可以适当提高再生混凝土的抗压强度。再生骨料的孔隙率较大，吸水率较高，在配制混凝土时，骨料吸水改变了实际的水灰比，在低水灰比时，实际水灰比改变最大，所以对强度影响最大；水灰比较大时，骨料所吸收的水分占用水量比例较小，所以再生混凝土强度较普通混凝土变化小[16]。

3、再生骨料取代率

研究表明，当再生骨料的取代率不超过30%时，再生混凝土7d、28d、60d、90d的抗压强度与普通混凝土几乎相同；随着再生骨料取代率的增大，再生混凝土的抗压强度较普通混凝土不断下降[16]。

四、节能再生混凝土性能研究

1、混杂效应机理研究

混杂效应的机理主要归因于在水泥基形成结构与受载过程中，由于不同结构层系上的纤维的性质与尺度不同，抑制了裂缝的引发与扩展，减少或缩小了裂缝源的数量与尺度，同时纤维在性能层系上又互相补充，从而增强混凝土的各项性能。混凝土中裂缝扩展包括微裂缝与宏观裂缝的扩展，几何尺度较小纤维的主要作用是抑制微裂缝的引发，而几何尺度较大纤维的主要作用则是抑制宏观裂缝的扩展，混凝土中不同几何尺度的纤维共同起到增强作用，产生混杂效应。

2、力学性能研究

掺入混杂再生纤维后，各取代率下RAC的劈裂抗拉强度、抗折强度及变形性能显著增强，但抗压强度略有下降。为了提高RAC的力学性能与抗裂性，在RAC中掺入聚丙烯纤维和钢纤维，通过改变纤维的掺入方式与掺量对RAC的基本强度、拉压比、弹强比和脆性等进行研究。结果表明：掺入混杂纤维后，RAC的抗压、劈拉强度均得到不同水准的提高，脆性降低，抗裂性能提高。在RAC中加入混杂钢纤维，

以混杂钢纤维掺率为参数，分析RAC的坍落度与力学性能。结果表明：随着混杂钢纤维掺率的增大，RAC的坍落度逐渐降低，但其抗压、劈拉、抗折强度和弹性模量均得到不同水准的提高。最后，通过试验数据拟合出混杂钢纤维RAC抗折强度计算公式。通过试验研究了钢纤维与聚丙烯纤维的不同掺入方式与不同掺量对RAC力学性能的作用。结果表明：在RAC中加入钢纤维后，其各项力学性能均得到增强；在RAC中加入聚丙烯纤维后，其抗压强度轻微下降，但劈裂抗拉强度与弹性模量得到明显增强；在RAC中加入混杂纤维后，其抗压强度处于前两者之间，劈裂抗拉强度明显增强，弹性模量取决于钢纤维掺量。且加入纤维后，RAC的破坏由脆性变为塑性。

3、梁抗弯与抗裂性能研究

通过对HFRAC梁的受弯试验，分析试件梁的破坏形态、荷载－挠度曲线变化、荷载－钢筋应变变化、梁裂缝发展情况以及裂缝间距与宽度等抗裂性能，并提出HFRAC梁开裂弯矩与短期荷载作用下最大裂缝宽度计算公式。为了提高RAC的抗裂性能，在RAC中掺入不同组合有机纤维，分析HFRAC梁的开裂荷载、荷载－挠度曲线、荷载－裂缝宽度曲线以及裂缝数量等抗裂性能。结果表明：掺入混杂有机纤维后，HFRAC梁的抗裂性得到增强。其中，同时掺入聚丙烯与聚丙烯腈纤维的梁的抗裂性能显著增强。为了减少钢纤维用量，采用层布式的方法将混杂钢纤维放置于梁的下部。通过改变混杂钢纤维的掺量，研究其对HFRAC梁的破坏形态、极限荷载、平截面假定、荷载－挠度曲线以及跨中纵向受拉钢筋应变等抗弯性能的影响。

结束语

再生混凝土技术的开发应用，不仅从根本上解决废弃混凝土的处理难题，还大量节省天然骨料资源，减少对大自然的索取，是发展绿色混凝土的重要途径之一，符合可持续发展要求，具有重要的经济、社会和环境效益。目前应进一步加强再生混凝土关键技术的研究，尤其是再生混凝土中外加剂的应用技术研究，制定相关规程和标准，为再生混凝土的发展提供理论和技术指导。

参考文献：

［1］陈彬．钢纤维再生混凝土抗压强度试验研究［J］．混凝土，2018（28）：364－366．

［2］孔成刚．钢－聚丙烯混杂纤维再生混凝土力学性能试验研究［J］．混凝土，2017（21）：105－107．［3］孙东华．钢纤维再生混凝土的力学性能研究进展［J］．混凝土，2019（15）：226－227．