再生骨料及再生骨料混凝土的性能分析（二）
發布時間：2010-01-14 共1頁
3.3、坍落度
在同一水灰比下，再生骨料混凝土的坍落度與天然骨料混凝土的坍落度之比示于圖7，再生骨料混凝土隨著再生骨料替代率的增高坍落度急劇下降。由于再生骨料比天然骨料的空隙多，吸水率,所以在相同水灰比的條件下再生骨料的取代率越高，再生骨料混凝土的坍落度就越低[28]。同時再生骨料表面粗糙,棱角眾多，增了拌和物在攪拌與澆筑時的摩擦力，降低了再生骨料混凝土坍落度。再生骨料混凝土的坍落度隨水灰比的增而增,這和普通混凝土是一致的，因此，為了達到再生骨料混凝土工作性能的要求，必然要求提高再生骨料混凝土的水灰比，從而增了再生骨料混凝土的用水量。同時再生骨料混凝土坍落度問題可以通過在再生骨料混凝土中加入適量的粉煤灰或高效減水劑來提高坍落度的同時可以保證有較好的保水性和粘聚性[34]。
3.4、彈性模量E問題
再生骨料混凝土彈性模量隨再生骨料替代率的增而降低，再生骨料替代率在30%以內是，彈性模量損失基本都在15%以內，當再生骨料替代率達到100%時，最彈性模量損失達到45%。同時灰比對再生骨料混凝土的強度與彈性模量影響也較，當水灰比由0.8降到0.4時，彈性模量提高33.7%[9]。本文根據已有的各類文獻數據，綜合考慮再生骨料替代率和水灰比對再生骨料混凝土抗壓彈性模量的影響，并結合我國規范中關于普通混凝土彈性模量的計算公式，回歸分析后提出再生骨料混凝土抗壓彈性模量的計算公式如下：
其中En為再生骨料混凝土抗壓彈性模量，fcu為再生骨料所替代的原天然骨料混凝土在水灰比為0.4下的極限抗壓強度，a為再生骨料替代率，β 為再生骨料混凝土水灰比。本公式適用水灰比范圍為0.4-0.7。
3.4、收縮性
采用再生粗骨料取代天然骨料后,再生骨料混凝土的收縮值顯著增,并且隨著再生骨料取代率的提高,收縮值不斷增[38]，當再生粗骨料取代100 %天然骨料時,再生骨料混凝土的收縮率增50 %，使用再生細骨料取代30 %的天然細骨料,再生骨料混凝土的收縮值略有增,但幅度不明顯[34][39]。從混凝土結構來看,粗骨料是混凝土的骨架,水泥砂漿則作為結構聯結組分填充于骨架的空隙間,因此在外界條件相同的情況下,混凝土的收縮率取決于粗骨料和砂漿兩者的收縮率。在配合比相同時,由于再生骨料中含有量的舊砂漿,其收縮率高于天然骨料。因此使用再生粗骨料制備的再生骨料混凝土,其收縮率顯然會高于天然骨料混凝土,并且隨再生粗骨料取代量的提高, 收縮率顯著增。此外為了改善再生骨料混凝土混合料的流動性,增加的部分拌合水也是收縮值增的原因之一。
同時再生骨料混凝土骨料較高干縮值的特性和再生骨料表面的多孔結構有很的關系。多孔結構將顯著影響水分在骨料和砂漿界面區的傳輸過程, 進而改變界面過渡區水化產物的微觀結構。對于吸水能力較的再生骨料,當其含水過高或過低時, 這些骨料的周圍可能因為量失水或因水膜過厚而造成界面區微結構的多孔性,導致干縮加劇。在結構逐漸密實以后, 混凝土收縮特性將會得到改善。
再生骨料混凝土的收縮性能可以通過改善再生骨料吸水特性而加以改善,例如對再生骨料加以研磨，以改善再生骨料的表面特征，減少再生骨料表面的砂漿含量，采用強度較高的母體混凝土來制作再生骨料或在攪拌再生骨料混凝土時加入適量的減水劑等，改善再生骨料的吸水特性，從而減少再生骨料混凝土的收縮性。
3.6、再生骨料混凝土的耐久性
使用再生粗骨料制備的再生骨料混凝土,其抗凍性與普通混凝土基本相當,不同水灰比的再生骨料混凝土的抗凍融性并不低于普通混凝土[40][41]，并且再生粗骨料取代率對再生骨料混凝土的抗凍性基本沒有影響[42][43]。當再生骨料混凝土水灰比為0.5～0.7時，再生骨料混凝土的滲透性為普通混凝土的2—5倍，再生骨料混凝土的滲透性隨水灰比的增而增加，當水灰比較小時,再生骨料混凝土的滲透性則約為普通混凝土的3倍；當水灰比較高時,再生骨料混凝土的滲透性與普通混凝土差別不[44][45]。再生骨料混凝土強度等級為C30和C35時,如果再生取代率低于50%,再生骨料混凝土的碳化速度與普通混凝土相當;隨著再生骨料取代率的進一步增,再生骨料混凝土的碳化速度略有增加[46]，同時隨著水灰比增加,再生骨料混凝土的碳化深度增加 [47]。再生骨料混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性略低于同水灰比的普通混凝土,再生骨料取代率小于30 %時,再生骨料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的增加,再生骨料混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性降低,但差別不[48][49]。
再生骨料混凝土的各項耐久性較普通混凝土有所降低，其主要原因是再生骨料的表面性能和天然骨料有較差異，再生骨料的空隙率和吸水率比天然骨料要，從而影響了再生骨料混凝土的耐久性。
4、 再生骨料及再生骨料混凝土的應用
盡管再生骨料、再生骨料混凝土與天然骨料、普通混凝土有著如下的眾多差異：再生骨料的壓碎指標、吸水率，密度低；再生骨料混凝土的抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、坍落度和耐久性較低，收縮量。但由于廢棄混凝土數量巨，回收再生骨料，制備再生骨料混凝土具有巨的環境效益和經濟效益，并節省量的資源，世界上很多國家都對再生骨料混凝土投入了量的研究，有些國家還制定了相應的再生骨料規范。
美國混凝土骨料規范C0033-03明確規定混凝土骨料包括再生骨料。德國鋼筋混凝土委員會頒布《再生骨料混凝土的應用指南》[49]中第二部分給出了再生骨料的質量要求,指出再生骨料混凝土必須符合規范DIN4226中與天然骨料相同的技術要求。日本于1994 年4 月頒布了《再生骨料混凝土材料的質量試行條例》。試行條例給出了的再生骨料、再生基層材料和填充材料的質量標準,并根據其質量將再生粗骨料劃分成3個等級 [50]。
國外對再生骨料混凝土材料性能的研究成果表明,合理設計的再生骨料混凝土基本上能夠達到普通混凝土的性能要求,在土木工程中的應用是可行的[49][50]。但由于國內使用的水泥、骨料與國外使用的水泥、骨料在成分和性能上差別較,因而不能直接使用國外的有關標準。國內對再生骨料在商品混凝土中的應用研究表明：再生骨料混凝土強度符合設計要求；混凝土具有良好的和易性、可泵性，可以滿足現場施工的需要[22]，但由于再生骨料混凝土與普通混凝土在原材料、配合比以及施工工藝等方面存在重要的差別,現行普通混凝土的標準、規程等不適合再生骨料混凝土。因此，為了推廣再生骨料混凝土的應用，迫切需要規范再生骨料的技術規程和應用范圍。
5、 結論
本文經過量的文獻調查，對再生骨料和再生骨料混凝土的性能進行了歸納分析，總結出了再生骨料和再生骨料混凝土具有如下的性質：
1、再生骨料的表觀密度和堆積密度比天然骨料有所降低，總體上不滿足我國現行的建筑用卵石、碎石國家標準（GB/T14658 – 2001）規定。
2、由于再生骨料表面包裹的著一層砂漿，再生骨料的吸水率遠于天然骨料，并與再生骨料的粒徑小以及母體混凝土的使用環境和使用時間有關。
3、再生骨料的壓碎指標基本滿足我國現行的建筑用卵石、碎石國家標準（GB/T14658–2001）Ⅱ類骨料要求。
4、再生骨料混凝土的抗壓強度、抗拉強度和彈性模量隨再生骨料替代率的提高和水灰比的增而降低，本文歸納了眾多學者的研究數據，經回歸分析提出了再生混凝土抗壓強度和彈性模量計算公式。
5、再生骨料混凝土的收縮性隨著再生骨料替代率的提高而快速增，當再生骨料100%替代天然骨料是，再生混凝土的收縮性顯著增。
6、再生骨料混凝土的各項耐久性指標顯著略低于普通混凝土。
總之，再生骨料、再生骨料混凝土和天然骨料、普通混凝土之間的各項性能差異的歸根原因在于再生骨料的表面性能，改善再生骨料的表面性能，就能改善再生骨料和再生骨料混凝土的性能。同時，再生骨料混凝土技術能夠從根本上解決廢棄混凝土的出路問題,既能減輕廢棄混凝土對環境的污染,又能節省天然骨料資源,減少自然資源和能源的消耗,具有顯著的社會、經濟和環境效益,符合可持續發展的要求,是發展綠色混凝土的主要途徑之一。
