浅谈改善再生混凝土耐久性的措施

赵 斐

包头铁道职业技术学院（014060）

0 前言

随着现代建筑技术的发展，诸多老式建筑已无法满足现代化建设要求，需要拆除重建。 一般混凝土结构建筑物均具有一定年限的设计使用寿命，当设计使用寿命达到期限，建筑物会依照国家法律进行拆除。 混凝土建筑拆除以后会产生大量建筑垃圾。 据统计，我国平均每年产生建筑垃圾超过3 亿t。 倘若将建筑垃圾直接丢弃，不仅会对环境造成污染，也会造成资源浪费。 由此衍生再生混凝土的加工技术，实现建筑垃圾回收再利用。 但再生混凝土耐久性并不能完全满足现代建筑设计需求，还需要提高其耐久性。

1 再生混凝土概念

再生混凝土全称为再生骨料混凝土，是将建筑拆除或建筑冗余的废弃混凝土经过筛分、 破碎、清理工艺处理后，用以替代砂石等粗骨料，继而添加一定比例的水和水泥， 通过搅拌制成全新的混凝土。 对再生混凝土而言，用来制作再生骨料的废弃混凝土被称为基体混凝土，也有部分人员称其为原生混凝土。用此方式制作出的再生骨料强度比天然骨料低，并且其表观密度和堆积密度也远远不如天然骨料。此外，再生骨料的杂质含量也相对较高，部分骨料中存在裂缝，致使制成的再生混凝土孔隙率增大，具有较高的吸水率。上述再生骨料特性，导致再生混凝土与天然骨料制成的混凝土性能存在差异，特别是在混凝土耐久性方面具有显著差异[1]。

2 再生混凝土耐久性解析

2.1 碳化因素

空气中含有的二氧化碳透过混凝土中的孔隙向混凝土内部扩散， 当混凝土中具有一定水分时，会与水泥石中含有的氢氧化钙进行化学反应，继而生成碳酸钙，促使混凝土的氢氧化钙含量下降。 碳化是研判混凝土耐久性的重要指标，决定混凝土结构的使用时间。一般情况下，再生混凝土碳化程度会伴随水灰比持续增加而逐渐增大。 在相同的水灰比条件下，再生混凝土的碳化程度与普通混凝土相比较高。

2.2 抗冻融性

再生混凝土抗冻融性，是指混凝土处于水饱和状态下亦能在多次冻融作用下结构稳定， 对混凝土本身强度影响较小的性能。 混凝土的抗冻融性需要依据强度损失率计算、抗冻融指数等指标进行反映。我国北方地区相对寒冷，因此混凝土常受冻融循环作用，混凝土强度较低。 部分时候，冻融循环亦会和除冰盐产生协同影响，加剧混凝土的强度降低。抗冻融性对于北方地区的混凝土而言， 其性能高低决定建筑物耐久性[2]。

2.3 抗渗性能

能够导致再生混凝土耐久性强度降低的主要因素，多数与水存在紧密关系，因而抗渗性能也被作为评价混凝土耐久性的核心指标。 抗渗性是指混凝土抵抗水渗透的性能，不仅关乎混凝土的挡水、防水能力，也对混凝土抗侵蚀性、抗冻性产生直接影响。 一般情况下，混凝土抗渗性能高低决定于孔隙直径范围、孔隙分布、孔隙形状以及是否连贯。 相对而言，再生混凝土抗渗性远远小于普通混凝土，主要原因是再生混凝土中的再生骨料孔隙率较高，吸水性较为明显。

2.4 氯离子渗透性

氯化物由于其化学特性的原因，对于钢筋混凝土而言是一种极为危险的侵蚀介质。在孔溶液的pH高于10，倘若钢筋表面的氯离子浓度超过固定值时，钢筋避免覆盖的钝化膜将会受到破坏性的打击，促使钢筋局部酸化，加快钢筋锈蚀。 因此氯离子的渗透性能对于混凝土耐久性而言也极为重要。 再生混凝土中抗氯离子渗透性远远不足普通混凝土，同样是由于再生骨料孔隙率较高的原因。

2.5 抗硫酸盐侵蚀性

抗硫酸盐侵蚀性也是决定再生混凝土耐久性的重要指标，主要是因为硫酸盐可与混凝土中的水化碳酸钙产生化学反应， 例如氢氧化钙与C-S-H凝胶系列产生化学反应，形成新物质石膏或硫铝酸钙。 石膏和硫铝酸钙会产生体积膨胀，继而导致混凝土表层开裂或结构受到破坏。 由此衍生的裂缝会导致混凝土抗渗性能变差。 除此以外，抗硫酸盐侵蚀性较低也会影响到水泥水化物的黏结性能，进而导致水泥强度变低，耐久性遭到破坏。

2.6 其他

对于再生混凝土而言， 除上述材料性能外，还包括混凝土耐磨性、抗火性等重要性能。 混凝土的耐磨性高低决定于本身材料强度及硬度，特别是对于受磨损、磨耗作用的表层混凝土。 由于再生骨料的原因，再生混凝土的抗磨性能相对较差。 混凝土的抗火性则较为常见，意指建筑物发生火灾后混凝土抵抗火灾的能力。 一旦经受火灾后，再生混凝土材料结构强度及变形性能将会受到严重影响，导致结构性能大幅降低，产生结构安全威胁。

3 改善再生混凝土耐久性的几点建议

3.1 降低搅拌过程中的水灰比

通过降低再生混凝土的水灰比可有效提升再生混凝土的抗碳化性能。 研究表明，当再生混凝土的水灰比降低至普通混凝土搅拌的0.05～0.1，混凝土吸水率并不会产生较大的变化，具体变化情况见表1。

表1 水灰比变化对再生混凝土碳化影响

除此之外，降低搅拌过程中的水灰比，也可在一定程度上改善再生混凝土的抗氯离子碳化性以及材料耐磨性。 为合理提升再生混凝土耐久性，建议再生混凝土的配合比设计中水灰比控制在0.36以下。

3.2 掺杂一定量的粉煤灰

研究表明，在再生混凝土中掺杂一定程度的粉煤灰可以有效提升再生混凝土中的抗氯离子渗透性。 当粉煤灰掺入10%时，与未掺杂粉煤灰混凝土相比，吸水率降低30%，渗透度降低10%，重量损失率降低40%。掺杂粉煤灰在一定程度上也可提升再生混凝土的抗氯离子渗透性，氯离子渗透程度降低达20%。

3.3 使用半饱和面干状态的再生骨料

再生骨料含水状态不同，再生混凝土性能亦有所差距。 当再生骨料含水状态为完全干燥的状态时，抗冻融性一般；使用饱和面干状态的再生骨料时，混凝土抗冻融性有所提高；使用半饱和面干状态的再生骨料， 再生混凝土的抗冻融性显著提升。因此， 针对再生混凝土中的抗冻融性较低的问题，可适当选用半饱和面干状态的再生骨料，则可有效提升再生混凝土的抗冻融性及耐久性[3]。

3.4 使用二次搅拌法

为有效提升离子的渗透性能，可采用二次搅拌的方式。 具体而言，二次搅拌的方式分为两个步骤，首先， 在原材料当中按照比例加入50%的水搅拌60 s，继而添加一定比例的水泥搅拌60 s。 其次，加入另外一半的水搅拌120 s， 形成最终合适比例的再生混凝土。 测试结果表明，使用二次搅拌不仅可有效改善再生混凝土的抗氯离子渗透性，也可有效改善再生混凝土的碳化强度。

3.5 其他方式

除上述使用二次搅拌的方式提升再生混凝土的抗冻融性之外，也可通过减小再生骨料最大粒径的方式提升再生混凝土的抗冻融性。 研究表明，再生骨料的适宜粒径为15～20 mm。粒径越大，则相应制成的混凝土骨料抗冻融性也越大。 除此之外，也可通过添加引气剂的方式优化再生混凝土的抗冻融性，进而提升再生混凝土的耐久性。

4 结语

再生混凝土之所以耐久性低于普通混凝土，主要原因是由于制作混凝土的再生骨料孔隙率及吸水率相对较高，使再生混凝土的抗冻融性能、碳化因素、抗渗性能、氯离子渗透性、抗硫酸盐侵蚀性均低于普通混凝土。 提升混凝土抗渗性能，可通过减小水灰比、掺杂粉煤灰的方式加以改善；提高再生混凝土抗冻融性，降低水灰比、使用二次搅拌、减小再生骨料最大粒径、使用半饱和面干的再生骨料等方式，均可有效提升再生混凝土的抗冻融性；改善再生混凝土抗硫酸盐侵蚀性，可采用掺杂粉煤灰的方式。 除此以外，针对碳化因素及耐磨性问题，可通过减小水灰比的方式加以改善；或者使用掺杂粉煤灰、使用二次搅拌工艺，可有效优化再生混凝土的抗氯离子渗透性。 但就目前研究进展来看，有关再生混凝土防火、碱骨料的研究相对较少，其他方式也仅存于理论，是否能够将再生混凝土应用于实际工程，仍然需要进一步的测试研究。