[摘要] 在大量文獻研究的基礎上，本文較為全面地綜述和分析了再生混凝土的耐久特徵及其改善措施，主要包括再生混凝土的抗滲性、抗凍融性、抗硫酸鹽侵蝕性、碳化以及氯離子滲透性和耐磨性。研究表明，總體來講，再生混凝土的耐久性較普通混凝土差。但是，通過減小水灰比、摻加粉煤灰、採用二次攪拌工藝、減小再生骨料最大粒徑和採用半飽和狀態的再生骨料等措施可以改善再生混凝土的耐久性。
最後，提出了關於再生混凝土耐久性需要進一步研究的問題。
[關鍵詞] 再生骨料；再生混凝土；耐久性；改善措施
1 前言
利用廢棄混凝土破碎加工而成的再生骨料(主要是再生粗骨料) 部分或全部代替天然骨料配製而成的新混凝土稱為再生骨料混凝土，簡稱再生混凝土。再生混凝土技術可實現對廢棄混凝土的迴圈利用，部分或全部恢復其原有效能，形成新的建材產品，不但解決了部分環保問題，而且最大限度的利用了資源，符合建築業可持續發展戰略，是發展綠色生態混凝土的重要措施之一。國外關於再生混凝土的研究始自二次世界大戰以後，一些發達國家如前蘇聯、德國、日本、瑞典、美國等都進行了積極的研究與開發應用，取得了許多重要成果[ 1～2 ] 。
近年來，國內的一些專家學者也開始關注這一領域的研究工作[ 3～6 ] ，在再生骨料的基本效能及強化、再生混凝土的配合比設計以及物理力學效能等方面進行了一些研究，但是關於再生混凝土耐久性研究方面仍屬空白。
本文在大量文獻分析研究的基礎上，全面介紹了國外關於再生混凝土耐久性的最新研究成果，主要包括再生混凝土的抗滲性、抗凍融性、抗硫酸鹽侵蝕性、碳化、氯離子滲透性以及耐磨性及其改善措施。最後，為了促進國內關於再生混凝土的進一步研究與工程應用，建議了關於再生混凝土耐久性需要進一步研究的內容。
2 再生混凝土的耐久性
2.1 再生混凝土的抗滲性
影響混凝土耐久性的各種破壞過程幾乎均與水有密切的關係，因此混凝土的抗滲性被認為是評價混凝土耐久性的重要指標。一般來講，混凝土的抗滲性取決於孔隙的孔徑大小、分布、形狀、彎曲程度以及連貫性。b1c1s1j [7 ]通過試驗研究了水灰比為015～017 ，坍落度為21cm的再生混凝土的滲透性，結果表明，再生混凝土的滲透性為普通混凝土的2 —5 倍而且試驗結果較為離散。
rasheeduzzafar 和khan[8 ]比較了水灰比相同的再生混凝土與普通混凝土的滲透性，試驗結果表明，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則約為普通混凝土的3 倍。mandal 等人[9 ]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 。試驗結果發現普通混凝土的滲透深度和吸水率分別為18mm 和4.1 %，而再生混凝土的相應指標為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滲效能較相同配合比的普通混凝土差。綜合以上試驗結果可以看出，再生混凝土的抗滲性較普通混凝土差，其主要原因是由於再生骨料孔隙率較高，吸水率較大。
2.2 再生混凝土的抗凍融性
在寒冷地區，混凝土受凍融迴圈作用往往是導致混凝土劣化的主要因素。凍融迴圈還常和除冰鹽共同作用，加劇混凝土劣化。混凝土的抗凍融性間接反映了混凝土抵抗環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。
混凝土的抗凍融性可以通過測量試件的抗凍耐久性指數df(動彈性模量的變化) 、重量損失率等加以反映。
malhotrah[ 10 ]和buck[ 11 ]先後進行了不同水灰比再生混凝土的抗凍融性試驗，研究結果表明再生混凝土的抗凍融性並不低於普通混凝土，有些情況下甚至優於普通混凝土。coquillat[ 12 ] 、rottler[ 13 ] 、karaa[ 14 ]等人的試驗也得出了類似的結論。但是，nishibayashi 和yamura[ 15 ]的試驗則發現再生混凝土的動彈性模量和重量損失率均較普通混凝土降低很多，表明其抗凍融性較普通混凝土差。
他們認為其原因是由於再生骨料吸水率較高。近年來，salem 等人[ 16 ] 、oliveira 和vazquez[ 17 ]的試驗也發現再生混凝土的抗凍融性較普通混凝土差。造成上述研究結果差別較大的原因可能來自於再生骨料效能的差異。
2.3 再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性
水化作用產物，如c3ah ，ca (oh) 2 和c - s - h 凝膠與硫酸鹽反應後，將生成膨脹性鹽，從而引起膨脹並導致表層開裂或軟化。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性能，最終影響到強度。
關於再生混凝土抗硫酸鹽侵蝕性的研究較少。早期， nishibayashi 和yamura[ 15 ]在這方面進行了一些初步探索，試驗採用100mm ×100mm ×400mm 的稜柱體試塊，硫酸鹽溶液為濃度為20 %的na2so4 和mgso4 ，共進行了60 次迴圈。試驗結果表明再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性較相同配合比的普通混凝土略差。
近年來，mandal 等人[ 9 ]又進行了這方面的研究， 試驗採用試塊為100mm ×100mm ×500mm 的稜柱體。溶液包括兩種，一為na2so4 和mgso4 溶液，其濃度為715 %；另一為ph= 2 的h2so4 溶液。試驗結果表明，再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性略低於同水灰比的普通混凝土，這是由於再生混凝土的孔隙率高，抗滲性差的緣故。
dhir 等[18 ]研究了再生粗骨料取代率分別為0 %、20 %、30 %、50 %和100 %的再生混凝土的抗凍融性。試驗結果發現，當再生骨料取代率小於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：隨著再生骨料取代率增加，再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性降低，但差別不大。
2.4 再生混凝土的碳化
空氣中的co2 不斷向混凝土內部擴散，導致混凝土孔溶液的ph 值降低，這種現象稱為碳化。當混凝土的ph < 10 時， 鋼筋的鈍化膜被破壞，鋼筋發生鏽蝕，體積膨脹2.5 倍，混凝土開裂，與鋼筋的黏結力降低，混凝土保護層剝落，鋼筋面積缺損，嚴重影響耐久性。
b1c1s1j [ 7 ]研究了再生混凝土的碳化速度，並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 % ，再生骨料由已碳化混凝土加工而成。試驗結果表明，再生混凝土的碳化速度較普通混凝土高65 %。
dhir 等人[ 18 ]研究了強度等級分別為c30 和c35 ，再生骨料取代率不同的混凝土的抗碳化效能。試驗結果表明當取代率低於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。otsuki 等人[ 19 ]的試驗也發現再生混凝土的碳化深度較普通混凝土略大，同時隨著水灰比增加，再生混凝土的碳化深度增加。
綜合以上研究成果，可以得出結論，再生混凝土的抗碳化效能略差於普通混凝土，原因是再生混凝土的孔隙率高，抗滲性差。
2.5 再生混凝土的氯離子滲透性
當混凝土中孔溶液的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， 使鋼筋區域性酸化，加快其鏽蝕率。因此，氯離子滲透性對於混凝土的耐久性至關重要。
otsuki 等人[ 19 ]研究了相同水灰比的再生混凝土與普通混凝土的氯離子滲透性，試驗發現再生混凝土的氯離子滲透深度較普通混凝土略大，表明再生混凝土的抗氯離子滲透性差，其主要原因是由於再生骨料孔隙率高。
2.6 再生混凝土的耐磨性
混凝土的耐磨性取決於其強度和硬度，尤其是面層混凝土的強度和硬度。dhir 等人[ 18 ]研究了水灰比相同而再生骨料取代率不同的混凝土的耐磨性。試驗結果發現，再生骨料取代率低於50 %時，再生混凝土的磨損深度與普通混凝土差別不大；再生骨料取代率超過50 %時，再生混凝土的磨損深度隨著再生骨料取代率的增加而增加。
當再生骨料取代率為100 % 時，再生混凝土的磨損深度較普通混凝土增加34 %。關於再生混凝土的鹼2骨料反應、耐火性等未見研究報道， 為了進一步推動再生混凝土的工程應用，關於這方面的研究亟待展開。
3 改善再生混凝土耐久性的措施
3.1 減小水灰比
rasheeduzzafar 和khan[ 8 ]的研究表明，通過降低再生混凝土的水灰比可以提高再生混凝土的抗滲效能。他們的試驗發現，當再生混凝土的水灰比降低至低於普通混凝土的0.05 - 0.
10 時，兩者的吸水率相差不大。dhir 等人[ 18 ]的試驗也證實了這一點，同時還發現減小再生混凝土的水灰比可以提高其抗碳化效能。otsuki 等人[ 19 ] 的試驗也有類似的結論，其試驗結果見表1 。
salem 等[ 10 ]的試驗則發現減小再生混凝土的水灰比能夠改善其抗凍融性。dhir 等人[ 18 ]的試驗表明減小再生混凝土的水灰比還可提高再生混凝土的耐磨性。
3.2 摻加粉煤灰
mandal 等[ 9 ]的試驗表明粉煤灰可以改善再生混凝土的抗滲性和抗硫酸鹽侵蝕性。在他們的試驗中，粉煤灰的摻入量為10 % ，試驗結果表明，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 %。ryu[ 20 ] 的研究表明摻加粉煤灰還可以提高再生混凝土的抗氯離子滲透性，其試驗表明摻加30 %的粉煤灰後，再生混凝土的氯離子滲透深度降低了21 %。
3.3 採用二次攪拌工藝
ryu[ 20 ]的研究表明採用圖1 所示的二次攪拌工藝可以提高再生混凝土的抗氯離子滲透性。根據其試驗結果，採用二次攪拌工藝的再生混凝土的氯離子滲透深度減小了26 %。
3.4 減小再生骨料最大粒徑
rottler[ 13 ]的試驗發現，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。基於這一原因，他建議再生骨料的最大粒徑宜為16mm～20mm。
3.5 採用半飽和麵乾狀態的再生骨料
oliveira 等[ 17 ]研究了再生骨料的含水狀態對再生混凝土效能的影響，試驗採用的再生骨料的含水狀態分別為完全乾燥、飽和麵乾和半飽和麵乾(飽和度分別為89.5 %和88.1 %) 。
結果表明，採用半飽和麵乾狀態的再生骨料後，再生混凝土的抗凍融性顯著提高。
4 結論與建議
(1) 總體來講，再生混凝土的抗滲性、抗凍融性、抗硫酸鹽侵蝕性、抗碳化能力、抗氯離子滲透性和耐磨性均較普通混凝土弱，主要是由於再生骨料的孔隙率和吸水率較高的緣故；
(2) 再生混凝土的抗滲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、二次攪拌或採用半飽和麵乾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效能和耐磨性可以通過減小水灰比得以改善； 摻加粉煤灰、採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) 關於再生混凝土的鹼骨料反應以及耐火效能未見研究報道，為了進一步論證再生混凝土應用實際工程的可能性，關於這方面的研究急需展開。
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