混凝土的再生与环保.doc

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Note

混凝土的再生与环保

学号

班级

姓名

指导教师

2011.12.15

混凝土的再生与环保

摘要：

通过走量国内外文献分析与研究，本文对再生骨料理凝土技术开发与研究的最新进展进行了综述与对比分析．主要包括再生骨抖的生产工艺、再生混凝土的配合比、再生混凝土的物理性能、再生混凝土耐久性、再生混凝土基本力学性能以及再生混凝土结构性能等。

研究表明。

废弃（旧）混凝土再生利用是可行的，再生混凝土可以应用到土木工程非承重构件和某些承重构件中。

但再生混凝土与普通混凝土在配合比设计、材料性能及结构性能等方面均存在一定差异．需要进行专门研究。

最后结合环境保护和建筑业可持续发展．提出了再生混凝土技术开发需要进一步研究的问题；

关键词：

再生骨料；再生混凝土；材料性能；结构性能

再生混凝土，它是指将废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级后，接一定的比例与级配混合形成再生混凝土骨料简称再生骨料；部分或全部代替砂石等天然骨料（主要是粗骨料）配制而成新的混凝土。

相对于再生混凝士而言，用来生产再生骨料的原始混凝土称为基体混凝土

用于同再生混凝土进行对比且配合比相同的普通混凝士称为基体混凝土。

再生骨料混凝土技术可实现对废弃混凝土的再加工、使其恢复原有的性能，形成新的建材产品，从而既能使有

限的资源得以再利用，又解决了部分环保问题。

这是发展绿色混凝土．实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一。

美国、日本和欧洲等发达国家对废弃混凝土的再利用研究的较

早，主要集中在对再生骨料和再生混凝土基本性能的研究，已有成功应用于刚性路面和建筑结构物的例子。

近年来．国内的一些专家学者在这方面进行了一些基础性研究。

目前，再生混凝土新技术是世界各国共同关心的课题，已成为国内外工程界和学术界关注的热点和前沿

问题之一。

1.再生骨料的生产及性能

1.1再生骨料的生产工艺

经济可行的再生骨料生产工艺是废弃混凝土能够进行充分再利用的前提。

再生骨料的生产需要解决一系列问题，包括对废弃混凝土块或钢筋混凝土块的回收、破碎与分级等。

目前俄罗斯和德国钢筋混凝土块体破碎及筛分工艺，分别要求进入破碎设备的废弃混凝土块尺寸不超过0．74m×035m和1m×06m。

1.2再生骨料的性能

废弃混凝土经过破碎处理．生产出的再生骨料含有30％左右的硬化水泥砂浆．这些水泥砂浆大多数独立成块，少量附着在天然骨料的表面，导致再生骨料密度小，吸水率高，粘结能

力弱。

一般来讲，再生骨料棱角较多，表面粗糙。

废弃混凝土块再生破坏过程中由于损伤积累会使再生骨料内部存在大量微裂纹。

以往的研究表明，与天然骨料相比．再生骨料具有孔隙率较高，密度较小，吸水性增强和骨料强度较低等特点。

1.3再生骨料的性能改善

研究表明．机械活化和酸液活化可以对再生骨料的性能加以改善。

机械活化的目的在于破坏弱的再生碎石颗粒或除去粘附于碎石上的低强度水泥石残渣，这是从再生骨料卜消除残

留砂浆的一种可行办法。

但是没有必要通过高耗能途径来去掉附着的砂浆，原因是这样不但会消耗掉太量的能量，而且会产生大量的粉末。

这些粉术进一步处理非常困难。

酸液活化是

崩酸液（如盐酸）来处理再生骨料。

试验表明用盐酸对再生骨料进行处理。

不仅能提高混凝土的强度、改善拌和物的和易性．而且使再生骨料混凝土的初始弹性模量提高．超过天然砾

石混凝土的15％，还可以使泊松比降低．徐变减小。

但这种方法目前费用较高，难以太规模应用于工程实践，而且残留的酸性物质对混凝土内的弱碱件会产生一定的影响．目前未见相关的研究报道。

2.再生混凝土配合比及物理性能

2.1混凝土配合比

由于再生骨料各方面的性能不同于天然骨料．为合理有效地推广再生混凝土，必须根据再生骨料的持点，对再生馄凝土的配合比设计进行专门研究。

研究结果表明．当设计强度为C20时．以普通混凝土配合比设计方法配制的再生混凝土强度高于基准混凝土，但工作性能显著降低。

在此基础上，如果将再生混凝土拌和用水量分为两部分，一部分为骨料所吸附的水分。

称为吸附水、它是骨料吸水至饱和面干状态时的用水量；另一部分为拌和水用量，除了一部分蒸发外，这部分水用来提高拌台物的流动性并参与水泥的水化反应。

吸附水的用量根据试验确定，拌和水用量按普通混凝土配合比设计方法确定。

在实际操作中．两部分水是一起加入的。

在配合比设计中，可以采用再生骨料和天然骨料相混和以及掺加外掺料与外加剂等来改善再生混凝土的性能实验表明掺加10%的粉煤灰．使再生混凝土的性能有了很大的改善，具体表现为不但使得再生混凝土的干缩应变、渗透性和吸水性接近普通混凝土，而且再生混凝土的抗酸性大大提高。

2.2再生混凝土物理性能

由于再生骨料比天然骨料表观密度小，因此再生混凝土的密度低于普通混凝土。

随着再生骨料掺世的增加，再生混凝土的密度有规律地降低，全部采用再生骨料的再生混凝上密度较普通混凝土降低7.5％。

再生混凝土的自重低，这对于降低结构自重，提高构件的抗震性能等有利。

同时，由于其孔隙率大，使得再生混凝十具有较好的保温性能。

3.再生混凝土的工作性能

一般认为．在用水量相同的情况下，与基体混凝土相比，再生混凝土的坍落度减小，流动性变差．但粘聚性和保水性增强。

主要原因是再生骨料表面粗糙．孔隙多．吸水率大，从而使得再生混凝土流动性差，坍落度变小。

同时．由于骨料表面粗糙．增大了再生混凝土拌合物的摩擦阻力，使再生混凝土的保水性和粘聚性增强。

4.再生混凝土的力学性能

4.1再生混凝土的强度

再生混凝土的强度与基体混凝土的强度、再生骨料破碎工艺、再生骨料的替代率以及再生混凝士的配合比等密切相关。

由于基体混凝士的强度等级、使用环境与碳化程度各不相同。

解体、破碎的工艺及质量控制措施的差异，导致再生混凝土强度变化的规律性较差，不同的研究者所得的结沦也有所不同。

但对于不同强度等级的再生混凝土，再生骨料对其强度的影响不同：

配制高强再生混凝土时．再生骨料的性能对再生混凝土的强度影响最大；配制中等强度再生混凝土时．影响程度次之；配制低强度的再生混凝土时，再生骨料时其强度的影响最小。

一般情况下，再生骨料混凝土的抗压强度低于基体混凝土或相同配比的普通混凝上的抗压强度，降低范削为0％～30％平均降低15％。

再生混凝土抗压强度降低的主要原因是再生骨料与新旧水泥浆之间在一些区域结合较弱。

当再生混凝士设计强度较低时，再生混凝土的强度反而高于基准混凝土的强度。

主要原因是：

再生骨料与新拌水泥浆之间有较好的相容

性，彼此存在发生化学反应的可能；再生骨料表面粗糙．界面咬合能力强；再生骨料吸水量高．加水搅拌后，再生骨料大量吸收新拌水泥浆中多余的水分．既降低了粗骨料表而水灰比。

又降低混凝土拌和物的有效水灰比。

日本再生混凝土的抗压强度比普通混凝土降低约14％～32％，其强度变化规律为：

再生骨料的比例增加，再生混凝土的强度降低；再生骨料替代细骨料配制的再生混凝土的强度车芷再生骨料替代粗骨料配制的混凝土的强度降低；水灰比较低时．再生混凝士强度降低程度低。

值得指出．再生骨料表面包裹着水泥砂浆，使再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量相差较小，界面结台可能得到加强。

同时．再生骨料表面的许多微裂缝会吸入新的水泥颗粒，

使接触面的水化更加完全，形成致密的界面结构。

由于界面结合得到加强．因再生骨料强度较低而导致的再生混凝土性能的劣化得到一定程度的补偿，日前，有关再生混凝土的微观结构以及如何提高再生混凝土的强度有待于进一步研究。

4.2再生混凝土的弹性模量

由于再生骨料中有大量的老旧砂浆附着于原骨料颗粒上。

导致再生混凝土的弹性模量通常较低．一般约为基体混凝土的70％～80％。

由于弹性模量低，变形大．可以预计再生混凝土

目有较好的抗震性能和抵抗动荷裁的能力。

掺入塑化剂后，再生混凝土的掸|生模量有所提高。

当掺入最佳数量（10％）的膨胀剂后，弹性模量可提高8％～10％。

水灰比对再生混凝土的弹性博量影响较大，当水灰比由0.8降低到0.4时．再生混凝土的抗压弹性模量增加33.7%再生混凝土泊松比在0.18~0.23范围内。

4.3再生混凝土的干缩与徐变

与普通混凝土相比，再生混凝土的干缩量和徐变量增加40％～80％。

干缩率的增大数值取决于基体混凝土的性能、再生骨料的品质以及再生混凝土的配合比。

粘附在再生骨料颗

粒上的水泥浆含量越高再生混凝十的干缩率越大。

研究表明，再生骨料与天然骨料共同使用时，再生混凝土的干缩率增加；水灰比增加，再生混凝土的干缩率增大。

通常认为其原因是再生骨料中有大量老旧水泥砂浆附着其上或再生骨料的弹性模量较低。

后期，由于粘附在再生骨料上|的水泥水化不完全，也会导致更大的干缩量。

还有观点认为再生骨料中已经有源于基体混凝土的砂率，当按普通混凝土配合比设计时，仍然会设计一个砂率，结果导致再生混凝土中的砂浆量大大提高，最终导致再生混凝士的干缩率提高。

收缩和徐变量大会影响再生混凝土的推广和应用，因为这会使混凝土结构产生较多非受力裂缝，如果内外贯通，环境中的水及其他有害物质根容易通过这些裂缝渗入到混凝土内。

同时由于干缩和徐变量大，在预应力结构中产生的预应力损失也大。

当采用较低水灰比或较高强度的再生骨料时，可使徐变值降低。

如何降低再生混凝土的收缩和徐变，有待于进一步研究。

5.再生混凝土的耐久性

5.1再生混凝土的抗渗性

决定混凝土渗透性的因素可分为两类。

一类因素包括混凝土拌和料的组分、拌和物配合比以及工艺参数，即拌和料的制备、成型和养护等；第二类因素是混凝土随时闻而发生的变

化。

即在外部环境、结构应力、流体性能和渗透条件等冈素作用下．混凝土内部发生的物理和化学变化。

由于再生骨料的孔隙率较大．基于自由水灰比设计方法之上的再生混凝土的抗渗性比普通混凝十低，掺加了粉煤灰之后，粉煤灰能细化再生骨料的毛细孔道使抗渗透性有很大改善。

5.2再生混凝土的抗硫酸侵蚀性

由于孔隙率及渗透性较高，再生混凝土的抗硫酸盐和酸侵蚀性比普通混凝土稍差。

掺加粉煤灰后，能减少硫酸盐的渗透，使其抗硫酸盐侵蚀性育较大改善。

5.3再生混凝土的抗磨性

再生骨料的抗磨损性较差。

从不同强度的基体混凝土中得到的再生骨料其抗磨性不相同。

日本混凝土从强度分别为15MPa、16MPa、21MPa、30MPa、38MPa和40MPa的基体混凝土中得到了再生骨料并进行了LA磨损性测试，结果损失率分别为28.7％、27.3％、28.0％、25.6％、22.9％和20.1％。

可见，随着基体混凝土强度的增加，再生骨料的抗磨性提高。

试验表明．随着再生骨料尺寸的减小，其抗磨性明显降低。

原因是再生骨料尺寸越小，其含有硬化砂浆颗粒的概率越大，而砂浆的抗磨性较差。

再生骨料的抗磨损性较差导致了再生混凝土的抗磨性较差。

如何提高再生混凝主的抗磨性能是能否将其应用到道面工程中的关键技术之一，需要进一步展开研究。

6.再生混凝土的结构性能

通过台理的配合比设计．再生混凝土的强度与普通混凝土相差不大，而在干缩、抗冻融性和抗渗透性等方面较普通混凝土差。

因此，在合理设计的混凝土承重构件与结构中，使用再生混凝土是可行的。

目前．对再生混凝土结构性能方面的研究相对较少．而目大部分研究只停留在简单构件的层次上。

对再生混凝土结构的研究还足空白。

另外，经济性是阻碍再生混凝土大规模推广应用的主要原因之一。

由于再生骨料的生产要耗费较多的人力物力．致使目前的再生混凝土的生产成本要高于天然骨料混凝土。

但是，随着社会的发展与科学技术的进步以及人们环保意识的增强，经济性的概念也会随之变化。

对再生混凝土的经济分析应当从社会、经济、环境效益上进行综合考虑；同时，为了使废弃混凝土实现再生和高效利用，当前必须采取措施降低再生混凝土的造价。

7.结论与建议

1）再生混凝土技术能够从根本上解决废弃混凝土的出路问题。

既能减轻废弃混凝土对环境的污染，又能节省天然骨料资源．缓解骨料供求矛盾．减少自然资源和能