再生混凝土的性能及其在现代结构中的应用

南 洋 伍 凯* 陈 峰 王益逊

(河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210098)

再生混凝土的性能及其在现代结构中的应用

南 洋 伍 凯* 陈 峰 王益逊

(河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210098)

为促进再生混凝土的推广应用，对再生混凝土的材料性能、工作性能、力学性能进行了分析，并对其在现代结构中的应用进行了论述，指出再生混凝土与钢管、型钢形成组合结构后可有效改善再生混凝土的力学性能与耐久性能，达到循环利用建筑垃圾，减小环境破坏的效果，是现代结构的发展方向。

再生混凝土，材料，性能，力学，应用

我国是一个资源极其短缺的发展中国家，经济发展越加受到资源不足的约束。从早期砌体结构再到钢筋混凝土结构，都消耗着河沙、石子、水泥这些自然资源，目前，我国的建筑工程、水利工程、市政工程、桥梁工程等仍以钢筋混凝土结构为主，建筑垃圾的总量已占到城市垃圾的30%～40%，其中50%～60%为废弃粘土砖和混凝土[1]。目前对建筑垃圾的处理方式主要是埋填或堆放处理，这将会给环境和土地资源带来巨大压力。为解决上述问题，一种有效的方法是对废弃粘土砖、混凝土加工再利用，形成再生混凝土。

再生混凝土[2]是将废弃粘土砖、废弃混凝土等破碎、表面处理并筛分后作为粗骨料或者细骨料，按一定比例代替砂石等天然骨料配制而形成新的混凝土。此方法对于发展循环经济，构建节约型社会具有重要意义，是我国实现绿色建筑与可持续发展社会的必然要求[3]。

1 再生混凝土的材料性能

再生混凝土中的骨料来源广泛多样，随机性明显。由于再生骨料是由废弃的建筑垃圾得来，而建筑垃圾由于拆除地、建筑类型、使用功能、环境因素、拆除方法等差异大，因此废弃混凝土、粘土砖回收时强度等级、碳化水平、破损状态不一，制成的骨料性能不稳定，离散性较大。

废弃混凝土、粘土砖尤其是使用期长、高碳化的混凝土及原使用阶段所受高应力状态的粘土砖，经过破碎加工时，废弃混凝土表面会产生一种灰白色粉状物，粘土砖表面有大量的裂痕损伤和肉红色粉末，导致表面毛糙，粘结力减弱。研究表明[4,5],与天然骨料相比,再生骨料(尤其是废弃粘土砖)由于烧制过程及破碎时的工艺原因，造成其孔隙率高,密度小,吸水性强和骨料强度低等特点。

为改善再生骨料的材料性能，提高其与水泥基的粘结力并发挥再生混凝土的优良特性，常用的方法是先与铁砂混合并高速振动，磨掉表面的硬化砂浆颗粒及杂质，筛分后，再用盐酸对再生骨料进行表面冲刷处理，冲洗掉表面能减弱与水泥基粘结力的粉状物，不仅能改善再生骨料与水泥基的粘结力和拌和物的和易性，也有效提高再生混凝土的力学性能。

2 再生混凝土的和易性

再生混凝土由于表面微裂痕和孔隙较多，损伤较大，导致拌制混凝土时吸水率可达到普通混凝土的1.15倍，从而使再生混凝土的流动性偏差，坍落度减小，严重影响了施工质量。再生混凝土的坍落度随时间损失严重，造成初凝时间缩短。综上，在配制再生混凝土时，应加入减水剂、缓凝剂等外加剂或采用对再生骨料提前润湿的措施，以保证再生混凝土的和易性。

3 再生混凝土的力学性能

国内外学者对再生混凝土的力学性能已经有了一定的研究。胡琼等[6]研究发现再生混凝土强度随基体混凝土强度的变化影响不大,但全再生骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低；学者B.S.C.J[7]通过试验发现再生混凝土立方体抗压强度与普通混凝土的立方体抗压强度相比,其强度降低了14%～32%。

针对此本文设计了再生粗骨料混凝土试验并得到如下结论。

3.1 粗骨料替代率对再生混凝土强度的影响

当养护龄期达到28 d时，再生混凝土强度随替代率的变化曲线如图1所示。再生粘土砖混凝土随粘土砖含量的增加强度逐渐减小；粘土砖含量不大于20%时，再生粘土砖混凝土强度虽略有下降，但下降幅度不大，仍能达到普通混凝土的强度等级；替代率为40%～80%时，强度折减一级；全粘土砖混凝土强度等级仅为C30。再生混凝土中废弃混凝土替代率为0%～20%时，强度线性递增；废弃混凝土的含量超过80%时，强度大幅度递增，全废弃混凝土再生混凝土强度接近普通混凝土。再生粘土砖、废弃混凝土替代率和强度基本符合线性递减关系；粘土砖的含量为20%～40%，相应的废弃混凝土的含量占80%～60%时，强度达到C35；替代率不小于60%时，再生粘土砖、废弃混凝土强度下降到C30。

3.2 粗骨料类型对再生混凝土强度的影响

粗骨料类型对于再生混凝土的强度有较大影响。只有替代率为40%时，再生废弃混凝土的强度介于再生粘土砖混凝土和再生粘土砖、废弃混凝土之间，其他替代率时强度都优于两者；骨料类型为20%粘土砖和80%碎石的再生粘土砖混凝土、20%废弃混凝土和80%碎石组成的再生废弃混凝土以及全再生废弃混凝土，强度等级均无下降，其中最优骨料类型为20% 替代率的再生废弃混凝土。

4 再生混凝土的应用、推广及意义

虽然混合再生混凝土的工程应用可以循环利用建筑垃圾、减少环境破坏，但其自身受力性能(尤其是以粘土砖为再生骨料的混凝土)有一定的缺陷。在现代的工程应用与进展中，再生混凝土很少单独使用，而是与钢管、型钢形成组合构件来补强再生混凝土，符合现代结构对材料的要求。

钢管、型钢再生混凝土组合结构是一种绿色环保的新型工程应用。钢管、型钢骨架对再生混凝土起到强约束作用，在实际工程的三向受压状态下，有效增强了再生混凝土的抗裂性能，抑制了收缩和徐变，具有承载力高、刚度大、耐久性能良好等优点，更适用于抗震结构中。将高性能再生骨料混凝土应用于组合结构中，弥补再生混凝土相比于普通钢筋混凝土结构在力学性能、耐久性能及资源经济性上的不足，将为再生混凝土应用于实际工程提供广阔的前景，是组合结构的主要发展方向。

5 结语

再生混凝土及其组合结构应用技术的发展为废弃混凝土、粘土砖等建筑垃圾的再利用提供了一条绿色循环途径，一方面可以解决大量建筑废材处理困难以及由此造成的环境污染等问题；另一方面，可以减少建筑业对天然骨料的消耗，缓解了对生态造成日趋严重的伤害。

钢管、型钢再生混凝土组合结构在我国已被广泛应用于现代超高层建筑结构、大跨度空间结构等抗震体系。将再生混凝土用于钢管、型钢中形成的组合结构，能有效改善再生混凝土的性能缺陷，同时，合理有效地实现建筑垃圾的再利用，大大降低了材料成本。因此，再生混凝土组合结构在工程中的运用，对我国工程领域的发展具有重要意义。

[1] 孙跃东，周德源.我国再生混凝土的研究现状和需要解决的问题[J].混凝土，2006(4):18-25.

[2] 肖建庄，李佳彬，兰 阳.再生混凝土技术最新研究进展与评述[J].混凝土，2003，25(10)：17-20.

[3] 肖建庄.再生混凝土[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[4] Topcu I.B., N.F.Gunean.. Using waste concrete as aggregate[J]. Cement and Concrete Research,1995，25(7)：39-43.

[5] Topcu I.B..Physical and mechanical properties of concrete produced with waste concrete[J].Cement and Concrete Resarch,1997，27(12)：1817-1823.

[6] 胡 琼，宋 灿，邹超英.再生混凝土力学性能试验[J].哈尔滨工业大学学报，2009，4(4)：33-36.

[7] B.S.C.J.Study on recycled aggregate and recycled aggregate concrete[J].Concrete Journal，1978(16)：18-31.

On performance of recycled concrete and its application in modern structures

Nan Yang Wu Kai* Chen Feng Wang Yixun

(CivilandCommunicationSchool,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)

In order to enhance the application of the recycle concrete, the paper analyzes the material performance, working performance, and dynamic performance of the recycled concrete, indicates its application in modern structures, and points out the recycled concrete can improve its dynamic and durable performance after combining with the steel pipe and steel, so as to recycle the construction rubbish and reduce the environment damages, and it is the development for modern structures.

recycled concrete, material, performance, dynamics, application

2015-06-21

南 洋(1993- )，男，在读本科生； 陈 峰(1993- )，男，在读本科生； 王益逊(1993- )，男，在读本科生

伍 凯(1980- )，男，博士，副教授

1009-6825(2015)25-0135-02

TU528

A