再生混凝土的耐久性
關(guān)鍵詞：耐久性；粉煤灰；水灰比；最大粒徑；二次攪拌；半飽和面干
再生骨料混凝土（RecycledAggregateConcrete，RAC）簡稱再生混凝土（RecycledConcrete），它是指將廢棄混凝土塊經(jīng)過破碎、清洗、分級后，按一定比例與級配混合，部分或全部代替砂石等天然骨料（主要是粗骨料）配制而成的新的混凝土。相對于再生混凝土而言，把用來生產(chǎn)再生骨料的原始混凝土稱為基體混凝土(OriginalConcrete)。
1、再生混凝土的耐久性
1.1再生混凝土的抗?jié)B性
再生混凝土的滲透性隨水灰比的增大而增加。當水灰比較高時，再生混凝土的滲透性與普通混凝土差別不大；當水灰比較小時，再生混凝土的滲透性約為普通混凝土的3倍。Mandal等人的試驗研究了相同配合比的再生混凝土與普通混凝土的滲透深度和吸水率，混凝土的水灰比為0.4，水泥用量為360kg/ｍ3。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)普通混凝土的滲透深度和吸水率分別為18mm和4.1%，而再生混凝土的指標為25mm和5.9%，分別較普通混凝土增加了38%和44%，表明再生混凝土的抗?jié)B性能較相同配合比的普通混凝土差，其主要原因是由于再生骨料孔隙率較高，吸水率較大。
1.2再生混凝土的抗凍融性
以相同強度等級C35分別制備再生混凝土和普通混凝土，測定再生混凝土和普通混凝土相對動彈性模量變化，比較各自抗凍性能。結(jié)果見表1。由表1反映再生混凝土與普通混凝土凍融次數(shù)達到100次,相對動彈性模量變化在60%以上，并且二者抗凍試驗結(jié)果變化不大。
凍融次數(shù) 0 25 50 75 100 125
普通混凝土 100 91.02 85.33 72.11 63.4 55.45
再生混凝土 100 87.49 81.09 68.03 61.23 53.04
結(jié)果表明再生混凝土的動彈性模量損失率較普通混凝土略高，表明其抗凍融性較普通混凝土差。其原因是由于再生骨料吸水率較高。在寒冷地區(qū)，混凝土受凍融循環(huán)作用往往是導(dǎo)致混凝土劣化的主要因素�；炷恋目箖鋈谛蚤g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，因此常作為混凝土耐久性的另一評價指標。
1.3再生混凝土的抗侵蝕性
試驗時，將再生粗骨料摻量分別控制在0％、20%、30%、50%、100%，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(jié)果表明：當再生骨料的摻量小于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，隨著再生骨料摻量的增加，再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性降低，但差別不大。這是由于再生混凝土的孔隙率高，抗?jié)B性差的緣故。水化作用產(chǎn)物，如C3AH，Ca(OH)2和C-S-H凝膠與硫酸鹽反應(yīng)后，將生成膨脹性鹽，從而引起膨脹并導(dǎo)致表層開裂或軟化。裂縫又助長了含有硫酸鹽和其他離子的侵蝕水的滲透，進一步加速了混凝土的破壞，而且也影響到水泥水化物的粘結(jié)性能，最終影響到強度。
1.4再生混凝土的抗碳化
空氣中的CO2不斷向混凝土內(nèi)部擴散，導(dǎo)致混凝土孔溶液的pH值降低，這種現(xiàn)象稱為碳化。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2.5倍，混凝土開裂，與鋼筋的黏結(jié)力降低，混凝土保護層剝落，鋼筋面積缺損，嚴重影響耐久性。試驗時，將再生混凝土與相同配合比的普通混凝土進行了對比。試驗條件為溫度20℃，相對濕度60%，二氧化碳的濃度為20%，再生粗骨料摻量分別控制在0％、20%、30%、50%、100%。試驗結(jié)果表明，當取代率低于50%時，再生混凝土的碳化速度與普通混凝土相差不大，隨著再生骨料的進一步增加，再生混凝土的碳化速度略有增加。可以得出結(jié)論，再生混凝土的抗碳化性能略差于普通混凝土，原因是再生混凝土的孔隙率高，抗?jié)B性差。
1.5再生混凝土的氯離子滲透性
相同水灰比的再生混凝土的抗氯離子滲透性較普通混凝土略大，表明再生混凝土的抗氯離子滲透性差，其主要原因是由于再生骨料的孔隙率高。通過摻加粉煤灰可以改善混凝土的滲透性，這是由于加入的粉煤灰填補了再生骨料中的裂紋或者是骨料與骨料之間的間隙，使混凝土骨料與水泥砂漿的界面更加嚴密，從而使抗氯離子滲透性得到加強。當混凝土中孔溶液pH>10時，如果鋼筋表面的孔溶液中氯離子濃度超過某一定值時，也能破壞鋼筋表面的鈍化膜，使鋼筋局部酸化，加快其銹蝕率。因此，氯離子滲透性對于混凝土的耐久性至關(guān)重要。
2、改善再生混凝土耐久性的措施
2.1減小水灰比
通過降低再生混凝土的水灰比可以提高再生混凝土的抗?jié)B性能。當再生混凝土的水灰比降低至低于普通混凝土的0.05-0.10時，兩者的吸水率相差不大。同時還發(fā)現(xiàn)減小再生混凝土的水灰比可以提高其抗碳化性能。試驗結(jié)果見表2。
表2再生混凝土的碳化深度隨水灰比的變化
水灰比 0.25 0.4 0.55 0.57
碳化深度（mm） 0.4 4.8 23 29
2.2摻加粉煤灰
粉煤灰可以改善再生混凝土的抗?jié)B性和抗硫酸鹽侵蝕性。試驗中，將粉煤灰的摻入量為10%，試驗結(jié)果表明，與未摻加粉煤灰的混凝土相比，摻加粉煤灰的再生混凝土的滲透深度、吸水率和重量損失率分別降低了11%、30%和40%。摻加粉煤灰還可以提高再生混凝土的抗氯離子滲透性，摻加30%的粉煤灰后，再生混凝土的氯離子滲透深度可降低20%左右。
2.3采用二次攪拌工藝
采用二次攪拌工藝可以提高再生混凝土的密實度，從而提高再生混凝土的抗氯離子滲透性。試驗結(jié)果表明，采用二次攪拌工藝的再生混凝土的氯離子滲透深度可減小30%左右。
2.4減小再生骨料最大粒徑
通過減小再生骨料的最大粒徑可以提高再生混凝土的抗凍融性�；谶@一原因，建議再生骨料的最大粒徑宜為16mm～20mm。
2.5采用半飽和面干狀態(tài)的再生骨料
試驗時，采用的再生骨料的含水狀態(tài)分別為完全干燥、飽和面干和半飽和面干(飽和度分別為89.5%和88.1%)，對再生混凝土進行抗凍融性試驗，結(jié)果表明，采用半飽和面干狀態(tài)的再生骨料后，再生混凝土的抗凍融性顯著提高。
3、結(jié)論與建議
(1)總體來講，再生混凝土的抗?jié)B性、抗凍融性、抗硫酸鹽侵蝕性、抗碳化能力均較普通混凝土弱，主要是由于再生骨料的孔隙率和吸水率較高的緣故；
(2)再生混凝土的抗?jié)B性可以通過減小水灰比或摻加粉煤灰加以改善；通過降低水灰比、減小再生骨料的最大粒徑、二次攪拌或采用半飽和面干的再生骨料可提高再生混凝土的抗凍融性；摻加粉煤灰能提高再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性；再生混凝土的抗碳化性能和耐磨性可以通過減小水灰比得以改善；摻加粉煤灰、采用二次攪拌工藝能有效增加再生混凝土的抗氯離子滲透性。
(3)關(guān)于再生混凝土的堿骨料反應(yīng)以及耐火性能未見研究報道，為了進一步論證再生混凝土應(yīng)用實際工程的可能性，關(guān)于這方面的研究急需展開。
參考文獻
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