基于再生混凝土在建筑工程中的应用及其性能评价

滕 艳（深圳市太科检验有限公司，广东 深圳518049）

随着我国房地产建设的大规模发展，我国已经成为了世界上最大的混凝土生产与消费大国。根据有关方面的统计，2009 年，我国混凝土的消费量已超过30 亿吨。而混凝土中砂石骨料占总质量的80%以上。因此我国每年的开山采砂石约为20 亿m3，造成了大量的环境污染。另一方面，由于市政拆迁改造、无序建造、重复建造等因素的存在，建筑垃圾也在不断增加，其中废弃混凝土占了很大的比例。由于废弃混凝土块中含有大量砂石骨料，如果能就地回收，进行再生利用，生产再生混凝土用到新的建筑工程上，则不但可以降低成本，还能减少环境污染。本文为此具体探讨了基于再生混凝土在建筑工程中的应用及其性能评价。

1 背景技术

在建筑工程中，混凝土作为主要的人造材料对自然资源的占用及对城市环境的负面影响是非常严重的。当前我国每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废旧混凝土以及工厂所生产的废旧混凝土的数量是巨大的。处理废旧混凝土不仅处理费用惊人，还需要占用大量的空间存放，污染环境严重，也严重浪费耕地，而由此引起的环境问题也十分出。为了解决环境与骨料的问题，混凝土的生产及施工技术迫切需要改进，走可持续发展的道路。理论和实践都证明再生混凝土是一种可持续发展的绿色混凝土，符合我国建筑业特别是房地产业可持续发展战略的要求，是今后混凝土的一个发展方向。

2 工作性能

在基本的功能性能上，再生混凝土随着取代天然骨料用量的增加，再生混凝土的密度有规律的下降；当100%取代天然骨料时，再生混凝土的密度为天然骨料混凝土的90%左右。据此可知，再生混凝土配制的再生混凝土构件的自重较低，有利于降低结构自重，提高建筑工程的稳定性能。同时，由于其孔隙率大，全部使用再生粗骨料的再生混凝土较天然骨料混凝土的热导率降低30%左右，再生混凝土引气后热导率降低40%左右，由此可见，使用再生混凝土能够有效地提高建筑工程的保温隔热性。

3 力学性能

再生混凝土的力学性能主要可以从以下几个方面进行分析：(1)再生混凝土的抗压强度低于相同配合比的天然骨料混凝土的抗压强度，而且再生混凝土的强度随基体混凝土强度的提高而上升；并随再生混凝土掺量的增加而降低，但是当再生混凝土的取代率小于30%时，再生混凝土强度降低很少。(2)水灰比对再生混凝土强度的影响较大，随着水灰比的减小，与天然骨料混凝土强度对比，再生混凝土强度降低的幅度越来越小。其中配制高强再生混凝土时，再生混凝土的来源和性质对再生混凝土的强度影响最大，而配制低强度的再生混凝土时，其对再生混凝上的强度影响很小。(3)再生混凝土与天然骨料混凝土相比，其干徐变量平均增加约为60%。收缩和徐变较大会对再生混凝土的推广和应用有一定的影响，这会使再生混凝土结构产生较多非受力裂缝，不利于结构的耐久性。但如采用较低水灰比或较高强度的再生混凝土，试验结果显示，可以降低再生混凝土的干缩和徐变。

4 耐久性能

耐久性是混凝土重要的力学性能，混凝土的耐久性通常被定义为抵抗外力而不受破坏的能力，而破坏有时等同于出现规定宽度的裂缝。再生混凝土中，再生混凝土表面包裹着水泥砂浆，同时，再生混凝土的亲水性强，能很快被水湿润，再生混凝土表面的许多微裂缝会吸入新的水泥颗粒，使接触区的水化更加完全，形成致密的界面结构。这样，由于界面结合得到加强，因再生混凝土耐久性较低而导致的再生混凝土性能的劣化会得到一定程度的改善。另外，由于表面粘附水泥砂浆，使再生混凝土的表面粗糙度比天然骨料有较大的提高。再加上在解体破碎的过程中，又增加了棱角效应，能够满足配置再生混凝土的需要。

5 影响因素

5.1 取代率

随着再生混凝土取代天然碎石骨料的增加，再生混凝土的抗压强度逐渐增大。当再生骨料完全取代天然骨料时，强度有一定幅度的下降。有研究显示，用再生混凝土50%取代天然碎石配置的再生混凝土的抗压强度与天然骨料配置的混凝土的抗压强度比较，再生混凝土的抗压强度反而增加。而还有研究显示再生混凝土随着再生混凝土的取代率的增加，再生混凝土的抗压强度会越来越低。但是也有资料表明如果废弃混凝土具有较高的抗压强度，即再生混凝土的强度比配置再生混凝土的强度高，则再生混凝土的强度随着再生混凝土的增加而增加。

5.2 砂率

在再生混凝土取代率一定的条件下，随着砂率的不断增加，再生混凝土不同龄期的强度也会发生变化。研究表明要获得一个工作性能良好的混凝土拌合物，在配合比设计时必须使砂浆能够包裹与粗骨料的表面，并能充满粗骨料之间的间隙，同时还有一定的砂浆富余。因此，在砂率过大时，在相同的水泥用量的条件下，在骨料表面的水泥浆就相对变得少了，使骨料之间的胶结力下降，此时的混凝土拌合物和易性也较差，造成混凝土的强度降低。在砂率较小时砂浆不足以完全包裹粗骨料的表面和填充骨料间的间隙，导致混凝土的和易性较差，密实性降低，从而降低混凝土的抗压强度。

5.3 水灰比

水灰比是影响混凝土抗压强度的最主要因素之一，在再生混凝土取代率、砂率一定的条件下，对于普通混凝土而言，混凝土的抗压强度一般与水灰比成反比关系，即水灰比越低，抗压强度越高。但对于再生混凝土而言，其强度与基体混凝土的强度和再生混凝土的配合比等密切相关。有研究显示，随着再生混凝土取代率的增加，混凝土的水灰比逐渐增大，混凝土各个龄期的抗压强度呈递减趋势，最大降幅在1/3 左右。机制在于增大了水灰比，混凝土的流动性明显改善，但保水性和粘聚性逐渐变差，混凝土抗压强度也随着水灰比的增大而逐渐降低。

6 前景展望

总之，再生混凝土是一种新型的绿色混凝土，解决了混凝土作为最主要的人造材料对环境的破坏与对生产资料的浪费。目前国内外对再生混凝土的基本性能研究工作正逐步深入，但由于再生混凝土的来源、生产工艺、实验条件和方法的差异，使再生混凝土性能不如普通混凝土稳定。为此仍需在以下方面进行研究：进一步研究不同再生混凝土取代率的再生混凝土建筑工程的性能，进一步研究不同再生混凝土砂率的再生混凝土建筑工程的性能，进一步研究不同再生混凝土水灰比的再生混凝土建筑工程的性能，建立再生混凝土建筑工程的有限元分析理论模型和方法。深入研究不同形式的再生混凝土建筑工程的性能，使研究成果系统化，以便应用于不同类型的实际工程。

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