郁世君

浙江省建筑科學設計研究院建筑設計院（315010）

0 引言

混凝土是非勻質的多相復合體,其結構不可避免地存在耐久性問題。與天然骨料相比,再生混凝土骨料不僅棱角多，且表面往往包裹著一層(或部分)砂漿，使得再生混凝土內(nèi)部骨料——漿體結構更為復雜，界面數(shù)量更多，因而再生混凝土的耐久性問題相對普通混凝土更是倍加突出。

1 再生混凝土的抗凍融性

因為凍融循環(huán)往往和冰鹽共同作用,所以混凝土的抗凍融性間接反映了混凝土抵抗環(huán)境水侵入和抵抗冰晶壓力的能力，是混凝土耐久性的一項評價指標。

混凝土的抗凍融性可以通過測量試件的抗凍耐久性指數(shù)DF(動彈性模量的變化)、重量損失率等加以反映。在所有的非破壞性試驗方法中,混凝土試件的長度是影響由凍融周期引起的混凝土內(nèi)部微裂縫的重要因素,而混凝土內(nèi)部微裂縫為混凝土的抗凍融性能優(yōu)劣的主要指標。

崔正龍[1]為再生混凝土抵抗凍融循環(huán)能力以及抵抗中性化能力方面做了基礎性試驗研究,試驗表明再生混凝土在水灰比相對較小的情況下，抵抗凍融循環(huán)能力較好，而抗碳化能力較差。國外的有關試驗研究表明，再生粗骨料—天然砂石混凝土具有比再生粗細骨料混凝土更好的力學性能和更低的孔隙率，以至有更佳的抗凍融性。

總體而言,飽和的再生混凝土的抗凍性不令人滿意,并不推薦將其應用到暴露在嚴峻氣候下的結構中。

2 再生混凝土的干縮性

再生骨料的顆粒棱角多，表面粗糙，成分中包含著相當數(shù)量的硬化水泥砂漿，砂漿體中水泥石本身孔隙率較大，且在破碎過程中其內(nèi)部往往會產(chǎn)生大量具有一定尺寸的裂紋，因此與天然骨料相比，再生骨料的吸水率和吸水速率大得多。吸水率高則必然導致失水后混凝土干縮增大，徐變增大。因此配制再生混凝土時，應綜合考慮骨料、水泥品種、配合比、養(yǎng)護方法和條件，以減小再生混凝土的收縮。水中和[2]等研究了6種混凝土的干縮性能，結果表明，各種混凝土的干縮都隨齡期的增長而增加。但在各個齡期，混凝土的干縮率依骨料類型不同而不同。再生骨料含量較低的混凝土的干縮在28 d齡期就基本完成，而再生骨料含量高于50%以上時，混凝土干縮持續(xù)的時間比較長，但大部分干縮在14 d內(nèi)已經(jīng)完成。在56 d以后，干縮速率十分緩慢，干縮的增量十分有限。崔正龍[2]在試驗中以100%再生骨料替代天然碎石和砂粒制備再生混凝土試件,在恒溫(20±2)℃,恒濕相對濕度（60±5）%的試驗室內(nèi)使混凝土試件自由干燥收縮180 d。試驗結果表明，再生混凝土試件與普通混凝土試件相比，干燥收縮率大，特別是早期干燥,幾乎達到了普通混凝土試件的2倍以上。對上述試驗結果分析可知，干縮性能的顯著差別與再生骨料摻入量的差別有很大關系。

3 再生混凝土的抗?jié)B性

混凝土的耐久性,與水和其它有害液體、氣體向其內(nèi)部流動的數(shù)量、范圍等有關,即抗?jié)B性能高的混凝土,其耐久性能優(yōu)越。因此,要研究高性能混凝土,就不能不關注混凝土的抗?jié)B性能。

決定混凝土滲透性的因素可分為兩類:第一類包括混凝土拌和料的組分、拌和物配合比以及工藝參數(shù)，即拌和料的制備、成型和養(yǎng)護等;第二類是混凝土隨時間而發(fā)生的變化，即在外部環(huán)境、結構應力、流體性能和滲透條件等因素作用下，混凝土內(nèi)部發(fā)生的物理和化學變化。

影響混凝土耐久性的各種破壞過程幾乎均與水有密切的關系,因此混凝土的滲水性被認為是評價混凝土耐久性的一項重要指標?？?jié)B水性差的混凝土，水體容易進入混凝土內(nèi)部引起侵蝕、冰凍等破壞作用。

4 再生混凝土的碳化

空氣中含CO2約0.04%，在相對濕度合適的條件下，CO2能與混凝土中水泥水化生成的水化物如Ca(OH)2、C-S-H凝膠等起反應,稱為碳化?？諝庵械腃O2不斷向混凝土內(nèi)部擴散，導致混凝土孔溶液的pH值降低，當混凝土的pH＜10時，鋼筋的鈍化膜被破壞，鋼筋發(fā)生銹蝕，體積膨脹，混凝土開裂，與鋼筋的黏結力降低，混凝土保護層剝落，鋼筋面積缺損，嚴重影響混凝土結構耐久性。Salomon M.Levy[3]等人有關試驗發(fā)現(xiàn)再生混凝土的抗碳化性能略差于普通混凝土，其原因同樣是再生混凝土的孔隙率高于普通混凝土。

5 再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性

由于孔隙率及滲透性較高,再生混凝土的抗硫酸鹽和酸侵蝕性比普通混凝土稍差。水化作用產(chǎn)物，如C3AH、Ca(OH)2和C-S-H凝膠與硫酸鹽反應后,將生成膨脹性鹽,從而引起膨脹并導致表層開裂或軟化。

關于再生混凝土抗硫酸鹽侵蝕性的研究不多。早期，Nishibayashi和Yamura在這方面進行了一些初步探索,試驗采用100mm×100mm×400mm的棱柱體試塊，硫酸鹽溶液為濃度為20%的Na2SO4和MgSO4，共進行了60次循環(huán)。試驗結果表明再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性較相同配合比的普通混凝土略差。近年來,Mandal等人又進行了這方面的研究,試驗采用試塊為100 mm×100mm×500mm的棱柱體。溶液包括兩種，一為Na2SO4和MgSO4溶液,其濃度為 7.5%；另一為pH=2的H2SO4溶液。試驗結果表明,再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性略低于同水灰比的普通混凝土,這是由于再生混凝土的孔隙率高,抗?jié)B性差的緣故。Dhir等[8]研究了再生粗骨料取代率分別為0、20%、30%、50%和100%的再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性。試驗結果發(fā)現(xiàn),當再生骨料取代率小于30%時，再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性與普通混凝土基本相同；隨著再生骨料取代率增加,再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性降低,但差別不大。

6 再生混凝土的抗磨損性

再生骨料的抗磨損性同樣較差。從不同強度的基體混凝土中得到的再生骨料其抗磨性不相同。隨著基體混凝土強度的增加，再生骨料的抗磨性提高。Hansen的試驗表明，隨著再生骨料尺寸的減小，其抗磨性明顯降低。原因是再生骨料尺寸越小，其含有硬化砂漿顆粒的概率越大，而砂漿的抗磨性較差。

7 結論

通過本文研究可以得到以下結論:

1）對于再生骨料混凝土，由于其骨料吸水率高，吸水速度快，表觀密度、堆積密度小、壓碎指針大等特點，決定了再生混凝土具有抗凍融性差、抗?jié)B透性能差、干縮率大、抗侵蝕能力弱和抗磨抗滑性差的性質。

2）新砂漿與老砂漿之間的界面過渡區(qū)存在CH晶體的富集與取向排列現(xiàn)象，為再生混凝土的最薄弱環(huán)節(jié)，直接影響到再生混凝土的物理力學性能及混凝土的耐久性。

3）改善再生骨料與新漿體之間的界面粘結成為提高再生混凝土強度和耐久性的必要有效措施。

[1] 崔正龍,大芳賀義喜,北遷政文,田中禮治.再生混凝土耐久性的試驗研究[J].科學技術與工程,2006,23,4801-4805

[2] 水中和,邱晨,趙正齊,等.再生混凝土骨料含水狀態(tài)與新拌混凝土的性能[J].國外建材科技,2003,24(5):122

[3] Salomon M.Levy,Paulo Helene,Durability of recycled aggregates concrete:a safeway to sustainable development,Cement and Concrete Research 34(2004)1975–1980