再生混凝土抗压性能综述研究

王小龙 杨永富 张宇嘉 韦金城

（1.山东路桥集团有限公司 山东济南 250000；2.山东省交通科学研究院 山东济南 250000）

经过破碎处理、去除杂质、清洗并分级等过程的废弃混凝土，重新混合组配制成的再生混凝土骨料又称再生骨料。再生混凝土是再生骨料替换天然骨料制成的混凝土［1］。

混凝土的众多力学性能中，抗压性能对于混凝土的应用至关重要［2］。再生骨料替换砂天然骨料易导致混凝土抗压性能发生显著变化［3-4］。本文以有关再生混凝土抗压性能的研究内容为基础，总结了影响再生混凝土抗压性能的关键因素，分析了再生骨料自身特性、再生骨料的取代率、再生混凝土水灰比和其他掺合料等重要影响因素如何影响再生混凝土抗压强度，对进一步研究并应用再生混凝土具有良好的作用和意义。

1 再生混凝土抗压强度特征

近些年来，学者们对再生混凝土抗压性能的研究越来越重视并且越来越深入，然而，所获得的试验结果存在一定的差异［2］。一般认为，再生骨料及粉体具有孔隙率大、吸水性高、容易产生很多微小裂纹等特点，而这些特点在大多数情况下将使再生混凝土的抗压性能变差。比如，肖建庄等［3］研究得出不同强度混凝土制备出的再生骨料会使再生混凝土的抗压性能大大降低；秦善勇等［4］发现随着再生细骨料掺入（尤其是细骨料掺入了大于30%后），被掺入细骨料的再生混凝土抗压性能会明显变差。但也有其他学者发现再生混凝土的抗压性能在一定条件下会比普通混凝土好。比如，施养杭等［5］通过试验数据显示，当不同粗骨料来源的再生混凝土抗压强度在其取代率为50%时超过普通混凝土；霍洪媛等［6］将C40 废弃混凝土和C45 废弃混凝土进行破碎处理等过程后制成再生骨料，发现其使用不会显著地影响再生混凝土的基本力学性能。

众所周知，混凝土抗压强度受骨料自身性质、水灰比和掺合料的添加等因素的共同影响。因此，为明晰上述差异的原因，需要对相关关键因素进行分析。

2 再生混凝土抗压强度影响因素及规律

2.1 再生骨料自身性质

郝敬力［7］通过试验得出，在再生混凝土发生破坏的过程之中，有一部分再生混凝土中的再生粗骨料发生了劈裂的现象，说明在再生混凝土发生破坏的过程之中，再生粗骨料会影响其强度。因此，再生骨料本身的性质会对再生混凝土抗压强度产生直接的影响，再生骨料本身的强度越大，则再生混凝土的抗压强度越大。崔鹏［8］以C20 和C50 为母体混凝土制备再生混凝土骨料，制备再生骨料取代率为50%的再生混凝土并测试其抗压强度，得出RCA-50 再生混凝土的抗压强度明显高于RCA-20再生混凝土的抗压强度。

此外，压碎指标、粒径大小、吸水性等再生骨料本身的其他性质也会影响其抗压性能。黄朕宇［9］指出，当再生骨料的压碎指标太低时，再生混凝土的强度也会较低；再生骨料粒径较大时，再生骨料的吸水性较小，会影响再生混凝土的抗压性能。黄朕宇通过试验得出，再生骨料粒径较低时，制成的再生混凝土的抗压性能较差；而再生骨料粒径较高时，制成的再生混凝土的抗压性能较好。

2.2 再生骨料取代率的影响

再生骨料取代率也会影响再生混凝土抗压性能。学者们作了大量有关试验，通过改变再生骨料的取代率来记录其抗压强度的变化情况，发现其抗压强度与再生骨料的取代率之间没有固定的变化规律［10］。

再生骨料因取代率低而吸收水分时，水灰比会下降，此时，再生混凝土的抗压性能较好。因此，在这种情况下，再生骨料取代率越高，再生混凝土抗压性能越好。柯国军［11］等人通过控制其他变量，改变再生骨料的取代率在0%～60%范围内进行试验研究，也得出相似结论。

而再生骨料取代率较大时，部分再生骨料在再生混凝土在受压过程中会产生裂缝并不断延伸扩展，影响再生混凝土的密实度，造成其抗压性能较差。吴翔宇［12］的抗压强度试验改变再生骨料的取代率在0%～100%范围内进行，发现当再生混凝土中再生粗骨料的取代率低于60%时，再生骨料取代率越高，再生混凝土抗压性能越好，且有时比普通混凝土要好，出现此现象的原因是再生混凝土可能产生了比较好的级配，提高了再生混凝土的抗压性能［2］。而当再生骨料的取代率大于60%时，再生骨料取代率越高，再生混凝土抗压性能越差，出现此现象的原因是再生骨料本身的性质并不良好。

肖倍等人［13］用水灰比不一样的再生混凝土进行抗压性能测试，通过改变每组再生骨料取代率，记录观察再生混凝土立方体抗压强度的变化情况，得出再生混凝土抗压强度随再生骨料取代率增加的变化情况没有固定规律，在不同再生骨料取代率范围内，再生混凝土抗压强度的变化情况也不相同。

2.3 水灰比的影响

水灰比也会影响再生混凝土抗压性能。当再生混凝土的水灰比处于较高数值时，再生混凝土水灰比增加时，水泥浆体强度会降低，从而导致再生混凝土抗压性能较差。柯国军等人［14］用再生骨料全部取代原骨料，改变每组的水灰比，测定标准养护28d的抗压强度值，通过试验得出，水灰比越小，其抗压性能越好。再生混凝土不同水灰比时的抗压强度值变化如表1 所示。肖倍等人［16］用75%的再生骨料制成混凝土，通过改变水灰比测再生混凝土的抗压强度，也得到与上述相同的结论。

表1 再生混凝土不同水灰比抗压强度值

而水灰比较小时，水泥浆体强度也比较高，导致再生混凝土抗压强度较高，故此时再生混凝土抗压强度随着水灰比的提高而增加。Gupta［14］通过试验得出水灰比较小时，其抗压性能比普通混凝土差；水灰比较大时，其抗压性能比普通混凝土好。再生混凝土的抗压强度与水灰比并不严格呈线性关系，其抗压强度随着其水灰比的增加，呈先增加、后减小的变化，即存在某个最佳水灰比使再生混凝土的抗压强度最大。

2.4 掺合料的添加的影响

混凝土掺合料指在搅拌混凝土过程中额外添加的物质，掺合料加入到混凝土后，可以与混凝土中钙质材料发生反应、凝结硬化后产生强度或生成具有胶凝能力的水化产物，故掺合料的添加也会对再生混凝土的抗压强度产生影响。

郭文华等人［15］通过研究发现，硅灰的添加可以很大程度上降低水泥基材料的泌水性并提高其保水性，进而对再生混凝土的抗压性能造成影响。当增加硅灰取代水泥的取代率时，其抗压性能先变好后变差，存在某一取代率使其抗压性能最好。

在蒋建华等人［16］的研究中，在再生混凝土中掺加粉煤灰，也会对再生混凝土的抗压性能产生影响，且逐渐增加粉煤灰掺量时，再生混凝土抗压性能先变好后变差，在某一掺量下，再生混凝土抗压性能最好。谢勇［17］得出用石灰粉代替同量的粉煤灰时，再生混凝土的早期抗压强度会提高。

除传统掺合料外，当今纳米材料的发展也很迅速。我国对纳米材料的研究越来越深入，其中，纳米SiO2具有良好的亲水性和渗透性［18］，掺入水泥基材料中，可以改善其力学性能、孔隙比、加速水化速率等［19］。在再生混凝土中掺加纳米SiO2后，纳米SiO2可以快速与再生骨料中的Ca（OH）2发生反应产生凝胶物质填充再生骨料的缝隙［20］，进而提高再生混凝土的抗压性能。

覃盛昆等人［21］也通过研究得出，在再生混凝土中添加纳米SiO2，会对其抗压强度造成影响，对早期强度的影响尤为明显，随着纳米SiO2加入量的增加，再生混凝土抗压强度呈现先增加后降低的变化。试验中，在不同再生粗骨料取代率和龄期下，抗压强度最高的配合比中SiO2的掺量为3%。

2.5 纤维的掺入的影响

王嘉晖等人［22］发现，当掺入0%～0.5%的钢纤维时，再生混凝土的抗压强度提高，提高幅度为0%～26.4%。但当掺量比上述掺量数值高时，其抗压强度也会增加，但增加的速率明显变慢，甚至会有抗压强度减小的可能。产生上述现象的原因是钢纤维的掺量太多将影响混凝土的搅拌，导致孔隙率变大，所以强度会减小。

Katkhuda等人［23］在再生混凝土的再生骨料替代率为20%时，加入了玄武岩纤维，观察到逐渐加入0.1%～1.5%的玄武岩纤维时，再生混凝土抗压性能逐渐变好，最优的玄武岩纤维掺量为1%，其抗压性能最好。Wang等人［24］通过试验得出，当再生骨料替代率为100%时，提高掺入的玄武岩纤维从1kg∕m3到3kg∕m3，再生混凝土轴心抗压强度的增幅呈现出先增大后减小的趋势；当掺入的玄武岩纤维为2kg∕m3时，为最优掺量。

Hanumesh等人［25］通过试验得出，随着掺入聚丙烯纤维的体积分数从1%提升到2%，再生骨料替代率为50%、100%的再生混凝土抗压强度分别提高了20.7%～45%、15.7%～35.7%。Kumar 等人［26］研究发现，随着掺入聚丙烯纤维的体积分数从0.25%提升到1%，再生骨料替代率为25%、30%及35%的再生混凝土抗压强度分别提高了57.6%～108%、40.5%～90.9% 及45.5%～102.3%。

3 结语

通过上述研究可以得出，再生混凝土的受压破坏过程受再生粗骨料影响，再生骨料本身的性质会直接影响再生混凝土的抗压性能。除此之外，再生混凝土的抗压强度还受再生骨料取代率、水灰比、掺合料的添加、纤维的掺入的影响。再生骨料的取代率与再生混凝土抗压强度之间的变化情况并不固定。再生混凝土水灰比和再生混凝土抗压强度没有严格的线性关系，存在某个最佳水灰比使再生混凝土的抗压性能最好，且通过在再生混凝土中合理掺加掺合料或纤维，可以使再生混凝土的抗压性能变好。