再生骨料混凝土性能优化论文.docx

再生骨料混凝土性能优化论文.docx

《再生骨料混凝土性能优化论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《再生骨料混凝土性能优化论文.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

再生骨料混凝土性能优化论文

再生骨料混凝土性能的优化

（冉爱华12231051、任静远12231053）

摘要：

随着我国建筑业的快速发展及我国加快城镇化建设发展需要，必将伴随着资源的严重消耗和建筑垃圾的大量排放，而人们对环境保护的日益重视必将使建筑垃圾再次利用的研究达到新的高度，鉴于用建筑垃圾生产的再生骨料在性能上与原生骨料有很大的不足，因此对于再生骨料性能的优化研究也将会更加广泛[2]。

关键词：

再生骨料、性能优化、发展现状、发展前景。

目录：

0、引言

1、研究背景

1.1再生骨料混凝土的特点

1.2再生骨料混凝土的主要来源

1.3研究利用再生骨料混凝土的意义

2、再生骨料混凝土发展现状

2.1日本再生骨料发展现状

2.2美国再生骨料发展现状

2.3其他西方国家再生骨料发展现状

2.4中国再生骨料发展现状

3、性能优化

3.1抗压强度的提高

3.2拌合物的和易性优化

3.3抗渗性优化

3.4抗冻融性优化

3.5抗碳化能力的提高

3.6抗硫酸盐侵蚀能力的提高

3.7再生骨料的收缩和徐变优化

4、再生骨料未来的发展前景

5、结论

0、引言

在工程建设中，混凝土建筑物达到使用年限或因为地震等其他原因破坏拆除的时候，将产生大量的废弃混凝土[1-2]。

如果将这部分混凝土直接填埋堆放既占用土地又影响环境。

如果将废弃混凝土经过清洗、筛分等加工处理，能得到用于生产新混凝土的骨料—再生骨料[2]。

由于再生骨料与原生骨料相比成在很多不足，因此对于再生骨料性能优化研究对于再生骨料能否广泛应用和推广起着很决定性的作用。

1、研究背景

1.1再生骨料混凝土的特点

对于分离出来的混凝土骨料，由于表面附着水泥，孔隙率大，吸水率和含水率也大，技术性能差，但随着原混凝土强度的提高，这些去缺陷会相应减少[2]。

我们也可以在制备过程中采用特殊的工艺，提高再生骨料混凝土各方面性能，使其接近或优于天然骨料混凝土。

1.2再生骨料混凝土主要来源[10]

1.2.1拆除达到使用年限的混凝土建筑物而产生的废弃混凝土。

这是废弃混凝土主要来源；

1.2.2因意外原因比如台风，地震，洪水，泥石流，战争等造成的建筑物倒坍而产生的废弃混凝土；

1.2.3市政工程动迁及重大基础设施的改造产生的废弃混凝土；

1.2.4生产出来的不符合要求的废弃混凝土。

1.3研究利用再生骨料混凝土的意义

从经济角度来看，重新利用再生骨料增加了废弃物加工成本。

但是如果能够合理利用这些原料，它减少了废弃混凝土处理费用和重新制作混凝土骨料费用。

同时，掺加磨细矿渣或粉煤灰取代部分水泥还可以进一步降低成本。

从环保角度来看，重新利用废弃混凝土，降低了废渣排放量，使资源得到永续利用，有利于社会的可持续发展，具有重大的社会效益。

2、再生骨料混凝土发展现状

2.1日本

日本由于资源相对缺乏，因此，十分重视将废弃混凝土作为可再生资源而重新开发利用。

早在1977年日本政府就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》[1]。

日本对再生混凝土吸水性、强度、配合比、收缩、耐冻性等进行了系统性的研究。

日本在再生骨料混凝土的开发利用上投入了大量的人力物力，取得了一系列国际领先的成果[5]。

1991年日本政府又制定了《资源重新利用促进法》，规定建筑施工过程中产生的废弃物如渣土、水泥块、木材等建筑垃圾必须送往“再生资源化设施”进行处理。

日本对于建筑垃圾的主导方针是：

①尽可能不从施工现场排出建筑垃圾;②建筑垃圾要尽可能地重新利用;③对于重新利用有困难的则应适当予以处理[4]。

2.2美国

在美国的公路建设中，50%采用沥青混凝土再生骨料，平均建设成本下降20%以上，对能源和环保产生的间接社会效益巨大[1]。

美国的公司采用微波技术，100%利用再生旧沥青混凝土面料，其质量与新拌沥青混凝土面料相同，而成本降低了13%，同时节约了垃圾清运和处理费用，大大减轻了城市的环境污染[8]。

同时，美国政府制定了《超级基金法》规定：

“任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾卸”[4]。

2.3其他西方国家

荷兰是最早开展再生混凝土研究和应用的国家之一。

在20世纪80年代,荷兰就制定了有关利用再生混凝土骨料制备素混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的规范。

该规范规定了利用再生骨料生产上述混凝土的明确的技术要求,并指出,如果再生骨料在骨料中的含量（重量）不超过20%,那么,混凝土的生产就完全按照普通天然骨料混凝土的设计和制备方法进行[8]。

丹麦于1990年颁布法规修正案允许再生骨料在适宜环境下用于某些特定的结构。

该修正案将回收的混凝土按强度分为2类:

其中强度为20MPa以下的为第1类,而强度为20～40MPa的为第2类。

在使用这些再生骨料过程中,要求各类骨料达到一定的技术要求[5]。

德国的干馏燃烧垃圾处理工艺,可以使垃圾中各种再生材料干净地分离出来,再回收利用,有效地解决了垃圾占用土地的问题[4-8]。

2.4中国

我国对于再生混凝土的研究晚于工业发达国家[4]。

近年来我国政府对建筑垃圾的循环利用高度重视，制定了中长期发展战略鼓励废弃物的开发利用。

建设部将“建筑废渣综合利用”列入了1997年科技成果重点推广项目[1]。

目前，我国政府逐年加大在再生骨料方面投入，国内数十家大学和研究机构开展了再生骨料混凝土的研究，而且研究逐步深入。

3、性能优化

3.1抗压强度

再生骨料的强度较天然骨料强度较低，堆积密度和表观密度低，压碎指标和骨料的吸水率高，杂质含量较高，而且再生产过程中，内部损伤积累会使骨料内部存在大量的微裂纹，使得混凝土骨料和水泥浆体粘结力下降导致强度降低【10】。

再生骨料与新拌水泥浆之间有良好的相容性，彼此存在发生化学反应的可能；再生骨料表面粗糙，界面啮合能力强，一定程度上改善了界面性能；再生骨料吸水率高，吸收了新拌水泥浆中多余水分，降低了骨料的水灰比，也降低了混凝土拌合物的有效水灰比[14]。

这一点可以使再生混凝土骨料的抗压强度提高。

再生混凝土中，来自不同母体的骨料对混凝土的抗压强度也有不同的影响，再生骨料混凝土的性能通常取决于回收的废弃混凝土的性能。

用于再生粗骨料的母体混凝土强度高于目标混凝土强度时，生产出来的再生混凝土的强度与天然骨料混凝土强度相当。

反之则相反。

因此想要提高再生骨料抗压强度，在选择废弃骨料时应当特别注意，对于某些性能特别差的废弃骨料可以不重新利用。

3.2拌合物的和易性

因为再生骨料表面存在砂浆层，其孔隙率偏高，吸水率增大，因此，要达到与天然骨料混凝土相同的拌合物和易性，需要增大相应的水灰比，以保证再生骨料吸水后仍能保持原有的水灰比和塌落度[11]。

和易性为一综合技术性能，包含流动性、黏聚性、保水性等多方面方面的含义。

再生骨料比天然骨料吸水率大、孔隙多、表面较为粗糙，而且再生骨料含有大量的旧的水泥砂浆导致再生混凝土中砂浆含量多，从而导致再生混凝土的流动性较同配合比的普通混凝土差，保水性和黏聚胜比同配合比的普通混凝土好[11]。

马静老师等通过对不同取代率再生骨料混凝土的和易性的研究中发现随着再生骨料取代率增大，新拌混凝土的流动性变得越来越差，而此时的混凝土的黏聚性变得越来越好；适量的减水剂可以增强混凝土的流动性[16]。

3.3抗渗性

有害气体深入混凝土内部后，会与混凝土某些组分发生一系列的物理化学作用，导致混凝土的破坏。

因此，抗渗性是混凝土耐久性首先要控制的指标。

随着再生粗骨料掺量的增加，再生混凝土的抗气渗性能、抗氯离子渗透性能等会有下降的趋势。

可以通过掺加一定量的活性掺合料以改善再生混凝土的抗气渗性能[21]。

随着再生细骨料替代量的增加，吸水率增强，一定程度上降低了混凝土的有效水胶比，减少了再生混凝土中的泌水通道，会使混凝土的抗渗性在一定程度上有所提高[21]。

为提高再生混凝土的抗渗性能，可以在制备混凝土时加入矿物掺合料，如粉煤灰、矿粉等。

粉煤灰具有火山灰活性，可与水泥水化产物Ca（OH）：

反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而降低混凝土的碱度，大大改善混凝土内的孔结构和骨料界面结构，提高了混凝土的密实性，因此，可以提高混凝土的抗渗性；普通矿粉除了具有火山灰效应外，还具有一定的胶凝性，其活性高于粉煤灰，和粉煤灰相比能够提高混凝土的抗渗性[17-22]。

3.4抗冻融性

如文献所述：

再生混凝土的抗冻融能力较普通混凝土稍弱些[16]。

而且随着再生骨料搀和量的增加，再生混凝土抗冻融能力减弱，但降低幅度并不明显，可以达到工程所需的抗冻要求。

同时如果需要提高混凝土抗冻融能力，可以通过加入引气剂或减水剂等方式提高混凝土抗冻融能力。

而再牛粗集料容易先于新水泥基体发生冻融破坏，成为再生混凝土抗冻性能的薄弱环节。

再生混凝土受冻前的养护条件和养护龄期对抗冻性影响很大，再生混凝土在受冻前需要养护较长时间才能使后期强度不受影响，覃银辉等对再生混凝土的抗冻性能研究表明预养龄期对再生混凝土的受冻有利，即预养护龄期越长，后期强度越高。

减低水灰比（掺加减水剂）以减少混凝土内部的孔释可有效地提高再生混凝土的抗冻性能，掺加引气剂改善再生混凝土的性能有明显的效果掺加掺合料以细化混凝土内部的孔结构，减少再生粗集料最大粒径及再生集料的强化，均能提高再生混凝土的抗冻性能。

3.5抗碳化能力

再生骨料混凝土的抗碳化能力略低于普通混凝土，原因是再生混凝土骨料的孔隙率高，抗渗性差。

随着骨料替代率的增加，抗碳化性能变差[16]。

可以通过调整水灰比，增加矿物外加剂等方式改善抗渗性的同时，改善再生骨料混凝士的抗碳化能力[21]。

再生混凝土的抗碳化能跟抗渗性有相关性，特别是抗气渗性，随着再生骨料的取代率的增加，再生混凝土的抗渗性能降低，再生混凝土的碳化深度增大，主要原因是再生骨料的表而较为粗糙，孔隙较多，密度较天然骨料低，随着再生骨科取代率的增加，再生混凝土的密实度降低，抗气渗性下降，CO扩散速度加快，碳化深度也就越大。

同理，再生混凝土的抗碳化性随水灰比增大而增加[17]。

3.6抗硫酸盐侵蚀能力

由于孔隙率及渗透性的提高，再生混凝土的抗硫酸盐和酸侵蚀性比普通混凝土差。

掺加粉煤灰后，可以提高再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀的能力。

3.7再生混凝土的收缩和徐变

再生骨料为人工碎石，颗粒棱角多，表面粗糙，组成中包含着相当数量的硬化水泥砂浆，其本身孔隙率较大，且在破碎的过程中，其内部往往会产生大量具有一定尺寸的裂纹，因此与天然骨料相比，再生骨料的吸水率和吸水速率大得多，这必然导致失水后混凝土干缩增大，徐变增加[16]。

收缩率高是再生混凝土的致命缺陷，会是混凝土裂缝过大，对抗渗性、康侵蚀能力造成影响。

根据文献实验结论：

粗细骨料置换率达到50％时，其干燥收缩裂缝的数量会比天然骨料混凝土增多，将再生骨料混凝土应用在有约束的剪力墙等结构上时，应充分考虑骨料置换率对干燥收缩裂缝的影响[18]。

徐变是指混凝土在正常荷载作用下，其变形随时问不断增加的现象。

徐变随灰浆率的增加而增大，再生骨料中含有大量旧的水泥砂浆，使得再生混凝土中总的砂浆含量大于同配合比的普通混凝土，所以再生混凝土的徐变较普通混凝土的徐变大．再生混凝土的徐变的基本趋势同普通混凝土时一致的，即随水泥用量，水灰比增加而增大。

掺加粉煤灰，膨胀剂可以减少再生混凝上的徐变[17]。

4、再生骨料混凝土未来发展前景

到目前为止，关于再生骨料混凝土的研究主要集中在材料的物化性能上，如果想有效利用这部分可利用资源，还需进一步深入系统研究，这也是再生混凝土未来发展趋势：

进一步完善再生混凝土配合比设计方法，这需通过大量试验研究来确定与再生骨料相适宜的配合比，通过借鉴普通混凝土配合比研究步骤进一步研究再生混凝土配合比，完善再生混凝土系统的基础理论研究，同时需考虑解决再生骨料混凝土强度低、收缩量大、实际施工性能差等问题，如何提高再生骨料耐久性和深入研究破坏损伤机理研究等问题，大量基础问题研究不够系统会导致应用的技术规程无法进行，使得研究内容无法应用于实践，这极大地阻碍再生混凝土的实际应用[23]。

如何提高再生骨料混凝土组合结构的发展研究。

再生与普通混凝土在物理、力学性能、强度、耐久性等方面均有不同程度降低，这必然导致再生混凝土组合结构性能差，如何将再生混凝土应用于组合结构来扬长避短对再生混凝土未来发展尤为重要[9]。

到目前为止，对于再生骨料混凝土组合结构的研究基本上都只局限于室内分析和试验阶段，基本上都未能结合生产形成整套分离、破碎、生产工艺流程及再生混凝土组合结构的实际开发应用的整套技术，这些技术的不成熟也在不同程度上阻碍了再生混凝土组合结构在土木结构工程领域的开发应用。

随着对再生混凝土性能的进一步研究，其各项性能必将得到大幅度改善，再生骨料也将用于商品混凝土。

开发商品混凝土，可以极大地推广再生混凝土在工程中应用，提高废弃混凝土循环再利用的效率，充分利用矿渣，粉煤灰等工业废料开发高性能再生混凝土，是再生混凝土的发展趋势[16]。

5、结论

参考文献

[1]张泽平，李建宇，杨晓晶，师朋.太原理工大学建筑与土木工程学院.

[2]孙跃东，肖建庄.再生混凝土骨料.混凝土2004

[3]邓宗才，余向军.再生混凝土骨料生产工艺和分类标准研究.工程建设.2009（8）

[4]张晓华，梦云芳，任杰.浅析国内外再生骨料混凝土现状及发展趋势[J].混凝土.2013（11）.285

[5]陈亮，陈忠范.再生混凝土现状[J].混凝土，2009（10）116-119.

[7]孙岩，孙可伟，郭远臣.再生骨料混凝土的利用现状及性能研究[J].混凝土.2010（3）:

105-107

[8]陈永刚，曹贝贝.再生骨料国内外发展动态.国外建材科技，2004

[9]刘听，张雄，张永娟，沈中林（同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室）.上海建材2009

（2）

[10]候景鹏，史巍，宋玉普.再生骨料混凝土技术的研究开发与应用推广.建筑技术（ArchitectureTechnology）.2002第一期33卷

[11]柯德强，苏有文，古松.再生骨料混凝土及其性能研究.建筑技术开发.2010（7）

[12]杜婷，李慧强，谭亚伟.再生骨料未来发展的探讨.[J]混凝土，2002（4）：

49-50.

[13]肖建庄，李佳彬，兰阳.再生混凝土技术最新研究进展与评述[J].混凝土.2003（10）;17.20.

[14]许岳周，石建光.再生骨料混凝土的性能分析与评价.混凝土.2006（11）.

[15]肖建庄，雷斌.再生混凝土结构耐久性设计[J].建筑学，2008（9）.

[16]汪加梁.再生骨料混凝土的基本性能分析研究.建筑技术.2011（7）

[17]谢鲁齐.再生骨料混凝土的基本性能分析.江西建材.2013（4）.

[18]孙家瑛，蒋华钦.再生粗骨料特性及对混凝土性能的影响研究[J].新型建筑材料，2009，1:

30-32.

[19]刘婷婷.再生混凝土高性能化实验研究[D].西安：

西北工业大学，2006.

[20]罗容，冯光乐，棱天青.再生混凝土研究综述【J】.中外公路，2003,23

（2）.

[21]、田赛、林玮、姚志淳，张新华.浅析再生混凝土应用技术.科技创新导报.2012（35）

[22]周璇，曾志兴.高性能再生骨料取代的优化设计.混凝土.2010（11）

[23]、徐浩.废弃混凝土回收利用中的几个问题[J].建筑技术，2001,

（2）：

9-10.