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1再生細(xì)骨料混凝土研究進展

對于混凝土的回收利用，國外的研究起步較早，在我國開始進行混凝土再利用課題研究之前，就開展了多次關(guān)于混凝土在利用專題會議，并對其中的可再生骨料回收進行了相關(guān)性能的研究，并將其物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)等進行了詳細(xì)的論述，制定了符合各國發(fā)展的政策法規(guī)，對實際工程進行了明確的規(guī)定。早在1980年美國制定了關(guān)于再生混凝土的相關(guān)法律政策，并在1996年和2002年對其中存在的一些不足進行了補充，從而保證了其國內(nèi)各項生產(chǎn)中出現(xiàn)的垃圾的合理處理。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在美國的20個州內(nèi)，幾乎全部的公路建設(shè)全部采用再生混凝土，而在26個州內(nèi)將再生混凝土作為建筑工程的基層材料，并且在各種法規(guī)中，對建筑垃圾中的混凝土在利用進行了明確的規(guī)定。目前，美國建筑行業(yè)中的可再生混凝土使用占到了全部建設(shè)項目中的一半左右。而在德國，在一條雙層混凝土公路中，再生混凝土的使用占據(jù)了幾乎全部的底層材料。另外，隨著再生細(xì)骨料混凝土的使用逐漸增多，德國對再生混凝土的質(zhì)量要求提出了相關(guān)規(guī)定，要求再生細(xì)骨料混凝土需要完全符合其國家規(guī)定的天然骨料混凝土標(biāo)準(zhǔn)，從而保證公路建設(shè)的質(zhì)量，防止由于再生混凝土的質(zhì)量不達標(biāo)，出現(xiàn)建筑物的二次拆建，造成更大的損失。同國外相比，我國的經(jīng)濟發(fā)展落后了大約半個世紀(jì)，對于混凝土中的可再生骨料的回收工作，成本遠遠高于國外技術(shù)。目前，我國提出了制定中長期社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，并通過各種措施鼓勵相關(guān)企業(yè)加大對建筑垃圾中混凝土的回收利用研究。我國已經(jīng)有數(shù)十家高校和研究機構(gòu)對再生混凝土的利用進行了長期的研究，例如武漢大學(xué)對當(dāng)?shù)貥蛎鎻U棄混凝土的利用，其通過對高強度的混凝土進行常規(guī)工藝研究，從而提供高強度的可再生混凝土，該研究制作的再生混凝土強度能夠達到60MPa左右，大大提高了我國在混凝土回收利用方面的研究。另外，通過研究發(fā)現(xiàn)，在不計算再生粗骨料吸水的條件下，不同再生骨料取代率試件能夠很好的取代傳統(tǒng)的天然骨料混凝土，且其同普通混凝土的流動相比，差別不大。

2再生細(xì)骨料混凝土的收縮變形試驗

2．1齡期對混凝土收縮的影響通過研究數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，除了再生細(xì)骨料的取代率達到100%的再生混凝土之外，其他取代率再生細(xì)骨料混凝土的收縮情況和普通混凝土之間沒有太大的差別，但是對于90d的混凝土，其收縮是比普通混凝土略大一些的。對于再生細(xì)骨料來說，其吸水率一般是高于天然砂的，因此，在使用再生細(xì)骨料混凝土?xí)r，其加水量大于天然骨料混凝土。在混凝土的齡期較短時，其內(nèi)的一部分水分會被其內(nèi)的微細(xì)粉吸收，且吸收后不容易失去，這時的收縮性不會出現(xiàn)較大的變化，因此，不會出現(xiàn)較大的差別。但是伴隨著混凝土的齡期逐漸增加，這部分被吸收的水分會對再生細(xì)骨料混凝土的收縮性造成重要的影響，該部分水分不會隨著混凝土的凝固而損失，從而導(dǎo)致再生細(xì)骨料混凝土的收縮值隨著其材料的齡期增加而增加。當(dāng)再生細(xì)骨料的取代率在100%以下時，其混凝土的干燥收縮率隨著取代率的增加而增加，但是其平均值是小于普通混凝土的。對于混凝土試件來說，收縮的過程中的收縮恢復(fù)現(xiàn)象會出現(xiàn)不同的變化。這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是由于外部環(huán)境中的濕度，當(dāng)外界濕度大于試件自身的濕度時，其材料不但不會失水，反而會出現(xiàn)吸水現(xiàn)象，直到其內(nèi)部水分含量和外界環(huán)境相一致，這個過程中會出現(xiàn)試件的收縮恢復(fù)現(xiàn)象。在標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護環(huán)境中，再生細(xì)骨料混凝土內(nèi)部的水分含量較多，從而使其內(nèi)部的濕度不斷增大。而對于天然砂漿來說，其內(nèi)的水分含量是較少的，且其自身的濕度較低，從而導(dǎo)致其不易出現(xiàn)收縮恢復(fù)現(xiàn)象。

2．2再生細(xì)骨料取代率對混凝土收縮的影響通過相關(guān)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著再生細(xì)骨料的取代率逐漸增加，其收縮率也在逐漸增大，在其取代率達到100%時，其收縮率達到最大值。這種收縮情況，會導(dǎo)致再生細(xì)骨料混凝土在形成構(gòu)件時出現(xiàn)較大的收縮裂縫，影響建筑的質(zhì)量。

3抗凍性能研究

根據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》的規(guī)定，對再生細(xì)骨料混凝土在不同凍融循環(huán)中的質(zhì)量損失，并對其相對動彈模量進行計算。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)能夠看出，對于不同礦物摻和料的情況，其再生細(xì)骨料混凝土的耐久性一般都會大于80%。而對于其耐久性指數(shù)，在不同礦物摻和料取代水泥時，再生細(xì)骨料會發(fā)生一定的變化，且礦渣粉的效果要遠遠好于粉煤灰。這種情況出現(xiàn)的主要原因是普通的礦渣粉的活性遠遠高于粉煤灰，因此，在摻和料不同時，其出現(xiàn)的效果完全不同。在常溫情況下，混凝土?xí)谌嘀g進行平衡轉(zhuǎn)化，而當(dāng)其處在負(fù)溫時，其內(nèi)部的的孔隙內(nèi)含有的水分，將會由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，從而導(dǎo)致混凝土受到凍害，破壞其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，影響建筑的質(zhì)量。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，對于簡單破碎再生細(xì)骨料混凝土的重量損失率以及動彈模量的損失率，其都會隨著細(xì)骨料取代率的增加而增加，這種現(xiàn)象說明對于混凝土來說，其細(xì)骨料的取代率越高，其抗凍性能越差。經(jīng)過顆粒整形法處理得到的再生細(xì)骨料混凝土，其重量損失率和動彈模量損失率則對再生細(xì)骨料的取代率沒有太大的反映，再生細(xì)骨料的取代率高低不同，其數(shù)值和原始數(shù)值相差不多。而當(dāng)細(xì)骨料的取代率達到100%時，其重量損失率則遠遠低于取代率較低時的損失。而對于動彈模量損失率來說，其值基本沒有變化。

4氯離子的滲透性

對于再生細(xì)骨料的氯離子滲透性研究主要是通過德國的RCM法，這種方法能夠?qū)υ偕?xì)骨料混凝土的滲透率進行準(zhǔn)確的測定。從數(shù)據(jù)研究上我們可以發(fā)現(xiàn)，不同的再生細(xì)骨料取代率對應(yīng)的滲透率存在著很大的差別。對于單摻礦物摻和料來說，其氯離子的滲透率較低，而對于復(fù)合摻和料的再生細(xì)骨料混凝土，其滲透性得到了明顯的提高，其中的復(fù)合硅灰能夠具有很強的抗氯離子滲透性，保證了建筑物的安全性。對于這種情況，其主要原因是由于其材料內(nèi)含有大量的超細(xì)礦渣粉和硅灰，這兩種材料都具有很大的比表面積，在水泥水化的過程中，其內(nèi)的一部分顆粒會發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，從而使再生細(xì)骨料混凝土的孔隙內(nèi)充滿這種物質(zhì)，此外，還有一部分的顆粒會移動到骨料和漿體的過渡區(qū)域，從而使這一區(qū)域內(nèi)的強度增加，提高其密實度，同時也減少了過渡區(qū)內(nèi)的定向排列，使其能夠具有更高的強度，防止建筑建設(shè)完成后出現(xiàn)裂縫。通過相關(guān)研究可以發(fā)現(xiàn)，在再生細(xì)骨料混凝土中添加一定數(shù)量的硅灰，能夠使其過渡區(qū)的寬度減小約20到49微米，從而大大增強其抗氯離子滲透性。對于提高再生細(xì)骨料混凝土的抗氯離子滲透性，不同的礦物具有不同的效果，但是都會使其抗氯離子滲透性得到提高。再生細(xì)骨料取代率對于混凝土的抗?jié)B性影響主要體現(xiàn)在以下幾點:首先是再生細(xì)骨料混凝土的用水量會隨著其取代率的提升而增加，因此再生細(xì)骨料混凝土的電通量也隨著取代率的提高而增加。另一方面是在再生細(xì)骨料中存在著一定數(shù)量的活性水泥石粉，其能夠增加有效膠凝材料的使用量，且再生細(xì)骨料的吸水率較高，從而導(dǎo)致再生細(xì)骨料混凝土?xí)谝欢ǔ潭壬辖档蜐{體中的有效水膠比例。

5抗碳化性能

本文針對再生細(xì)骨料混凝土的抗碳化性能研究選取了比較常見的6種不同的膠凝材料體系，其中礦物摻和料種類與用量如表1所示。通過實驗結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn):在不同種類的摻和料中，再生細(xì)骨料混凝土的抗碳化性能都有一定的提高，這說明其在一定程度上能夠提高再生混凝土的含堿量。對于再生細(xì)骨料混凝土來說，其礦物摻和料的加入，能夠?qū)炷恋慕Y(jié)構(gòu)進行一定的改變，使其能夠?qū)⒒炷恋慕缑娼Y(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)化，增強混凝土的密實程度，提高再生細(xì)骨料混凝土的抗碳化能力。再生細(xì)骨料混凝土的碳化深度都會隨著再生細(xì)骨料的取代率變化而呈現(xiàn)正比例的變化，也就是當(dāng)再生細(xì)骨料的取代率增加時，其碳化深度將逐漸增加，也就是其抗碳化性能逐漸降低。通過分析可知，這種現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是在混凝土中隨著再生細(xì)骨料的取代率逐漸增加，其用水量逐漸增加，從而導(dǎo)致其內(nèi)的孔隙率逐漸增加，導(dǎo)致碳化程度逐漸加深。除此之外，再生細(xì)骨料的顆粒在破碎的過程中，其外形會出現(xiàn)一定的損壞，從而導(dǎo)致其存在較多的裂紋，使混凝土的密實程度遭到了破壞，其密實度的下降，導(dǎo)致其碳化深度逐漸增加，最終使其抗碳化能力逐漸下降。為了提高混凝土的抗碳化性能，可以采用不同再生粗骨料改性方法，一般認(rèn)為用PVA聚合物對再生粗骨料進行浸泡以后，將在其表面形成絮狀物，有利于改善裂縫與孔隙結(jié)構(gòu)，混凝土密實度更高，抗碳化能力增強。

6不同再生細(xì)骨料取代率混凝土性能分析

本文研究內(nèi)容主要是為了解決當(dāng)前存在的建筑垃圾處理問題，通過研究再生細(xì)骨料性能及優(yōu)化措施，為減輕建筑垃圾對環(huán)境的污染提供新思路。政府相關(guān)部門需要根據(jù)當(dāng)前我國的實際國情，制定合適的規(guī)章制度，保證再生細(xì)骨料混凝土的長期研究。另外，再生細(xì)骨料的本身性能和取代率和混凝土的性能之間存在著緊密的聯(lián)系。在前兩周左右，再生混凝土收縮值和天然混凝土基本一致，而且會相對更小。隨著時間的推移，當(dāng)細(xì)骨料取代率增加之后，再生混凝土的收縮也出現(xiàn)明顯提升，但是經(jīng)過顆粒整形處理后的再生細(xì)骨料混凝土收縮增加的速度更加緩慢，這是因為在顆粒整形過程中，再生細(xì)骨料的粒形得到優(yōu)化，棱角被去除干凈，級配變得更加合理，用水量得到控制，因此后期產(chǎn)生的收縮會降低。簡單破碎再生細(xì)骨料混凝土的重量損失率與動彈模量損失率將隨著取代率的提高而增加，這表明細(xì)骨料取代率的增加將不利于混凝土的抗凍性能，將出現(xiàn)劣化情況。經(jīng)過顆粒整形處理的再生細(xì)骨料混凝土的重量損失率與動彈模量損失率受細(xì)骨料取代率增加的影響較小，無明顯變化趨勢。但是取代率為100%的細(xì)骨料的重量損失率低于其他取代率情況，動彈模量損失率幾乎一致。再生細(xì)骨料混凝土碳化深度將隨著取代率的升高而增加，也就是說再生細(xì)骨料混凝土的抗碳化性能變?nèi)酢Ｔ偕?xì)骨料混凝土電通量和取代率的變化趨勢相反，隨著取代率的提升，電通量減少，如果增加膠凝材料將使電通量降低速率變小。

7總結(jié)

綜上我們可以發(fā)現(xiàn)，對于再生細(xì)骨料來說，其表觀的密實度和吸水率等都會發(fā)生相應(yīng)的改變，從而使其表面的孔隙增多，改變其工作性能。另外，隨著再生細(xì)骨料取代率的逐漸提高，導(dǎo)致混凝土的脆性逐漸增加，這對建筑物的安全性具有嚴(yán)重的影響。不同取代率的再生細(xì)骨料混凝土性能有較大差異，和普通混凝土之間差別十分明顯，在實際的建筑生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)合理地確定再生細(xì)骨料取代率，使混凝土收縮性能、抗氯離子滲透性能、抗凍性能和碳化性能等符合建設(shè)要求。目前，我國的再生細(xì)骨料混凝土的研究還非常少，存在著很多的問題，需要相關(guān)人員進一步加強對這一技術(shù)的研究，為加快我國經(jīng)濟發(fā)展做貢獻。

作者：羅歡 單位：廣西經(jīng)濟管理干部學(xué)院