再生混凝土耐久性能研究进展.pdf

再生混凝土耐久性能研究进展 申 健等 8 9 再生混凝 土耐久性能研究进展 中健 ， 牛获涛 ， 王艳 ， 赵凯月 ( 1 西安建筑科技大学土木工程学院， 西安 7 1 0 0 5 5 ； 2 西安建筑科技大学材料与矿资学院， 西安 7 1 0 0 5 5 ) 摘要 再生混凝土是目前建筑垃圾处理技术研究及推广的主要方向， 并作为一种新型建筑材料， 改变了国家 以往对建筑垃圾填埋的处理方式， 节约了土地资源， 减少山砂、 石开采， 符合 国家绿 色、 低碳、 可持续发展战略。再生 骨料孔隙率高于天然骨料 ， 能显著影响混凝土的耐久性， 再生混凝土自问世以来其耐久性能便备受关注。主要综述 了再生混凝土抗碳化性能、 抗冻性能、 抗氯离子渗透性能及介质侵蚀等耐久性的研究现状， 并对现已建立的耐久性相 关模型进行了简单介绍。 关键词 再生骨料抗碳化抗冻性氯离子渗透性介质侵蚀 中图分类号 ： TU5 2 8 文献标识码 ： A D O I ： 1 0 1 1 8 9 6 j i s s n1 0 0 5 0 2 3 ) ( 2 0 1 6 0 5 0 1 6 Du r a bi l i t y Re s e a r c h S t a t u s o f Re c y c l e d Ag g r e g a t e Co n c r e t e SHEN J i a n ，NI U Di t a o ，W ANG Ya n 。 ，Z HAO Ka i y u e ( 1 S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g，Xi a n Un i v e r s i t y o f Ar c h i t e c t u r e a n d Te c h n o l o g y ，Xi a n 7 1 0 0 5 5 ；2 S c h o o l o f Ma t e r i a l s a n d Mi n e r a l s ，Xi a n Un i v e r s i t y o f Ar c h i t e c t u r e a n d Te c h n o l o g y ，Xi a n 7 1 0 0 5 5 ) Ab s t r a c t Re c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e i s t h e ma i n d i r e c t i o n a n d p r o mo t i o n o f c o n s t r u c t i o n wa s t e d i s p o s a l t e c h n o l o g y wh i c h a s a n e w b u i l d i n g ma t e r i a l s a v e s l a n d r e s o u r c e s ，r e d u c e s t h e mo u n t a i n o f s a n d ，s t o n e mi n i n g I t i s c o n s i s t e n t wi t h n a t i o n a l g r e e n，l o w- c a r b o n s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t s t r a t e g i e s B e c a u s e t h e h i g h p o r o s i t y o f r e c y c l e d a g g r e g a t e a f f e c t s t h e d u r a b i l i t y o f c o n c r e t e mo r e s i g n i f i c a n t l y t h a n n a t u r a l a g g r e g a t e ，t h e d u r a b i l i t y o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e d r a ws a l o t o f a t t e n t i o n Th r o u g h t h e s t u d y o f t h e d o me s t i c a n d f o r e ig n r e f e r e n c e s ，t h i s p a p e r ma i n l y r e v i e ws t h e r e s e a r c h s t a t u s o f c a r b o n a t i o n r e s i s t a n c e ，f r o s t r e s i s t a n c e ，r e s i s t a n c e t o c h l o r i d e i o n p e n e t r a t i o n a n d me d i a e r o s i o n o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e ，me a n wh i l e g i v e s a b r i e f i n t r o d u c t i o n o f d u r a b i l i t y c o r r e l a t i o n mo d e l s e s t a b l i s h e d Ke y wo r d s r e c y c l e d a g g r e g a t e， c a r b o n a t i o n r e s i s t a n c e， f r o s t r e s i s t a n c e， c h l o r i d e i o n p e n e t r a t i o n， me d i a e r o s i o n 0 引言 在现代化大环境下 ， 城市建设 日 新 月异 。据统计 ， 目前 美国每年产生的废弃混凝土到达 6 0 0 0 多万 t ， 欧洲每年约产 1 7 0 0 0万 t ， 2 0 1 0 年我 国混凝土垃圾达到 2 3 9 亿 t 。大量 的 昆 凝土垃圾不仅 占用土地资源， 还加剧消耗砂 石等 自然资 源 ， 而再生混凝土技术的出现为该问题找到了突破 口。二战 后 ， 战后国家面临废弃建筑物处理局面 ， 再生混凝土技术应 运而生 ， 在美 国、 13本 、 欧洲等发达国家展开了广泛研究 。13 本作为岛国资源短缺， 对废弃混凝 土资源利用处于世界领先 水平 。早在 1 9 7 7 年 日本政府就制定 了 再生 骨料和再生混 凝土使用规范 ， 1 9 9 2 年 13本建设省提出“ 控制建筑副产品排 放和再利用技术开发” 的 5 年规划， 2 0 0 3 年 日本再生利用率 达到 9 8 。欧美等发达国家对废弃混凝土资源也非常重视 ， 美国、 德国、 丹麦 、 芬兰等国家先后都颁布 了再生骨料混凝土 应用的相关规范与指南E 1 - 1 2 。 我国对再生混凝土研究起步较晚， 1 9 9 7 年建设部将“ 建 筑废渣综合利用” 列入了科技成果重点推广项 目， 2 0 0 7 年科 技部将“ 建筑垃圾再生产品的研究开发” 列入国家科技支撑 计划， 并先后颁布了 固体废料污染环境防治法 、 城市固体 垃圾处理法 等建筑废弃物相关法律来鼓励对建筑废弃物 回 收利用 。但 目前相对于废弃混凝土再生利用率达 9 0 以上 的美国、 日本、 欧洲等发达 国家 ， 我 国废弃 资源 利用步伐缓 慢， 综合利用率 尚不足 5 。因此 ， 在我国可持续化循环发展 战略下， 再生混凝土技术研究与推广是大势所趋。但再生骨 料表面附着浆沙及加工过程中内部微裂缝 的存在 ， 使得再生 混凝土耐久性问题较天然混凝土更加 凸显也越发受到研究 人员重视。本文主要综述了再生混凝土抗碳化、 抗冻性 、 抗 氯离子渗透等重要耐久性指标 ， 并进一步提出再生混凝土研 究方向 l l l 2 。 1 耐久性研究 1 1 抗碳化研究 雷斌等 研究了水胶 比、 水泥用量、 再生粗集料性能、 矿 *国家自然科学基金青年科学基金项 目( 5 1 3 0 8 4 4 5 ) ；西安建筑科技大学科技计划项 目( D B 0 9 0 7 7 ) 申健 ： 男， 1 9 9 1年生， 硕士生， 研究方向为混凝土结构鉴定检测与加固 E - ma i l ： j i a n 4 2 9 5 5 7 3 6 4 1 2 6 c o m牛荻涛： 通讯作者， 男， 1 9 6 3 年生， 博士， 教授， 博士生导师， 研究方向为混凝土结构耐久性E - ma i l ： a p p l e z k y 1 2 6 e o m 9 O 材料导报 A： 综述篇 2 0 1 6年 3月( 上) 第 3 0卷第 3期 物掺合料 、 再生粗集料取代率、 荷载水平等因素对再生混凝 土碳化性能的影响。试验表明， 再生混凝土碳化深度与碳化 时间的平方根成正 比， 碳化速率随碳化龄期 的增长而减缓； 再生混凝土碳化深度随水胶 比的增大而增大， 在水胶 比保持 不变时随水泥用量增大而减小； 碳化深度随再生粗集料取代 率增加而增大， 在粗集料取代率大于 7 O 后， 其碳化深度有 所降低 ； 碳化深度 随再生骨料 的原始 混凝土强度增大 而减 小 ； 矿物掺合料 以 1 O 取代水泥质量时 ， 矿物掺合料对再生 混凝土中碱含量减少的负面作用超过其对再生混凝土 内部 密实度的改善作用， 使得再生混凝土抗碳化性能下降； 在 1 2 倍抗拉强度应力水平下， 再生混凝土碳化深度较无应力状态 时增大近 7 O 。刘星伟等口 对再生细集料混凝土碳化性能 进行研究 ， 结果表明， 随取代率增加 ， 再生细骨料混凝土碳化 深度增大 ； 颗粒整形再生细骨料混凝土抗碳化性优于简单破 碎再生细骨料混凝土 ， 低于普通天然混凝 土抗碳化性能 ， 且 随水泥用量增加， 再生细骨料混凝土抗碳化性能提高 。薛建 阳等_ 】 研究表明， 经硅酸钠溶液处理后的再生骨料， 会使再 生混凝土抗碳化性能降低 。黄琪等 。 对粉煤灰基地 聚物再 生混凝土碳化性能进行研究 ， 试验表 明， 在碳化环境下， 再生 粗骨料对普通混凝土抗压强度不利， 但不会降低地聚物混凝 土抗压强度 ； 再生粗骨料对普通混凝土碳化深度影响随碳化 时间延长而减弱 ， 且会降低混凝土表面碱性 ， 对抗碳化性能 不利 ； 再生粗骨料不会 明显改变地 聚物混凝土的微观结 构， 但会使普通混凝土生成多层状不 良结构 ； 并指出酚酞试剂或 p H值测定均不能准确有效地判断粉煤灰基地聚物混凝土的 抗碳化性能 。 R VS i l v a l_ l 对再生混凝土抗碳化性能进行研究 ， 试验 表明 ， 在其他因素相同情况下 ， 随再生骨料取代率增加 ， 混凝 土碳化深度增加 ； 再生混凝土骨料尺寸对 昆 凝土抗碳化性能 有显著影响， 再生细骨料碳化深度明显大 于再生粗骨料 ， 主 要是尺寸较小的再生细骨料表面附着更多砂浆从而导致孔 隙率较大 ； 通过使用减水剂降低水灰比可以有效提高再生 昆 凝土力学强度并减小碳化深度 ； 矿物掺合料等量取代水泥导 致碳化深度增加 ， 这与雷斌研究结论一致。T Vi e i r a 等 】 研究表明， 随再生红砖骨料取代率增加， 再生混凝土碳化过 程加速， 主要是红砖 中的 S i O。等发生火 山灰反应及其高吸 水率所致。Do n g x i n g Xu a n等l 】 对快速碳化处理后的再生 骨料进行了研究 ， 试验结果表明， 碳化处理再生骨料后， 其物 理性能和力学性能都有所提高； 与普通再生混凝 土相 比， 掺 加碳化处理再生骨料 的再生混凝土抗压强度和抗弯强度显 著提高 ； 经碳化处理后再生骨料表层水泥砂浆强度有轻微 的 提高。 1 2 抗冻性研究 刘庆涛等_ 2 叩 对机场道面再生混凝土抗冻性能及其原理 进行研究 ， 结果表明， 通过掺加优质粉煤灰和高效外加剂降 低了道面再生混凝土水胶 比， 改善 了再生混凝土过渡区， 引 气剂在混凝土中引入大量微气泡 ， 提高了道面再生混凝土抗 冻性能 ， 能够满足寒冷地区道面混凝土抗冻要求， 并提 出质 量损失率不适用于评价道面再生混凝土快速冻融破坏 的标 准 。他们从含气量 、 孔结构 和微观结构等方 面， 对道面再生 混凝土的抗冻性原理进行分析， 指 出再生骨料含有一定量的 砂浆， 其含气量 比天然骨料高约 1 ， 建议有抗冻要求的道面 再生混凝土含气量应为 5 6 。陈德玉等 【 l 研究 了改性 和未改性再生骨料 、 硅灰及引气剂等因素对 C4 O再生混凝土 抗冻性能影响。结果表明， 3 0 0次冻融循环后， 与天然? 昆凝土 相比， 随再生骨料取代率增加， 再生混凝土抗冻性能有所下 降； 改性骨料能在一定程度上改善混凝土抗冻性， 其效果为 ： 有机硅 防水剂改性 骨料水泥外掺硅灰浆液改性骨料掺 水浸泡改性骨料 ； 硅灰和引气剂的掺加都能明显改善再生混 凝土抗冻性 。赵飞等E 2 2 试验表明， 硅灰可明显提高再生混凝 土的抗冻性 ， 且掺量 5 最佳。 杨洪生等 。 对橡胶粉改性再生混凝土在水 中和 3 5 氯化钠溶液中的抗冻性进行研究， 结果表 明， 混凝 土抗冻性 随再生骨料掺量的增加而降低； 掺加橡胶粉对再生骨料取代 率为 5 O 以下的混凝土可有效改善其抗冻性 ， 对再生骨料取 代率为 7 5 ， 具 有一定改善作用； 水冻破坏 时橡 胶粉掺量 5 最佳， 盐冻破坏时掺量 1 O 最佳， 且橡胶粉对抗盐冻性能 的改善明显优于抗水冻性能。A d a m J _2 试验结果表 明， 抗 冻性最好 的橡胶掺量为 1 0 ， 抗冻性最差的为 3 0 。陈爱 玖等l 2 通过正交试验法研究了再生粗骨料掺量、 再生粗骨料 强化方式、 钢纤维掺量与橡胶掺量对钢纤维橡胶再生混凝土 抗压强度和抗冻性的影响， 并利用扫描电镜和螺旋 CT扫描 技术进行分析 。结果表明， 橡胶掺量是影响再生 昆 凝 土含气 量 、 抗压强度和相对动弹性模量 的重要因素， 再生骨料掺量 是影响相对动弹性模量和强度损失率的次要因素 ， 钢纤维掺 量对混凝土抗压强度增强作用较小， 球磨和裹水泥等粗骨料 强化方式对混凝土性能影响不大； 当橡胶掺量大于 2 0 后 ， 随掺量增大， 钢纤维橡胶再生混凝土 内部气孔和孔洞数 目增 多， 且其强度降低、 抗冻性下降， 橡胶与砂浆界面的裂缝宽度 在 5 5 5 m之间； 具有 良好抗冻耐久性 的正交组合 为粗骨 料掺量 5 O ， 钢纤维掺量 0 6 ， 1 2 mm 的橡胶掺 量为 2 0 ， 再生粗骨料采用裹浆强化方式。 橡胶对抗冻性的影响在于橡胶游离于混凝土中， 不参加 水化反应 ， 主要以物理填充作用在混凝土内部 ， 且表面粗糙 ， 搅拌过程中容易引入空气。水结冰体积膨胀 ， 使混凝土内部 产生膨胀应力 。弹性橡胶杂乱分布在混凝 土内部， 水结冰体 积膨胀时 ， 橡胶 自身被压缩 ， 冰化成水后 ， 橡胶弹性回复， 限 制了集中应力产生的微裂缝扩展和延伸。冻融循环过程中， 橡胶反复压缩和弹性 回复， 消减了膨胀应力 ， 提高了混凝土 抗冻性。 1 3 抗氯离子渗透性研究 E n r i c 等l 2 研究发现 ， 氯离子结合是复杂过程 ， 它受水泥 类型、 水胶 比、 水化程度、 养护龄期等影响， 而再生骨料的掺 入会对其有所影响 ； 再生骨料的掺入可能提高氯离子结合机 能 ， 原因是其提供 了更多 G H凝胶从而有利于氯离子结 合 ， 同时研究发现 C a ( OH) 。 会和氯离子结合形成 C a C 1 ， 但 其有效价值并未发现； 再生混凝土的氯离子结合现象能够弥 补再生骨料高吸水率 问题， 根据氯离子扩散结果 ， 低水灰 比 再生混凝土耐久性能研究进展 申 健等 9 1 高掺量再生骨料 混凝土在有氯离子环境下较普通混凝土耐 久性有所提高 。S h i C o n g Ko u 研究表 明， 暴露 于室 外 1 0 年后 ， 再生混凝土抗氯离子侵蚀能力仍小于普通混凝土 ， 但 粉煤灰的加人明显提高 了再生混凝 土抗 氯离子侵蚀能力 。 吴相豪等_ 2 。 研究表明， 再生混凝土抗氯离子渗透能力 比普通 混凝土差。粉煤灰能显著提高再生混凝土抗氯离子渗透性 ， 随粉煤灰掺量增加 ， 再生混凝土抗氯离子渗透能力先提高后 降低 ， 最佳掺量为 2 O 。干湿循环可加快再生混凝土氯离子 渗透速度 。杜婷等_ 2 9 _ 用 A S T M C 1 2 0 2法对掺加粉煤灰、 矿 渣等掺合料 的再生混凝土与天然混凝土氯离子渗透性进行 了对比试验 。结果表明， 矿物掺合料的掺加可 以有效改善再 生混凝土抗氯离子渗透性， 复掺 比单 掺效果更好 ， 其 中硅粉 效果最佳。随强度提高 、 养护龄期延 长， 再生混凝土抗氯离 子渗透性增强。再生混凝土抗氯离子渗透性较天然混凝土 差 ， 但仍具有很好的抗 氯离子渗透性 。叶腾等 3 0 _ 研究表 明， 随再生骨料取代率增加， 氯离子扩散 系数增大 ， 抗氯离子渗 透性能下降。掺加粉煤灰可以改善再生混凝土抗氯离子渗 透性能， 最佳掺量为 1 0 2 0 。上官玉明等口 通过 R C M 法研究 了再生骨料种类 、 取代率、 胶凝材料用量及粉煤灰对 再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表 明， 颗粒整形 再生混凝土抗氯离子渗透性能优于简单破碎再生混凝土 ， 但 差于天然混凝土 。再生混凝土抗氯离子渗透性能随再 生粗 骨料取代率增加而 降低 ， 随胶凝材料用 量的增加而有所 提 高 。掺加粉煤灰可 以提高再生 混凝土抗氯离子 渗透性 能。 顾荣军等l_ 3 通过测定再生混凝土内水溶性氯离子含量， 研究 了水灰 比、 再生骨料取代率情况 ， 并与普通混凝土进行对 比。 结果表明， 再生混凝土氯离子渗入较快 ， 各层水溶 性氯离 子 浓度较高， 其内部氯离子浓度约为普通混凝土的 1 2 倍 。随 水灰比提高 ， 再生混凝土抗氯离子渗透性能降低 。随再生骨 料取代率提高， 再生混凝土 内各范围内水溶性氯离子含量增 加 。韦庆东等 3 l 通过电通量法研究表 明， 随再生粗 、 细骨料 取代率增加 ， 再生混凝土抗氯离子渗透性能逐渐降低， 但对 C 4 0混凝土抗氯离子渗透性 能影响较小。掺加 3 O 粉煤灰 可有效改善再生混凝土抗氯离子渗透性能， 但不影 响再生骨 料取代率对其的影响规律。 矿物掺合料对再生混凝土抗氯离子渗透性 能影 响机理 与普通混凝土一样 ， 不再解释。 王俊杰等 3 研究表明， 磷渣微粉的掺加使得再生混凝土 密实性增加 ， 孔结构改善， 提高了抵抗氯离子侵入的能力， 且 掺有磷渣微粉砂浆的稳态有效氯离子系数只有普通砂浆 的 1 5 。这主要是由于磷渣微粉的掺入能够在浇筑时有效填充 砂浆里的微小孔 隙， 在二次水化反应时 ， 消耗氢氧化钙 ， 生成 c H凝胶及钙凡石 ， 有效改善砂浆 内孔结构， 同时能减少 泌水 ， 避免形成水囊 ， 稳定 C _ H凝胶 ， 提高密实度 ， 从而有 效阻止氯离子侵入。由扫描 电镜图( S E M) 和微区域能谱分 析图( E D X ) 结果也证实了磷渣微粉可以有效改善再生混凝 土内砂浆及界面微观结构 。赵书锋 3 研究 了再生粘土砖取 代率 、 骨料强化、 搅拌工艺 、 矿物掺合料对粘土砖再生混凝土 抗氯离子渗透性能的影响。结果表明， 粘土砖再生混凝土抗 氯离子渗透性能低于普通混凝 土， 且随再生骨料取代 率增 加 ， 其抗氯离子渗透性能下降。骨料强化处理和改善搅拌工 艺能提高再生混凝土抗氯离子渗透性能， 采用二次包裹强化 处理或改善搅拌工艺时在 3 O 再生骨料取代率情况下， 再生 混凝土与普通混凝土抗氯离子渗透性能相差不大。单掺或 复掺粉煤灰和硅粉时， 随矿物掺合料增加， 再生混凝土抗氯 离子渗透性能增强。郝建 民_ 3 阳 研究表明， 掺加橡胶粉可 以改 善再生混凝土抗氯离子渗透性能。加大掺量或减小橡胶粉 粒径均可 以降低再生混凝土抗氯离子渗透性 。相对而言 ， 减 小橡胶粒径较增大橡胶粉掺量对于改善再生混凝土抗 氯离 子渗透性能作用更加 明显 。 1 4 介质侵蚀研究 F A z e v e d o 等口 对掺加粉煤灰 、 偏高岭土、 橡胶颗粒的 再生骨料混凝土的抗硫酸侵蚀性进行研究， 结果表明， 橡胶 取代率 1 5 ， 1 5 粉煤灰和 1 5 偏高岭土替代水泥的再生 混凝土与普通混凝土具有相当的抗硫酸侵蚀能力 ； 4 5 粉煤 灰、 1 5 偏高岭土等量替代水泥较仅掺加橡胶的再生混凝土 有着更强的抗硫酸侵蚀能力。文献 3 8 中指出， 混掺玻璃砂 和橡胶再生混凝土较单掺有较高的抗硫酸盐侵蚀能力 ， 但均 不如普通混凝土 。HJ a n f e s h a n等 3 9 j 对 P E T( 聚对苯二 甲 酸乙二醇酯， 常见的塑料产 品) 再生混凝土抗硫酸盐性能进 行研究， 结果表明， 随 P E T掺量增加 ， P E T再生混凝土质量 损失率逐渐下降， 超声波速损失率逐渐降低 ， 当 P E T取代率 为 1 5 时再生混凝土质量损失率和超声波速损失率最低 ， 抗 硫酸盐侵蚀能力最佳 。 J o n g - P i l wo n 等_ 4 研究发现， 暴露于 Na C 1 、 Na 。 S O 4和 C a C 1 。 环境 中的 P E T再生混凝 土较普通混 凝土具有更加优异 的耐化学腐蚀性 ； 浸泡于硫酸环境下 的 P E T再生混凝土 ， 随浸泡时间延长 ， 其物理、 化学性能持续恶 化， 即 P E T再生混凝土抗硫酸腐蚀性较差 。 安正新等 4 1 , 4 2 对硫酸盐环境下再生混凝土进行研究， 结 果表 明， 全 再 生 混 凝 土 相 对 动 弹 性 模 量 衰 减 退 化 期 随 N a S O 溶液浓度增大而缩短， 同浓度下不同粗 骨料取代率 再生混凝土相对动弹性模量变化规律基本一致； 全再生混凝 土线膨胀率最大， 体积稳定性最差 。随粗骨料取代率增加 ， 再生混凝土抗硫酸盐性能降低 ； 在 干湿交替初期， 再生混凝 土劈拉强度 比和相对动弹性模量逐渐增长 ， 初期过后 ， 随干 湿交替循环次数增加而减小 ； 并建议硫酸盐干湿交替环境下 以再生混凝土劈拉强度比来评价再生混凝土抗硫酸钠侵蚀 能力。唐灵等_ 4 3 _ 对粉煤灰基地聚合物再生混凝土的抗硫酸 盐性能进行研究 ， 结果表 明， 高浓度硫酸钠干湿循环环境不 会对粉煤灰基地聚物再生混凝土造成侵蚀破坏， 反而会加速 其强度发展 ， 且其强度 随再生骨料取代率增大而减小 ， 这说 明再生骨料的缺陷成为影响地聚物再生混凝 土强度 的关键 因素 ； 并通过微观分析进一步证实普通再生混凝土的侵蚀破 坏主要源于钙矾石的生成， 且孔隙越多 ， 生成量越大 ， 破坏也 越严重 ； 粉煤灰基地聚物再生混凝土超强的耐蚀性能及强度 发展得益于 自身致密结构特点及低钙的化学特性 。 1 5 其他耐久性研究 肖 建庄等 对再生 混凝 土收缩徐 变进行研 究， 结果 表 9 2 材料导报 A： 综述篇 2 0 1 6年 3月( 上) 第 3 O卷第 3期 明， 再生混凝土收缩变形 随再生骨料取代率 的增加而增加， 且随取代率的提高， 收缩发展速度加快 ， 收缩变形增大 ； 再生 混凝土收缩变形在 2 8 d内发展较快， 此后随混凝土与外界湿 度逐渐平衡而趋于平缓； 再生混凝土的徐变随再生骨料取代 率的增加而增加 ， 再生混凝土徐变在持荷时间较短时发展较 快 ， 在持荷 6 0 d后逐渐趋于平缓 ； 随再生骨料取代率增加， 混 凝土徐变变形增加 ； 随持荷应力 比增加， 再生混凝土徐变增 加 ， 且持荷 比超过 0 4后 ， 徐变增长呈现 明显 的非线性。孙 家瑛等 对再生细骨料 昆凝土塑性收缩开裂进行研究 ， 试验 表明， 随再生细骨料粒径范围减小 ， 再生细骨料混凝土塑性 收缩开裂几率降低 ； 再生细骨料混凝土收缩开裂几率比同配 比普通混凝土大 ， 当再生细骨料取代率低 于 4 0 时， 再生细 骨料混凝土抗塑性收缩开裂能力降幅较小 ， 但高于 4 0 时抗 塑性收缩开裂能力降幅明显加大； 当水灰 比在 0 4 5 0 5 0 时 ， 再生细骨料混凝土抗塑性 收缩开裂能力最佳 ； 提高砂率 会使再生细骨料混凝土需水量增大， 从而加大再生细骨料混 凝土塑性收缩开裂几率。崔正龙等|_4 。 利用混凝土表面黏贴 式应变片和内部埋藏式应变片， 分别对在有约束条件下再生 骨料混凝土剪力墙及对 比普通混凝 土剪力墙进行 了干燥收 缩应变试验 ， 结果表明， 再生骨料混凝土剪力墙细微裂缝 明 显 比普通混凝土多； 混凝土内部收缩应变明显小于外表面收 缩应变 ， 混凝土内部收缩应变两者相差不大 ， 但在 外表面收 缩应变上 ， 普通混凝 土收缩应变要 比再 生骨料混凝土应 变 大， 主要是再生骨料混凝土 的抗拉强度小于普通混凝土， 干 燥 收缩 时容易产生裂缝， 并且受开裂裂缝影响较大。S C K o u E 研究表明， 随再生骨料取代率增加 ， 混凝土收缩徐 变 均增大， 而粉煤灰作为水泥替代物或添加剂均可减少混凝土 收缩徐变。 孙浩等C 4 s 3 研究表明， 再生混凝土抗气渗透性和抗碳化性 能之间具有一定相关性， 但两者均较普通 昆 凝土差。崔正龙 等E , 9 3 研究表明 ， 再生粗骨料取代率提高对混凝土透气系数影 响不大， 但再生细骨料取代率对混凝土透气 系数影 响较大 ， 随再生细骨料取代率提高透气 系数远大于普通混凝土。杨 宁等_ 5 阳 研究 了再生混凝 土耐磨性能， 试验表 明， 再生骨料的 取代率和水胶比对再生混凝土耐磨性影 响最为显著 ， 砂率和 胶凝材料的总用量对再生混凝土耐磨性有一定 的影响， 且再 生骨料取代率为 4 3 、 水胶比为 0 3 8 、 砂率为 3 5 时再生混 凝土耐磨性能最佳。 2 耐久性相关模型 2 1 碳化模型 耿欧等 5 1 3 采用正交试验方法研究温度、 水灰 比、 粗骨料 取代率和水泥用量 4 个 因素对再生混凝土碳化深度 的影响 规律， 并在此基础上 ， 通过试验数据 回归分析建立 了再生混 凝土碳化深度预测模型 ： Y Kw c KR KT lKc Co ( I ) 式中： K 为水灰 比影响系数 ； K 为粗骨料 取代 率影响系 数 ； K 为温度影响系数 ； K。 为水泥用量影响系数； C o 为二氧 化碳浓度， t 为碳化时间。 并将试验数据 回归分析 ， 得出碳化深度预测模型为 ： Y一 0 8 2 3 ( W c) ( 0 0 2 9 R + 1 0 6 2 ) 0 8 2 1 C o 。 E 2 4 4 5 ( T 2 0 ) 。 一9 2 2 7 ( T 2 O ) +1 O 5 2 1 ( 丁 2 0 ) 一 2 2 8 6 t 。 ( 2 ) 式中： w c试验取值范围 0 4 5 0 6 ； R 为再生粗骨料取代 率 ； C试验取值 范 围 3 5 0 5 0 0 k g ； T试验取 值范 围 1 0 4 0 。 肖建庄等 。 基于各国学者共计 2 8组试验数据回归得到 再生混凝土半经验半理论碳化深度模型： 0 0九 一 K l K Kk s T O R ( 1 一R) ( +2 5 ) , fi ( 3 ) 式中： K 为 C O ： 浓度影响系数， K 一 o 2， 为 C O 体积浓度 ； K 为位置影响系数 ， 构件角区取 1 4 ， 非角区 取 1 0 ； K 为工作应力影 响系数 ， 受压时取 1 0 ， 受拉 时取 1 7 ； T为环境温度； R为相对湿度 ； 为再生混凝土抗压强 度平均值 。 通过 以上 2种模型对 比可以看出， 耿欧建立的模型过于 简单且试验值与模型计算值相差较大 ； 肖建庄建立的模型已 相对全面， 但还有些不足， 如仅通过再生混凝土抗压强度无 法全面考虑水灰比和再生骨料取代率的影响。 2 2 冻融损伤模型 王立久等 。 借助损伤力学原理 ， 以相对动弹性模量损失 为损伤变量 ， 提出了混凝土损伤抛物线模型 ： N z 一 二昼 虽 f 4 ) 一 e g 考虑边界条件 ， 当 E ， E o 一1 时， N=0 ； 当E E o 一0时， 一 2 U2a N ， 所以： N N ( 1 一 E 1 eo ) 。 ( 5 ) 式中： N 为冻融次数 ； U d 为混凝土冻融循环制度， 如采用快 冻法 ， 3 h一个循环， 8次 d ， 则 U 一8次 d ； E E ( 为冻融后 混凝土相对动弹性模 量； 为相对 动弹性模量损伤加 速度 ； N。 为极限冻融循环次数。 陈爱玖等_ 5 4 _ 根据 A a s - J a k o b s e n的混凝土材料疲劳寿命 公式 ， 并考虑不 同掺量聚丙烯和引气剂的影响， 经过一 系列 推导 ， 得出再生混凝土损伤变量的表达式： 1 一 l g ( 1 0 N 一 1 ( 6) 式中： n 、 6 、 C 为再生混凝土配合比参数 ； S 。 为最大应力与冻融 前抗拉强度之 比定义的初始应力水平 。 通过 以上 2种模型对 比可以看出， 王立久等建立 的模型 虽简单便于应用， 但实际计算结果 比试验值高 ， 且仅考虑动 弹性模量建立模型过于片面， 如高强混凝土不适合用相对动 弹性模量来评价冻融损伤， 没有考虑再生骨料取代率、 矿物 掺合料等对再生混凝土抗冻性的影响 ； 陈爱玖等建立的模型 相对完善些 ， 但根据公式对试验结果 回归分析参数 ， 再 回代 公式中验证试验结果 ， 逻辑上存在问题， 缺少大量试验结果 和工程实例验证公式的适用性 。 再生混凝土耐久性能研究进展 申 健等 9 3 3 结语 目前 ， “ 十三五” 期 间国家加大环境保护力度， 推动低碳 循环发展 。再生混凝土的应用与推广势在必行 ， 而推广过程 中再生混凝土耐久性能俨然成为问题关键。就 目前而言， 单 因素下再生混凝 土耐久性研究 已取得 了一些成果， 在碳化 、 冻融等方面都 已初步建立 了相应的模 型。但在介质侵蚀方 面国内研究还较少 ， 对量的分析有待深入， 氯离子渗透相关 模型至今还未建立 ， 多因素耦合作用下再生混凝土耐久性研 究还未见报道 。 因再生骨料本身特性使得再生混凝土耐久性较天然混 凝土略差 。但通过一些方法如工艺清除再生骨料粘结砂浆 、 配制再生混凝土时预吸水方法或等体砂浆法、 掺加矿物掺合 料 、 掺加纤维等 ， 可使再生混凝土性能得到改善甚 至超过 天 然混凝土。这些方法也是今后研究的方向。 参考文献 1 W a n g Ch e n g，S hi Hui s h e n g Ad v a n c e me nt i n t h e r e c y c l i n g t e c h n ol o g y o f w a s t e c o n c r e t e J ，Ma t e r R e v ： R e v ， 2 0 1 0 ， 2 4 ( 1 ) ： 1 2 0 ( i n C h i n e s e ) 王程， 施惠生 废弃混凝土再生利用技术的研究进展F J 材料导报： 综述篇 ， 2 0 1 0 ， 2 4 ( 1 ) ： 1 2 0 2 Qu e v a u v i l l e r P H C o n c l u s io n s o f t h e w o r k s h o p ：S t a n d a r d s me a - s u r e me n t s a n d t e s t i n g f o r s o l i d w a s t e m a n a g e m e n t I- J T r e n d s A n a l y t i c a l Ch e m， 1 9 98 ， 1 7 ( 5) ： 31 4 3 Qi n Z h o n g f u ， S u n Na n n a n ， W e n Ha i z h e n Ap p l i c a t i o n a n d a d v a n c e me n g t o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e J Ma t e r R e v ： R e v ， 2 0 1 3 ， 2 7 ( 1 2) ： 1 4 2( i n Chine s e ) 秦 中伏 ， 孙楠楠 ， 温海 珍 再 生 骨料 混凝 土 的应 用现 状 与研究 进 展 E J 材料导报： 综述篇， 2 0 1 3 ， 2 7 ( 1 2 ) ： 1 4 2 4 He n r i c h s o n A，e t a 1 Sp e c i f i c a t i o n s f o r c o n c r e t e wi t h r e c y c l e d a g g r e g a t e s J Ma t e r S t r u c t ， 1 9 9 4 ， 2 7 ： 5 5 7 5 To mo s a wa F，No g u c h i TNe w t e c h n o l o g y f o r t h e r e c y c l i n g o f c o n c r e t e - J a p a n e s e e x p e r i e n c e c c o n c r e t e T e c h n o l o g y f o r a S u s t a i n a b - l e De v e l o p me n t in t he 2 1 s t Ce nt ur y L o nd o n，Ne w Yo r k：E & FN Sp o n， 2 0 0 0： 2 7 4 6 J a p a n e s e Go v e r n me n t - Mi n i s t r y o f L a n d I n f r a s t r u c t u r e a n d Tr a n s p o r t J a p a n e n v i r o n me n t w h i t e p a p e r l- R Mi n i s t r y o f L a n d I n f r a s t r u c t u r e a n d Tr a n s p o r t ，J a p a n e s e Go v e r n me n t ， 2 0 0 6 7 Pr o d u c t i v i t y Co mmi s s i o n - Au s t r a l i a n Go ve r n m e n t W a s t e ma na g e me ri t ：Pr o du c t i v i t y c o mmi s s i o n dr a f t r e p o r t ：Pr o d u c t i v i t y Co mmi s s io n E R C a n b e r r a ：Au s t r a l i a n Go v e r n me n t ， 2 0 0 6 8 Gi l p i n Ro b i n s o n J r R， Me n z i e D W ， Hy u n HR e c y c l i n g o f c o n s t r u c t i o n d e b r i s a s a g g r e g a t e in t h e Mi d A t l a n t i c R e g i o n ， US A J R e s o u r c e